DE2727937A1

DE2727937A1 - Abgleicheinrichtung

Info

Publication number: DE2727937A1
Application number: DE19772727937
Authority: DE
Inventors: Ronald B Smernoff
Original assignee: Analytical Products Inc
Current assignee: Analytical Products Inc
Priority date: 1976-06-17
Filing date: 1977-06-16
Publication date: 1978-05-03
Also published as: JPS5316365A

Description

Abgleicheinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung und ein Uerfahren zur Herstellung eines Gas-Gleichgewichtes oder einer Gassättigung in einer hydrophilen Flüssigkeit, z.B. einer wässerigen Lösung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Abgleichen von Lösungen, die zur Herstellung von Standardlösungen dienen, welche für die Bestimmung von Oxyhämoglobin-Dbsoziationskurven und zu P50-Bestimmungen benutzt werden, d.h. zur Bestimmung des Wertes von P02, bei welchem das Hämoglobin zu 50 Prozent gesättigt ist.
Allgemein werden für Blutproben die Oxyhanoglobin-Ds$oziationskurven, P50-Werte und dgl. dadurch bestimmt, daß die GAse analysiert werden, die in den Proben gelöst sind. Hierfür wird ein elektrochemischer Blutgasanalysator verwendet.
Um zu gewährleisten, daß die Analysen der Blutproben auf gelöste Gasmengen genau sind, werden die Blutgasanalysatoren allgemein mit einer Standard-Lösung abgeglichen, die dadurch hergestellt wird, daß eine wässerige Lösung mit einer Gasprobe bekannter Konzentration in Kontakt gebracht wird, z.B.
der Konzentration an Sauerstoff, Kohlendioxid und Stickstoff.
Das Instrument wird dann mit zwei anderen wässerigen Standard-Lösungen überprüft, die jeweils mit einem anregen bekannten Gemisch aus Sauerstoff, Kohlendioxid und Stickstoff ins Gleichgewicht gebracht worden sind. Das Gerät wird also gegenüber einer einzelnen Probe geeicht, während seine Genauigkeit gewöhnlich gegenüber zwei anderen bekannten Proben überprüft wird, um sicher zu sein, daß das Gerät richtig arbeitet.
Viele medizinische Laboratorien, die regelmäßig Blutproben auf Gas-Konzentration analysieren, arbeiten in drei Schichten, d.h. 24 Stunden pro Tag. Bei jedem Schichtwechsel wechselt im allgemeinen auch die Bedienungsperson für das Gasanalysen-Gerät. Daher ist es bei einem üblichen 24-Stunden-Tag erforderlich, jedes Gerät dreimal mit bekannten Proben abzugleichen und es an zwei bekannten Vergleichsproben zu überprüfen, d.h. einmal am Beginn jeder Schicht. bei Stromausfall, anderen Störungen usw. muß jeweils neu abgeglichen bzw. geeicht werden.
Allgemein arbeiten bekannte Einrichtungen, mit denen ein Gleichgewicht zwischen einer wässerigen Lösung und einem Gas bekannter Zusammensetzung hergestellt werden kann, verhaltnismäßig langsam. Eines dieser Geräte arbeitet so, daß ein Gas bekannter Zusammensetzung in ein sich drehendes Probenrohr eingeführt wird, wobei die Oberfläche der mit dem Gas in Kontakt zu bringenden Flüssigkeit vergrößert ist, da die Flüssigkeit an den Seiten des Rohres während dessen Drehung verteilt wird. Ein solches Gerät ermöglicht eine gute Abgleichung, die jedoch etwa 20 bis 30 Minuten zur Herstellung erfordert. Auch muß die Einrichtung für jede Testprobe erneut benutzt werden, die zur Überprüfung der Instrumenteneichung hergestellt werden muß. Bei solch einem bekannten Gerät ist es demnach erforderlich, drei Proben abzugleichen, wobei jede Abgleichung etwa 20 bis 30 minuten erfordert, so daß etwa eine Stunde jeder 8-Stunden-Schicht erforderlich ist, um Proben zur Eichung und Überprüfung des Blutgasanalysators herzustellen.
Andere bekannte Einrichtungen arbeiten so, daß eine Probe in einem Bad bestimmter Temperatur hin- und hergeschwenkt wird, während ein Gasstrom bekannter Konzentration in Kontakt mit der Flüssigkeitslösung gebracht wird. in den Schwingungsgeräten stellt sich das Gleichgewicht gewöhnlich noch langsamer als bei den anderen bekannten Geräten ein.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrithtung zur Herstellung eines Flüssigkeit-Gas-(;leichgewichtes für Analysenzwocke, wobei nach der Erfindung die Zeit erheblich verringert wird, die bisher erforderlich ist, um zur Eichung eines Gasanalysators eine Standard-bzw. eine Prüflösung herzustellen, wobei die letztere dazu dient, die Eichung des Analysators mit der Standardlösung zu überprüfen.
Der Grundgedanke der Erfindung ist, das Gas bzw. Gasgemisch der Lösung in Gestalt äußerst feiner Bläschen zuzuführen.
Eine erfindungsgemäße Einrichtung enthält ein Gasgefäß, mittel zur Steuerung des Flusses vom Gefäß nach einem herausnehmbar angeordneten Lösungsrohr, das eine hydrophile Flüssigkeit, z.B. eine wässerige Flüssigkeit enthält, Leitungsmittel, die von der Durchfluß-Steuervorrichtung zum Rohr unterhalb von dem Spiegel der darin enthaltenen Flüssigkeit führen, und Mittel zur Abgabe des Gases unterhalb des Flüssigkeitsspiegels als kleine Bläschen. Vorzugsweise enthält die Einrichtung einen wärmeleitenden Block, der mit einer Ausnehmung versehen ist, die so geformt ist, daß sie das Rohr passend aufnimmt, wobei sattel zur Einstellung der Temperatur des 3lockes und damit der Temperatur des Rohres und der darin enthaltenen Lösung vorgesehen sind.
Die Erfindung sieht in einer bevorzugten Ausführungsform vor, daß das Gerät zur gleichzeitigen Abgleichung einer Mehrzahl von wässerigen Lösungen mit mehreren Gas-Zusammensetzungen ausgestaltet ist.
Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus dar nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen die Erfindung beispielsweise erläutert und dargestellt ist. Es zeigen: Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine erfindungsgemäße Einrichtung, Fig. 2 eine Vorderansicht entsprechend den Pfeillinien II-II der Fig. 1, Fig. 3 eine Seitenansicht eines Heizblockes einer erfindungsgemäßen Einrichtung, Fig. 4 eine Ansicht gemäß den Linien IV-IV der Fig.3, Fig. 5 eine Ansicht entsprechend den Linien V-V der Fig.3, Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI der Fig. 5, Fig. 7 eine Einzeldarstellung eines in der erfindungsgemäßen Einrichtung verwendeten Teiles, Fig. 8 eine Ansicht entsprechend den Linien VIII-VIII der Fig. 7, Fig. 9 eine abgewandelte Ausführungsform des in Fig. 6 dargestellten Teiles, Fig. 10-12 eine Seitenansicht, Boden- und Draufsicht einer für die erfindungsgemäße Einrichtung zu verwendenden Zelle, Fig. 13 eine vergrößerte Schnitt-Darstellung des Cereiclles XIII der Fig. 10, Fig. 14 eine Teildarstellung einer besonderen Ausführungsform eines Zylinderendes und Fig. 15 eine Ansicht gemäß der Linie XV-XV der Fig. 14.
Eine erfindungsgemäße Einrichtung 10, die in den Fig. 1 und 2 in ihrer Gesamtheit dargestellt ist, dient dazu, eine wässerige Lösung, allgemeiner gesprochen, wässerige Lösungen 12 mit einem Gas ins Gleichgewicht zu bringen, das in einem der vorgesehenen mehreren Gasgefäße 14 enthalten ist. Die wässerige Lösung ist hier ein Sonderfall einer hydrophilen Flüssigkeit, die eine hydrophobe Fläche licht benetzt, d. h.
mit dieser keinen Kontaktwinkel von 900 bildet, siehe z.B.
Robert B. Dean, "modern Colloids", D. van Nostrand Company, Inc., New York, 194B, Seiten 62 bis 66. Jedes der Gasgafaße 14 enthält ein Gas mit einer auswählbaren Zusammensetzung bei einem Druck, der über dem umgebenden Atmosphärendruck liegt. Die Einrichtung enthält Durchfluß-Steuerungsmittel 16, in der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform mehrere Durchfluß-Steuergeräte 16 mit einer Mehrzahl von NalSel-Ventilen 18, die jeweils mit einem Betatigungsknopf 20 versehen sind und an die jeweils ein Durchflußmesser 22 anschließt. Der Durchflußmesser 22 enthält allgemein eine Rühre 24, in der eine Kugel 26 durch die Luft bzw. das Gas, die bzw. das durch das Ventil 18 fließt, schwebend gehalten wird. An jedes Durchfluß-Steuerungsgerät fließen mehrere Leitungen 28 an, je eine zur Verbindung mit einer von mehreren Zellen 30, die in der dargestellten Ausführungsform jeweils ein Probenrohr 32 enthalten. Jede der [iiehrzahl von Leitungen 20 verbindet den entsprechenden Durchflußmesser 22 mit der Röhre 32 unterhalb eines Flüssigkeitsspiegels 34 der wässerigen Lösung 12. Ein angelenkter Deckel 35 dient dazu, die Verschmutzung der Lösung 12 zu verhindern.
Die Einrichtung ist mit Mitteln ausgestattet, die dafür sorgen, daß das Gas in die wässerige Lösung 12 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 34 in einer Vielzahl von feinen Bläschen abgegeben wird. In der Ausführungsform nach Fig. 1 weisen diese Mittel z.B. mehrere membranen 36 auf, von denen je eine das geschlossene Ende 38 eines Lösungsrohres 32 überspannt.
Die Lösungsrohres 32 sind herausnehmbar in entsprechende Ausnehmungen 40 eingesetzt, die in einem wärmeleitenden Block 42 ausgebildet sind. Durch Einstellung der Temperatur des Blockes 42 kann daher die Temperatur jeder der Lösungen 12 so überwacht und gestouert werden, daß sie im wesentlichen gleich sind. Allgemein wird die Temperatur des Gases, das durch jede der verschiedenen Leitungen 28 hindurchgeht, so eingestellt, daß sie gleich der Temperatur des Blockes 42 ist. Hierfür wird z.B. das Gas, das jeweils aus einer Leitung 28 kommt, durch ein Labyrinth oder einen Schlnnq'enweg 44 hindurch und dann über eine kurze Leitung 46 an die entsprechende membran 36 herangeführt.
Jede der Ausnehmungen 40, siehe auch Fig. 1, enthält oin darin eingepaßtes nohr 32. Eine Heizvorrichtung 40 ist in Kontakt mit dem Block 42 und allgemein so um diesen herumgelegt, daß dadurch die Temperatur des Blockes und damit die Temperatur der Rohre 32 und der darin enthaltenen Lösungen 12 eingestellt werden kann. Zur Messung der Temperatur des Blockes sind entsprechende ittel vorgesehen, in der dargestellten Ausführungsform ein Thermoelement 50 oder eine andere Temperatur-Meßvorrichtung, die in eine Bohrung 52 im Block 42 eingepaßt ist. Ein Paar elektrischer Leitungen 54 führt vom Thermoelement 50 nach einer Brückenschaltung 56, die ein meßgerät 58 enthält, von dem die Temperatur entweder unmittelbar oder als eine elektrische Größe, z.B. als Spannung oder dgl., abgelesen werden kann, die leicht in eine Äquivalent-Temperatur umgerechnet werden kann.
Zur Steuerung der Halsvorrichtung 48 ist ein Temperatur-Einstellknopf 60 vorgesehen, so daß die Temperatur des Blockes 42 und damit die jeder der Lösungen 12 auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann. Ein Ein-Aus- Schalter 62 ist ebenfalls in Reihe zwischen der Halsvorrichtung 48 und einem Netzanschluß 64 vorgesehen, so daß die gesamte Einrichtung leicht und vollständig abgeschaltet werden kann, wenn sie nicht benutzt wird. Die einfache Brücke 46 mit dem Meßgerät 58, dem Temperatur-Einstellknopf 60 und dem Thermoelement 50 kann auch durch eine Rückkopplungsschaltung ersetzt werden, so daß der Temperatur-Einstellknopf 60 auf irgendeinen gewünschten Temperaturwert eingestellt und die Heizvorrichtung dann in dem Rückkopplungskreis so gesteuert wird, daß die Temperatur des Blockes 42 selbsttätig auf die mit dem Knopf 60 eingestellte Temperatur gebracht und gehalten wird.
Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen besondere Einzelheiten des Blockes 42. Der Block 42 besteht allgemein aus einem wärmeleitenden material, wie z.B. Kupfer oder dgl. Die drei Ausnehmungen 40 sind derart im Block 42 ausgebildet, daß sie sich angenähert bis zu einem Bodenende 66 des Blockes 42 erstrecken. Jede der Ausnehmungen 40 enthält ein zusammendrückbares Element 68, das als zusammendrückbares Dichtungsmittel dient und die entsprechende Ausnehmung 40 gegenüber dem Äußeren des zugenörigen Rohres 32 abdichtet und außerdem eine Druckkraft liefert, welche das Rohr 32 innerhalb der Ausnehmung 40 hält. Als zusammendrückbares Dichtungselement kann in einer einfachen Ausführungsform ein zusammendrückbarer O-Ring oder dgl. verwendet werden, der aus einem Kunststoff-, vorzugsweise einem elastomeren [laterial hergestellt ist, z.B. aus einem im Handel unter der Bezeichnung "Viton E 60" erhältlichen Inaterial, einem Copolymer aus Hexafluorpropylen und Vinylidenfluorid.
Fig. 4 zeigt die an der Unterseite des Blockes 42 vorgesehenen mehreren Kontaktwege 44, die dazu dienen, die Temperatur des Gases, das von einem der Durchfluß-Steuergeräte 16, insbesondere einem der Durchflußmessser 22, nach einem der Probenrohre 32 zufließt, anzugleichen. In dem Beispiel der Fig. 4 sind drei Kontaktwege 44 vorgesehen. Gas aus einer der Leitungen 28 tritt in einen der Kentaktwege 44 durch einen Eingang 70 ein, schießt durch den labyrinthartigen Kontaktweg 44 und verläßt diesen über einen Ausgang 72. Von dort aus fließt das Gas durch die entsprechende Leitung 46 nach dem Bereich unter dem geschlossenen Ende 38 eines Rohres 32, d.h. gegen die Bodenseite einer der membranen 36. Die zusammendrückbaren Elemente 68 gewährleisten, daß das Gas nicht zwischen der Wand der Ausnehmung 40 und der Außenseite des entsprechenden Rohres 32 entweicht in die umgebende Atmosphäre. Das über die Leitung 46 eingeführte Gas kann daher nur durch die entsprechende Membran 36 hindurch entweichen. Dadurch wird unterhalb der entsprechenden membran 36 ein ausreichender Druck aufgebaut, um zu gewährleisten, daß das Gas durch die membran hindurch und in die entsprechende wässerige Lösung 12 einfließen kann.
Die membranen 36 bilden demnach das bevorzugte mittel zur Abgabe von Blasen. Jede dieser membranen bildet ein poröses Element, das eine hydrophobe Fläche aufweist; sie bildet den Boden oder das abgeschlossene Ende 30 des zugehörigen Rohres 32. Jede membran 36 ist undurchlässig für den Durchfluß der in dem Rohr 32 enthaltenen wässerigen Lösung 12, dagegen durchlässig für den Durchfluß von Gs in Aufwärtsrichtung. Durch jede der Membranen 36 gehen mikroskopische oder kapillare Wege hindurch, und da die Fläche der [ibmbranen 36 hydrophob ist, werden die mikroskopischen, kapellaren Wege nicht durch die Lösung benetzt, die dadurch am Durchfluß durch die membran gehindert wird. Andererseits wird das Gas nicht nennenswert durch die mikroskopischen oder kapillaren Wege aufgehalten und fließt einfach aufwärts durch die Membran hindurch gegen den Druckwiderstand, den die entsprechende Lösung 12 bildet. Wegen der verhältnismäßig geringen Größe der durch die membran 36 hindurchführenden Kapillaren ist die Größe der Blasen, die in den Bodenbereich jeder der Lösungsrohre 32 eingeführt werden, äußerst fein. Dadurch ergibt sich ein sehr wirksamer Kontakt zwischen Fläche und Flüssigkeit und eine entsprechende Durchbewegung, so daß sich äußerst schnell ein Gleichgewicht zwischen dem Gas oder Gasgemisch und der entsprechenden Lösung 12 einstellt, durch die das Gas hindurchgeht. Im oinzelnen ist festgestellt worden, daß sich ein Gleichgewicht oder eine Sättigung in nicht mehr als drei bis vier minuten in einer wässerigen Lösungsprobe 12 von etwa 10 cm3 einstellt.
Dies ist erheblich weniger als die 20 oder 30 minuten, die bislang benötigt wurden, um mit den schnellsten bekannten Einrichtungen ein Gleichgewicht in einer wässerigen Lösung herzustellen.
In der Ausführungsform nach Fig. 1 gibt jedes der vorgesehenen Gasgefäße 14 das Gas zunächst an einen Druckregler 74 ab, von dem aus das Gas nach einem Nadelventil 18 fließen kann. Der DRuck innerhalb eines Gasgafäßes 14 kann mehrere hundert psi (ein psi = 0,07 kg pro cm2) betragen, wobei der Druckregler 74 einen Druck von nicht mehr als fünf psi abgibt. Auf diese Weise arbeitet jedes Nadelventil 1B mit einer konstanten Druckhöhe für das aufwärtsströmende Gas, bis das entsprechende Gasgefäß 14 so weit geleert ist, daß die Druckhöhe im Gefäß unter die Einstellung des Druckreglers 74 gefallen ist. Das gewährledtet, daß die Durchfluß-Geschwindigkeiten in den entsprechenden Strömungs-Steuerungsmitteln 16 allgemein konstant sind, unabhängig von dem Druck in den entsprechenden Gefäßen 14, so lange dieser Druck über der Einstellung des Druckreglers 74 liegt.
Der Block 42 wird allgemein innerhalb eines Isoliergefäßes 76, siehe auch Fig. 6, angeordnet, um eine angemessene ung genaue Temperaturüberwachung zu ermöglichen.
Die Fig. 7 und 8 veranschadichen eine Platte 78, welche gegen den Boden 66 des Blockes 42 gesetzt ist, um die drei Kontaktwege 44 gegeneinander abzudichten. An der Bodenseite 80 der Platte 78 sind mehrere Nippel 82 angeordnet, an die die Leitungen 28 angeschlossen werden. Die Platte 78 hat in der mitte ein Loch 84, das die Fortsetzung der Bohrung 52 bildet.
Fig. 9 zeigt eine abgewandelte Ausführungsrorm der Erfindung, bei der der Block 42 nur eine Ausnehmung 40 aufweist, die ein einzolnes Lösungsrohr 32 und daher nur eine wässerige Lösung 12 enthält. In diesem Fall hat die auf den Boden 66 des Blockes 42 aufgesetzte Platte 78 auch nur einen Nippel 82, an den eine einzelne Leitung 28 von einem einzelnen Durchflußmesser 22 angeschlossen ist. Der Block 42 hat auch nur ein Labyrinth oder einen Kontaktweg 44 am Boden 66, wobei das durch die Leitung 28 herangeführte Gas in dem Labyrinth auf die Temperatur des Blockes 42 gebracht wird, bevor es über eine einzelne Leitung 46 an die Bodenseite der membran 36 herangeführt und dann durch die membran und durch die Lösung 12 hindurchfließt. In gleicher Weise wie bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform ist ein zusammendrückhares Element 68 vorgesehen, um zwischen dem Lösungsrohr 32 und der Ausnehmung 40 eine Gasdichtung herzustellen. Ein Thermoelement 50 ist in dem Block 42 in einer Bohrung 52 angeordnet, die von der Oberseite 86 des Blockes 42 ausgeht, im Gegensatz zu dem vorhergehenden Beispiel mit der von der Unterseite 66 her kommenden Bohrung.
In den Fig, 10 bis 13 ist eine Zelle 30 dargestellt, welche im wesentlichen aus dem nach der Erfindung herausnehmbaren Probenrohr 32 besteht. Das Probenrohr 32 verjüngt sich vom oberen Ende 88 zum unteren Ende 90 hin, so daß es allgemein kegelstumpfförmig ist. Dadurch kann es leicht in eine Ausnehmung 40 eingesetzt werden, die entsprechend kegelstumpfförmig ist und daher an der Eintrittsöffnung eine verhältnismäßig weite Fassung gegenüber dem Rohr hat.
Das Rohr 32 enthält eine Trägervorrichtung 92, die in dem dargestellten Beispiel kreuzförmig und einteilig und einheitlich mit dem übrigen Rohr 32 ausgebildet ist. Die Trägerstruktur 92 stützt von innen die Membran 36 und vorhindert, daß die Membran 36 zerreißt. Das Rohr 32 ist aus einem ersten Polymer hergestellt, das im wesentlichen starr ist. Hierfür kann irgendein Polymer verwendet werden, das die erforderliche Steifheit hat und mit der in dem Rohr enthaltenen wässerigen Lösung und den hindurchgehenden Gasblasen nicht reagiert. Z.B. kann das Rohr 32 aus Polyäthylen, Polypropylen oder irgend einem anderen Kunststoffmaterial hergestellt sein, das über ausreichende materialfestigkeit verfügt, die hier der Einfachheit halber als Starrheit erwähnt wird. Stattdessen kann das Rohr 32 auch aus irgendeinem ausreichend starren bzw. ausreichende Festigkeit aufweisenden elastomeren material hergestellt sein.
Die Membran 36 besteht aus einem zweiten Polymer, wobei es denkbar ist, daß dieses material ähnlich oder das gleiche wie das erste material ist. Die einzige Bedingung für das zweite Polymer ist, daß es gegenüber der mit ihm in Kontakt stehenden wässerigen Lösung und dom i1indurchgehenden Gas neutral ist. Natürlich muß das Element 36, wie bereits erwähnt, eine hydrophobe Fläche bilden. Das Element 3G kann daher aus einem zweiten Polymer gebildet werden, das ein Kunststoff oder ein Elastomer ist, sofern dieses die erforderliche Porösität für den Aufwärtsdurchfluß des Gases und den erforderlichen hydrophoben Charakter hat, damit die wässerige Lösung 12 am Hindurchfließen gehindert wird. Z. L. sind Polyäthylon-, Polypropylen und andere Polymer-membranen besonders zur Verwendung als Element 36 geeignet.
Fig. 13 zeigt die lösbare i3efestigung der membran an dem Rohr 32, um an diesem das untere, abgeschlossene Ende 30 auszubilden. Hierzu ist ein Ring 94 vorgesehen, der aus einem starren Polymer-Material oder stattdessen auch aus metall hergestellt sein kann und in eine Schürze 96 eingepaßt ist, die in Längsrichtung am abgeschlossenen Ende 38 des Hohres 32 und koaxial zu diesem vorspringt. Der Hing 94 sitzt fest passend in der Schürze 96, wobei die membran 36 dadurch gegen die Trägerstruktur 92 gepreßt wird. Das Rohr 32 ist vorzugsweise aus einem Fflaterial hergestellt, das durch Spritzguß verarbeitot werden kann.
In einer Einrichtung 10, die mehrere Rohre 32 aufweist, sind diese vorzugsweise markiert, z.B. dadurch, daß jedes Rohr 32 eine andere Farbe erhält, die mit einer entsprechend markierten oder gefärbten Ausnehmung 40 übereinstimmt. Jedes Rohr 32 empfängt dann ein Gas oder eSn Gasgemisch, das ursprünglich von einem bestimmten und entsprechend markierten Gasgefäß 14 herkommt. Z.13. kann eines der Rohre 32 rot sein. Dieses rote Hohr 32 wird dann entsprechend einer am Block vorgesehenen roten larkierung angeordnet und empfängt Gas von einem ebenfalls rot markierten Gefäß 14. Anstelle von Farbmarkierungen können auch Markierungshöcker, Zahlen oder andere Zeichen verwendet werden.
In den Fig. 1, 2, 14 und 15 ist die Struktur der Gasgefä.ße 14 und ihre Anordnung in der Einrichtung 10 im einzelnen dargestellt. Jedes Gefäß 14 ist an einem ersten Ende 9B abgeschlossen ud an einem zweiten Ende 102 mit einer Ventilvorrichtung, eta einem Kugelventil 100, versehen. Am zweiten Ende 102 des Gefäßes 14 springt in Längsrichtung ein mit Gewinde versehener Hals 104 vor, dnr einen kleineren Durchmesser als das Gefäß 14 hat. Am ersten Ende 98 des Zylinders 14 springt in Längsrichtung eine Griffvnrrichtung vor, in dem dargestellten Fall ein Handgriff 106, der radial praktisch nicht über den Durchmesser des Zylinders 14 hinausgeht. Der Handgriff 106 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß er vom Zylinder 14 trennbar ist. Hierzu sind Befestigungsmittel 108 vorgesehen, zu denen eine Scheibe 110, die über den Durchmesser des Zylinders 14 reicht, und eine Buchse oder Schürze 112 gehören, die eine kurze Strecke in Richtung des zweiten Endes 102 über die AußenflCiche 114 des Zylinders 14 greift. Die Buchse 112 faßt stramm über die Außenfläche 114 des Gefäßes 14 an dessen erstem Ende 98. Der Handgriff 106 mit den Befestigungsmitteln 10!), zu denen die Scheibe 110 mit daran angeordneter Buchse 112 gehören, bilden im allgemeinen ein einheitliches Element aus einem Polymer-Material, das ein Plast oder ein Elastomer sein kann und verhältnismäßig starr ist.
Ein Rahmen oder Gehäuse 116 der Einrichtung 10, siehe Fig.
1, 2, 14 und 15, ist allgemmin mit Gewindeanschlüssen oder -fassungen versehen, z.O. der mit Innengewinde versehenen Fassung 118, Fig. 1. Die Gewindefassung 11B nimnt den Gewindehals 104 des Gefäßes 14 auf; die zur Betätigung des Kugelventils 100 erforderliche Vorrichtung erstreckt sich durch den Gewindehals 104 hindurch bis zur Berührung mit dem Kugelventil 100. Das Gehäuse 116 ist mit einer zylindrischen Bohrung 120 ausgestattet, bzw. bei mehreren Gefäßen 14 mit einer entsprechenden Mehrzahl von Bohrungen 120. Der Innendurchmesser der Bohrung 120 ist im wesentlichen gleich, jedoch geringfügig größer als der Außendurchmesser des Gefäßes 14. Die Gewindefassung 118 wird durch einen Träger 122 und den Druckregler 74 im Bereich eines ersten Endes 124 der Bohrung 120 axial in Flucht zu dieser gehalten. Das Gefäß 14 ist in die Bohrung 120 so eingesetzt, daß der Gewindehals 104 auf die Gewindefassung 118 ausgerichtet ist, worauf der Handgriff 106 benutzt werden kann, um den Gewindehals 104 in die Gewindefassung 118 einzuschrauben. Das andere Ende 126 der Bohrung 120 ist vorzugsweise mit einem Ringraum 128 augebildet, dessen Größe und Form so gewählt ist, daß die Buchse 112 der üefestigungsworrichtung 10B Platz hat.
Der Handgriff 106 ist in seiner radialen Erstreckung so beschränkt, daß er nicht über den Ringraum 128 hinausreicht. Die Bohrung 120 nimmt das Gefäß 14 demnach so auf und richtet es aus, daß es schnell und richtig mit dem Hals 104 in die Gewindefassung 118 eingeschraubt werden kann.
Jedes Gefäß 14 mit zugehörigem Handgriff 106 und Befostigungsmitteln 108 bildet eine Zylinderanordnung 130. Das Gehäuse 116, siehe Fig. 1 und 14, ist mit einer Klappe 132 versehen, die nach vollständigem Einsetzen der Zylinderanordnung 130 in die entsprechende Bohrung 120 und nach Einschrauben des Halses 104 in die zugehörige Fassung 118 geschlossen wird.
Leerseite

Claims

ANSPRÜCHE X i Einrichtung zur Herstellung eines Gasgleichgewichtes in einer hydrophilen Flüssigkeit, insbesondere einer wässerigen Lösung, mit einem die Flüssigkeit enthaltenden Probenrohr, einer Gasquelle, die Gas mit einem über dem Druck der umgebenden Atmosphäre liegenden Druck abgibt, und Mitteln zur Einleitung des Gases aus der Casquelle in das Probenrohr, dadurch gekonnzeichnet, daß ein blockartiges Gehäuse (42) mindestons eine Ausnehmung (40) aufweist, in der ein Probenrohr (32) abgedichtet und herausnehmbar angeordnet ist, und daß das die Gasquelle bildende Gefäß (14) mit Strömungs-Steuerungsmitteln (16) verbunden ist, von denen eine Leitungsvorrichtung (28) nach einem innerhalb des abgedichteten Bereiches der Ausnehmung liegenden Teil des Probenrohres unterhalb des darin vorhandenen Flüssigkeitsspiegels (34) führt, wobei zumischen der Leitungsvorrichtung (28) und dem Innenraum des Probenrohres (32) eine Vorrichtung (36) zur Abgabe des Gases in die hydrophile Flüssigkeit in Gestalt von einer Vielzahl feiner Gasbläschen vorgesehen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Gasgefäßen (14), Strömungs-Steuerungsvorrichtungen (16) und Probenrohren (32), die'jeweils in gesonderten Ausnehmungen (40) abgedichtet und herausnehmbar angeordnet sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, daß der an die Leitungsvorrichtung (2kl) anschließende Boden des Probenrohres (32) ein poröses Element (36) aufweist, das zum Innenraum des Probenrohres eine hydrophobe Oberfläche hat und dessen Poren für Gas durchlässig, für Flüssigkeit undurchlässig sind.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (42) mit Mitteln (48, 50, 56) zur Einstellung seiner Temperatur und damit der Temperatur des Probenrohres und der darin enthaltenen Flüssigkeit ausgestattet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (44) zur Angleichung der Temperatur des Gases an die Temperatur des Blockes (42).
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (42) mit einer Temperatur-Meßeinrichtung (50, 58) versehen ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (40) eine zusammendrückbare Dichtungsvorrichtung (68) enthält, die zwischen Ausnehmung und Probenrohr (32) nach außen abdichtet und durch ihre Druckkraft das ohr innerhalb der Ausnehmung hält.
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Gasgefjß (14) und den Strömungs-Steuerungsmitteln (16) eine Druckregelvorrichtung (74) angeordnet ist, die den Druck des aus dem Gefäß kommenden, nach einem gewäillten Ventil (78) der Strömungs-Steuerungsmittel flie-Senden Gases regelt.
9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Probenrohr (32)und das daran an einem Ende angeordnete poröse Element (36) jeweils aus einem polymeren material hergestellt sind, wobei das Probenrohr im wesentlichen senkrecht mit dem porösen Element als Unterseite angeordnet ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Element (36) in einer am Probenrohr (32) ausgebildeten Halterung (92, 94) lösbar befestigt ist.
11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Probenrohr aus einem ersten polymeren material einteilig mit einer Stützvorrichtung (92) und einer axial vorspringenden Schürze (96) am unteren Ende ausgebildet ist und das poröse Element (36) mittels eines Ringes (94) innerhalb der Schürze gegen die Stützvorrichtung gehalten wird.
12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Element eine membran (36) aus einem zweiten polymeren material ist.
13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Probenrohr (32) kegelstumpfförmig ist, wobei der Durchmesser am geschlossenen Ende kleiner als am offenen Ende ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 11,- 13, dadurch gskennzeichnet, daß das Probenrohr (32) aus einem starren Kunststoffmaterial im Spritzgußverfahren hergestellt ist.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsvorrichtung (28) unter jeder Probenrohrausnehmung (40) ein durch den warmeleitenden Block führendes Labyrinth (44) aurweist, dessen stromabwxrtiges Ende durch einen Kanal (4G) mit dem unteren Bereich der Ausnehmung verbunden ist.
16. Verfahren zur erstellung eines Gleichgewichtes zwischen einer wässerigen Lösung und einem Gas oder Gasgemisch als Eich- oder Prüfstandard, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in die wässerige Lösung unterhalb von dessen Oberfläche als Gasblasen von kapellarer Große eingeleitot wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in den tiefsten Bereich der Lösung abgegeben wird, wobei das zugefüli;te Gas einen über dem Druck der umgebenden Atmosphäre liegenden Druck aufweist.