DE2647415A1

DE2647415A1 - Verduennungseinrichtung fuer fluessigproben

Info

Publication number: DE2647415A1
Application number: DE19762647415
Authority: DE
Inventors: Bu Shing Chen
Original assignee: Hyperion Inc
Current assignee: Hyperion Inc
Priority date: 1975-11-24
Filing date: 1976-10-20
Publication date: 1977-05-26
Also published as: FR2332528B1; JPS5267387A; US3982667A; JPS6026183B2; FR2332528A1

Description

Verdünnungseinrichtung für Flüssigproben

Die Erfindung betrifft eine automatische Verdünnungseinrichtung, insbesondere eine Verdünnungseinrichtung, durch die ein An- oder Aufsaugen einer sehr kleinen Probe und eine anschließende Verdünnung der Probe mit hohem Verdünnungsverhältnis möglich ist.

Herkömmliche automatische Verdünnungseinrichtungen sind in der Lage, eine vorgegebene Menge einer Probenflüssigkeit auf-oder anzusaugen und anschließend die gemessene Probe zusammen mit einer vorgegebenen Menge an Verdünnungsmittel abzugeben. Trotz der vielen verschiedenen Aufbauten von Verdünnungseinrichtungen dieser Art erfordert der Wechsel des Verdünnungsmittels bei jeder das Ausspülen von verschiedenen hydraulischen oder Flussigkeitsleitungen und Verbindungen, um eine Verunreinigung des Verdünnungsmittels durch das vorher benutzte Verdünnungsmittel zu vermeiden. Derartige

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VerdUnnungseinrichtungen erfordern üblicherweise eine Ventilanordnung für die Umschaltung zwischen dem Ansaug- und dem Abgabe-Betriebszustand, wobei die Ventilanordnung ein relativ kostspieliges Unter-Bauteil der Verdünnungseinrichtung Ist und außerdem mögliche Fehler hervorrufen kann.

Bei einer anderen Einrichtung ist ein unabhängiges oder abgeschlossenes Verdünnungsmodul vorgesehen, die von der Verdünnungseinrichtung zwecks Ersatz durch eine andere, ein anderes Verdünnungsmittel enthaltende VerdUnnungseinhelt entfernbar ist. Ein Ausgeberkolben In der Verdünnungseinheit wird angetrieben, um das Verdünnungsmittel durch einen Auslaß aus- oder abzugeben, zur Verdünnung einer flüssigen oder PlUssigprobe. die unter Verwendung einer anderen Einrichtung zuvor abgemessen worden ist. Der Betrieb einer derartigen Einrichtung ist daher erheblich weniger zweckmäßig als der einer automatischen VerdUnnungseinnichtung, die sowohl die Probe abmessen als auch das Verdünnungsmittel ausgeben kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine automatische Verdünnungseinrichtung anzugeben, sowie ein darin enthaltenes Vprdünnungsmodul bzw. eine -einheit, die das automatische Ansaugen einer relativ kleinen PlUssigprobe und die Verdünnung dieser Probe mit einem relativ großen Verdünnungsmittel-Volumen erleichtert, wobei das Verdünnungsmodul vom restlichen Teil der Verdünnungseinrichtung entfernbar und gegen andere derartige Module austauschbar Ist.

Eine erfindungsgemäße Verdünnungseinrichtung enthält einen Verdünnungsmittel-Zylinder mit einem Auslaß und einer

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mit dem Auslaß in Verbindung stehenden Leitung. Ein Verdünnungsmittel-Ausgeberkolben innerhalb des Zylinders wird durch einen ersten Antrieb angetrieben, der den Verdünnungsmittel-Ausgeberkolben zum Zylinder-Auslaß bewegen kann, um das Verdünnungsmittel aus dem Zylinder durch den Auslaß und in die Leitung zu fördern. Ein zweiter Kolben mit relativ kleinerem Querschnitt als der erste, Verdünnungsmittel-Ausgeberkolben ist in einer Bohrung im Verdünnungsmittel-Ausgeberkolben gehalten und gegenüber dem Ausgeberkolben bewegbar. Ein zweiter Antrieb kann den ,zweiten Kolben unabhängig vom Ausgeberkolben über eine relativ kurze Strecke weg vom Zylinder-Auslaß bewegen. Auf diese Weise ermöglicht die Bewegung des zweiten, kleineren Kolbens das Ansaugen einer relativ kleinen Probe einer Flüssigkeit in die Leitung und das anschließende Bewegen des Ausgeberkolbens zum Auslaß das Ausspritzen oder Ausgeben aus der Leitung der kleinen Probe zusammen mit einer relativ großen Menge des Verdünnungsmittels.

Vorzugsweise enthält die erfindungsgemäße Verdünnungseinrichtung eine Steuer- und Antriebseinheit sowie eine abtrennbare Verdünnungsmitteleinheit bzw-, ein abtrennbares Verdünnungsmittelmodul. Die Antriebseinheit enthält eine lösbar mit dem Verdünnungsmittel-Ausgeberkolben verbundene ersten Antriebsstange und eine lösbar mit dem zweiten Kolben verbundene zweite Antriebsstange. Die erste Antriebsstange wird durch einen von einer Motorsteuereinheit gesteuerten Schrittmotor angetrieben, der einen Zähler zum Zählen einer vorgegebenen Anzahl von Taktimpulsen und zum Hervorrufen einer inkrementeilen Drehung des Schrittmotors für jeden Impuls bis zur vorgegebenen Anzahl enthält. Die Motorsteuereinheit oder Motorsteuerung enthält weiter eine Einrichtung zum Vorwählen der zählbaren Anzahl der Takt impulse, wodurch eine Einstellung des Hubs des Ausgeberkolbens und folglich der

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Menge des durch die Einrichtung abgegebenen Verdünnungsmittels möglich ist.

Durch die erfindungsgemäße VerdUnnungseinrichtung kann auf hydraulische oder Flüssigkeitsleitungen und -ventile verzichtet werden, es kann unbenutztes Verdünnungsmittel zurückbehalten werden und es ist eine bequeme und genaue Vorwahl über einen großen Bereich von Verdünnungsverhältnissen möglich.

Die Erfindung gibt also eine Verdünnungseinrichtung an, die aus einer Steuer- und Antriebseinheit und einem Verdünnungs- oder Verdünnungsmittelmodul besteht, das an die Steuer- und Antriebseinheit zur Bildung der Verdünnungseinrichtung anschließbar ist. In dem Verdünnungsmodul, das entfernbar und austauschbar ist. zum schnellen und nicht verunreinigenden Ersatz von Verdünnungsmitteln, berührt ein Verdünnungsmittel-Ausgeberkolben die Wände eines zylindrischen Verdünnungsmittelbehälters,an dessen einem Ende ein Auslaß vorgesehen ist. Eine Bohrung durch den Verdünnungsmittel-Ausgeberkolben nimmt einen zweiten kleineren

wobei

Kolben auf und hält ihn /.er unabhängig vom Verdünnungsmittel-Ausgeberkolben bewegbar ist. Durch geeignete Verbindungen zur Antriebseinheit kann der kleine Kolben in einer Richtung weg vom Verdünnungsmittel-Auslaß bewegt werden, wodurch eine kleine Flüssigkeitsprobe angesaugt werden kann, die in Berührung mit einer Schnauze oder Füllöffnung angeordnet ist, die mit dem Verdünnungsmittel-Auslaß in Verbindung steht. Eine anschließende Bewegung des Ausgeberkolbens auf den Auslaß zu ermöglicht die Ausgabe der relativ kleinen Flussigkeitspröbe aus der Ausgabeöffnung zusammen mit einer relativ großen Menge des Verdünnungsmittels, Die Antriebseinheit enthält getrennte vorzugsweise koaxiale Antriebsstangen mit Berührungs- oder Kupplungsteilen zur

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lösbaren Verbindung mit den Kolben des Verdünnungsmoduls. Ein Schrittmotor treibt den Ausgeberkolben an und eine Motorsteuerung enthält ein Vorwahlglied zur Vorwahl der genauen Anzahl von inkrementeilen Drehungen Ides Rotors des Schrittmotors, wodurch die Vorwahl einer genauen Menge des auszugebenden Verdünnungsmittels möglich ist, wenn der Verdünnungsmittel-Ausgeberkolben auf den Auslaß zu bewegt wird.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in Ansicht eine erfindungsgemäße Verdünnungseinrichtung;

Fig. 2 den Schnitt 2-2 gemäß Fig. 1;

Fig. 3A„ 3B vergrößert Schnittansichten der lösbaren Befestigung des Probenahme-Kolbens und seiner Antriebsstange;

Fig. 4 ein Logik-Blockschaltbild der Steuer- und Antriebseinheit der V erdünnungs einrichtung gemäß Fig. 1 und

In Fig.l ist eine V erdünnungs einrichtung mit einer Steuer- und Antriebseinheit 11 und einem Verdünnungsmittel- oder VerdUnnungsmodul 13 dargestellt, das an der horizontalen Fläche 15 der Antriebseinheitll mittels einer Rückhaltevorrichtung 17 gesichert ist. Steuereinrichtungen 19* 21, 23, 25, 27, 29 und eine Anzeige 31 sind in den Front flächen und 35 der Antriebseinheit befestigt und besitzen die anhand den Fig. 2 und 4 erläuternden Wirkungsweisen.

Gemäß Fig. 2 enthält das Verdünnungsmodul I3 einen Zylinder 37, der als Verdünnungsmittel-Behälter wirkt, sowie eine Abdeckkappe 39* die an einem Ende des Zylinders 37 ge-

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sichert ist und einen Auslaß 41 bildet. Eine Innenleitung in der Abdeckkappe 39 verbindet den Auslaß 41 mit einer Sonde oder einer Mündung 45, die sich in einenjLm allgemeinen nach unten gerichteten eigenen Auslaß 47 verjüngt. Ein erster, Verdünnungsmittel-Ausgeberkolben 49 ist im Zylinder 37 vorgesehen und berührt die Innenwände des Zylinders yj. Eine nachgibbige Abdichtung 51 in einer Außennut des Ausgeberkolbens 49 unterstützt einen lecksicheren oder dichten Sitz des Ausgeberkolbens 49 mit den Wänden des Zylinders 37. Eine Zentral- oder Mittelbohrung 53 im Ausgeberkolben 59 nimmt einen zweiten kleineren Kolben 55 auf, der in der Bohrung 53 gleiten kann. Eine nachgiebige Abdichtung 57 ist in einer ringförmigen Vertiefung in der Fläche der Bohrung 53 vorgesehen zur Abdichtung gegen die Fläche des zweiten Kolbens 55. Der zweite Kolben 55 ist zumindest genauso lang wie der Zylinder 37» wodurch eine abgeschrägte Endfläche 59 möglich ist zur Anlage an eine entsprechende übereinstimmende Schräge des Auslasses 41, während das entgegengesetzte Ende 61 des zweiten Kolbens innerhalb der Bohrung 53 unter der Abdichtung 57 bleibt. Ein Flansch 63 am Ende des Zylinders 37 gegenüber der Abdeckkappe 39 ist so bemessen, daß er in einer Vertiefung in der horizontalen Fläche 15 der Steuer- und Antriebseinheit 11 aufnehmbar ist und von der Haltevorrichtung I7 zur Sicherung des Verdünnungsmoduls 13 an der Antriebseinheit berührbar ist.

In Fig. 2 ist weiter dargestellt ein in einer runden Öffnung in der horizontalen Fläche 15 befestigtes Lager, das in der Vertiefung 65 zentriert ist und als Führung sowie als Anschlag für eine erste, hohle, vertikal angeordnete Antriebsstange 69 dient. Eine Kupp lungs-Spannvorrichtung am

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Oberende der ersten Antriebsstange 69 springt über die Vertiefung 65 vor infolge einer Schulter 7I der Antriebs stange 69, die die obere Fläche des Lagers 67 berührt, um den Anschlag für die Abwärtsrichtung der Antriebsstange 69 zu bilden. Die Kupplungs-Spanneinrichtung besteht aus einem Teil 73 der Antriebsstange 69 mit verringerter Wandstärke, wodurch radiale Nachgiebigkeit an dieser Stelle erleichtert wird, sowie eine nach innen vorspringende ringförmige Lippe 75 neben dem Teil 73» das mit einer angepaßten nach außen vorspringenden ringförmigen Lippe 77 des Ausgeberkolbens 49 zusammenwirkt und in Berührung bringbar ist. Eine vertikal angeordnete Antriebs-Zahnstange ist vertieft in der Außenfläche der ersten Antriebsstange 69 angeordnet und greift in ein an dem (nicht dargestellten) drehbaren Teil eines Schrittmotors 33 gesichertes Ritzel 8l ein, der in der Antriebseinheit 11 durch eine Stütze 85 gehalten ist. Elektrische Verbindungsleitungen 87 sind zwischen dem Schrittmotor 83 und einer in der Antriebseinheit 11 vorgesehenen Schaltungsplatte 89 vorgesehen.

Eine zweite Antriebsstange 91 ist koaxial zur ersten Antriebsstange 69 und erstreckt sich durch dessen hohles Innere, Die zweite Antriebsstange ragt nach unten unter das untere Ende der ersten Antriebsstange 69 und greift in einen hohlen Ansatz 93 ein, der vom Boden 95 der Antriebseinheit 11 nach oben vorspringt. Eine Druckfeder 97 im Ansatz 93 spannt die zweite Antriebsstange 9I nach oben vor. Eine Gewindekappe mit einer öffnung zur Aufnahme der zweiten Antriebstange 9I greift in ein entsprechendes Gewinde an der Außenseite des Ansatzes 93 ein, um einen einstellbaren Anschlag vorzusehen, der die Bewegung der Antriebsstange 9I begrenzt, wenn ein

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mit der Antriebsstange 91 einstückiger Radialflansch 101 auf die obere Fläche der Gewindekappe 99 aufkommt. Ein Nockenhebel 103 ist durch einen Stift 105 schwenkbar an einem vom Boden 95 der Antriebseinheit 11 nach obeii/orspringenden Ansatz 107 gesichert und stützt sich gegen den Radialflansch 101 ab zum Antreiben der zweiten Antriebsstange 91 nach unten gegen die nach oben wirkende 'Vorspannkraft der Druckfeder 97. Der Nockenhebel 103 wird durch eine ebenfalls an dem Ansatz 107 gesicherten Magnetspule 109 getrieben, die einen Anker 111 besitzt, der über eine gabelförmige Feder 113 an einem Glied II5 angekoppelt ist, das einen in einem Schlitz II9 im Nockenhebel 103 angeordneten Stift II7 besitzt. Durch diese Anordnung wird der Nockenhebel 103 um den Stift 105 verschwenkt abhängig von der Linearbewegung des Ankers 111. Leitungen 121 sind zwischen der Magnetspule 109 und der Schaltungsplatte 89 vorgesehen.

Ebenso mit dem Radialflansch 101 in Berührung bringbar ist eine Exzenter scheibe I23, die auf einer Achse 125. befestigt ist, die zur Drehung in einer Stütze 127 gehalten ist, die vom Boden 95 neben dem Flansch 101 nach oben vorspringt und in einer Hülse gehalten ist, die in der Vorder- oder Frontfläche 33 der Antriebseinheitll befestigt ist. Ein Steuerknopf I9 ist an der Achse 125 zu dessen Drehung befestigt. Die Drehung des Steuerknopfs I9 dreht die Exzenterscheibe I23 so, daß sie den Radialflansch IQl und die Antriebsstange 91 nach unten, um eine kurze Strecke, gegen die Kraft der Vorspannfeder 97 mitnimmt. Wie weiter unten näher erläutert, ruft diese Bewegung dann,wenn die Antriebsstange mit dem zweitenKolben 55 des Verdünnungsmoduls I3 verbunden ist, eine Lösung der abgeschrägten oberen Fläche 59 des Kolbens 55 vom Auslaß 41 des Verdünnungsmittel-Zylinders hervor.

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Das Kuppeln des oberen Endes der zweiten Antriebsstange mit dem unteren Ende des zweiten Kolbens 55 wird anhand der FIg.3A und 3B näher erläutert. Eine Axialbohrung 131 ist im Unterende des zweiten Kolbens 55 vorgesehen, sowie eine ringförmige radiale Nut 133 In der Innenfläche der Bohrung I3I Eine Bohrung 135 ist auch in dem oberen Ende der zweiten Antriebsstange 91 vorgesehen, und ein Druckstempel 137» der durch eine Drucks tempel-Fe der 139 nach oben vorgespannt ist, ist In der Bohrung 135 vorgesehen. Eine Querbohrung in der zweiten Antriebsstange 91 schneidet die Bohrung nahe dem Kopf 143 des Druckstempels 137· Eine exzentrische Verriegelungsscheibe 145 ist zur gleitenden Bewegung in Querrichtung in der Querbohrung 141 vorgesehen. Wie sich insbesondere aus Fig.3B ergibt, spannt die nach oben gerichtete Kraft des Druckstempels 137 die Verriegelungsscheibe 145 in einer Richtung vor, in der ein halbkugelförmiges Ende über die Außenfläche der Antriebsstange 9I vorspringt. In dieser Stellung kann der Vorsprung 147 in die Nut 133 eingreifen, wodurch die Antriebsstange 9I mit dem Kolben 55 verbindbar Ist. Das Einführen der zweiten Antriebsstange 9I in die Bohrung I31 verschiebt den haIbkugelförmigen Vorsprung 147 gegen die Wirkung der dem Druckstempel 137 vorspannenden Feder 139 (vgl. Fig.3A). Durch geeignete Wahl der Vorspannfeder 97 am Unterende der zweiten Antriebsstange 9I mit wesentlich größerer Druckkraft als die der Druckstempel-Feder 139 kann sich die zweite Antriebsstange 9I nicht nach unten bewegen, wenn die Fläche der Bohrung I3I gegen die Verriegelungsscheibe 145 anliegt, wodurch eine nach unten gerichtete Kraft gegen die Feder 139 ausgeübt wird, die auf die Antriebsstange 9I übertragen wird.

Fig.4 zeigt ein Logik-Schaltbild der in der Steuer- und Antriebseinheit. 111 enthaltenen Schaltung. Der Antriebsmotor 83 besitzt ein Paar Antriebswicklungen I5I» 153 mit Mittelanzapfung, um eine Drehung in Vorwärts- bzw. Rück-

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wärtsrichtung hervorrufen zu können. Die sich gegenüberliegenden Enden dieser Wicklungen werden über ein erstes JK-Flipflop 158 bzw. ein zweites JK-Flipflop I99 getrieben. Ein Taktsignalgenerator 149 erzeugt eine kontinuierliche Taktimpuls-Folge. Das Taktsignal wird direkt an den Taktsignaleingang des ersten JK-Speicherglieds oder JK-Flipflops 158 und über ein erstes NAND-Glied I60 an den Taktsignaleingang des zweiten JK-Flipflops 159 angelegt. Der Durchtritt der Tctktimpulse durch das erste NAND-Glied wird durch ein RS-Speicherglied oder RS-Flipflop I6l gesteuert, das ein Paar aus einem zweiten NAND 1β3 und einem dritten NAND-Glied 164 . ist.

Zur Erzeugung einer Impulsfolge vorgegebener Länge verwendet die Steuereinheit gemäß Fig.4 einen voreingestellten Zähler mit drei BCD-Dekaden-Zählern I65 bis I67 zusammen mit entsprechenden Dekadenvorwahl-Schaltern 165a bis 167a, die zusammen einen Verdünnungsmittelvolumen-Vorwahlschalter 29 bilden. Vom ersten NAND-Glied I60 hindurchgelassene Taktimpulse werden sowohl der Folge von Zählern 165 bis I67 als auch der Motor-Antriebsschaltung zugeführt. Wenn jeder Dekaden-Zähler I65 bis I67 den durch das Voreinstellen oder Setzen der entsprechenden Schalter 165a bis 167a vorgegebenen Wert erreicht, wird ein Ausgangssignal vom Vorwahlschalter 29 abgegeben. Die drei Ausgangssignale werden in einem vierten NAND-Glied I69 kombiniert zur Erzeugung eines Signals,das das RS-Flipflop I6I rücksetzt, wenn eine Gesamtübereinstimmung zwischen dem im Zähler gehaltenen Wert und der Voreinstellung des Schalters besteht.

Das RS-Flipflop I6I kann in den gesetzten Zustand gebracht werden zur Auslösung eines Ausgabe-Zyklus durch Drücken eines ersten Druckknopf-Schalters 23, der wie dargestellt, mit dem dritten NAND-Glied 164 verbunden ist. Der

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Betrieb des ersten Druckknopf-Schalters 2j5 setzt auch die Zähler I65 bis 1β7 zurück, wobei die Zähler von neuem zu zählen beginnen, wenn der Druckknopf-S ehalt er 23 wieder gelöst wird. Folglich wird jedesmal, wenn der ersten Druckknopf-Schalter 23 momentan oder kurzzeitig betrieben wird, eine Impulsfolge ausgelöst, die sich solange fortsetzt, bis die Anzahl der gezählten Impulse dem in den Schaltern 165a bis 167a vorgewählten Wert entspricht.

Der Antriebsmotor 83 kann kontinuierlich in Vorwärts richtung erregt oder betrieben werden durch Niederdrücken eines zweiten Druckknopf-Schalters 27, der das erste NAND-Glied I60 unabhängig vom Zustand des RS-Flipflops I6I öffnet oder durchschaltet. Ein kontinuierlicher Betrieb des Antriebsmotors 83 in Rückwärtsrichtung wird durch Herabdrücken eines dritten Druckknopf-Schalters 25 erreicht, der mit dem J-Eingang und dem K-Eingang des ersten JK-Flipflops 158 so verbunden ist, daß bei Betätigung des dritten Druckknopf-Schalters 25 das erste JK-Flipflop I58 auf die Taktsignal-Eingangsimpulse anspricht und die Rückwärts-Wicklung 153 erregt. Selbstverständlich spricht das erste JK-Flipflop 158 ansonsten nicht auf die kontinuierlich angelegten Taktsignalimpulse an. Die Magnetspule 109 wird über einen Antriebs-Verstärker I7I mittels eines dritten JK-Flipflops 173 gesteuert. Die Magnetspule 109 ist erregbar durch Herabdrücken eines vierten Druckknopf-Schalters 21, der mit dem J-Eingang des dritten JK-Flipflops 173 verbunden ist. Wenn der vierte Druckknopf-Schalter 21 gelöst ist, bleibt die Magnetspule 109 erregt, wenn keine Impulssignale am Taktsignal-Eingang des dritten JK-Flipflops I73 anliegen. Solche Taktimpulse werden über ein fünftes NAND-Glied I75 nur dann angelegt, wenn der Schrittmotor 83 von neuem erregt wird. Folglich wird, wenn die Magnetspule I09 zum Ansaugen

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einer Probe erregt ist, die Probe nicht unmittelbar herausgespritzt oder abgegeben, wenn die Steuereinrichtung, d. h. der vierte Druckknopf-Sehalter 21 gelöst ist, sondern wird vielmehr zusammen mit dem Verdünnungsmittel abgegeben.

Beim Betrieb der beschriebenen Verdünnungseinrichtung wird das Verdünnungsmodul 13 >dessen Zylinder 37 mit dem Verdünnungsmittel gefüllt ist, vertikal in die Vertiefung 65 in der horizontalen Fläche 15 der Antriebseinheit 11 eingesetzt und wird der notwendige Druck nach unten ausgeübt, um eine radiale Nachgiebigkeit des Teils 73 verringerter Dicke der ersten Antriebsstange 69 und zusätzlich die Verschiebung der Verriegelungsscheibe 145 mit dem dazugehörigen Herabdrücken der Druckstempel-Feder zu erreichen. Dieser von Hand ausgeübte, nach unten gerichtet eJDru3k ruft die Verbindung jeder Antriebsstange 69, 91 mit den zugehörigen Kolben 49 bzw. 55 hervor. Bei in der Vertiefung 65 angeordnetem Zylinderflansch 63 wird die Festhaltevonrichtung 17 in Lage gedrückt zum sicheren Festhalten des Verdünnungsmoduls I3 an der Steuer- und Antriebseinheit 11.

Vor der Verwendung des Verdünnungsmoduls I3 liegt die abgeschrägte obere Fläche 59 des die Probe ansaugenden zweiten Kolbens 55 ^am Auslaß 51 an, um eine 'ventilartige Unterbrechung des Auslasses zu bilden, wodurch ein Lecken des Verdünnungsmittels durch den Auslaß 41,die ^Leitung 43 und die Mündung 45 während des Transports oder des Lagerns des Verdünnungsmoduls I3 verhindert wird. Vor der Verdünnungs-Betriebsfolge der Verdünnungseinrichtung wird diese ventilähnliche Einrichtung durch lediglich Drehen des Steuerknopfs 19 geöffnet, wobei die Exzenterscheibe 123 die zweite Antriebsstange 9I und den daran angebrachten zweiten Kolben 55 um eine kleine Strecke nech unten drückt, wodurch der Auslaß 41 des Zylinders 37 geöffnet wird. Mit einem unter

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dem Auslaß 47 der Mündung 45 angeordneten Behälter wird die Leitung 43 und die Mündung 45 mit dem Verdünnungsmittel durch kurzzeitiges Drücken der'Bereit'-Steuereinrichtung, d. h. dem zweiten Druckknopf-Schalter 27 gefüllt, der wie sich aus Fig.4 ergibt, zum Antrieb des Schrittmotors 83 und dadurch zum Antreiben des ersten, Verdünnungsmittel-Ausgeberkolbens 49 angeschlossen ist.

Wenn die Leitung 43 und die Mündung 45 mit Verdünnungsmittel gefüllt sind, wird der Auslaß 47 der Mündung 45 in einen Behälter des Probenf luids eingetaucht und wird die Proben-Ansaug-Steuereinrichtung betätigt, d. h. der vierte Druckknopf-SchaIter 21 gedrückt. Diese Steuerung erregt die Magnetspule 109 und ruft dadurch eine Bewegung nach unten oder einen Hub des zweiten Kolbens 55 um einen Abstand hervor, der durch die Lage des Anschlags bestimmt ist, der duich die Gewindekappe 99 gebildet ist. Dadurch wird ein Volumen des Probenfluids in die Mündung 45 eingesaugt, die dem Volumen des zweiter^tolbens 55 entspricht, das aus dem Zylinder 37 herausgezogen worden ist. Wegen des kleinen Durchmessers des zweiten Kolbens 55 und des kleinen Hubs nach unten, der durch die Kappe 99 zugelassen ist, kann ein sehr kleines Probenvolumen in die Mündungj45 eingesaugt oder angesaugt werden. Das angesaugte Volumen kann durch Einstellen des Hubs des zweiten Kolbens 55 durch Verwendung der einstellbaren Kappe 99 genau bestimmt werden.

Anschließend wird ein Behälter für die verdünnte Probe am Auslaß 47 der Mündung 45 angeordnet und wird die Ausgabe Steuereinrichtung betätigt, d. h. der erste Druckknopf-Schalter 23 gedrückt. Wie anhand Fig. 4 erläutert, wird durch diese Steuerung der Betrieb des Schrittmotors 83 um eine vorgebene Anzahl von inkrementellen Drehungen ausgelöst,

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wobei die Anzahl gleich der durch den VerdUnnungsm.afc telmengen-Vorwahls ehalt er 29 vorgegebenen oder gesetzten entspricht. Die Verschiebung des ersten Ausgeberkolbens 49 bei jeder inkrementellen Drehung des drehbaren Glieds oder Rotors des Schrittmotors 83 kann für jeden gegebenen Motor mit zugehörigem Getriebe bestimmt werden. Folglich kann durch geeignete Wahl der Abmessungen des ersten Ausgeberkolbens 49 und des Zylinders 37 in bezug auf das Getriebe, die Steuereinrichtung, d. h. die Anzeige 31, zur direkten Ablesung in ml ausgeführt werden. Die erläuterte Verdünnungseinrichtung ermöglicht daher die bequeme und genaue Vorwahl des gewünschten Verdünnungsmittelvolumens, das durch die Verdünnungseinrichtung ausgegeben werden soll.

Wenn das Verdünnungsmittel ausgegeben worden ist, kann das λ?" erdünnungs modul I3 entfernt werden und kann ein anderes in der erläuterten Weise angeordnet werden. Ebenso kann das leere Verdünnungsmodul I3 durch Eintauchen des Auslasses der Mündung 45 in einen Verdünnungsmittelbehälter und durch Herabdrücken der Kolbenrückfuhr-Steuereinrichtung, d. h. des dritten Druckknopf-Schalters 25 wieder gefüllt werden, wodurch der erste Ausgeberkolben 49 nach unten angetrieben wird, durch Drehung in Gegenrichtung des Rotors des Motors 83. Diese Bewegung des ersten, Ausgeberkolbens 49 saugt Verdünnungsmittel aus dem Behälter in den Zylinder 37·

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*0

Leerseite

Claims

Ansprüche

1. Verdünnungseinrichtung zum Verdünnen einer Flüssigprobe mit einem Verdünnungsmittel,

gekennzeichnet durch

einen Verdünnungsmittel-Zylinder (37) mit einem Auslaß (41) an einem Ende,

eine mit dem Zylinder-Auslaß (41) in Verbindung stehende Leitung (43),

einen ersten, Verdünnungsmittel-Ausgeberkolben (49) im Zylinder (37) mit im wesentlichen gleichem Querschnitt wie dieser und mit einer durchgehenden Bohrung (53)»

einen zweiten Kolben (55) mit relativ kleinerem Querschnitt als der des ersten, Ausgeberkolbens (49), der in der Bohrung (53) gehalten ist zur Bewegung gegenüber dem ersten, Ausgeberkolben (49), und

einen Kolbenantrieb, mit einem ersten Glied zum Bewegen des ersten, Ausgeberkolbens (49) auf den Zy linder-A us laß (41) zu, über im wesentlichen die gesamte Länge des Zylinders (37), zur Ausgabe eines großen Teils des im Zylinder (37) enthaltenen Verdünnungsmittels, und mit einem zweiten Glied zum Bewegen des zweiten Kolbens (55) gegenüber dem ersten, Ausgeberkolben (49) weg vom Zy lind er-A us laß (41) über eine gegenüber der Zylinderlänge kurzen Strecke,

wobei die Bewegung des zweiten, kleineren Kolbens (55) das Einsaugen einer relativ kleinen Flüssigprobe in die Leitung (43) erreicht, und die anschließende Bewegung des ersten, Ausgeberkolbens (49) zum Auslaß (41) zu das Ausstoßen der relativ kleinen Flüssigprobe aus der Leitung (43) zusammen mit einer relativ großen Menge Verdünnungsmittel erreicht.

2. Verdünnungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß der erste, Ausgeberkolben (49) und der zweite Kolben (55) koaxial sind.

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3. VerdUnnungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß der Zylinder-Auslaß (41) und der zweite Kolben (55) koaxial sind, wodurch der zweite Kolben (55) den Zylinder-Auslaß (41) versperren kann, um vorzeitige Verdünnungsmittel-Zufuhr zur Leitung (43) vor der Bewegung des zweiten Kolbens (55) weg vom Zylinder-Auslaß (41) zu verhindern.

4. VerdUnnungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des ersten, Ausgeberkolbens (49) mindestens zehnmal größer at der des zweiten Kolbens (55) ist.

5. Verdünnungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Glied einen Schrittmotor (33) mit inkrementell drehbarem Drehglied ,, das den ersten, Ausgeberkolben (49) linear antreibt, und eine Motorsteuerung für eine vorgegebene Anzahl von inkrementellen Drehungen des Drehglieds aufweist.

6. Verdünnungs einrichtung nach Anspruch 5 j dadurch gekennzeichnet, daß die Motorsteuerung ein Vorwahlglied auf v/eist zum Vorwählen der vorgegebenen Anzahl, um so die Hubhöhe des ersten, Ausgeberkolbens (49) und die auszugebende Verdünnungsmittel-Menge vorzuwählen.

7. Verdünnungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Verdünnungsmodul (13) mit dem Zylinder (37) mit dem Auslaß (41), der Leitung (43) vom Auslaß (4l) zu einer Ausgabemündung (45)* dem ersten Ausgeberkolben (49) und dem zweiten Kolben (55)>

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wobei der erste, Ausgeberkolben (49) an der Zylinderwand dicht anliegt, dessen Bohrung (53) mit dem Auslaß (41) fluchtet und dessen Rückseite die Antriebskraft vom Kolbenantrieb aufnimmt, und

wobei der zweite Kolben (55) in der Bohrung (53) dicht gehalten ist, dessen eine Endfläche (59) mit dem Auslaß (41) fluchtet und dessen andere, rückseitige Endfläche an den Kolbenantrieb ankuppelbar ist.

8. Verdünnungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7', dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (41) abgeschrägt ist, und daß die dem Auslaß (41) gegenüberliegende Endfläche (59) des zweiten Kolbens (55) zum Einfacheren Versperren eine daran angepaßte Schräge aufweist.

9. Verdünnungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ankuppeln in der Rückseite desjzweiten Kolbens (55) eine Sperreinrichtung in einer Innenbohrung (I3I) angebracht ist, die einen Wulst an einer in die Innenbohrung (13I) einführbaren zweiten* Antriebsstange (9I) des Kolbenantriebs aufnimmt.

10. Verdünnungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet,daß das Verdünnungsmodul (I3) mit einer den Kolbenantrieb aufweisenden Antriebseinheit (11) verbindbar ist, wobei der erste, Ausgeber kolben (49) und der zweite Kolben (55) an die Antriebseinheit (11) ankuppelbar sind, wobei die rückseitige Endfläche des zweiten Kolbens (55) von außerhalb des Verdünnungsmoduls (13) zugänglich

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ist, und daß die Antriebseinheit enthält

eine an den ersten, Ausgeberkolben (49) lösbar ankuppelbare erste Antriebsstange (69),

einen Motor (83) zum Antrieb der ersten Antriebsstange {69),

eine an den zweiten Kolben (55) lösbar ankuppelbaren zweite Antriebsstange (91), und

einen Antrieb der zweiten Antriebsstange (9I) zu deren Bewegung um die vorgegebene Strecke zumindest teilweise aus dem Zylinder (37) heraus.

11. Verdünnungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (53) parallel zur Achse des Zylinders (37) ist.

12. Verdünnungseinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Antriebsstange (69) hohl ist und die zweite Antriebsstange (91) durch sie ragt.

13· Verdünnungseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet,daß die Motorsteuerung enthält:

.einen Takt Signalgenerator (149) für eine kontinuierliche Takt impuls-Folge,

einen Zähler (I56 bis I67, 165a bis 167a) zum Zählen einer vorgegebenen Anzahl der Taktimpulse, und

eine Logikschaltung zum Antreiben des Drehglieds um eine inkrementell Drehung für jeden Taktimpuls, wobei ein, bzw. das Vorwahlglied die maximal zählbare Anzahl der Taktimpulse vorgibt.

14. Verdünnungseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13* dadurch gekennzeichnet,daß die Motorsteuerung enthält:

e"inen Mehrdekaden-Schalter (29), der auf die vorgegebene Anzahl einstellbar ist,

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einen Mehrdekaden-Digitalzähler (I65 bis I67), ein Logikglied zum selektiven Anliegen des Taktsignals an den Digitalzähler (165 bis 167) und den Schrittmotor (83) zur Bewegung des Verdünnungsmittel-Ausgeberkolbens (^9)

ein Flipflop, das gesetzt das Logikglied zum Ansteuern des Schrittmotors (83) überwacht, und

ein Steuerglied, das mit dem Digitalzähler (1β5 bis I67) und dem Schalter (29) verbunden ist, zum Rücksetzen des Flipflops, wenn der Zählerstand die vorgegebene Anzahl erreicht hat, um die vorgegebene Verdünnungsmittel-Menge auszugeben, wenn das Flipflop gesetzt ist.

15. Verdünnungseinrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch ein weiteres Flipflop (173)» das gesetzt eine elektromechanische Einrichtung (101 bis II9) zur Bewegung des zweiten Kolbens (55) erregt, und eine Rücksetzschaltung zum Rücksetzen des weiteren Flipflops (173)» wenn der Schrittmotor (83) erregt ist.

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