DE3039475C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufnahme- bzw. Übertragungsvor­ richtung zur Entnahme von Flüssigkeiten aus Behältern, ins­ besondere im klinisch-chemischen Bereich, mit einer Kanüle, die an einer Höhenbewegungseinrichtung angeordnet ist und der ein Niveaufühler zugeordnet ist.

Der Ausdruck "Kanüle" bezieht eine starre Ausführung als Rohr und eine flexible Ausführung als Schlauch ein. Diese Kanüle besteht gerade im Hinblick auf die Anwendung im klinisch- chemischen Bereich aus einem chemisch-inerten Material, ins­ besondere aus Metall oder Kunststoff. Eine metallische Aus­ führung ist beispielsweise als Legierung aus Gold, Palladium und Silber be­ kannt. Eine Ausführung aus Kunststoff ist beispielsweise aus Polytetrafluoräthy­ len und Copolymere aus Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen bzw. Polyäthylen oder Polypropylen bekannt.

Solche Aufnahme- und Übertragungsvorrichtungen werden von der Höhenbewegungseinrichtung durch einen Antrieb in ein Gefäß geführt, so daß das untere Ende der Kanüle in die Flüssigkeit genügend weit eintaucht, um eine durch einen in der Kanüle oder einem angeschlossenen Teil bewegbaren Kolben bestimmte Flüssigkeitsmenge aufzunehmen. Dabei ist es möglich, den Höhenbewegungsantrieb durch die Zuordnung des Behälters für einen größtmöglichen Bewegungshub in bezug zum Behälterboden auszulegen. Es wäre aber nachteilig, die Kanüle immer bis zum Behälterboden einzuführen, weil dann eine Mengensteuerung für die aufzunehmende Flüssigkeit erschwert ist und ein verhält­ nismäßig großer Verschleppungsfehler auftritt.

Man hat daher einer Kanüle in einer solchen Vorrichtung als Niveaufühler eine auf die Leitfähigkeit der Flüssigkeit anspre­ chende Einrichtung aus zwei Stäben zugeordnet, die an einer Spannungsquelle und in einem Stromkreis mit einem Meßgerät bzw. Signalgeber liegen (vgl. DE-OS 19 03 077). Dieser Niveaufühler wird nur wirksam, wenn er in die Flüssigkeit eintaucht. Da die Signalgabe von der Leitfähigkeit der Flüssigkeit abhängig ist, ist ein Mindestab­ stand erforderlich, der bei 8 mm liegen kann, so daß die in einem Vorratsbehälter einzuführende Baugruppe verhältnismäßig groß ist. Dabei ist zu berücksichtigen, daß im klinisch- chemischen Bereich mit kleinsten Mengen gearbeitet wird, und daß schon zur Vermeidung von Verschmutzungen oder erheblicher Oxidierung von Flüssigkeit, z. B. Serum oder Reagenzien, eine Behälteröffnung möglichst klein gehalten sein muß. Ferner ver­ ursachen die eintauchenden Niveaufühler zusätzliche Ver­ schleppungsfehler.

Die Anzeige ist verhältnismäßig undefiniert. Zudem ergibt sich die Gefahr eines elektrolyseartigen Einflusses auf die Flüssig­ keit.

Denkbar ist beispielsweise auch eine optische Abtastung der Flüssigkeitsoberfläche (vgl. Ingenieur Digest, 9 Jahrgang, Nov. 1970, Heft 11, S. 51-54). Eine solche arbeitet aber erst recht ungenau, weil sie vom Lichteinfall abhängig ist und insbeson­ dere bei Schaumbildung auf der Flüssigkeitsoberfläche täuschende Signale liefert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufnahme- und Übertragungsvorrichtung der eingangs angegebenen Ausführung dahingehend zu verbessern, daß mit Sicherheit eine Niveauab­ tastung ohne körperliche Berührung zwischen der Abtasteinrich­ tung und der Flüsigkeit erreicht wird, auch wenn die Ein­ tauchtiefe der Kanüle nur kleine Größenordnungen, beispiels­ weie von etwa 1 mm, erreicht.

Diese Aufgabe wird durch einen konzentrisch zur Kanüle angeordneten Druckluft-Niveau-Fühler mit Signalgeber für die Höhenbewegungseinrichtung gelöst.

Druckluftniveaufühler sind an sich (vgl. DE-OS 16 48 023) und auch in der Ausführung als Doppelrohr bekannt, wobei ein äußeres Rohr zum Meßende hin länger als das innere Rohr ausgeführt ist und zwischen die Rohrwandungen Druckluft eingegeben wird, die durch das innere Rohr infolge Reflektion an der Flüssigkeitsoberfläche zurückge­ führt und einem Druckmesser mit Signalgeber zugeführt wird. Diese bekannten Druckluft-Niveau-Fühler sind bisher auch mit einem verhältnismäßig großen Durchmesser in der Größenordnung von 6 mm bekannt. Dabei wird grundsätzlich die Erscheinung beobachtet, das unter dem Niveau-Fühler eine Eindellung des Flüssigkeitsspiegels entsteht, die bei den bekannten Ausfüh­ rungen Flattererscheinungen an der Flüssigkeitsoberfläche aus­ löst und dadurch zu einem unsicheren Meßergebnis führt. Diese sich als Wellen, wenn auch geringer Größe auswirkenden Flat­ tererscheinungen führen dazu, daß ein sich ständig ändernder Druck dem Druckmesser zugeführt wird. Daher ist der Einsatz solcher bekannter Druckluft-Niveau-Fühler beschränkt.

Überraschend zeigt sich aber bei der erfindungsgemäßen Kombina­ tion, daß die Mängel des bekannten Druckluft-Niveau-Fühlers durch die konzentrische Anordnung der ihn nach unten überragen­ den Kanüle beseitigt werden, da offenbar die in die Flüssigkeit eintauchende Kanüle die Flüssigkeitsoberfläche in ihrer Umge­ bung stabilisiert. Diese Stabilisation kann durch Adhäsions­ kräfte verursacht sein. Damit wird eine Aufnahme- und Übertra­ gungsvorrichtung mit einem nichteintauchenden Niveau-Fühler in zuverlässiger Anzeige erreicht und zugleich eine gegenüber bekannten Ausführungen im Querschnitt herabgesetzte Abmessung ermöglicht. Beispielsweise ist die in ein Gefäß einzuführende Baugruppe mit einem Außendurchmesser in der Größenordnung von 3 mm ausführbar, wobei die Kanüle selbst einen Durchmesser von etwa 1 mm aufweist.

In dieser Ausführung ist die Kanüle vorteilhaft von einem mit Abstand über ihrem eintauchenden Aufnahmeende endenden Doppel­ rohr umgeben und der äußere Raum zwischen den beiden Rohrwänden an eine Druckluftquelle angeschlossen, während der innere Raum zwischen der Kanüle und der inneren Rohrwand mit einem Druck­ fühler/-schalter verbunden ist, der mit dem Antrieb der Höhen­ bewegungseinrichtung der Kanüle gekoppelt ist. Hierbei können die obigen Maße eingehalten werden, wobei der Abstand über dem Aufnahmeende bei einer vorgesehenen Tauchtiefe von etwa 2 mm etwa 4-5 mm beträgt.

Einbezogen wird, daß die beiden Rohrwandungen parallel zuein­ ander in gleicher Höhe enden. In einer zweckmäßigen Ausfüh­ rungsform ist die äußere Rohrwand länger als die innere Rohr­ wand ausgeführt. Dadurch wird bereits auch im Zusammenhang von der entstehenden Eindellung eine ausreichende Luftumlenkung an die Außenseite der Kanüle und in das innere Rohr gewähr­ leistet. Zur Stabilisierung der Flüssigkeitsoberfläche trägt dabei auch das Tauchende der Kanüle als Luftleitmittel bei. Einbezogen wird zweckmäßig eine Verjüngung des unteren Randes der äußeren Rohrwand zur Lenkung der Druckluft zur Kanüle hin.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung weist das untere Ende der inneren Rohrwand eine nach außen gerichtete Aufweitung auf, die durch Abfasung der Wand oder eine Wandver­ formung gebildet sein kann, wobei einbezogen wird, daß die innere Rohrwand oberhalb der äußeren Rohrwand endet.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist die Kanüle in Dichtungsmitteln geführt, verstellbar in einem Körper als Träger für die konzentrischen Rohrwandungen gelagert. Dadurch ist es möglich, daß die Strecke des vorragenden Eintauchendes verändert werden oder angepaßt werden kann. Der Körper dient zugleich zu in verschiedener Höhe angeordneten Anschlüssen, einerseits für die Druckluftzufuhr und andererseits eines Abluft­ stutzens, in welchem der Druckluft-Niveau-Fühler angeordnet ist.

Vorteilhaft sind an der inneren Rohrwand Führungsvorsprünge zur zentrischen Halterung der Kanüle angeordnet. Das trägt zu einer radial-symmetrisch gleichmäßigen Ausführung bei, wobei aber bei verhältnismäßig geringen Eintauchtiefen die zentrische Ausrich­ tung der Kanüle nicht maßgeblich zu sein braucht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei­ spielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Aufnahme- und Übertragungs­ vorrichtung in schematischer Darstellung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der in einem Behälter einzu­ führenden Baueinheit in Teildarstellung und in einer besonderen Ausbildung, teilweise im Schnitt;

Fig. 3 eine weitere Darstellung dieser Baueinheit im Schnitt.

In allen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Aufnahme- bzw. Übertragungsvorrichtung hat an einem Ständer 1 eine Grundplatte 2, auf der auch ein Gefäß 3 für Flüssigkeit in fester Zuordnung angeordnet ist. An dem Ständer ist ein Ausleger 4 verschwenkbar und höhenbeweglich gelagert. Der Schwenkantrieb ist mit 5, der Höhenantrieb mit 6 bezeichnet, wobei nur eine schematische Darstellung gegeben wird, da solche Vorrichtungen bekannt sind. Am Kopf 7 des Aus­ legers 4 mit einem Antrieb 8 für einen Kolben 37 ist in einer oder an einer Verlängerung einer Kanüle ein Körper 10 angeordnet, den die Kanüle 9 durchsetzt. Vor dem Körper 10 geht nach unten eine Rohranordnung 11 aus einem Doppelrohr mit einem äußeren Rohr 12 und einem inneren Rohr 13. Beide Rohre sind konzentrisch zueinander angeordnet. Das innere Rohr 13 hat einen größeren lichten Durch­ messer als die Kanüle 9, die über das untere Ende der Rohran­ ordnung mit einem eintauchenden Aufnahmeende, im folgenden als Tauchende 16 bezeichnet, heraustritt. Aus Fig. 3 ist er­ kennbar, daß die Kanüle 9 durch eine Öffnung 14 in den Körper 10 eingeführt ist und im Bereich dieser Öffnung von Dichtungsmit­ teln 15 im Körper umgeben ist, so daß ein Luftaustritt nicht möglich ist, aber eine Verschiebung der Kanüle 9 hinsichtlich der Bemessung des Tauchendes 16 gegenüber der Rohranordnung 11. Der Körper 10 ist durch eine Trageinrichtung 17 mit dem Kopf 7 verbunden, wobei eine Anordnung gewählt ist, um den Abstand zwischen Kopf 7 und Körper 10 zu verändern, so daß dadurch das Tauchende 16 mehr oder weniger über den unteren Rand 18 der Rohranordnung 11 vorstehen kann. Die Trageinrichtung 17 kann als Gewindestück mit Kontermutter ausgeführt sein, so daß dadurch eine Abstandsänderung möglich ist, wenn das Gewinde­ stück mehr oder weniger in den Kopf 7 verschraubt wird.

Fig. 1 zeigt, daß die beiden unteren Enden der Rohre 12, 13 bzw. der so bezeichneten Rohrwandungen parallel zueinander in gleicher Höhe enden. Nach Fig. 2 ist die äußere Rohrwand 12 länger ausgeführt als die innere Rohrwand 13. Gleiches gilt für die Ausführung nach Fig. 3. Nach Fig. 2 und 3 ist das untere Ende 19 der äußeren Rohrwand 12 nach innen einge­ bogen, bis etwa bis zur Hälfte des Zwischenraumes 20 zwischen beiden Rohrwänden 12, 13. Das untere Ende 21 der inneren Rohrwand 13 ist nach unten außen abgefast, so daß durch den Zwischenraum 20 mit konstantem Druck einströmende Luft in Richtung der Pfeil­ linie 22 zu dem Flüssigkeitsspiegel 23 an der in diesen ein­ tauchenden Kanüle 9 gelangt und nach oben in den Zwischenraum 24 zwischen der inneren Rohrwand 13 und der Kanüle zurückströmt. Das Tauchende 16 ist in Fig. 2 mit eingeengter Öffnung ausge­ führt.

Aus Fig. 3 ist erkennbar, daß der äußere Zwischenraum 20 durch einen seitwärts aus dem Körper 10 heraustretenden Stutzen 25, gegebenenfalls über einen Schlauch 26, mit einer Druckluft­ quelle 27 verbunden ist. Hierbei handelt es sich beispiels­ weise bei den angegebenen Größenordnungen um eine Lüfterpumpe mit einer Leistung von 1 l pro Minute. Dadurch ergibt sich für die entsprechend der Pfeillinie 22 austretende Luft ein Über­ druck von beispielsweise etwa 0,01 Bar. Diese Luft gelangt durch den Zwischenraum 24 in den Körper 10 und wird aus diesem in einen anderen quer herausgeführten Stutzen 28 geführt, an welchem gegebenenfalls unter Zwischenfügen eines Schlauches 29 ein Druckfühler/-schalter 30 angeordnet ist. Nach Fig. 2 ist beispielsweise ein Membranschalter mit einem an einer Membrane 31 angeordneten Kontakt 32 vorgesehen, dem ein Gegenkontakt 33 zu­ geordnet ist. Der dadurch gebildete Signalkreis mit Energie­ quellen, Verstärkern etc. ist an den Höhenantrieb 6 angeschlos­ sen, um diesen bei Feststellung des erreichten Niveaus anzu­ halten und eine Rückbewegung einzuleiten.

Bei der Rückbewegung ist der Druckluft-Niveau-Fühler, vorteil­ haft mit dem Luftstrom entsprechend der Pfeillinie 22, ein Druckluftabstreifer für das Tauchende 16 der Kanüle 9. Ins­ besondere auch zu letzterem Zwecke ist die Kanüle 9, auch wenn sie als elastischer Schlauch ausgeführt ist, durch an der inne­ ren Rohrwand 13 angeordnete, nach innen gerichtete, Führungs­ vorsprünge 34-36 zentrisch im inneren Rohre 13 gehalten.

Claims (10)

1. Aufnahme- und Übertragungsvorrichtung zur Entnahme von Flüssigkeiten aus Behältern, insbesondere im klinisch- chemischen Bereich, mit einer Kanüle, die an einer Höhen­ bewegungseinrichtung angeordnet ist und der ein Niveau­ fühler zugeordnet ist, gekennzeichnet durch einen konzen­ trisch zur Kanüle (9) angeordneten Druckluft-Niveau-Fühler (10-13, 27) für Signalgeber (30) in die Höhenbewegungs­ einrichtung (6).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanüle (9) von einem mit Abstand über ihrem eintau­ chenden Aufnahmeende (Tauchende) (16) endenden Doppelrohr umgeben ist und der äußere Raum (20) zwischen den beiden Rohrwänden (12, 13) an eine Druckluftquelle (27) ange­ schlossen ist, während der innere Raum (24) zwischen der Kanüle (9) und der inneren Rohrwand (13) mit einem Druck­ fühler/-schalter (30) verbunden ist, der mit dem Antrieb der Höhenbewegungseinrichtung (6) der Kanüle (9) gekoppelt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Rohrwand (12) länger als die innere Rohrwand (13) ausgeführt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Verjüngung des unteren Randes (19) der äußeren Rohrwand (12) eine Lenkung der Druckluft zur Kanüle (9) hin vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende (21) der inneren Rohrwand (13) eine nach außen gerichtete Aufweitung aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende der inneren Rohrwand (13) nach unten außen abgefast ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kanüle (9) in Dichtungsmitteln (15) in einer Öffnung (14) eines Körpers (10) als Träger für die konzentrischen Rohrwände (12, 13) verstellbar gelagert ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, gekennzeichnet durch an der inneren Rohrwand (13) angeordnete Führungsvor­ sprünge (34-36) zur zentrischen Halterung der Kanüle (9).

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, gekennzeich­ net durch einen Außendurchmesser der äußeren Rohrwand in der Größenordnung von etwa 3 mm.

10. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckluftniveaufühler (10-13, 27), der mit Abstand über dem Tauchende (16) der Kanüle (9) endet, als Druck­ luftabstreifer für dieses aus der Flüssigkeit gehobene Tauchende vorgesehen ist.