DE3134926C2

DE3134926C2 - Einrichtung zum Mikrodosieren von Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE3134926C2
Application number: DE19813134926
Authority: DE
Inventors: Valerij Nikolaevi&ccaron; Gross; Evgenij Valentinovi&ccaron; Kozhanov; Vyacheslav Dimitrievi&ccaron; Stupnik; Vladimir Vasilievi&ccaron; Alma-Ata Valov
Original assignee: Institut Botaniki Akademii Nauk Kazachskoj SSR, Alma-Ata
Priority date: 1980-11-27
Filing date: 1981-09-03
Publication date: 1987-04-02
Also published as: FR2494843B1; DE3134926A1; FI812735L; FI77579B; FR2494843A1; FI77579C

Abstract

Die Einrichtung zum Mikrodosieren von Flüssigkeiten in ein Reagenzglas enthält in einem Gestell (3) angeordnete Dosierspritzen (1) entsprechend der Zahl der zu dosierenden Flüssigkeiten sowie Rohrleitungen (2) zur Förderung der dosierten Flüssigkeiten in ein Reagenzglas (26). Das Gestell (3) ist mit einem Flüssigkeitsdosisregler (6) gekoppelt. Die Steuereinheit (13) der Einrichtung enthält einen Dosisvolumen- und Förderzeitpunkteinsteller (12), dessen Ausgänge an den Flüssigkeitsdosisregler (6), an ein Schrittschaltwerk (21) zur schrittweisen Drehung des Gestells (27) mit Reagenzgläsern (26) und an den Antrieb (23) zur Hin- und Rückverschiebung von Enden der Rohrleitungen (2) angeschlossen sind. Zum Dosieren der Flüssigkeit nach einem vorgegebenen Programm weist jede Dosierspritze (1) einen Kolbenstangen-Festhalter (11) auf, der mit einem entsprechenden Ausgang (74) des Dosisvolumen- und Förderzeitpunkteinstellers (12) verbunden ist. Ein für die Enden der Rohrleitungen (2) vorgesehener Halter (16) ermöglicht das Dosieren von Flüssigkeiten in ein Reagenzglas (26) und ist über Dreiwegehähne (17) mit den Ausgängen (19) der Dosierspritzen (1) verbunden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorausgesetzten Art, wie sie aus dem Prospekt der Firma "Kohe", Finnland, "A Sample Processor" bekannt ist.
Einrichtungen zum Mikrodosieren von Flüssigkeiten benutzt man hauptsächlich bei chemischen, biochemischen, molekularbiologischen, mikrobiologischen, medizinischen Untersuchungen sowie bei der Selektion und bei klinischen Analysen. Außerdem werden solche Einrichtungen in der chemischen, pharmazeutischen, radiochemischen und mikrobiologischen Industrie beim Zubereiten von Mehrkomponentengemischen aus Lösungen von besonders reinen Stoffen im Mikroliter-Volumenbereich verwendet.
Eine bekannte Einrichtung zum Mikrodosieren von Flüssigkeiten (vgl. z. B. den sowjetischen Urheberschein Nr. 4 63 027, Klasse G 01 N 1/10, GOLF 11/06 vom 05.03.75) enthält mit Tauchkolben versehene Dosierspritzen, die an einem gemeinsamen Träger so befestigt sind, daß die Tauchkolbenstangen nach oben gerichtet sind. Die Tauchkolbenstangen haben einen gemeinsamen Mitnehmer. Der Träger weist Regelschrauben zur Dosisvorgabe für alle Dosierspritzen auf.
Bei der unteren Endstellung der Tauchkolben in den Dosierspritzen wird der Träger von Hand nach unten gedrückt. Dabei tauchen die Nadeln der Dosierspritzen in Gefäße mit den zu dosierenden Flüssigkeiten ein. Dann wird der Mitnehmer bis zum Anschlag gehoben, wobei die zu dosierenden Flüssigkeiten in die Spritzen eingesaugt werden. Darauf hebt man den Träger, entfernt die Gefäße mit Flüssigkeiten und stellt an ihre Stelle Reagenzgläser zur Aufnahme der Flüssigkeitsdosen. Nach erneutem Senken des Trägers drückt man auf den Mitnehmer und führt somit die dosierten Flüssigkeiten in die Reagenzgläser ein.
Ein niedriger Automatisierungsgrad dieser Einrichtung bedingt auch eine niedrige Leistung beim Dosieren mehrerer Flüssigkeiten in ein Reagenzglas. Die Anordnung der Dosierspritzen mit den Tauchkolbenstangen nach oben erschwert die Entfernung der Luft aus dem Innenraum der Spritze bei der Aufnahme der zu dosierenden Flüssigkeit und bedingt eine niedrige Dosierungsgenauigkeit.
Die nach jedem Dosierungsvorgang notwendige Spülung der Innenräume der Dosierspritzen und Nadeln setzt zusätzlich die Leistungsfähigkeit der Einrichtung herab, wobei die in den Spritzen und Nadeln zurückbleibende Spülflüssigkeit zur bedeutenden Verdünnung der Probe im Reagenzglas führt. In den Fällen, in denen die Verdünnung unzulässig ist, wird die Nadel nicht gespült, wobei eine bedeutende gegenseitige Verunreinigung der dosierten Flüssigkeiten und der Proben die Folge ist.
Eine andere bekannte Einrichtung zum Mikrodosieren von Flüssigkeiten (vgl. z. B. US-PS 39 91 616) enthält eine mit der Kolbenstange nach oben aufgebaute Spritze mit mehreren Öffnungen in der Gehäusestirnseite, in denen Rohrleitungen befestigt sind. Jede Rohrleitung besteht aus drei Strängen, die aus Polyamid, plastifiziertem Polyvinylchlorid (PVC) bzw. aus nichtrostendem Stahl gefertigt sind, wobei die Polyamidstränge in die Öffnungen der Spritzenstirnseite fest eingebaut sind. Die aus plastifizierten PVC-Röhrchen bestehenden Stränge und ihre mit Solenoiden versehenen Klemmvorrichtungen bilden ein Absperrorgan jeder Rohrleitung. Die Stahlröhrchen jeder Rohrleitung sind in Gefäße mit den zu dosierenden Flüssigkeiten eingetaucht. In einem Gefäß befindet sich eine Pufferlösung. Die Flüssigkeitsdosen werden in ein Reagenzglas gefördert. Die Kolbenstange der Spritze ist mit einem Antrieb zur Hin- und Herverschiebung verbunden, der einen Schrittmotor darstellt.
Wenn sich der Kolben nach oben bewegt, werden alle Rohrleitungen außer einer gesperrt, die zur Zuführung einer zu dosierenden Flüssigkeit oder der Pufferlösung bestimmt ist. Durch diese Rohrleitung gelangt die Flüssigkeit in den Innenraum der Spritze. Wird der Kolben nach unten geschoben, so werden alle Rohrleitungen außer einer gesperrt, die zur Flüssigkeitsförderung ins Reagenzglas dient. Die Pufferlösung wird zuletzt eingeführt und bewirkt dabei die Spülung der Spritze.
Bei dieser Einrichtung ist die Entfernung der Luft aus dem Innenraum der Spritze erschwert, da die Spritzen mit den Kolbenstangen nach oben angeordnet sind. Dabei ergibt sich ein zusätzlicher Zeitaufwand für die Vorbereitung der Einrichtung zur Arbeit, und es entstehen bedeutende Fehler, da im Innenraum der Spritze Luftblasen zurückbleiben, die sich beim Einsaugen von zähflüssigen und nicht entgasten Flüssigkeiten bilden.
Da alle zu dosierenden Flüssigkeiten durch dieselbe Spritze fließen, muß die letzte Zubereitung jeder Probe unbedingt gespült werden, wobei zur vollständigen Reinigung der Spritze die Spülung mehr als zehnmal wiederholt werden muß (vgl. die Beschreibung der Einrichtung in der Zeitschrift "Analytical Biochemistry", 1978, vol. 86, p. 1-20, Christian Stahly, John H. Wharton, Hans Noll "A computer Controlled Multichannel Micropipetter").
Dies begrenzt einerseits die Leistungsfähigkeit der Mikrodosiereinrichtung und führt andererseits zur gegenseitigen Verunreinigung von Proben, da für Lösungen vieler Stoffe auch die experimentell festgelegte zehnmalige Spülung unzureichend ist. Wegen der erwähnten Mängel ist es also nicht möglich, mit der Pufferlösung nicht verdünnte Proben zu erhalten. Die Konzentration von Komponenten der Proben wird dadurch herabgesetzt, wobei auch ihre Reaktionsfähigkeit sinkt.
Die aufeinanderfolgende Dosierung aller Lösungen der Mehrkomponentenprobe mittels einer Dosierspritze, die notwendige Berücksichtigung des Flüssigkeitsvolumens in der Rohrleitung zur Dosiszuführung und die erforderliche Korrektur des Spiels von beweglichen Verbindungselementen des Antriebs zur Hin- und Herverschiebung der Kolbenstange erschweren die Arbeit der Bedienungsperson an dieser Einrichtung.
Die DE-AS 26 10 808 offenbart eine Reaktionseinrichtung für ein automatisches Analysiergerät mit einem Drehtisch zur Aufnahme von Reaktionsgefäßen, einer Verteilereinrichtung zum Beschicken und Entleeren der Reaktionsgefäße und mit einer einen Detektor aufweisenden Bestrahlungseinrichtung zur optischen Untersuchung der durchstrahlten, aus Probe und Reagenz bestehenden Reaktionsmischung, wobei zum Beschicken und Entleeren der Reaktionsgefäße an der Ober- und der Unterseite des Drehtisches jeweils ein Ventil vorgesehen ist, von denen jedes einen ortsfesten Ventilblock und einen mit dem Drehtisch drehfest verbundenen verdrehbaren Ventilblock aufweist, in denen an die Reaktionsröhren anschließbare durchgehende Bohrungen angeordnet sind, von denen die Anzahl der im verdrehbaren Ventilblock angeordneten Bohrungen der Anzahl der Reaktionsröhren entspricht. Die Probe und das Reagenz werden aufeinanderfolgend in die Reaktionsröhren eingeführt, d. h. der Dosierer arbeitet derart, daß eine etappenweise aufeinanderfolgende Zufuhr jeder der zu dosierenden Komponenten in das Reagenzglas erfolgt, um ein Gemisch aus mehreren Komponenten herzustellen.
Schließlich ist eine Einrichtung zum Mikrodosieren von Flüssigkeiten bekannt, die mit auf einem Gestell angeordneten Dosierspritzen für die zu dosierenden Flüssigkeiten und mit Rohrleitungen zur Beförderung dieser Flüssigkeiten in ein entsprechendes auf einem Gestell befestigtes Reagenzglas ausgestattet ist. Das Gestell mit den Dosierspritzen ist mit einem Flüssigkeitsdosisregler verbunden, der ein Getriebe zur gegenseitigen Hin- und Rückverschiebung der Kolben und der Zylinder der Dosierspritzen darstellt und mit einem Dosisvolumen-Einsteller gekoppelt ist, der auch den Zeitpunkt der Flüssigkeitsförderung in ein Reagenzglas bestimmt und zu einer Steuereinheit der Einrichtung gehört. An den Ausgang der Steuereinheit ist ein Antrieb zur Hin- und Rückverschiebung von Enden der zur Flüssigkeitszuführung bestimmten Rohrleitungen angeschlossen (vgl. Prospekt der Firma "Kohe", Finnland, "A Sample Processor" vom 10. 5. 80).
Die Ausgänge der Dosierspritzen sind über Rohrleitungen mit entsprechenden Sonden verbunden, die auf einem zweiten Träger angeordnet sind, welcher mit einem Schrittantrieb zur Horizontal- und Vertikalverschiebung gekoppelt ist. Die Anordnung jeder Sonde entspricht der Stellung eines Reagenzglases in einem besonderen Gestell, welches drei Reihen von Reagenzgläsern entsprechend der Anzahl der Dosierspritzen enthält. In der Zone der Horizontalbewegung des zweiten Trägers sind ein Gestell mit Reagenzgläsern für Proben, Gefäße mit den zu dosierenden Flüssigkeiten und ein Gefäß mit Spülflüssigkeit sowie mit einer mechanischen Vorrichtung zum Abwischen der Sonden aufgestellt.
Der Betrieb der Einrichtung wird von einem Mikroprozessor gesteuert. Beim Drücken auf entsprechende Knöpfe wird der Träger horizontal zur Stellung des Gefäßes mit der Spülflüssigkeit hin verschoben und bewegt sich nach unten bis zum Anschlag. Die Spritzen, die Rohrleitungen und die Sonden werden durch mehrmalige Hin- und Herbewegung der Kolben in den Spritzen mit der Spülflüssigkeit gefüllt.
Von der unteren Endstellung aus werden die Kolben nach oben geschoben, wobei die Höhe ihrer Verschiebung dem vorgegebenen Dosisvolumen der ersten zu dosierenden Flüssigkeit entspricht. Der zweite Träger wird hierbei gehoben, bewegt sich in der Horizontalrichtung zur Stellung der ersten zu dosierenden Flüssigkeit und senkt sich zum entsprechenden Gefäß hin. Die Kolben gehen in ihre untere Endstellung nieder und saugen die Flüssigkeitsdosis ein, worauf der Träger gehoben wird, die Stellung der ersten Reihe von Reagenzgläsern erreicht und sich nach unten bewegt. Dabei tauchen die Sonden in die Reagenzgläser ein. Die Kolben werden nach oben geschoben, wobei die Dosis der ersen zu dosierenden Flüssigkeit in die Reagenzgläser gelangt. Dann wird der zweite Träger gehoben, in die Stellung des Gefäßes mit der Spülflüssigkeit gebracht und gesenkt. Durch Verschiebung der Kolben nach oben wird ein Teil der Spülflüssigkeit aus den Sonden herausgedrängt. Beim darauffolgenden Heben des Trägers passieren die Sonden die mechanische Wischvorrichtung, worauf der Dosierungszyklus für jede zu dosierende Flüssigkeit wiederholt wird.
Die Ausführung des Getriebes zur Hin- und Herverschiebung der Kolbenstangen der Dosierspritzen gibt aber keine Möglichkeit, das Dosisvolumen für jede gleichzeitig zu dosierende Flüssigkeit zu ändern, wodurch das Anwendungsgebiet der Einrichtung eingeschränkt wird.
Da alle Kolbenstangen von einem Getriebe verschoben werden, ist es auch unmöglich, den Zeitpunkt der Zuführung jeder zu dosierenden Flüssigkeit zu ändern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs vorausgesetzten Art zu entwickeln, bei der die konstruktive Ausführung der Dosierspritze die Möglichkeit gibt, das Dosisvolumen für jede der gleichzeitig zu dosierenden Flüssigkeiten und den Zeitpunkt der Dosiszuführung zu ändern und die Verluste an Flüssigkeiten sowie ihre gegenseitige Verunreinigung auszuschließen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Dank den für die Kolbenstangen der Dosierspritzen vorgesehenen Festhaltern, die mit den entsprechenden Ausgängen des Dosisvolumen- und Förderzeitpunkt-Einstellers verbunden sind, gibt die vorgeschlagene Einrichtung die Möglichkeit, die Dosis jeder der gleichzeitig zu dosierenden Flüssigkeiten und den Zeitpunkt ihrer Zuführung zu ändern. Dabei ergibt sich eine höhere Dosierungsgenauigkeit. Der in der Einrichtung vorhandene Halter für die Rohrleitungsenden ermöglicht die gleichzeitige Förderung der dosierten Flüssigkeiten in ein Reagenzglas. Die gegenseitige Verunreinigung von Flüssigkeiten kann durch Trennung der Flüssigkeitstropfen von den Enden der Rohrleitungen mit einem Druckluftstrahl vermieden werden, wobei die Notwendigkeit entfällt, die Rohrleitungsenden in die Reagenzgläser mit dosierten Flüssigkeiten zu tauchen. Außerdem ist die Spülung der Dosierspritzen und der Rohrleitungen nach jedem Dosierungsvorgang nicht mehr notwendig. Der Druckluftstrahl trägt auch zur besseren Vermengung der flüssigen Probenkomponenten im Reagenzglas bei.
Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung einer konkreten Ausführungsform und anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 ein Schema der Einrichtung zum Mikrodosieren von Flüssigkeiten und ein Blockschaltbild zur Steuerung dieser Einrichtung;
Fig. 2 rechts von der Achse einen Schnitt in Richtung II-II in Fig. 1 zur Darstellung der Festhalter, links davon eine Ansicht in Richtung des Pfeiles P in Fig. 1;
Fig. 3a und 3b einen Halter für Enden der zur Förderung der dosierten Flüssigkeiten in ein Reagenzglas bestimmten Rohrleitungen mit einer Rohrleitung zur Druckluftzufuhr;
Fig. 4 einen Schnitt in Richtung der Linie IV-IV in Fig. 3a;
Fig. 5 einen Kanal zur Förderung der dosierten Flüssigkeit aus der Dosierspritze über einen Dreiwegehahn in ein Reagenzglas;
Fig. 6 ein Blockschaltbild des Dosisvolumen- und Förderzeitpunkt-Einstellers; und
Fig. 7 eine Lochkarte mit einem Programm zur Förderung der zu dosierenden Flüssigkeiten.
Die Einrichtung zum Mikrodosieren von Flüssigkeiten enthält Dosierspritzen 1 (Fig. 1) entsprechend der Anzahl der zu dosierenden Flüssigkeiten sowie Rohrleitungen 2 zur Förderung dieser Flüssigkeiten in ein Reagenzglas. Die Dosierspritzen 1 sind in einem Gestell 3 angeordnet, welches als Zylinder mit vorspringenden Flanschen ausgebildet ist, zwischen denen die Zylinder 4 der Dosierspritzen 1 befestigt sind. Das Gestell 3 ist an der Welle 5 eines Flüssigkeitsdosisreglers 6 angeordnet, der als Getriebe zur gegenseitigen Hin- und Rückverschiebung von Kolben und Zylindern der Dosierspritzen 1 ausgeführt ist. Die Welle 5 weist ein Gewinde 7 auf, an dem das Gestell 3 mit seinem Innengewinde bewegt wird. Diese Bewegung erfolgt längs einer Führung 8, die eine Drehung des Gestells 3 verhindert.
In den Zylindern 4 befinden sich Kolben 9 mit Kolbenstangen 10. Zum Dosieren nach einem vorgegebenen Programm enthält die Einrichtung Kolbenstangen-Festhalter 11, die mit den entsprechenden Ausgängen eines zu einer Steuereinheit 13 gehörenden Dosisvolumen- und Förderzeitpunkt-Einstellers 12 verbunden sind, mit dessen Hilfe das Dosisvolumen und der Zeitpunkt der Dosiseinführung in ein Reagenzglas vorgegeben werden. Die Festhalter 11 sind auf einer Platte 14 befestigt, mit der die Führung 8 und der Dosisregler 6 fest verbunden sind. Die Platte 14 weist Öffnungen 15 auf, in denen sich die Kolbenstangen 10 frei bewegen.
Die Einrichtung enthält auch einen Halter 16 für Enden der Rohrleitungen, die zur Förderung der dosierten Flüssigkeiten in ein Reagenzglas nach dem vorgegebenen Programm dienen. Dieser Halter 16 ist über die Rohrleitungen 2 durch entsprechende Dreiwegehähne 17 und Rohrleitungen 18 mit den Ausgängen 19 der Dosierspritzen 1 verbunden.
Der Ausgang 20 der Steuereinheit 13 ist an ein Schrittschaltwerk 21 angeschlossen, mit dessen Hilfe ein Gestell 27 mit Reagenzgläsern 26 schrittweise geschwenkt wird, während der Ausgang 22 der Steuereinheit 13 mit einem Antrieb 23 zur Hin- und Rückverschiebung der Rohrleitungsenden verbunden ist.
In den Gefäßen 24 befinden sich die zum Dosieren bestimmten Flüssigkeiten. Die Gefäße 24 kommunizieren mit den Dreiwegehähnen 17 über Rohrleitungen 25.
Die dosierten Flüssigkeiten gelangen in die Reagenzgläser 26, die in dem mit dem Schrittschaltwerk 21 verbundenen Gestell 27 angeordnet sind.
Die Festhalter 11 und die Dosierspritzen 1 (Fig. 2) sind symmetrisch auf der Platte 14 verteilt.
Der für die Kolbenstange 10 der Dosierspritze 1 vorgesehene Festhalter 11 enthält ein Solenoid 28 und einen als federnde Platte von veränderlichem Querschnitt ausgeführten Hebel 29, bei dem ein Ende an einem Ständer 30 mittels einer Schraube 31 befestigt ist und das andere Ende den Kern 32 des Solenoids 28 berührt. Das Solenoid 28 (Fig. 1) ist an den entsprechenden Ausgang des Dosisvolumen- und Förderzeitpunkt-Einstellers 12 angeschlossen. Die federnde Platte (Hebel 29) und der Ständer 30 (Fig. 2) weisen für die Kolbenstange 10 (Fig. 1) kongruente Einschnitte 33, 34 auf, deren Querschnitt kleiner als der der Kolbenstange 10 ist.
Der für die Enden der Rohrleitungen zum Dosieren von Flüssigkeiten in ein Reagenzglas vorgesehene Halter 16 (Fig. 3a, 3b, 4) enthält einen Sockel 35 mit einer Zentralöffnung 36 und Nuten 37 entsprechend der Anzahl der zu dosierenden Flüssigkeiten. In den Nuten 37 sind Abschnitte der Rohrleitungen 2 zur Förderung der Flüssigkeiten befestigt. Der Sockel 35 ist mit einem Träger 38 des Antriebs 23 (Fig. 1) zur Hin- und Rückverschiebung der Rohrleitungsenden fest verbunden. In der Zentralöffnung 36 des Sockels 35 ist eine Druckluft- Rohrleitung 39 verschiebbar angeordnet, an deren Ende eine Kegelbuchse 40 mit Öffnungen 41 befestigt ist, in denen die Enden der Rohrleitungen 2 zur Zuführung der dosierten Flüssigkeiten freiliegen. Die Öffnungen 41 befinden sich in einem Abstand von der Achse der Kegelbuchse 40, der größer als der Abstand der Nut 37 von der Achse des Sockels 35 ist.
An der Druckluft-Rohrleitung 39 ist ein Bügel 42befestigt, der als Anschlag dient und eine Öffnung 43 zum Durchlassen der Rohrleitung 39 hat. In Fig. 3a und 3b ist der Anschaulichkeit halber der Bügel 42 um einen Winkel von 90° verschwenkt. Das Ende 44 der Druckluft-Rohrleitung 39 ist von der Achse seitwärts abgebogen, um das Wegblasen der Flüssigkeitstropfen von den Enden der Rohrleitungen 2 ins Reagenzglas 26 für dosierte Flüssigkeiten zu ermöglichen. Die Nuten 37 sind im Sockel 35 symmetrisch ausgeführt.
Ein Abschnitt 45 (Fig. 5) der Rohrleitung 2 zur Zuführung der dosierten Flüssigkeiten ist wendelförmig ausgeführt, wobei sein Innenrauminhalt dem maximalen Arbeitsvolumen der entsprechenden Dosierspritze 1 entspricht.
Der Einsteller 12, der das Volumen der Flüssigkeitsdosis und den Zeitpunkt ihrer Förderung ins Reagenzglas bestimmt, enthält einen auf der Grundplatte 46 (Fig. 6) befestigten Drehantrieb 47, an dessen Welle 48 ein Zylinder 49 sitzt. Am Zylinder 49 ist eine Lochkarte 50 mit einem Dosierungsprogramm angeordnet. Auf der Grundplatte 46 sind ein Taktimpulsgeber 51 und ein Antrieb 52 zur Drehung einer mit Gewinde versehenen Welle 53 befestigt. Am Gewinde der Welle 53 sitzt ein Kodeimpulsgeber 54, der sich auf einer Führung 55 bewegt. Der Einsteller 12 enthält auch Taktimpulszähler 56 entsprechend der Zahl der Dosierspritzen 1. Diese Taktimpulszähler werden durch Dosisvolumen-Kodeimpulse des Kodeimpulsgebers 54 gesteuert. Außerdem gibt es Taktimpulszähler 57 ebenfalls gleich der Zahl der Dosierspritzen 1. Die Steuerung dieser Taktimpulszähler 57 erfolgt durch Kodeimpulse für den Zeitpunkt der Dosiszuführung. Weiterhin gehören zum Einsteller 12 ein Schalter 58 zum folgerichtigen Anschluß der Ausgänge des Taktimpulsgebers 51 und des Kodeimpulsgebers 54 an die Taktimpulszähler 56 und 57 sowie eine Vergleichsschaltung 59.
Der Taktimpulsgeber 51 ist an den Eingang 60 des Schalters 58 angeschlossen, dessen anderer Eingang 61 am Kodeimpulsgeber 54 liegt. Der Ausgang 62 des Schalters 58 ist mit dem Eingang des Antriebs 52 zur Drehung der Welle 53 verbunden, die den Kodeimpulsgeber 54 schrittweise verschiebt. Die Ausgänge 63 des Schalters 58 sind an die Eingänge der Taktimpulszähler 56 angeschlossen, deren Ausgänge an den Eingängen 64 der Vergleichsschaltung 59 liegen. Die anderen Eingänge 65 der Vergleichsschaltung 59 sind mit dem Ausgang eines Umdrehungszählers 66 verbunden, der zur Erfassung der Drehzahl des Getriebes zur Hin- und Rückverschiebung der Kolben 9 in bezug auf die Zylinder 4 der Dosierspritzen 1 dient. Der Eingang 67 des Umdrehungszählers 66, der auch den Eingang des Einstellers 12 (Fig. 1) bildet, ist an den Ausgang des Flüssigkeitsdosisreglers 6 angeschlossen.
Die Ausgänge 68 (Fig. 6) des Schalters 58 sind mit den Eingängen der Taktimpulszähler 57 verbunden, deren Ausgänge an den Eingängen 69 der Vergleichsschaltung 59 liegen. Die weiteren Eingänge 70 der Vergleichsschaltung 59 sind an den Ausgang eines Zeitzählers 71 angeschlossen, dessen Eingang 72 mit dem Ausgang eines Dosierzeiteinstellers 73 verbunden ist.
Die Ausgänge 74 der Vergleichsschaltung 59 sind an die Solenoide 28 der Festhalter 11 angeschlossen, auf denen Festhalterstellungsgeber 75 angeordnet sind. Die Ausgänge der Geber 75 haben mit den Eingängen 76 einer Schaltung 77 zur Festhalterzustands-Kontrolle Verbindung.
Die Steuereinheit 13 (Fig. 1) enthält auch eine Schaltung 78 zur Synchronisation der Einschaltung des Dosisreglers 6 und des Schrittschaltwerks 21 sowie des Antriebs 23 der Einrichtung. Am Eingang der Schaltung 78 liegt der Ausgang 79 der Schaltung 77 zur Festhalterzustands-Kontrolle. Die Ausgänge 80, 81 der Synchronisationsschaltung 78 sind an den Eingang des Einstellers 12 zur Synchronisation der Ein- und Ausschaltung des Antriebs 52 der Welle 53 bzw. an den Eingang des Dosisreglers 6 zwecks Synchronisation der Ein- und Ausschaltung des Getriebes zur gegenseitigen Hin- und Rückverschiebung der Kolben 9 und der Zylinder 4 der Dosierspritzen 1 angeschlossen. Die Ausgänge der Synchronisationsschaltung 78 dienen gleichzeitig als Ausgänge 20 und 22 der Steuereinheit 13. Der Ausgang 82 der Synchronisationsschaltung 78 liegt am Eingang 83 des Einstellers 12.
Auf der Lochkarte 50 (Fig. 7) entsprechen die Spalten 1 _A, 1 _B, 1 _C den Dosierspritzen mit den zu dosierenden Flüssigkeiten A, B, C und die Zeilen I, II den vorgegebenen Dosierungsvarianten. Jede Zeile I und II ist ihrerseits in zwei Kodierungszeilen eingeteilt, von denen eine Zeile a für die Vorgabe der Flüssigkeitsdosis und die zweite b für die Vorgabe des Zeitpunktes der Flüssigkeitszuführung bestimmt ist.
Jedes dabei gebildete Rechteck ist seinerseits in zehn mit 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 numerierten Spalten und in drei Zeilen eingeteilt, die dem Maximaldosisvolumen bzw. der maximalen Verzögerung der Dosiszuführung entsprechen. Die sich schneidenden Spalten und Zeilen bilden ein Gitter für die Anordnung der Kodezeichen. In der beschriebenen Lochkartenvariante entspricht die Einteilung jeder Zeile dem Dezimalrechensytem. Die Lochkarte 50 enthält eine Taktzeichenzeile 84.
Die vorgeschlagene Einrichtung zum Mikrodosieren von Flüssigkeiten funktioniert, wie folgt.
In die Lochkarte 50 (Fig. 7) werden Kodezeichen eingetragen, die man in den dem Volumen einer Dosis und dem Zeitpunkt deren Zuführung entsprechenden Quadraten unterbringt, worauf die Lochkarte 50 auf dem Zylinder 49 des Einstellers 12 (Fig. 1) befestigt wird.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Einstellung der Dreiwegehähne 17 werden die zu dosierenden Flüssigkeiten aus den Gefäßen 24 in die Dosierspritzen 1 eingeführt. Zu diesem Zweck werden die Kolbenstangen 10 der Dosierspritzen 1 fixiert. Diese Fixierung der Kolbenstange 10 erfolgt durch das Andrücken des Hebels 29 (Fig. 2) mittels des Kernes 32 an den Ständer 30 beim Einschalten des Solenoids 28. In der Stellung, bei der die Rohrleitungen 18 und 25 kommunizieren, werden die zu dosierenden Flüssigkeiten der Reihe nach den Dosierspritzen 1 gleichzeitig zugeführt. Die Dreiwegehähne 17 werden in eine Stellung umgeschaltet, bei der die Rohrleitungen 2 und 18 in Verbindung stehen, und dann werden die Rohrleitungen 2 mit zu dosierenden Flüssigkeiten gefüllt.
Der Antrieb 47 des Zylinders 49 wird bei Einschaltung der Einrichtung in Betrieb gesetzt und bleibt während des Betriebs der Einrichtung eingeschaltet. Bei Drehung des Zylinders 49 mit der daran befestigten Lochkarte 50 wandelt der Taktimpulsgeber 51 die von der Taktzeichenzeile 84 entstehenden Lichtimpulse in elektrische Impulse um, während der Kodeimpulsgeber 54 in ähnlicher Weise die Lichtimpulse von den Kodezeichen umformt.
Die gleichzeitige Zuführung der für die Dosierung benutzten Flüssigkeiten wird, wie folgt, erreicht. Die von den Gebern 51 und 54 erzeugten elektrischen Impulse gelangen zu den Eingängen 60 bzw. 61 des Schalters 58, über dessen Ausgänge 63 der folgerichtige Anschluß des Gebers 51, welcher Impulse von den Taktzeichen der für die Vorgabe des Dosisvolumens bstimmten Zeile "a" liefert, und des Gebers 54 an die Eingänge der Taktimpulszähler 56 erfolgt. In jedem Zähler 56 werden hierbei die Werte der Dosisvolumina für jede zu dosierende Flüssigkeit A, B, C in der ersten Dosierungsvariante stellenweise im Dezimalrechensystem gespeichert, wobei dies den Anfang des Dosierungszyklus für jede Probe bestimmt.
Vom Ausgang der Synchronisationsschaltung 78, der den Ausgang 22 der Steuereinheit 13 bildet, wird ein Signal zur Einschaltung des Antriebs 23 des Rohrleitungsendenhalters 16 gegeben, der ins Reagenzglas 26 sinkt und in dieses die Enden der Rohrleitungen 2 einführt.
Sobald der Bügel 42 (Fig. 3b) den Rand des Reagenzglases 26 berührt, wird die Bewegung der Rohrleitung 39 und der Kegelbuchse 40 unterbrochen, während der Sockel 35 sich weiter nach unten bewegt. Infolge der gegenseitigen Annäherung der Kegelbuchse 40 und des Unterteils des Sockels 35 berühren die Enden der Rohrleitungen 2 die Wände des Reagenzglases 26.
Sobald der Sockel 35 seine untere Endstellung erreicht, wird vom Ausgang 82 der Synchronisationsschaltung 78 auf den Eingang 83 des Einstellers 12 und weiter auf seine Ausgänge 74 ein Signal zur Einschaltung der Solenoide 28 gegeben. Dabei werden die Kolbenstangen 10 festgehalten. Zu dieser Zeit sprechen die Festhalterstellungsgeber 75 an, deren Signale zu den Eingängen 76 der Schaltung 77 zur Kontrolle des Zustands der Festhalter 11 gelangen. Das am Ausgang 79 der Schaltung 77 erzeugte Signal wird dem Eingang der Synchronisationsschaltung 78 zugeführt. Vom Ausgang 81 dieser Schaltung 78 wird ein Signal zur Einschaltung des Getriebes gegeben, das die Kolben 9 der Dosierspritzen 1 hin und her verschiebt.
Bei Drehung der Welle 5 bewegt sich das Gestell 3 nach unten längs der Führung 8, wobei die dosierten Flüssigkeiten aus den Innenräumen der Dosierspritzen 1 herausgedrückt werden und durch die Rohrleitungen 18, die Hähne 17 und die Rohrleitungen 2 an die Wände der Reagenzgläser 26 gelangen. Gleichzeitig beginnt der Dosisregler 6 von seinem Ausgang an den Eingang 67 des Umdrehungszählers 66 Impulse abzugeben, die der Drehzahl des Antriebs der Dosierspritzen 1 entsprechen.
Bei Koinzidenz der den Eingängen 64, 65 der Vergleichsschaltung 59 zugeführten Signale erscheint am Ausgang 74 ein Signal zur Abschaltung des entsprechenden Solenoids 28, wobei der Festhalter 11 die Kolbenstange 10 der entsprechenden Dosierspritze 1 freigibt. Dank der Federkraft des Bügels 42 verschiebt dabei der Hebel 29 des Festhalters 11 den Kern 32 in die Ausgangsstellung und läßt die Kolbenstange 10 frei. Infolgedessen wird die Zuführung der dosierten Flüssigkeit unterbrochen und somit das Volumen der ins Reagenzglas 26 eingeführten Flüssigkeitsdosis festgelegt. In ähnlicher Weise erfolgt das Mikrodosieren der Flüssigkeiten durch alle Dosierspritzen 1.
Nach Beendigung der Dosierung aller Flüssigkeiten A, B, C mittels der Dosierspritzen 1 erscheint am Ausgang 79 der Schaltung 77 zu Festhalterzustandskontrolle ein Signal, das auf den erreichten Anfangszustand aller Festhalter 11 hinweist. Bei der Ankunft dieses Signals wird der Antrieb der Dosierspritzen 1 abgeschaltet und ein in Fig. 1 nicht gezeigter Verdichter eingeschaltet. Ein aus dem Ende 44 (Fig. 3) der Rohrleitung 39 austretender Druckluftstrahl bläst die Flüssigkeitstropfen von den Enden der zur Zuführung der Flüssigkeiten bestimmten Rohrleitungen 2 weg. Gleichzeitig werden die Flüssigkeiten im Reagenzglas 26 vermengt. Das Erreichen der Endwerte der Flüssigkeitsdosen und der Zeitpunkt ihrer Trennung von den Enden der Rohrleitungen 2 schließen den Dosierungsvorgang ab.
Nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls wird der Verdichter abgeschaltet, und vom Ausgang 22 der Steuereinheit 13 wird auf den Antrieb 23 ein Signal zur Einschaltung gegeben. Der rohrleitungsendenhalter 16 wird gehoben und bringt die Enden der Rohrleitungen 2 aus dem Reagenzglas 26 in ihre obere Ausgangsstellung. Hierbei wird zuerst der Sockel 35 gehoben, während die Kegelbuchse 40 unbeweglich bleibt. Die Enden der Rohrleitungen 2 kommen aus der Berührung mit der Wand des Reagenzglases 26 und nehmen ihre Ausgangslage ein.
Wenn der Halter 16 seine obere Endstellung erreicht, wird vom Ausgang 20 der Synchronisationsschaltung 78 dem Eingang des Schrittschaltwerks 21, welches zur schrittweisen Drehung des Gestells 27 mit den Reagenzgläsern 26 dient, ein Signal zur Einschaltung dieses Schrittschaltwerks 21 zugeführt. Dabei dreht sich das Gestell 27 um einen Schritt, und in die Stellung des Halters 16 wird ein leeres sauberes Reagenzglas 26 für die Probe nach der zweiten Variante der Mikrodosierung geschoben. Vom Ausgang 80 der Synchronisationsschaltung 78 gelangt darauf zum Eingang des Einstellers 12 ein Signal zur Einschaltung des Antriebs 52, welcher den Kodeimpulsgeber 54 zu den Kodezeichen 84 der zweiten Dosierungsvariante verschiebt. Der Dosierungszyklus wird nun für die zweite Probe wiederholt.
Eine Änderung des Zeitpunktes der Zuführung von Flüssigkeitsdosen kann wie folgt vorgenommen werden.
Am Anfang des Dosierungszyklus gelangen die elektrischen Impulse des Taktimpulsgebers 51 und des Kodeimpulsgebers 54 über den Schalter 58 von seinen Ausgängen 68 folgerichtig zu den Eingängen der Zähler 57. Dabei wird die Zeitverzögerung in bezug auf den Beginn des Dosierungszyklus für jede Flüssigkeit im Zähler 57 stellenweise gespeichert.
Nachdem der Sockel 35 seine untere Endstellung erreicht hat, wird das Signal zur Einschaltung der Solenoide 28 zwecks Festhaltung der Kolbenstangen 10 nur auf die Solenoide 28 der Festhalter 11 der Dosierspritzen 1 gegeben, für die gemäß dem Dosierungsprogramm die Verzögerung der Dosierungszeit gleich Null ist. Der Zeitpunkt der Kolbenstangenfesthaltung bei den übrigen Dosierspritzen 1, der den Beginn der Förderung der entsprechenden dosierten Flüssigkeiten bestimmt, tritt bei der Koinzidenz von Zuständen des Taktimpulszählers 57 und des Zeitzählers 71 ein. Die sich aus diesen Zuständen ergebenden Signale gelangen zu den Eingängen 69 bzw. 70 der Vergleichsschaltung 59. Dabei erscheint an den Ausgängen 74 der Schaltung 59 ein Signal zur Einschaltung der betreffenden Solenoide 28, welche die Festhaltung der Kolbenstangen 10 bewirken. Weiter arbeitet die Einrichtung wie bei der gleichzeitigen Förderung der zur Dosierung benutzten Flüssigkeiten.
Falls die Rohrleitung 2 nach Fig. 5 ausgeführt wird, erfolgt die Dosierung in folgender Weise.
Das Ende der Rohrleitung 2 wird vom Halter 16 gelöst und ins Gefäß 24 mit der zu dosierenden Flüssigkeit getaucht, wobei die Rohrleitung 2 bis zum Dreiwegehahn 17 mit dieser Flüssigkeit gefüllt wird. Dabei befindet sich der Dreiwegehahn 17 in der Stellung, bei der die Leitungen 2 und 18 kommunizieren. Dann wird der Dreiwegehahn 17 in die Ausgangsstellung umgestellt, und die Innenräume der Dosierspritze 1 sowie der Rohrleitung 18 füllt man mit der Spülflüssigkeit (Pufferflüssigkeit) aus dem für diese Flüssigkeit vorgesehenen und in Fig. 1, 5 nicht gezeigten Gefäß. Nach Umstellung des Dreiwegehahns 17 in die Stellung, bei der die Rohrleitungen 2 und 18 kommunizieren, dosiert man dann die der Rohrleitung 2 entnommene Flüssigkeit. Beim Dosieren liegt zwischen der Pufferflüssigkeit und der zu dosierenden Flüssigkeit eine Luftblase, die ihre Vermengung verhindert. Beim Herausdrücken der Pufferflüssigkeit aus der Dosierspritze 1 strömt diese Flüssigkeit durch die Rohrleitung 18, den Dreiwegehahn 17 und die Rohrleitung 2. Ihr Druck wird auf die zu dosierende Flüssigkeit übertragen, die die Rohrleitung 2 füllt. Die Menge der aus der Rohrleitung 2 ins Reagenzglas 26 herausgedrückten zu dosierenden Flüssigkeit entspricht der Dosis der Pufferflüssigkeit, die aus der Dosierspritze 1 gefördert wird. Dabei entspricht das Volumen der Flüssigkeitsdosis der Dauer der Kolbenstangenfesthaltung bei der Dosierplatte 1. Die erwähnte Ausführung der Rohrleitung 2 schließt vollkommen die Verluste an der zu dosierenden Flüssigkeit aus.

Claims

1. Einrichtung zum Mikrodosieren von verschiedenen Flüssigkeiten mit mehreren auf einem Gestell angeordneten Dosierspritzen, wobei die Einrichtung an die Dosierspritzen angeschlossene Rohrleitungen zur Zuführung der dosierten Flüssigkeiten zu auf einem Gestell befestigten Reagenzgläsern, einen mit dem Gestell der Dosierspritzen verbundenen, als Getriebe zur gegenseitigen Hin- und Rückverschiebung der Kolben und der Zylinder der Dosierspritzen ausgeführten Flüssigkeitsdosisregler und einen mit dem Flüssigkeitsdosisregler gekoppelten Dosisvolumen- und Förderzeitpunkt-Einsteller aufweist, der auch den Zeitpunkt der Flüssigkeitsdosisförderung ins Reagenzglas bestimmt und Teil einer Steuereinheit ist, deren Ausgang mit einem Antrieb zur Hin- und Rückverschiebung der den Reagenzgläsern zugeordneten Enden der Rohrleitungen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß für jede der zu dosierenden Flüssigkeiten eine eigene Dosierspritze (1) vorgesehen ist, daß jeder Dosierspritze (1) ein eigener Kolbenstangen- Festhalter (11) zugeordnet ist, der mit dem entsprechenden Ausgang (74) des vorprogrammierten Dosisvolumen- und Förderzeitpunkt-Einstellers (12) derart verbunden ist, daß er entsprechend dem Signal vom Dosisvolumen- und Förderzeitpunkt-Einsteller (12) die Kolbenstange (10) während der Verschiebung des Zylinders (4) durch den Flüssigkeitsdosisregler (6) festhält oder freigibt, daß die Enden der Rohrleitungen (2) in einem vertikal nach einem vorgegebenen Programm verschiebbaren Halter (16) derart zusammengefaßt sind, daß die verschiedenen dosierten Flüssigkeiten jeweils nur einem von mehreren Reagenzgläsern (26) zugeführt werden, und daß ein an einen weiteren Ausgang (20) der Steuereinheit (13) angeschlossenes Schrittschaltwerk (21) vorgesehen ist, das eine schrittweise erfolgende Verschiebung des Gestells (27) mit den Reagenzgläsern (26) bewirkt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolbenstangen-Festhalter (11)
- ein Solenoid (28) sowie
- einen Hebel (29) in Form einer federnden Platte enthält, bei der ein Ende an einem Ständer (30) befestigt ist und das andere Ende den Kern (32) des Solenoids ( 28) berührt, welches an den entsprechenden Ausgang (74) des Dosisvolumen- und Förderzeitpunkt-Einstellers (12) angeschlossen ist, wobei
- der Ständer (30) und die Platte kongruente Einschnitte (33, 34) für die Kolbenstange (10) aufweisen, deren Querschnitt kleiner als der der Kolbenstange (10) ist.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (16), der die Enden der zur Förderung der dosierten Flüssigkeiten in ein Reagenzglas (26) bestimmten Rohrleitungen (2) umfaßt, folgende Bauelemente enthält:
- einen Sockel (35) mit einer Zentralöffnung (36) und mit Nuten (37) entsprechend der Zahl der zu dosierenden Flüssigkeiten, in denen Abschnitte der Rohrleitungen (2) zur Förderung der dosierten Flüssigkeiten befestigt sind,
- einen mit dem Sockel (35) fest verbundenen Träger (38) des Antriebs (23), der für die Hin- und Rückverschiebung der Rohrleitungsenden zur Zuführung der dosierten Flüssigkeiten bestimmt ist,
- eine Druckluftrohrleitung (39), die in der Zentralöffnung (36) des Sockels (35) verschiebbar angeordnet ist,
- eine mit dem Ende der Druckluftrohrleitung (39) fest verbundene Kegelbuchse (40) mit Öffnungen (41), in denen die Enden der Rohrleitungen (2) zur Förderung der dosierten Flüssigkeiten frei angeordnet sind, wobei die Öffnungen (41) in einem Abstand von der Achse der Kegelbuchse (40) liegen, der größer als der Abstand der Nut (37) von der Achse des Sockels (35) ist, und
- einen Bügel (42), der als Anschlag dient und eine Öffnung (43) zur Befestigung der Druckluftrohrleitung (39) aufweist, deren Ende (44) unter einem Winkel zur Achse liegt, um die Flüssigkeitstropfen von den Enden der die dosierten Flüssigkeiten zuführenden Rohrleitungen (2) wegzublasen.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß
- ein Abschnitt (45) wenigstens einer Rohrleitung (2) zur Flüssigkeitszufuhr so ausgeführt ist, daß sein Innenrauminhalt dem maximalen Arbeitsvolumen der entsprechenden Dosierspritze (1) entspricht, deren Dosisvolumen von der Dauer der Festhaltung der Kolbenstange (10) abhängig ist.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosisvolumen- und Förderzeitpunkt-Einsteller (12) folgende Bauelemente und Baueinheiten enthält:
- einen Drehantrieb (47),
- einen an der Welle (48) des Drehantriebs (47) befestigten Zylinder (49) mit daran angeordneter Lochkarte (50), die ein Programm enthält,
- einen Taktimpulsgeber (51),
- einen Kodeimpulsgeber (54), der an einer Führung (55) angeordnet und längs der Achse des Zylinders (49) verschiebbar ist,
- Taktimpulszähler (56, 57),
- einen Schalter (58) zum folgerichtigen Anschluß von Ausgängen des Taktimpulsgebers (51) und des Kodeimpulsgebers (54) an die Taktimpulszähler (56, 57),
- eine Vergleichsschaltung (59), wobei die Ausgänge der Taktimpulszähler (56, 57) an entsprechende Eingänge (64, 69) der Vergleichsschaltung (59) angeschlossen sind,
- einen Umdrehungszähler (66) zur Erfassung der Drehzahl des Antriebs zur Hin- und Herverschiebung der Zylinder (4) der Dosierspritzen (1) in bezug auf die Kolben (9) der Dosierspritzen (1), wobei der Ausgang des Umdrehungszählers (66) an die entsprechenden Eingänge (65) der Vergleichsschaltung (59) angeschlossen ist, deren Ausgänge mit den Solenoiden (28) der entsprechenden Kolbenstangen-Festhalter (11) verbunden sind,
- einen Zeitzähler (71), dessen Ausgänge an entsprechenden Eingängen (70) der Vergleichsschaltung (59) liegen, und
- einen Dosierzeiteinsteller (73), dessen Ausgang an den Eingang (72) des Zeitzählers (71) angeschlossen ist; und daß
- die Steuereinheit (13) eine Schaltung (78) zur Synchronisation der Einschaltung des Flüssigkeitsdosisreglers (6), des Schrittschaltwerks (21) und des Antriebs (23) für die Verschiebung der Enden der Rohrleitungen (2) enthält, an deren Eingang der Ausgang einer Schaltung (77) zur Kontrolle von an den Kolbenstangen-Festhaltern (11) angeordneten Festhalterzustands- und Festhalterstellungsgebern (75) liegt.