DE3010309A1

DE3010309A1 - Verduennungsvorrichtung fuer fluessige proben

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Publication number: DE3010309A1
Application number: DE19803010309
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Hyperion Inc
Current assignee: Hyperion Inc
Priority date: 1979-03-19
Filing date: 1980-03-18
Publication date: 1980-10-09
Also published as: NL8001583A; US4244919A; CA1111280A; FR2452110A1; SE8001809L; JPS56657A; GB2051358A; SE440698B

Description

- 8 -HOEGER, STELLRE=CHT & PARTNER

PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c · D 7000 STUTTGART 1 3010303

A 44 o52 b Anmelder: Hyperion Incorporated

k - 176 9579 S.W. 168th Street

17. März 198o Miami, Florida 33157

USA

Verdünnungsvorrichtung für flüssige Proben

Die Erfindung betrifft eine Verdünnungsvorrichtung zum automatischen Verdünnen flüssiger Proben.

Laborgeräte zur qualitativen oder quantitativen Analyse von flüssigen Proben, wie z.B. Geräte zum Zählen der Blutkörperchen oder zum Ermitteln des Hämoglobingehalts von Blutproben, arbeiten mit verdünnten mit verdünnten Proben, bei denen die Probenflüssigkeit in einem Verhältnis von etwa loo:l-5oo:l oder höher verdünnt ist, wobei die Verdünnung innerhalb enger Toleranzen sehr genau sein muß, um genaue Prüf- bzw. Messergebnisse zu gewährleisten. Automatische Verdünnungsvorrichtungen, bei denen auf das mühsame Verdünnen von Hand verzichtet werden kann, sind bekannt. Beispielsweise beschreiben die US-PSen 3 69o 8 33, 3 764 268 und 3 982 667 vorbekannte automatische Verdünnungsvorrichtungen. Bei den typischen, vorbekannten Verdünnungsvorrichtungen ist es jedoch zur Erzielung einer genau vorgegebenen Verdünnung erforderlich, daß sowohl das Volumen der Probenflüssigkeit als auch das entsprechend große Volumen der Verdünnungsflüssigkeit im Augenblick

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der Einführung dieser Flüssigkeiten in die Verdünnungsvorrichtung genau geregelt werden. Dabei können Fehler bei der Bestimmung der Volumina, die für die verschiedenen Vorrichtungen jeweils typisch sind, jede der zu dosierenden Flüssigkeiten getrennt betreffen, so daß sich kumulativ eine große Abweichung von dem gewünschten Verdünnungsverhältnis ergeben kann.Wenn die Möglichkeit von Eich- und Bedienungsfehlern ebenfalls in Betracht gezogen wird, dann ergeben sich somit bei den bekannten Verdünnungsvorrichtungen der betrachtetenArt vier größere systembedingte Fehlerquellen.

Eine weitere Störgröße, die einen ungünstigen Einfluß auf die Genauigkeit der Verdünnung haben kann, ist das Vorhandensein von Resten einer zuvor untersuchten Probe in der Einlaßleitung der Verdünnungsvorrichtung, wobei die Reste der früheren Probe die zu untersuchende Probe verfälschen können. Aus diesem Grund ist bei den typischen, vorbekannten Verdünnungsvorrichtungen eine spezielle Arbeitsphase erforderlich, die allein dem Zweck dient, das System von Rückständen zu reinigen. Typisch für diesen Stand der Technik ist dabei die in der US-PS 3 719 o86 beschriebene Vorrichtung.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine automatische Verdünnungsvorrichtung anzugeben, die es auf einfache und billige Weise ermöglicht, für die Verdünnung eine Probe konstanten Volumens vorzugeben, die frei von sich wiederholenden

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Dosierfehlern ist und die auch nach längerer Betriebszeit nicht zu einem Genauigkeitsverlust neigt.

Diese Aufgabe wird bei einer Verdunnungsvorrichtung gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Ein entscheidender Vorteil der erfindungsgemäßen Verdünnungsvorrichtung ist es, daß sie automatisch arbeitet, daß sie einfach aufzubauen und genau auf vorgegebene Verdünnungsverhältnisse einzustellen ist, und daß sie weniger Möglichkeiten für Bedienungsfehler bietet.

Außerdem ist es ein Vorteil der erfindungsgemäßen Verdünnungsvorrichtung, daß Rückstände einer zuvor untersuchten Probe bei der Zuführung einer neuen Probe zwangsläufig ausgespült und entfernt werden können, ohne daß eine besondere Spülphase erforderlich wäre.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer Verdünnungsvorrichtung gemäß der Erfindung sind zwei umsteuerbare bzw. hin- und hergehende Pumpen vorgesehen, von denen eine für die Probenflüssigkeit und eine für die Verdünnungsflüssigkeit bestimmt ist und die die betreffenden Flüssigkeiten durch das Leitungssystem der Vorrichtung ansaugen und austreiben. Die Pumpen können dabei so ausgebildet und angeordnet sein, daß sie von einem gemeinsamen Antrieb gleichzeitig angetrieben

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werden können, so daß ihre Ansaug- und Austreibhübe zeitlich zusammenfallen. Dabei kann jedoch zusätzlich das Fördervolumen der beiden Pumpen getrennt eingestellt werden.

Im einzelnen wird während des gleichzeitigen Ansaughubes der Pumpen Verdünnungsflüssigkeit über eine Einlaß leitung in die Verdünnungsvorrichtung gesaugt, während gleichzeitig Probenflüssigkeit aus einem geeigneten Behälter mittels eines üblichen Probenansaugrohres angesaugt wird. Die Probenflüssigkeit bzw. ein Teil derselben füllt dabei ein Leitungsstück mit einem fest vorgegebenen, konstanten inneren Hohlraum - nachstehend wird einfach von einem fest vorgegebenen Volumen gesprochen - wobei das Leitungsstück mittels Ventileinrichtungen an seinen beiden Enden zwischen die Pumpe für die Probenflüssigkeit und das Probenansaugrohr eingefügt ist. Das Leitungsstück enthält nunmehr ein definiertes Volumen der Probenflüssigkeit, welche mit dem Verdünnungsmittel verdünnt werden soll.

Wenn die Pumpen dann ihren Austreibhub beginnen, schalten Taktgeber - bzw. Steuereinrichtungen - gleichzeitig die Ventileinrichtungen in eine zweite Arbeitsstellung, derart, daß das Leitungsstück mit der Probenflüssigkeit in den Strömungspfad zwischen der Pumpe für die Verdünnungsflüssigkeit und den Ausgang der Verdünnungsvorrichtung eingefügt wird. Die zuvor angesaugte Verdünnungsflüssigkeit wird dabei durch das Leitungssystem

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gedrückt und treibt die eingeschlossene Probe vor·sich her, bis die Probe bzw. die Probenflüssigkeit und die Verdünnungsflüssigkeit am Auslaß der Verdünnungsvorrichtung ausgegeben werden. Nunmehr kann das Verdünnungsverhältnis für die verdünnte Probe gemessen werden, woraufhin nur noch eine entsprechende Einstellung für die Verdünnungsmittelpumpe erforderlich ist, um die richtigen Ergebnisse zu erzielen.

Jeder Probenrückstand im Probenansaugrohr wird ferner beim nächsten Ansaugzyklus der Verdünnungsvorrichtung automatisch entfernt. Wenn nämlich ein Strom der neuen Probenflüssigkeit in das Probenansaugrohr eintritt, schiebt seine Spitze sämtliche Rückstände vor sich her. Da das angesaugte Probenvolumen größer gewählt wird als das Volumen der Probe in dem Leitungsstück definierten Volumens, wird der unter Umständen verschmutzte "Vorlauf" der Probenflüssigkeit nicht zu dem Teil der Probe gehören, der später tatsächlich verdünnt wird, um die gewünschten Untersuchungen durchzuführen. Die verschmutzte Probenflüssigkeit kann dabei als Abfallflüssigkeit abgelassen werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden" nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Rückansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer automatischen Verdünnungsvorrichtung gemäß der Erfindung;

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Fig. 2 eine Draufsicht auf die Verdünnungsvorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Verdünnungsvorrichtung gemäß Fig. Iy

Fig. 4 eine Ansicht von Einzelheiten der

Ventileinrichtungen der Verdünnungsvorrichtung gemäß Fig. 3, gesehen von der Linie 4-4 in dieser Figur;

Fig. 5 ein schematisches Schaltbild der

elektrischen Steuerung der Verdünnungsvorrichtung;

Fig. 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Strömungsverlaufs in der Verdünnungsvorrichtung während der Ansaugphase und

Fig. 7 eine der Fig. 6 entsprechende schematische Darstellung für die Austreibphase.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine Rückansicht einer automatischen Verdünnungsvorrichtung gemäß der Erfindung. Man erkennt, daß die Verdünnungsvorrichtung ein Gehäuse 11 und eine L-förmige Abdeckplatte 13 aufweist,

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wobei beide Gehäuseelemente auch als Tragteile für die Montage von Elementen der Vorrichtung dienen. An dem Gehäuse 11 ist ein Schalter 15 montiert, mit dessen Hilfe der Strom für die Vorrichtung bzw. das Gerät eingeschaltet werden kann. An der Unterseite der Abdeckplatte 13 sind ferner ein Zylinder 17 für ein Verdünnungsmittel und ein Probenzylinder 19 montiert, wobei jedem der Zylinder 17, 19 ein Kolben (nicht dargestellt) zugeordnet ist, bei dessen Hin- und Herbewegung Flüssigkeit angesaugt bzw. ausgestoßen wird, so daß sich eine Pumpwirkung ergibt. Kolbenstangen 21 und 23, die mit dem Kolben des Verdünnungszylinders 17 bzw. des Probenzylinders 19 verbunden sind, stehen über das untere Ende dieser Zylinder vor und durchgreifen öffnungen einer Antriebsstange 25, mit der sie mit Hilfe von Muttern 27 lose gekoppelt sind. Die Antriebsstange 25 ist ihrerseits starr mit einer Antriebsplatte 28 verbunden, welche längs Führungsstangen 29 nach oben und unten verschiebbar ist, wobei die unteren Enden der Führungsstangen an dem Gehäuse 11 befestigt sind, während ihre oberen Enden an der Abdeckplatte 13 befestigt sind. Die Auf- und Abbewegung der Antriebsstange 25 bewirkt einen gleichzeitigen Antrieb der Kolbenstangen 21, 23 mit ihren zugeordneten Kolben, so daß das Füllen und Entleeren der Zylinder 17, 19 jeweils gleichzeitig erfolgt. Die Menge der bei einem Arbeitshub geförderten Verdünnungsflüssigkeit und Probenflüssigkeit lässt sich dabei durch Verstellung der Muttern 27 auf den mit einem Gewinde versehenen Kolbenstangen 21, 23, d.h.

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durch Einstellen des toten Ganges der Schleppverbindung, einstellen. Die Antriebseinrichtungen für die Antriebsplatte 28 werden weiter unten anhand von Fig. 3 noch näher erläutert.

Eine Stützplatte 31, deren Querschnitt einem umgekehrten J entspricht, ist an der Unterseite der Abdeckplatte 13 befestigt. An der Stützplatte 31 sind ein Mikroschalter 33 und ein Doppelrückschlagventil 35 befestigt. Außerdem wird die Stützplatte 31 von der Welle 36 eines Getriebemotors 69 durchgriffen. Das Ventil 35 hat drei Anschlüsse 37, 38, 39 und ist so aufgebaut, daß ein Flüssigkeitsstrom von dem Anschluß 37 zum Anschluß 38 möglich ist, nicht jedoch umgekehrt, und ferner so, daß ein Flüssigkeitsstrom von dem Anschluß 38 zu dem Anschluß 39 möglich ist, jedoch nicht in umgekehrter Pdchtung. Am freien, in Fig. 3 linken Ende der Welle 36, ist ein Hebel 4o drehfest montiert und senkrecht zur Wellenachse derart angeordnet, daß seine beiden Enden alternierend den Mikroschalter 33 betätigen können.

Ein Magnetventil 41, welches an der Oberseite der Abdeckplatte 13 befestigt ist, besitzt drei Anschlüsse 42, 43, 44 und kann elektrisch von einem ersten Zustand, bei dem die Anschlüsse 42 und 43 miteinander verbunden sind, in einen zweiten Zustand umgeschaltet werden, bei dem die Anschlüsse 42 und 44 miteinander verbunden sind.

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Ein Strömungsteiler 45, der ebenfalls an der Oberseite der Abdeckplatte 13 montiert ist, besitzt einen Eingang 46 und zwei Ausgänge, nämlich einen Hauptausgang 47 und einen Nebenausgang 48 und ist so ausgebildet, daß das durch den Hauptausgang 47 austretende Flüssigkeitsvolumen etwa doppelt so groß ist wie das durch den Nebenausgang 48 austretende Flüssigkeitsvolumen .

Ein Strömungssammler 49, der an der Oberseite der Abdeckplatte 13 montiert ist, arbeitet gerade umgekehrt wie der Strömungsteiler 45 und führt zwei Flüssigkeitsströme, die über Leitungen 5o, 51 eintreffen, einem einzigen Auslaß zu, mit dem ein Auslaßröhrchen 52 ver-. bunden ist, welches die Abdeckplatte 13 durchgreift und an dieser befestigt ist, und welches außerhalb des Gehäuses 11 nach unten von der Abdeckplatte 13 absteht.

Ein Verteilerventil 53, welches auf der Abdeckplatte sitzt, hat 6 Anschlüsse, die mit verschiedenen Elementen der Verdünnungsvorrichtung über Kunststoffschläuche verbunden sind. Fig. 2 zeigt Einzelheiten der Verbindung der einzelnen Elemente mit dem Verteilerventil 53. Im einzelnen verbindet ein Schlauch 54 einen der Anschlüsse des Verteilerventils mit dem Nebenausgang 48 des Strömungsteilers 45. Weiterhin verbindet ein Schlauch 55 einen zweiten Anschluß mit dem Anschluß 43 des Magnetventils 41. Die Leitung 51 verbindet einen dritten Anschluß mit dem Strömungssammler 49. Ein Schlauch 56

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verbindet einen vierten Anschluß mit einem Probenansaugrohr 57, welches an der Abdeckplatte 13 montiert ist und außerhalb des Gehäuses 11 über die Unterseite derselben vorsteht. Die letzten beiden Anschlüsse des Verteilerventils 53 sind miteinander über einen Probendosierschlauch 59 mit definiertem, konstantem Volumen miteinander verbunden. Das Verteilerventil 53 kann mechanisch mittels eines umsteuerbaren Ventilsteuermotors 61 in nachstehend noch näher zu beschreibender Weise zwischen zwei Betriebszuständen umgeschaltet werden, wobei im ersten Betriebszustand der Probendosierschlauch 59 zwischen den Schläuchen 55 und 56 liegt und beim zweiten Betriebszustand zwischen den Schläuchen 51 und 54.

Wie Fig. 1 zeigt, bestehen über verschiedene andere Kunststoffschläuche im Inneren der Verdünnungsvorrichtung weitere Verbindungen. Beispielsweise ist der Anschluß 39 des Ventils 35 über einen Schlauch 62 zum Zuführen von Verdünnungsflüssigkeit mit dem Eingang 46 des Strömungsteilers 45 verbunden, über einen Schlauch 63 wird ferner frisches Verdünnungsmittel aus einem Vorrat (nicht gezeigt) dem Anschluß 37 des Ventils zugeführt. Weiterhin verbindet ein Schlauch 64 den Anschluß 38 des Ventils 35 mit dem Verdünnungszylinder 17. Ein Schlauch 65 verbindet den Probenzylinder 19 mit dem Anschluß 42 des Magnetventils 41. Ein weiterer Schlauch 66 verbindet den Anschluß 44 des Magnetventils 41 mit einem außerhalb der Verdünnungsvorrichtung

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befindlichen Punkt, an dem verbrauchte Flüssigkeit abgelassen wird. Schließlich verbindet die Leitung bzw. der Schlauch 5o den Strömungssammler 49 mit dem Hauptausgang 47 des Strömungsteilers 45.

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht der Verdünnungsvorrichtung. Man sieht, daß eine senkrechte Rahmenplatte 71 mit ihrem unteren Ende am Gehäuse 11 und mit ihrem oberen Ende an der Abdeckplatte 13 befestigt ist und eine Montagefläche für den Getriebemotor 69 bildet.Die Welle 36 des Getriebemotors 69 durchgreift die Rahmenplatte 71 und endet an dem Hebel 4o. Auf der Welle 36 ist eine Kurvenscheibe 73 einstellbar befestigt. Die Kurvenscheibe 73 wirkt mit einer oberen Abtastrolle 75 und einer unteren Abtastrolle 77 zusammen, wobei die beiden Abtastrollen drehbar an der Oberkante bzw. an der Unterkante der Antriebsplatte 28 montiert sind. Bei einer Drehung von Welle 36 und Kurvenscheibe 73 werden folglich die Antriebsplatte 28 und damit die Antriebsstange 25 längs der Führungsstangen 29 auf- und abbewegt. Eine detailliertere Beschreibung des Zusammenwirkens von Kurvenscheibe und Abtastrollen findet sich in der US-PS 3 655 o94, insbesondere in Figuren 8 und 9, auf die hier ausdrücklich bezug genommen wird. Der Hebel 4o und die Kurvenscheibe 73 sind so angeordnet und bemessen, daß das eine Ende des Hebels 4o den Mikroschalter 33 in dem Moment betätigt, in dem die Antriebsstange 25 ihre höchste Stellung erreicht. Das andere Ende des Hebels 4o berührt den Mikroschalter 33 in dem Moment,

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in dem die Antriebsstange 25 ihre niedrigste Stellung erreicht. Wie nachstehend noch anhand der Fig. 5 erläutert werden wird, wird der Getriebemotor 69 bei diesem Schalten des Mikrosehalters 33 jeweils abgeschaltet. Ein weiterer Mikroschalter 81, der an einer Stützplatte 67 montiert ist, ist so angeordnet, daß er von der Antriebsplatte 28 betätigtwird, wenn diese ihren tiefsten Punkt erreicht, während gleichzeitig der Mikroschalter 33 durch den Hebel 4o betätigt wird. Ein als Drucktaster ausgebildeter Startschalter 83, der an der Vorderseite des Gehäuses 11 montiert ist, dient in noch zu beschreibender Weise dem Einschalten des Getriebemotors 69. Als Startschalter könnte vorteilhafterweise auch ein Fußschalter vorgesehen sein.

Der umsteuerbare Ventilsteuermotor 61 besitzt eine Welle 85, die die. Abdeckplatte 13 durchgreift und in das Innere des Gehäuses 11 hineinragt. Weiterhin ist eine Ventilhebelanordnung 87 vorgesehen, deren eines Ende mit der Welle 85 verbunden ist und deren anderes Ende mit einer Ventilwelle 89 verbunden ist.

Fig. 4 zeigt als Unteransicht Einzelheiten von Schalteinrichtungen für ein Probenübertragungsventil. Man sieht, daß die Ventilhebelanordnung 87 einen ersten Hebelarm 91 aufweist, der einstellbar mit einem Ende der Welle 85 verbunden ist. Weiterhin ist ein Steuerarm 93 vorgesehen, der einstellbar mit einem Ende der Ventilwelle 89 verbunden ist. Am anderen Ende des

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Steuerarms 93 ist mittels eines Zapfens 97 eine Rolle 95 drehbar gehaltert. Das der Welle 85 abgewandte Ende des Hebelarms 91 ist gegabelt und besitzt Finger 99, welche die Rolle 95 eng umgreifen. Wenn die Welle 85 des Ventilsteuermotors 61 zu einer Drehbewegung angetrieben wird, dann führt dies zu einer entsprechenden Drehung des Hebelarms 91. Diese Drehbewegung wird über die Finger 99 und die Rolle 95 auf den Steuerarm 93 übertragen, der nun seinerseits eine Drehbewegung der Ventilwelle 89 herbeiführt. Diese Drehung der Ventilwelle 89 bewirkt die oben erläuterte umschaltung des Betriebszustandes des Verteilerventils 53. Der Ventilsteuermotor 61 läuft, bis der Hebelarm 91 je nach der Drehrichtung entweder einen Mikroschalter lol oder eine Doppelschalterkombination mit den Mikroschaltern Io3 und Io5 betätigt. Die Betätigung des Schalters lol oder der Schalter Io3, Io5 führt zu einem Abschalten des Ventilsteuermotors 61, wie dies nachstehend noch erläutert wird.

Fig. 5 zeigt ein schematisches Schaltbild der elektri-ε chen Steuerung der erfindungsgemäßen Verdünnungsvorrichtung. Im einzelnen ist der Schalter 15 dargestellt, welcher, wie erläutert, den Haupt- oder Netzschalter der Vorrichtung darstellt. Bei der Betrachtung der Schaltung soll davon ausgegangen werden, daß beim Einschalten des Schalters 15 der Getriebemotor 69 abgeschaltet ist, weil der Mikroschalter 33 durch den Hebel 4o betätigt ist. Weiter soll angenommen werden, daß

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der Mikroschalter 81 nicht betätigt ist, was bedeutet, daß sich die Antriebsplatte 28 nicht in ihrer niedrigsten Stellung, sondern in ihrer höchsten Stellung befindet, unter diesen Voraussetzungen liefert der Mikroschalter 33 über die Schalter 81 und Io3 Spannung an den Ventilsteuermotor 61. Die Wicklung des Motors 61 ist so mit dem Schalter Io3 verbunden, daß der Motor 61 nunmehr den Hebelarm 91 in Richtung auf die Schalter Io3, Io5 dreht, bis diese betätigt werden, wobei der Motor 61 über den Schalter Io3 abgeschaltet wird, während gleichzeitig über den Schalter Io5 das Magnetventil 41 entregt und eine gelbe Anzeigelampe Io6 eingeschaltet wird. Dabei zeigen die Lampe Io6 und eine weitere Lampe Io7 (rot),die an geeigneter Stelle auf der Außenseite der Verdünnungsvorrichtung montiert sind, den Betriebszustand der Verdünnungsvorrichtung an, wobei die gelbe Anzeigelampe Io6 anzeigt, daß gerade die Ansaugphase der Verdünnungsvorrichtung abläuft, während die rote Anzeigelampe Io7 anzeigt, daß die Auslaßphase abläuft.

Der Getriebemotor 69 kann nun gestartet werden, indem man den Startschalter 83 drückt und in dieser Stellung festhält, wobei der Schalter 33 umgangen wird. Wenn sich die Welle 36 um einige Winkelgrade gedreht hat, gibt der lebel 4o den Schalter 33 frei, so daß dieser öffnet, woraufhin der Motor 69 weiterläuft, selbst wenn nunmehr der Startschalter 83 geöffnet wird. Der Motor 69 dreht nun weiter, bis das andere Ende des

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Hebels 4o den Schalter 33 betätigt und bis die Antriebsplatte 28 gleichzeitig den Schalter 81 betätigt. Dabei wird der Motor 69 durch den Schalter 33 wieder ausgeschaltet und liefert erneut Spannung für den umsteuerbaren Motor 61 über die Schalter 81 und lol. Der Motor 61 dreht nun» da seine Wicklung entsprechend mit dem Schalter lol verbunden ist, den Hebelarm 91 in entgegengesetzter Richtung, wodurch die Schalter Io3 und Io5 freigegeben werden, was zur Folge hat, daß das Magnetventil 41 erregt wird, daß die Anzeigelampe Io6 erlischt und daß die Anzeigelampe Io7 aufleuchtet. Der Motor 61 läuft weiter, bis der Hebelarm 91 den Schalter lol betätigt, durch den der Motor 61 wieder abgeschaltet wird.

Durch erneutes Drücken und Halten des Startschalters 83 läuft der Motor 69 wieder an und läuft weiter, bis der Hebel 4o wieder den Schalter 33 berührt, wodurch der oben angenommene Ausgangszustand beim Betätigen des Hauptschalters 15 wieder hergestellt ist.

Anhand von Fig. 6 soll nachstehend das Zusammenwirken der Elemente der Verdünnungsvorrichtung während der Ansaugphase beschrieben werden. Zu Beginn einer Ansaugphase hat der Ventilsteuermotor 61 das Verteilerventil 53 bereits in dessen erste Arbeitsstellung geschaltet, so daß der Probendosierschlauch 59 zwischen den Schläuchen 55 und 56 liegt. Außerdem ist das Magnetventil 41 entregt, so daß die Schläuche 55 und 65 miteinander

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verbunden sind. Wenn nun der Startschalter 83 gedrückt wird, läuft der Getriebemotor 69 an und bewegt die Antriebsstange 25 nach unten. Wenn dabei der Kolben im Probenzylinder 19 seine Abwärtsbewegung beginnt, wird Probenflüssigkeit in einem kontinuierlichen Strom über das Probenansaugrohr 57, den Schlauch 56, das Verteilerventil 53, den Probendosierschlauch 59, den Schlauch 55, das Magnetventil 41 und den Schlauch 65 in Richtung auf den Probenzylinder 19 angesaugt, jedoch nicht in diesen hinein. In entsprechender Weise führt die Abwärtsbewegung des Kolbens im Verdünnungszylinder 17 dazu, daß die Verdünnungsfltissigkeit aus einem Tank außerhalb des Geräts über den Schlauch 63, den Anschluß 37 des Ventils 35 und den Schlauch 64 zu dem Verdünnungszylinder 17 gesaugt wird. Dabei verhindert das Doppelrückschlagventil 35, daß Verdünnungsmittel, welches sich von einem vorangegangenen Zyklus noch in dem Ablaßschlauch 62 befindet, in den Verdünnungszylinder 17 zurückgesaugt wird. Wenn die beiden Kolben dann den tiefsten Punkt ihrer Abwärtsbewegung erreichen und der Getriebemotor 69 stillgesetzt wird, ist die Ansaugphase beendet.

Fig. 7 dient der Erläuterung des Betriebes während der Auslaßphase. Zu Beginn der Auslaßphase hat der Ventilsteuermotor 61 das Verteilerventil 53 bereits in seine zweite Arbeitsstellung geschaltet, so daß der Probendos ie rs chi auch 59 zwischen den Schläuchen 51 und 54 liegt. Außerdem ist das Magnetventil 41 erregt, so

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daß die Verbindung zwischen den Schläuchen 55 und 65 unterbrochen und die Verbindung des Schlauches 65 mit dem Ablaßschlauch 66 wieder hergestellt ist.

Wenn sich der Kolben des VerdünnungsZylinders 17 nach oben zu bewegen beginnt, wird die Verdünnungsflüssigkeit aus dem Schlauch 64 durch das Doppe!rückschlagventil 35 und den Schlauch 62 in den Strömungsteiler 45 gedrückt. Dabei verhindert das Doppelrückschlagventil 35, daß das Verdünnungsmittel in den Einlaßschlauch 63 zurückströmt. Der Strömungsteiler 45 teilt nun den Verdünnungsmittelstrom in zwei Teilströme auf, nämlich in einen größeren Strom, der in den Schlauch 5o fließt und in einen kleineren Strom, der durch den Schlauch 54 fließt. Auf diese Weise ist es möglich, daß der größere Teil des Verdünnungsmittels an dem Verteilerventil 53 und dem Probendosierschiauch 59 vorbeifließt, was insofern vorteilhaft ist, als das Volumen an Verdünnungsflüssigkeit typischerweise einige hundert Mal so groß ist wie das Volumen der zu verdünnenden Probenflüssigkeit. Tatsächlich wäre es problematisch, wenn dieses große Flüssigkeitsvolumen durch den notwendigerweise dünneren Probendosierschlauch 59 fließen müsste, da dabei ein übermäßig hoher hydraulischer Druck entstehen könnte.

Außerdem fließt das Verdünnungsmittel aus dem Schlauch 54 weiter durch das Verteilerventil 53 in den Probendosierschlauch 59, wobei die in diesem enthaltene

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Probenflüssigkeit durch den Schlauch 51 in den Strömungssairanler 49 bzw. in eine Sammelkammer gedrückt wird. An dieser Stelle wird dann auch der Hauptstrom an Verdünnungsflüssigkeit wieder über den Schlauch zugeführt, um die richtige Verdünnung herzustellen. Die verdünnte Probe kann nunmehr über das Auslaßröhrchen 52 abgezogen werden.

Parallel zu den oben beschriebenen Vorgängen wird überschüssige Probenflüssigkeit aus dem Schlauch 65 durch die Betätigung des Probenzylinders 19 in das Magnetventil 41 gedrückt. Die überschüssige Probenflüssigkeit gelangt von dort in den Auslaßschlauch und kann außerhalb der Verdünnungsvorrichtung abfließen, so daß der Schlauch 65 nunmehr entleert ist und während des nächsten Verdünnungszyklus neue Probenflüssigkeit aufnehmen kann.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß das Ansaugen eines genau bemessenen Volumens der Probenflüssigkeit in die Verdünnungsvorrichtung keine notwendige Voraussetzung mehr für den Verdünnungsvorgang ist, so daß das Ansaugen als mögliche schwere Fehlerquelle entfällt. Eine genaue Verdünnung wird dadurch gewährleistet, daß ein Schlauchstück mit fest vorgegebenem Volumen mit Probenflüssigkeit gefüllt wird, woraufhin die Enden des Schlauchstücks durch eine Ventilanordnung geschlossen werden, so daß man ein Volumen an Probenflüssigkeit erhält, welches dem Volumen des Schlauchstücks entspricht. Damit dann das

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richtige Verdünnungsverhältnis gewährleistet ist, wird das Volumen an Verdünnungsmittel, welches der auf die beschriebene Weise exakt definierten Probe zuzusetzen ist, solange eingestellt, bis die Messergebnisse mit der gewünschten Genauigkeit wiederholbar sind. Das konstante Volumen des Probendosierschlauchs garantiert dabei die Wiederholbarkeit der Vorbereitung einer Probe mit exakt vorgegebenem Volumen, während die typischen kleineren Volumenänderungen für das größere Volumen an Verdünnungsflüssigkeit auf das angestrebte Verdünnungsverhältnis nur einen vernachlässigbar kleinen Effekt haben.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird ferner deutlich, daß das Problem der Entfernung von Probenrückständen aus dem Leitungssystem als notwendige Folge der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einfache Weise gelöst wird. Tatsächlich werden Rückstände aus dem Probenansaugrohr 57 bei jedem neuen Ansaugvorgang durch die neu angesaugte Probenflüssigkeit herausgespült, deren zuerst angesaugte Teile die Probenreste vor sich herschieben bzw. aufnehmen. Da ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung darin besteht, daß am Beginn jedes Zyklus mehr Probenflüssigkeit angesaugt wird als für die zu verdünnende Probe benötigt wird, kann der zuerst angesaugte Teil der neuen Probe vollständig über den Punkt des Leitungssystems hinaus vordringen, an dem die neue Probe gebildet wird, so daß mit Sicherheit vermieden wird,

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daß die zu verdünnende Probe noch Rückstände einer vorherigen Probenflüssigkeit enthält.

Während vorstehend ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ausführlich erläutert wurde, versteht es sich, daß dem Fachmann, ausgehend von diesem Ausführungsbeispiel, zahlreiche Möglichkeiten für Änderungen und/oder Ergänzungen zu Gebote stehen, ohne daß er dabei den Grundgedanken der Erfindung verlassen müsste.

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Claims

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PATENTANWÄLTE
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A 44 o52 b Anmelder: Hyperion Incorporated

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USA

Patentansprüche

1.) Verdünnungsvorrichtung zum automatischen Verdünnen flüssiger Proben, gekennzeichnet durch folgende
Merkmale:

a) es ist eine umsteuerbare Pumpe (19) für die Probenflüssigkeit vorgesehen;

b) es ist eine umsteuerbare Pumpe (17) für die Verdünnungsflüssigkeit vorgesehen;

c) die Pumpen (17, 19) sind zu gemeinsamem Betrieb gekoppelt;

d) es sind Einlaßeinrichtungen (57) für die Probenflüssigkeit vorgesehen;

e) es ist ein Einlaß (63) für Bie Verdünnungsflüssigkeit vorgesehen;

f) es ist ein ein Probenvolumen definierendes Leitungsstück (59) vorgesehen;

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g) es sind Auslaßeinrichtungen (52) zum Ausgeben von Proben- und Verdünnungsflüssigkeit vorgesehen ;

h) es sind umsteuerbare Ventileinrichtungen (53) vorgesehen, die mit beiden Enden des das Probenvolumen defir.ierenden Leitungsstückes (59) in Verbindung stehen, die das Leitungsstück (59) in einer ersten Arbeitsstellung zwischen die Einlaßeinrichtungen (57) für die Probeflüssigkeit und die Pumpe (19) für die Probenflüssigkeit einfügen und die das Leitungsstück (59) in einer zweiten Arbeitsstellung zwischen die Pumpe (17) für die Verdünnungsflüssigkeit und die Auslaßeinrichtungen (52) einfügen und

i) es sind Steuereinrichtungen (Fig. 5) vorgesehen, mit deren Hilfe die Ventileinrichtungen (53) während des Saughubes der Pumpen (17_r 19) in die erste Arbeitsstellung und während des Austreibhubes der Pumpen (17, 19) in die zweite Arbeitsstellung umsteuerbar sind.

2. Verdünnungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen (17, 19) als Kolbenpumpen ausgebildet sind, bei denen das Volumen csr jeweils geförderten Flüssigkeit durch den

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Durchmesser eines in einem Zylinder befindlichen Kolbens und durch den Kolbenhub in dem Zylinder bestimmt ist.

3. Verdünnungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das das Probenvolumen definierende Leitungsstück ein Stück Rohr (bzw.
Schlauch) (59) mit vorgegebener Länge und vorgegebenem Innendurchmesser ist.

4. Verdünnungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßeinrichtungen für die Probenflüssigkeit als Probenansaugrohr (57) ausoebildet sind.

5. Verdünnungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Pumpe (19) für die Probenflüssigkeit überlaufeinrichtungen (66) verbunden sind, über die überschüssige Probenflüssigkeit beim Austreibhub dieser Pumpe (19) austreibbar ist.

Verdünnungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Einstelleinrichtungen (27) vorgesehen sind, mit deren Hilfe der Hub der

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Kolben der beiden Kolbenpumpen (17, 19) zur Einstellung des geförderten Flüssigkeitsvolumens unabhängig voneinander einstellbar ist.

7. Verdünnungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die umsteuerbaren Ventileinrichtungen mehrere, insbesondere 6, Anschlüsse aufweisen, von denen 2 mit den Enden des Leitungsstücks (59) verbunden sind und von denen jeweils eine mit den Einlaßeinrichtungen (57) für die Probenflüssigkeit, mit der Pumpe (19) für die Probenflüssigkeit, mit der Pumpe (17) für die Verdünnungsflüssigkeit und mit den Auslaßeinrichtungen (52) verbunden sind, und daß die Ventileinrichtungen (53) ein mechanisch verdrehbares Element aufweisen, durch das sie. in ihre erste und zweite Arbeitsstellung umsteuerbar sind.

8. Verdünnungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein umsteuerbarer Motor (61) vorgesehen ist, der bei Ansteuerung durch die Steuereinrichtung das drehbare Ventilelement in seine den beiden Arbeitsstellungen entsprechenden Stellungen dreht.

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9. Verdünnungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Sperreinrichtungen (35) vorgesehen sind, mit deren Hilfe eine Mischung von zufließender Verdünnungsflüssigkeit und abfließender Verdünnungsflüssigkeit unterbindbar ist.

Io. Verdünnungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strömungsteiler (45) vorgesehen ist, dem frische Verdünnungsflüssigkeit zuführbar ist und mit dessen Hilfe der zugeführte Strom der Verdünnungsflüssigkeit in einen Hauptstrom und einen Nebenstrom aufteilbar ist, und daß ein Strömungssammler (49) vorgesehen ist, dem der Hauptstrom der Verdünnungsflüssigkeit und der mit der Probenflüssigkeit gemischte Nebenstrom derselben zuführbar sind, und von dessen Auslaß die mit der Verdünnungsflüssigkeit verdünnte Probenflüssigkeit abziehbar ist.

11. Verdünnungsvorrichtung nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtungen (53) derart ausgebildet sind, daß das Leitungsstück (59) in der zweiten Arbeitsstellung zwischen den den Nebenstrom führenden Ausgang (48) des Strömungeteilers (45) und die Auslaßeinrichtungen (52) einfügbar ist.

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12. Verdünnungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die überlaufeinrichtungen umschaltbare Ventileinrichtungen (41) aufweisen, über die die Pumpe (19) für die Probenflüssigkeit mit den umsteuerbaren Ventileinrichtungen (53) oder mit dem überlauf (66) verbindbar ist.

13. Verdünnungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die umschaltbaren Ventileinrichtungen als Magnetventil (41) ausgebildet sind.

14. Verdünnungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtungen als Rückschlagventil (35) ausgebildet sind.

15. Verdünnungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen erste elektrische Schalteinrichtungen aufweisen, die von den Pumpen (17, 19) beim übergang von der Ansaugphase zur Austreibphase betätigbar sind, und durch die der umsteuerbare Motor (61) für die umsteuerbaren Ventileinrichtungen (535 einschaltbar ist, sowie zweite elektrische Schalteinrichtungen, die durch den umsteuerbaren Motor (61) betätigbar sind und mit deren Hilfe der Motor (61) selbst nach der

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Umsteuerung der umsteuerbaren Ventileinrichtungen (53) abschaltbar ist und mit deren Hilfe ferner die umschaltbaren Ventileinrichtungen (41) umschaltbar sind.

16. Verdünnungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten elektrischen Schalteinrichtungen als mechanisch betätigbaren Mikroschalter (33, 81, lol - Io5) ausgebildet sind.

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