-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur temperaturstabilen Messung an kleinen Flüssigkeitsmengen in der Meßmulde eines eine Meßsonde enthaltenden Meßkopfes.
-
Bei den bisher bekannten Vorrichtungen zur Ausführung von temperaturstabilen Meßungen, die beispielsweise aus ATM, Jan. 1941, bekannt geworden sind, wird die zweite Lötstelle eines Thermoelementes durch eine geregelte Stromversorgung für ein Thermostatgefäß temperaturstabil gehalten. Entsprechend kann auch ein kleines, in einer Meßmulde angeordnetes Meßobjekt temperaturstabilisiert werden.
-
Die bekannten Einrichtungen haben bei portablen, mit Batterie betriebenen Geräten einige Nachteile. Das Thermostatgefäß muß nämlich, damit zuverlässige Meßwerte erhalten werden, im Geichgewicht sein. Der Meßvorgang soll andererseits nur die tatsächlich erforderliche Zeit dauern.
-
Die Erfindung hat sich deshalb zur Aufgabe gestellt, das Meßverfahren dahingehend zu optimieren, daß die Batteriebelastung möglichst klein bleibt, daß andererseits eine vorzeitige und deshalb ungenaue Messung verhindert wird.
-
Sie löst diese Aufgabe dadurch, daß ein Thermoregler für einen mit einer Meßmulde versehenen Meßkopf und eine durch einen Schalter mit einer Anzeige verbundene Meßsonde vorgesehen ist, der mittels eines mit einem Nullhaltepunkt versehenen programmierten elektrischen Zeitschalters auf einen Versorgungsteil schaltbar ist, wobei der Nullhaltepunkt mittels eines Druckknopfschalters und mittels eines vom Thermoregler geschalteten Bedingungsschalters überbrückbar ist.
-
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Meßsicherheit für den Anwender erhöht, weil die Vorrichtung entweder die Meßmulde auf die richtige Temperatur gebracht hat und daraufhin das Gerät zur Messung freigibt, oder, falls die richtige Temperatur nicht erreicht werden kann, die Messung unterbindet, so daß Fehlmessungen ausgeschlossen werden.
-
So dauert es etwa 90 sek bis beispielsweise bei der Bestimmung von Sauerstoff bei einem Blutstropfen von ca. 40µl thermisches und Diffusionsgleichgewicht gegenüber einer Polarisationselektrode mit sehr kleiner Meßfläche besteht. Weiterhin dauert es etwa 40 sek, bis die Einstellung des Meßinstrumentes auf die atmosphärischen und gerätetechnischen Gegebenheiten beendet ist. Diese beiden Zeitintervalle liegen also fest, andererseits haben diese nichts mit dem Meßvorgang oder dem Einlaufvorgang des Meßinstrumentes selbst zu tun. Durch die Festlegung einer Arbeitssequenz, die nach Bedarf auch wiederholt werden kann, können die Gerätekomponenten darauf angepaßt werden, so daß eine optimale Geräteauslegung möglich ist.
-
So ist es besonders bei der Messung von Blutsauerstoff in einem Blutstropfpen vorteilhaft, wenn ein Übergang von einem ersten zu einem zweiten Zeitintervall durch die Erfüllung einer Meßbedingung aufgelöst wird.
-
Hierdurch ist die folgende Meßsequenz ermöglicht:
90 sek lang wird bei abgeschalteter Anzeige die Meßmulde aufgeheizt und erreicht dabei Stationarität. Sodann erscheint die Anzeige und gestattet mit Hilfe von Reglern auf atmosphärische und gerätetechnische Bedingungen, wie etwa Nullwert, einzustellen.
-
Nach 40 sek können diese Manipulationen gut abgeschlossen sein. In dieser Zeit kann nun ein Tropfen Blut aufgetropft werden. Dieser Vorgang löst dann einen zweiten Zyklus aus, bei dem zunächst 90 sek bei abgeschalteter Anzeige die Meßbedingungen im Blutstropfen stabilisiert werden. Sodann erscheint die Anzeige und zeigt dabei den Sauerstoffanteil (Sauerstoffpartialdruck) in der Probe an. Damit ist sicher verhindert, daß Ablesungen im unausgeglichenen Zustand erfolgen und daß andererseits die Ausgleichszeit zu lange gewählt wird, was dann Batterieverbrauch zur Folge hätte.
-
Erfolgt keine Zugabe eines Blutstropfens, wird also die Meßbedingung nicht erfüllt, dann schaltet das Gerät damit selbsttätig ab.
-
Die Erfüllung der Meßbedingung im beispielsweise angegebenen Fall läßt sich dadurch erreichen, daß die Abkühlung des Meßkopfes durch den aufgebrachten Blutstropfen, die ja ausgeregelt wird, durch Verwendung eines Schwellenwertschalters weitergegeben wird, indem dieser Schwellenwertschalter seinerseits die Meßsequenz erneut auslöst. Damit können die beiden Zeitintervalle von je 90 + 40 sek zu einem Meßzyklus bei optimalen Meßbedingungen zusammengefaßt werden. Die Meßbedingung wird also durch das Auftragen der zu messenden Flüssigkeitsmenge in die Meßmulde erfüllt.
-
Die Abschaltung der Anordnung nach Beendigung der beiden Zeitintervalle bei Messung, bzw. des ersten Zeitintervalls, wenn ein Blutstropfen nicht aufgebracht ist, ist dann besonders einfach, wenn die Einschaltung der Meßanordnung durch das Einschalten einer Selbsthaltevorrichtung erfolgt. Denn in diesem Falle reicht die Abschaltung aus, um daß Meßgerät bei verspätet aufgebrachtem Blutstropfen nicht wieder aktivieren zu können.
-
Mit dieser Ausführungsform, die entweder aus elektronischen oder mechanischen Teilen, wie beispielsweise der Zeitschalter, aufgebaut sein kann, ist die Schaltsequenz des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführbar.
-
Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Versorgungsteil bistationär geregelt ist. Als bistationäre Regelung wird eine Regelung bezeichnet, bei der die Regelung so lange erfolgt, wie der Regelsollwert erreichbar ist, dann aber abschaltet, wenn die Batteriespannung nicht mehr ausreicht, den Sollwert zu erzeugen. Dadurch sind Fehlmessungen ausgeschlossen, die auf mangelnde Stromversorgung zurückgehen.
-
Ein weiterer Vorteil wird dadurch erreicht, daß die Stromversorgung der Meßsonde vor dem Zeitschalter mit dem Versorgungsteil verbunden ist. Dadurch ist nämlich die Meßsonde dauernd eingeschaltet und erreicht dadurch sowohl eine längere Langzeitkonstanz als eine kurze Einlaufzeit vor der Messung. Dies ist allerdings nur sinnvoll, wenn die Meßsonde sehr hochohmig ist, weil sonst der Stromverbrauch der Batterie zu groß ist. Andererseits ist durch Anschließen an die Batterie, im Falle der Verwendung einer Quecksilberbatterie mit ihrem steilen Spannungsabfall vor der Erschöpfung, zusammen mit der bistationären Regelung sicher zu verhindern, daß die Spannung für die Meßsonde unzulässig gering wird.
-
Die Anordnung wird dadurch betriebssicher, daß der Meßfühler des Thermoreglers Teil einer Brückenschaltung ist.
-
Brückenschaltungen sind bekannterweise stabil gegen Spannungsschwankungen, Temperaturdifferenzen und Drifterscheinungen. Das ist besonders auch deshalb im vorliegenden Falle bedeutsam, als der Bedingungsschalter und die Regelstrecke für den Thermoregler vom Meßfühler, meist unter Vorschaltung von Verstärkern, gesteuert werden. Dazu weist der Bedingungsschalter eine Schaltschwelle auf, die mindestens etwa das Doppelte der Regelschwankungen für den Thermoregler beträgt.
-
Die Brückenschaltung sorgt dafür daß sich die Steuerung des Thermoreglers und die Steuerung des Bedingungsschalters nicht überschneiden, was dann erfolgt, wenn die Regelschwankungen des Thermoreglers bereits den Bedingungsschalter betätigen würden. Die Brückenschaltung verhindert jedoch derart starke Schwankungen des Fühlersignales.
-
Um zu vermeiden, daß der elektrische Zeitschalter unsicher bei der Überwindung des Nullhaltepunktes wird, ist es vorteilhaft, daß die Schaltzeit des Bedingungsschalters etwas größer ist als das Meßintervall.
-
Weitere Einzelheiten sind in der Zeichnung dargestellt, anhand derer die Erfindung erläutert wird.
-
Ein Meßkopf 1 ist mit einer Meßmulde 2 zur Aufnahme eines Meßobjektes, beispielsweise eines Flüssigkeitstropfens, ausgestattet und eine Meßsonde 5 gestattet die Messung an diesem Flüssigkeitstropfen. Dies kann die Messung des ph-Wertes oder der Leitfähigkeit oder der Sauerstoffpartialdruck eines Bluts- oder Wassertropfens sein, je nach der verwendeten Sonde.
-
Eine Heizung 105 bringt den Meßkopf auf eine bestimmte Meßtemperatur, die von einem Fühler 101, der Teil einer Brücke 102 ist, überwacht wird. Abweichungen werden durch einen Verstärker 103 einer Regelstrecke 104 zugeleitet, die den jeweils erforderlichen Heizstrom für die Heizung 105 abgibt. Die zum Thermoregler 100 zusammengefaßten Teile der Vorrichtung werden durch einen programmierten Zeitschalter 7 mit der Spannungsversorgung 10 verbunden. Diese Spannungsversorgung besteht zweckmäßig aus einer Quecksilberzelle 12 und einem bistationären Regler 11. Dieser Regler 11 weist einen Spannungsfühler auf, der die Regelung in Gang setzt, wenn bei Einschaltung die Batterie 12 hinreichend hohe Spannung aufweist, und der die Einschaltung verhindert bzw. die Abschaltung vornimmt, wenn die Spannung der Quecksilberzelle einen bestimmten Wert unterschreitet.
-
Nach Einschaltung des Zeitschalters durch einen Schalter 8 vermittels eines Druckknopfes 80 wird für einen Moment der Nullhaltepunkt 702 des Zeitschalters 7 überbrückt so daß der elektrische Antrieb des Zeitschalters die Kontaktzunge 703 mit dem Kontakt 700 in Eingriff bringen kann. Dann jedoch hält sich der Zeitschalter selbst bis zum Wiedererreichen des Nullhaltepunktes 702. Der Zeitschalter hat also Selbsthalteeigenschaften. Anstelle eines mechanischen Schalters 7 kann auch eine elektronische Vorrichtung treten, die die gleichen Eigenschaften hat.
-
Nach einer bestimmten Programmzeit erreicht die Kontaktzunge 703 den Kontakt 701, der den Schalter 6 betätigt, der die Anzeige 4 mit der Meßsonde 5 verbindet und damit die eigentliche Messung vornimmt. Die Länge von Kontakt 701 bestimmt die Länge des Meßintervalls.
-
Nach Erreichen des Nullhaltepunktes schaltet der Zeitschalter 7 ab, wenn nicht der Bedingungsschalter 9 inzwischen betätigt worden ist. Dies geschieht beispielsweise dadurch, daß ein Flüssigkeitstropfen auf die Meßmulde 2 aufgetragen worden ist. Dadurch ist eine momentane Abkühlung erfolgt, die mindestens das Doppelte der normalen Regelschwankungen beträgt, besser noch etwa zehnmal größer ist, um eine sichere Unterscheidung der beiden Signaltypen zu erreichen. Dieses Signal überwindet die Schaltschwelle des Bedingungsschalters 9 und setzt damit den Zeitschalter 7 erneut in Tätigkeit. Da das Auftragen der Flüssigkeit bereits kurz nach Erreichen des Kontaktes 701 erfolgen könnte, sollte die Schaltzeit des Bedingungsschalters 9 etwas größer als das durch den Kontakt 701 festgelegte Meßintervall sein, damit der Nullhaltepunkt des Zeitschalters 7 sicher überwunden wird.
-
Insbesondere bei Verwendung von polarographischen Sauerstoffsonden ist es vorteilhaft, wenn diese dauernd mit der Spannungsquelle verbunden bleibt, weil dadurch die Langzeitänderungen solcher Sonden verringert sind. Der Stromverbrauch ist vernachläßigbar, weil solche Sonden sehr hochohmig sind.