DE2846682A1 - Verfahren und vorrichtung fuer die photometrische analyse von fluessigkeiten - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung für die photometrische Analyse von Flüssigkeiten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die photometrische Untersuchung von biologischen und anderen Flüssigkeiten im sichtbaren und ultravioletten Strahlungsbereich, wobei systematisch Fehler aufgrund von Verunreinigungen vermieden werden.

Die Erfindung bezieht sich vor allem auf Analysevorgänge in Laboratorien, wobei Proben, hauptsächlich biologische Flüssigkeiten, mit hoher Genauigkeit, insbesondere in Verbindung mit Prozentangaben der Reihe nach untersucht werden müssen. Solche Analysen müssen sehr häufig mit sehr geringen Probenvolumina ausgeführt werden, so daß das Problem der Genauigkeit sehr groß wird, da das Vorhandensein eines Restes einer verunreinigenden Flüssigkeit in der Teströhre einen beträchtlichen Einfluß auf die zu ermittelnden Prozentangaben hat. Dies ist der Fall, wenn Reste einer vorher untersuchten Probe und wenn Reste einer Spül- oder Waschflüssigkeit vorhanden sind. Bei solchen Analysevorgangen, bei denen Mikroröhren verwendet werden, die automatisch durch einen an die Röhren angeschlossenen Probeentnahmemechanismus gefüllt werden, ist der oben angegebene Fehler, der auch als Übernahmefehler bezeichnet wird, von sehr starkem Einfluß, selbst wenn spezielle Hilfsmittel zum Leeren der Röhren verwendet werden. In der Regel wird dieser Fehler in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Oberflächen, längs denen die Flüssigkeiten entlangströmen, und in Abhängigkeit von den Eigenschaften der zu analysierenden Flüssigkeit selbst erhöht, die viskos, schaumig oder kapillaraktiv sein kann.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung s^nd so ausgelegt, daß im Vergleich mit den derzeit bekannten Systemen bei mit Rücksicht auf das für die Untersuchungen notwendigen "Volumen geringen Mengen der aufgenommenen Probe eine wesentlich verbesserte Genauigkeit in der Ablesung erreicht wird und diese auch eafrechterhalten werden kann. Durch die Erfindung ergeben sich nur

«09824/06 1 4

sehr geringe Verunreinigungswerte, so daß diese im endgültigen Ablesungsfehler so gar weniger zum Tragen kommen als Fehler aufgrund anderer Faktoren.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Analysieren, insbesondere zum photometrischen Analysieren mit Mikroröhren mit einer automatischen Füllung, sei es in Verbindung mit einer Probenentnahmeeinrichtung oder nicht, wird eine Strömung der zu untersuchenden Probe längs einer Strömungsbahn vorgesehen, in der die Mikroröhre so eingesetzt wird, daß die Probe in Längsrichtung durch diese strömt, wobei die Analyse am Endabschnitt· der durch den flüssigen Probenteil gebildeten Säule ausgeführt wird.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Luftstrom von oben und von unten vorgesehen, der zusätzlich zum Entfernen der bereits untersuchten Probe von Anfang an den Hauptanteil der restlichen Flüssigkeit im Untersuchungsströmungsweg (Küvette und Röhrenwege) vor dem Einziehen der nachfolgenden Probe durch Ansaugung wegspült.

Das Absaugen der Probe erfolgt vom Boden der Mikroteströhre aus und die Zuführung am Oberteil, so daß Spuren von restlicher Flüssigkeit von der vorhergehenden Untersuchung während des Absaugens der Probe weggespült werden können. Dieser Vorgang läuft in schneller Aufeinanderfolge in drei Stufen ab, wobei die ersten zwei Stufen zum Waschen bzw. Reinigen und die dritte zur Abnahme der Ablesung bzw. Messung vorgesehen sind. · "

Vorteilhafterweise wird auch eine Luftansaugung und somit der Aufbau eines negativen Drucks in der Mikroröhre vorgesehen, nachdem der Endabschnitt der Säule der zu untersuchenden Flüssigkeit die Mikroröhre erreicht hat. Hierdurch wird erreicht, daß Blasen und Schaum entfernt werden, was für eine genaue phctoaietrische Unterouchung von Bedeutung ict.

Die Vorrichtung nach der Erfindung £üv die pkotometrisciie An von biologischen und anderen- Flüssigkeiten weist eine Röhr©, ins

109824/0814

besondere eine Mikroröhre, mit drei Kanälen auf, wobei am Oberteil eine Einlaßleitung vorgesehen ist, die mit einer Probennadel oder einer equivalenten Einrichtung verbunden ist, im Bereich des Bodens eine Absaug- und Austritte]©itung, eine Leitung zum Absaugen von Luft am Oberteil und eine Ventilanordnung, insbesondere mit elektromagnetischen Ventilen, zum selektiven Steuern von wenigstens zwei der zuvor genannten Leitungen. Die Vorrichtung weist eine Zeitsteuereinrichtung auf, mittels der die zyklische Folge folgender Vorgänge abläuft: Ansaugen von Luft durch alle Leitungen, Ansaugen der zu untersuchenden Flüssigkeit durch den Durchlaß, der durch die von der Mikroröhre kommende Leitung am Oberteil und durch die untere Absaug- und Austrittsleitung gebildet wird, und anschließendes Ansaugen von Luft aus der oberen Saugleitung.

Die Mikroröhre weist einen prismatischen Hohlraum auf, der zur Abnahme der Messung bzw. Ablesung vorgesehen ist, eine geneigte Bodenwand, die mit der Absaug- und Austrittsleitung verbunden ist bzw. sich an diese anschließt, einen oberen Hohlraum in der Form eines Kamins, der am Oberteil mit der Zufuhrleitung verbunden ist und von dem die Saugleitung am Oberteil abzweigt.

Eine beispielsweise Ausführungsform nach der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

1,2, 3 und 4 in schematischer Darstellung die aufeinanderfolgenden Stufen eines Analyseverfahrens, wobei die hierfür verwendete Vorrichtung nur begrenzt in dem Flußdiagramm der Flüssigkeit wiedergegeben ist,

Fig. 5 ein elektrisches Schaltbild und

Fig«. 6, 7i 3 und 9 in einer perspektivischen Darstellung und iß Schnittansicht eine die Mikroröhre enthaltende Zelle, wobei die Schnitte längs der Linien VII-VII und VIII-VIIIder Fig. 5 und ein Längsschnitt wiedergegeben sind.

Mit 1 ist allgemein eine ZeIi3 bezeichnet, die ?ine Mikrcröhre 3 füv die erwünschtes Analysen enthält, welche sich in senkrechter Sichtung erstreckt und eine schlitzförmige Gestalt hat. Am Ober-

909824/0614

■"■Ο ·™

teil der Mikroröhre 3 ist "bei 3A ein kaminförmiger Hohlraum vorgesehen, der in eine Leitung 5 übergeht, die mit einem Anschlußstück 5A versehen ist. Seitlich davon ist an einer Stelle etwa in der Mitte des Abschnitts 3A eine zweite Leitung 7 mit einem Anschlußstück 7A vorgesehen. Diese Leitung 7 mündet ebenfalls in den Raum 3A. Wie Fig. 9 zeigt, mündet die Leitung 7 etwa im mittleren Bereich des kaminförmigen Abschnitts 3A. Vom Boden der Mikroröhre 3 erstreckt sich ein Durchlaß 3B nach außen, an den sich eine Leitung 9 anschließt, die nach oben führt und mit einem Anschlußstück 9A versehen ist. Von der Leitung 5 der Zelle 1 aus erstreckt sich ein Abschnitt einer Leitung -10 in Richtung auf eine
Nadel 12, die zur Aufnahme der zu untersuchenden Flüssigkeitsprobe aus einem Teströhrchen P dient. An die Leitung 9 schließt sich eine Röhre 14· an, in der ein elektromagnetisches Ventil 16 eingesetzt ist. Durch dieses Ventil 16 kann die Leitung 14- und damit
der Boden der Mikroröhre an eine Absaugleitung 18 angeschlossen
und von dieser getrennt werden. Die Leitung 7 ist an eine Leitung 20 angeschlossen, die über ein elektromagnetisches Ventil 22 ebenfalls zu der Absaugleitung 18 führt, welche auch zum Abziehen der Flüssigkeit dient, welche durch die Vorrichtung geströmt ist.

Die Mikroröhre kann mit einer Kapazität von 300 Mikroliter ausgebildet werden. Als elektromagnetische Ventile werden solche vorgesehen, die schnell ansprechen bzw. schnell arbeiten und durch einen speziell vorgesehenen elektronischen Schaltkreis gesteuert werden können, der mit entsprechenden Zeitgebern versehen ist, damit ein Zyklus von aufeinanderfolgenden Schritten ablaufen kann.

Indem Schaltbild nach Fig. 5 ist 26 ein Schalter zum Einschalten
des Füllvorganges, 28 ein Schalter zum Einleiten des Entleerungsvorganges, 30 ein Zeitgeber zur Vorgabe der Füllzeit, wobei die
letztere in Abhängigkeit von den Eigenschaften der jeweiligen Probe einstellbar ist, 32 ein Zeitgeber für die Wartezeit zwischen
einem Füllvorgang und einem nachfolgend noch zu erläuternden Strömuiiissvorgang, 34- ein Zeitgeber für die Dauer d^si Stromungsvorganges und 36 ein Zeitgeber für eine Wartestufe zwischen dem Strömungsvorgang und der Ablesung bzw. Messung, damit man ein Ab-

80982A/0SU

setzen der Flüssigkeit in der Mikroröhre erhält. Mit 38 ist der Zeitgeber für den Entleerungsvorgang bezeichnet.

Ausgehend von der Stufe des Entleerens und Abziehens einer in der Mikroröhre vorhandenen Flüssigkeit, die eine Waschflüssigkeit oder eine Probe einer vorausgehenden Analyse sein kann, ist der Ablauf eines Analysezyklus wie folgt.

Während der ersten Stufe werden die zwei elektromagnetischen Ventile 16 und 22 gleichzeitig geöffnet, während die Nadel 12 sich in der Atmosphäre befindet. Hierdurch wird Luft durch die Saugleitung 10 über die Mikroröhre 3 und durch die zwei Leitungen 7 und 9 gesaugt. Auf diese Weise wird die in der Röhre zurückgehaltene Flüssigkeit abgeführt und außerdem wird durch die Wirkung des Luftstromes wenigstens ein !Peil der restlichen Flüssigkeit entfernt, die sonst an den Wänden der Leitungen hängen bleiben würde. Diese einleitende Stufe (Fig. 1) wird durch Schließen der zwei elektromagnetischen Ventile 16 und 22 beendet.

In einer zweiten Stufe des Zyklus wird die Flüssigkeit eingezogen, sobald die Probennadel in die Teströhre eingetaucht ist oder die Teströhre angehoben wurde, damit die Probennadel eintaucht. Hierbei öffnet der Zeitgeber 30 das elektromagnetische Ventil 16 für eine solche Zeitdauer, daß durch Einziehen der Flüssigkeit die Abschnitte 10, 3» 9 und 14- des Strömungsweges gefüllt werden können. Die Flüssigkeit in den Abschnitten 9 "und 14 ist jene, welche als erste durch den inneren Strömungsweg fließt, in dem noch verunreinigende Reste vorhanden sein können, so daß dieser Anteil tier Flüssigkeit offensichtlich der am stärksten verunreinigte ist, da

er den gesamten Strömungsweg ausgespült hat. Die im Abschnitt der Mikroröhre 3 enthaltene Flüssigkeit kann eventuell noch vorhandene Beste verdünnen und dies wird in wirksamer Weise während einer Wartezeit bewirkt, welche durch den Zeitgeber 32 vorgegeben wird. Die im Abschnitt 10 des Strömungsweges vorhandene Flüssigkeit ist jene, welche an: wenigsten verunreinigt ist und die deshalb Tür die Untersuchung verwendet wird.

809824/0614

Die dritte Stufe wird vorteilhafterweise unmittelbar dann ausgeführt, wenn die Probennadel aus der Teströhre herausgezogen ist oder die Teströhre "bei Beendigung des Ansaugvorganges gesenkt wird. Während dieser dritten Stufe wird das Ventil 16 für eine bestimmte Zeit wieder geöffnet, die durch den Zeitgeber 34- vorgegeben wird. Hierdurch wird eine Strömung der Flüssigkeitssäule hervorgerufen, die sich in dem durch die Abschnitte 10, 3, 9 und 14 gebildeten Strömungsweg befindet, so daß der nicht verunreinigte Flüssigkeitsanteil, der sich zunächst im Abschnitt 10 befand, in die Mikroröhre 3 überführt wird und hier befindet sich dieser Flüssigkeitsanteil in einer Stellung, in der die photometrische Untersuchung vorgenommen wird. Diese ist somit zu einem wesentlichen Grad frei von Fehlern aufgrund Verunreinigungen der Probe.

Während einer vierten Stufe wird nach dem Schließen des Ventils und wenn sich die weniger verunreinigte, zu untersuchende Flüssigkeit in der Mikroröhre befindet, das Ventil 22 für eine kurze Zeit geöffnet. Dies erzeugt einen Unterdruck im Oberteil der Mikroröhre, so daß auch schaumige Anteile und Luftblasen entfernt werden, die sich eventuell weiter unten in der Flüssigkeit in der Mikroröhre gebildet haben könnten. Diese Stufe ermöglicht im wesentlichen, Änderungen der Ablesung aufgrund von Luftblasen zu reduzieren, wobei dies durch die Wirkung des Unterdrucks und somit zu einem gewissen Grad durch die Erscheinung eines "negativen Wasserdrucks" erreicht wird. Unmittelbar bei Schließen des Ventils 22 wird die Ablesung vorgenommen und es wird ein neuer Zyklus durch Abziehen der untersuchten Flüssigkeit eingeleitet.

Die Fig. 9 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch die Zelle 1 der Fig. 6. Der Boden der Mikroröhre 3 ist in Richtung auf den Durchlaß 3B bzw. die Leitung 9 geneigt. Wie der Querschnitt nach F-Ig. 8 zeigt, ist der Durchlaß ?E trichterförmig in Rieütung auf die Leitung 9 ausgebildet. Die Schlitzform dcx· Kikroröhre 3 geht aus den Querschnittsansichten in den Fig. 7 und 8 hervor, wobei die Fig. 7 durch gestrichelte Linien perspektivisch die pich nach oben verjüngende Kaminform des Hohlraumes 3 zeigt, auf dest*^ einer Schmalseite die Leitung 7 mündet. Die Ansicht der Fig. 7 ent-

909824/06U

spricht einem schrägen Schnitt auf der Höhe der Linie VII-VII in Fig. 6. In Fig. 6 ist durch gestrichelte Linien im Bereich des Hohlraumes 3 ©in Fenster für die Untersuchung angedeutet.

«09824/061*

Leerseite

Claims (7)

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E Assmann - Dr. FL Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Bi^.-Irsg. F. Kii.'.gse.seti - Dt. F. Zumstein jun. PATENTANWÄLTE 8000 München 2 ■ BräuhausstraQe 4 ■ Telefon Samroel-Nr. 225341 ■ Telegramme Zumpat ■ Telex 529979 Case 1171 Who ISTITUTO SIEROTERAPICO E VACCINOGENO TOSCANO "SCLAVO" S.p.A., Via Florentine 1 - SIENA, Italien Pat entan spräche

1.1Verfahren zum Analysieren, insbesondere zum photometrischen —s Analysieren, mit Mikroröhren, die automatisch gefüllt werden, gegebenenfalls in Verbindung mit einer Probenentnahmeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verhindern von Fehlern aufgrund einer Verunreinigung einer Probe durch Resie einer zuvor untersuchten Probe oder einer Spiilflüssigkeit eine Strömung der zu untersuchenden Probe durch einen Strömungsweg ausgebildet wird, in den die Mikroröhre so eingesetzt wird, daß die Probe in Längsrichtung durch diese fließt, und daß die Analyse am Endabschnitt der Flüssigkeitssäule der Probe ausgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe vom Bodenabschnitt der Mikroröhre angesaugt wird, so daß Spuren von Resten der zujvor untersuchten flüssigen Probe weggewaschen werden können.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eir· Luftstrom zum Entfernen von Resten einer Flüssigkeit in den Strömungswr.3 vor der Aufnahme einer Probe geleitet wird.

4. Verfahren nach den Ar^prüchen '!> 2 und 3» dadurch gekennzeichnet, daß eine Ansaugung mittels l«:ft vorgenommen und somit ein negativer Druck in der Mikroröhre erzeugt wird, nachdem der Endabschnitt der. Säule d «τ« zu untersuchenden Probe die Mikroröhre

909824/061T

ORIGINAL INSPECTED

- 2 erreicht hat, um Blasen und Schaum zu entfernen.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, insbesondere für die photometrische Analyse biologischer und anderer Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit drei Kanälen versehene Röhre, insbesondere eine Mikroröhre (1, 3), mit einer Zufuhrleitung (10) auf der Oberseite, die mit einer Probennadel (12) oder einer equivalenten Einrichtung verbunden ist, einer Absaug- und Austrittsleitung (9, 14-) am Boden und einer Luftansaugleitung (20) am Oberteil sowie einer Ventileinrichtung, insbesondere einem elektromagnetisches Ventil (16, 22) zum wahlweisen Steuern der zwei letzteren Leitungen (9, 14-, 20) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Steuern einer Zeitfolge vorgesehen ist, welche zyklisch das Ansaugen von Luft, einen zweiten Saugvorgang durch den durch die Zufuhrleitung (10) am Oberteil der Mikroröhre (3) gebildeten Durchlaß und die Absaug- und Austrittsleitung (9, 14-) am Boden und einen Saugvorgang von der Absaugleitung (20) am Oberteil steuert.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroröhre einen prismatisch geformten Hohlraum (3) aufweist, eine schräg verlaufende Bodenwand, die an die Absaug- und Austrittsleitung (9) angeschlossen ist, einen kaminförmigen oberen Hohlraum (3A), der am Oberteil mit der Zufuhrleitung (10) verbunden ist und von dem die obere Saugleitung (20) abzweigt.

909824/0614