DE3323615C2 - Vorrichtung und Verfahren zur Entnahme und Messung von Proben - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entnahme und Messung von Proben mit mehreren Testgefäßen (1 bis 6), die jeweils diese Proben in Testflüssigkeit enthalten. Aus einem Vorratsgefäß (8) wird die Testflüssigkeit (7) durch eine erste Pumpe (9) über jeweils jedem Testgefäß (1 bis 6) zugeordnete erste Ventile (11 bis 16) in die einzelnen Testgefäße (1 bis 6) gefördert. Aus den Testgefäßen (1 bis 6) sind über diesen jeweils zugeordnete zweite Ventile (21 bis 26) Proben in eine oder mehrere Detektorzelle(n) (38) förderbar. Die zweiten Ventile (21 bis 26) liegen in Reihe hintereinander und zwischen dem letzten Ventil (21) dieser Reihe, und der oder den Dekorzelle(n) (38) ist eine weitere Pumpe (39) vorgesehen. Die Erfindung ermöglicht so mit lediglich zwei Pumpen (9, 39) eine serielle Probenentnahme aus den einzelnen Testgefäßen (1 bis 6) bei gleichzeitiger Volumenergänzung aus dem Vorratsgefäß (8).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entnahme und Messung von Proben, mit mehreren Testgefäßen, die jeweils die Proben in Testflüssigkeit enthalten, mindestens einem Vorratsgefäß, aus dem die Testflüssigkeit durch eine erste Pumpe über jeweils jedem Testgefäß zugeordnete erste Ventile in die einzelnen Testgefäße förderbar isi, und mindestens einer Detektorzelle, in die die Proben aus den Testgefäßen über diesen jeweils zugeordnete zweite Ventile förderbar sind, sowie

ein Verfahren zum Betrieb dieser Vorrichtung.

Es gibt bereits eine Vorrichtung zur Entnahme und Messung von flüssigen Proben zur Analytik in der Pharmazie und/oder Chemie (vgl. DE-GM 82 10 451). Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus mehreren paraüel geschalteten Testgefäßen, die einerseits über getrennte, jeweils durch Ventile gesteuerte Leitungen mit einem Meßgerät verbunden sind und andererseits über ein Kreislaufsystem mit einem Vorratsgefäß für das Lösungsmittel der einzelnen Proben versorgt werden können. Bei dieser bekannten Vorrichtung werden alle von den einzelnen Testgefäßen zum Meßgerät führenden Leitungen zuvor in einem gemeinsamen Verteilerstück verbunden, von dem aus dann nur eine Meßleitung an das Meßgerät angeschlossen ist Durch diese bekannte Vorrichtung soll erreicht werden, daß eine Analyse mit nur einer Meßzelle möglich ist, wobei die Probe gegebenenfalls verdünnt oder anderweitig aufbereitet werden kann; auch kann eine entnommene Probe verworfen und — gegebenenfalls entsprechend gültigen Prüfvorschriften — durch reines Lösungsmittel ergänzt werden.

Mit dieser bekannten Vorrichtung können zwar auf genaue Weise aus den einzelnen Testgefäßen flüssige Proben entnommen und im Meßgerät genau ausgewertet werden. Es werden aber für beispielsweise sechs Testgefäße insgesamt zwölf Ventile und sieben Pumpen benötigt, nämlich jeweils ein Ventil für die Probenentnahme und ein Ventil für die Volumenergänzung in jedem Testgefäß sowie sechs Pumpen für die Probenziehung aus jedem Testgefäß und eine Pumpe für die Volumenergänzung in jedem Testgefäß, was insbesondere im Hinblick auf die große Anzahl von Pumpen einen beträchtlichen Aufwand bedeutet. Die Verwendung eines Verteilerstücks für die Vereinigung der Leitungen zu einer Meßleitung kann ebenfalls als technisch aufwendige Maßnahme erachtet werden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Entnahme und Messung von Proben zu schaffen, die einen genauen Betrieb erlaubt und dennoch lediglich einen geringen Aufwand erfordert; schließlich soll auch noch ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Vorrichtung angegeben werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zweiten Ventile in Reihe hintereinander liegen und daß zwischen dem dem Vorratsgefäß abgewandten Ende der Reihe der zweiten Ventile und der Detektorzelle (nur) eine weitere Pumpe vorgesehen ist.

Bei der Erfindung liegen also die der Probenziehung dienenden zweiten Ventile in Reihe hintereinander, so daß lediglich eine weitere Pumpe für diese Probenziehung aus allen Testgefäßen benötigt wird.

Während also bei der in DE-GM 82 10 451 beschriebenen Vorrichtung für η verschiedene Testgefäße insgesamt η -I- 1 Pumpen erforderlich sind, müssen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung unabhängig von der Anzahl der Testgefäße lediglich zwei Pumpen vorhanden sein. Dennoch gewährleistet die erfindungsgemäße Vorrichtung die Durchführung einwandfreier Analysen in kurzer Zeit.

Im Betrieb wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus jeweils nur einem von beispielsweise sechs Testgefäßen eine flüssige Probe über ein Filter mit der weiteren Pumpe angesaugt und zur Weiterverarbeitung beispielsweise einer oder mehrer Durchflußküvetten von Detektoren zugeführt, um dort gleichzeitig und/ oder nacheinander z. B. photometrisch, fluorimetisch

oder pH-metrisch ausgewertet zu werden. Gleichzeitig wird mittels der ersten Pumpe reine Testflüssigkeit mit gleichgroßem Volumen wie die entnommene flüssige Probe im selben Testgefäß ergänzt, so daß das Volumen in diesem Testgefäß konstant gehalten wird

Zur Probenziehung und zur Volumenergänzung sind so bei der Erfindung lediglich zwei Pumpen erforderlich, die vorzugsweise zu einer 2-Kanal-Schlauchpunipe zusammengefaßt werden können. Die Auswahl der einzelnen Testgefäße für die Probenziehung und Volumenergänzung wird mittels der Ventile vorgenommen, für die in bevorzugter Weise 3-Wege-Magnetventile eingesetzt werden und die kreislaufmäßig nacheinander elektrisch ansteuerbar sind. Anstelle einer solchen automatischen Ansteuerung kann auch ein Handbetrieb vorgesehen werdender — wie dies weiter unten näher erläutert werden wird — insbesondere bei der Inbetriebnahme der Vorrichtung von Vorteil ist

Eine Probenziehung ist nicht zwangsläufig mit einer Volumenergänzung verknüpft; vielmehr folgt nur dann einer Probenziehung unmittelbar eine Volumenergänzung nach, wenn das einem Testgefäß zugeordnete Ventilpaar aus dem ersten Ventil zur Volumenergänzung und dem zweiten Ventil zur Probenziehung funktionsmäßig zusammengeseiialte! ist

Sofern keines de: Ventile angesteuert ist, was beispielsweise für einen Pausenzyklus gilt, werden alle Ventile mit reiner Testflüssigkeit durchspült, wobei die einzelnen Filter über den Testgefäßen unbeansprucht bleiben. Auch die Detektorzelle wird dann lediglich mit reiner Testflüssigkeit versorgt, was einen einfachen Nullabgleich erlaubt. Da in bevorzugter Weise für die Ventile Magnetventile eingesetzt werden, kann dieser Nullabgleich auf einfache Weise eingestellt werden, indem die Magnetventile nicht mit Spannung versorgt werden.

Die Erfindung ermöglicht auch ein vorteilhaftes Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur Entnahme und Messung vor Proben: Bei diesem Verfahren werden zunächst die einzelnen Ventile manuell angesteuert, so daß die erste Pumpe reine Testflüssigkeit aus dem Vorratsgefäß durch alle Ventilpaare im Kreislauf — gegebenenfalls zur Ergänzung der Testflüssigkeit in den einzelnen Vorratsgefäßen — bzw. zur Detektorzelle — gegebenenfalls zum Nullabgleich — transportiert. Vor einer solchen »manuellen Ansteuerung« der einzelnen Ventile können die Filter der einzelnen Testgefäße und die Schlauchenden, die zu den einzelnen Gefäßen führen, mit Testflüssigkeit gereinigt werden.

Mit der erwähnten »manuellen Ansteuerung« der einzelnen Ventile nacheinander für jeweils z. B. eine Minute wird erreicht, daß alle Schläuche bzw. Leitungen jeweils vor und hinter den Ventilen mit Flüssigkeit gefüllt sind, was genaue Meßergebnisse gewährleistet.

Nach einer ebenfalls manuell eingestellten Pause wird die Betriebsart auf »automatisch« umgestellt und das erste Testgefäß, beliebige oder alle Testgefäße mit einem Prüfling beschickt. Gleichzeitig wird ein mit den Detektorzellen verbundener mitlaufender Schreiber in Betrieb genommen, um die Meßergebnisse aufzuzeichnen. Bei jeder Umschaltung auf das nachfolgende Ventil wird bei dieser möglichen Betriebsart das zugehörige Testgefäß mit einem Prüfling gefüllt.

Die Erfindung schafft so eine Vorrichtung zur sequenziellen Probenziehung mit synchroner Volumenergänzung für beispielsweise Mehrfach-Freisetzungsuntersuchungen von Arzneistoffen aus Arzneizubereitungen. Außerdem ist die erfindungsgemäße Vorrichtung, die lediglich eine 2-Kanal-Schlauchpumpe benötigt, in Verbindung mit beliebigen Detektorzellen einsetzbar.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich besonders für die Durchflußanalytik in Verbindung mit Schreiberegistrierungen, bei denen nacheinander den verschiedenen Testgefäßen Proben entnommen werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 ein Magnetventilpaar für die erfindungsgemäße Vorrichtung und

Fig.3 das Ergebnis einer spektralphotometrischen Analytik-Schreiberregistrierung mit der erfindungsgemäßefl Vorrichtung.

Das in F i g. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt 3-Weg-Magnetventile 11 bis 16 und 21 bis 26. Die Magnetventile 11 bis 16 dienen zur Volumenergänzung, während die Magnetventile 21 bis 26 für die Probenziehung vorgesehen sind. Die Magnetventile 11 bis 16 und die Magnetventile 21 bis 26 sind jeweils über kurze Schlauchstücke 10 miteinander verbunden, wie dies schematisch in der F i g. 1 angedeutet ist Außerdem führen von den Magnetventilen 11 bis 16 jeweils Schläuche oder Leitungen 1Γ zu einzelnen Testgefäßen 1 bis 6, wobei zur Vereinfachung der Darstellung lediglich das Testgefäß 3 und die vom Magnetventil 13 zu diesem Testgefäß 3 führende Leitung 11' gezeigt sind.

In ähnlicher Weise führen aus den einzelnen Testgefäßen 1 bis 6 Leitungen 12' zu den Magnetventilen 21 bis 26, wobei in F i g. 1 wiederum lediglich die sich zum Magnetventil 23 erstreckende Leitung dargestellt ist.

Die Magnetventile 11 und 21 sind dem Testgefäß 1 zugeordnet, während die Magnetventile 12 und 22 dem Testgefäß 2 und die Magnetventile 13 und 23 dem Testgefäß 3 zugehören. Entsprechendes gilt für die Magnetventile 14 und 24 hinsichtlich des Testgefäßes 4, für die Magnetventile 15 und 25 hinsichtlich des Testgefäßes 5 und für die Magnetventile 16 und 26 hinsichtlich des Testgefäßes 6.

Der Eingang des Magnetventiles 11 ist mit der Druckseite einer Schlauchpumpe 9 verbunden, deren Saugseite wiederum über einen Schlauch in eine Testflüssigkeit 7 eintaucht, die in einem Vorratsgefäß 8 enthalten ist. Das letzte Magnetventil 16 der aus dqn Magnetventilen 11 bis 56 bestehende Reihe ist mit einem Ausgang über einen Schlauch 30 ebenfalls mit dem Vorratsgefäß 8 verbunden.

Bei nicht geschalteten Magnetventilen 11 bis 16 wird so die Testflüssigkeit 7 aus dem Vorratsgefäß 8 mittels der Pumpe 9 über die Magnetventile 11 bis 16 und die kurzen Verbindungsschläuche 10 sowie den Schlauch 30 zurück zum Vorratsgefäß 8 gefördert.

Aus dem Vorratsgefäß 8 führt ein weiterer Schlauch 31 zum Magnetventil 26, das über die Magnetventile 25 bis 22 und die kurzen Schläuche 10 mit dem Magnetventil 21 verbunden ist. Der Ausgang des Magnetventiles 21 ist mit der Saugseite einer zweiten Pumpe 39 verbunden, deren Druckseite über einen Schlauch an eine Detektorzelle 38 bzw. an eine Küvette angeschlossen ist. Wenn die Magnetventile 21 bis 26 nicht geschaltet sind, wird vber den Schlauch 31 aus dem Vorratsgefäß 8 Testflüssigkeit 7 zum Magnetventil 26 und von dort weiter über Magnetventile 25 bis 21, die kurzen Schläuche 10 und die zweite Pumpe 39 zur Detektorzelle 38 gefördert, so daß bei dieser auf einfache Weise ein Nullab-

gleich vorgenommen werden kann.

Die einzelnen Magnetventile 11 bis 16 und 21 bis 26 sind durch eine elektrische Steuereinrichtung 37 ansteuerbar bzw. manuell einstellbar. Zur Vereinfachung der Darstellung sind in F i g. 1 lediglich die elektrischen Leitungen 35 und 36 zwischen der Steuereinrichtung 37 und dem Magnetventil 13 bzw. zwischen der Steuereinrichtung 37 und dem Magnetventil 23 gezeigt. Selbstverständlich sind die übrigen Magnetventile in gleicher oder ähnlicher Weise an die Steuereinrichtung 37 angeschlossen.

Wenn die Vorrichtung in Betrieb genommen wird, so werden zunächst die Magnetventile 11 bis 16 mittels der Pumpe 9 über die kurzen Schläuche 10 und den Schlauch 30 mit Testflüssigkeit 7 aus dem Vorratsgefäß 8 durchspült. Ebenso werden die Magnetventile 26 bis 21 mit Testflüssigkeit 7 aus dem Vorratsgefäß 8 über den Schlauch 31 und die kurzen Schläuche 10 mittels der Pumpe 39 durchspült. Dieses Durchspülen erfolgt gleichzeitig, was durch die punktierte Verbindungslinie 40 zwischen den Pumpen 9 und 39 angedeutet ist. Selbstverständlich können diese Pumpen 9 und 39 auch an die Steuereinrichtung 37 angeschlossen werden. Nach diesem Durchspülen wird der Nullabgleich der Detektorzelle 38 vorgenommen.

Anschließend wird auf automatische Steuerung durch die Steuereinrichtung 37 umgeschaltet. Diese betätigt zuerst die Magnetventile 11 und 2t. Das Magnetventil 21 schaltet dann in die zum Testgefäß 1 führende Stellung um, so daß die Pumpe 39 dem Testgefäß 1 eine Probe entnimmt und diese zur Detektorzelle 38 fördert. Gleichzeitig schaltet das Magnetventil 11 in die zur Leitung 11' führende Stellung, so'daß die Pumpe 9 die dem Vorratsgefäß 8 entnommene Testflüssigkeit über das Magnetventil 11 zum Testgefäß 1 fördert. Auf diese Weise wird das gleiche Volumen an Testflüssigkeit nachgeliefert, das dem Testgefäß 1 an Probe entnommen wird, sofern die Pumpen 9 und 39 die gleiche Leistung und die Schläuche 10, 1Γ und 12' den gleichen Innendurchmesser haben.

Nach Endregung der Magnetventile 11 und 21 werden die Magnetventile 12 und 22 angesteuert und der Betrieb wiederholt sich für das Testgefäß 2 in gleicher Weise, wie dies für das Testgefäß 1 erläutert wurde. Dasselbe gilt auch für die übrigen Magnetventil-Paare 13,23; >4,24; 15,25 und 16,26.

Der Takt, in dem die einzelnen Magnetventil-Paare weitergeschaltet werden, kann beispielsweise zwischen 1 und 100 s liegen. Eine genaue Synchronisierung der Versorgung der Magnetventile mit Testflüssigkeit bzw. Proben ist gewährleistet da für die Pumpen 9, 39 in bevorzugter Weise eine Zweifach-Synchron-Schiauchpumpe verwendet wird, so daß diese Pumpen 9 und 39 vollkommen synchron arbeiten.

F i g. 2 zeigt, wie in vorteilhafter Weise beispielsweise die Magnetventile 13 und 23 mit den ihnen zugeordne-* ten Schläuchen verbunden sind: das längere Schlauchende 11' dient zur Volumenergänzung, während über das kürzere Schlauchende 10 die Testflüssigkeit aus dem Magnetventil 12 herangeführt wird. Das in der Fig.2 vom Magnetventil 13 nach links führende Schlauchende ist an das Magnetventil 14 angeschlossen.

Vom Magnetventil 23 führen die kürzeren Schlauchenden 10 jeweils zum Magnetventil 22 bzw. zum Magnetventil 24, während das längere Schlauchende 12' über ein Glasrohr 41 an ein Reagentienfilter 42 angeschlossen ist, welches wiederum im Testgefäß 3 untergebracht ist

Bei den einzelnen Magnetventilen 11 bis 16 und 21 bis 26 dient also das längere Schlauchende jeweils zur Volumenergänzung bzw. zur Analysenprobe, so daß alle Magnetventile grundsätzlich mit gleichen Schläuchen ausgerüstet werden können.

Für die Schläuche können in bevorzugter Weise Kunststoffschläuche mit einem Innendurchmesser von etwa 0,8 mm und einem Außendurchmesser von etwa 2,4 mm benutzt werden. Das Glasrohr 41 kann einen Innendurchmesser von 1 mm und einen Außendurchmesser von 3 mm besitzen und beispielsweise 150 mm lang sein. Das Reagentienfilter 42 hat dann einen Innendurchmesser von etwa 3 mm.

F i g. 3 zeigt schematisch eine Schreiberregistrierung, wie sie mit der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung erhalten werden kann. Auf der Abszesse ist die Zeit aufgetragen, deren Ablauf durch die Papiervorschubgeschwindigkeit des Schreibers gegeben ist. Die Ordinate zeigt die Extinktion, die in den Testgefäßen 1 bis 6 an einzelnen Proben gemessen wurde.

Die der Fig.3 aus dem Anstieg vom Wert 0 (keine Extinktion) bis zu dem dem Gefäß 1 entsprechenden Wert entnommen werden kann, beträgt die Ausgleichszeit für die Neueinstellung der Vorrichtung etwa 12 bis 15 s, wobei diese Zeitangabe aber wesentlich von der Dimensionierung der Schläuche, der Detektorzelle und der Pumpgeschwindigkeit abhängt

In dem in F i g. 3 gezeigten Beispiel wurden die Testgefäße 1 bis 3 gleichzeitig beschickt. Die Testgefäße 4 bis 6 wurden ebenfalls gleichzeitig, jedoch 4 min später als die Testgefäße 1 bis 3 beschickt. Für eine Versuchsauswertung ist diese Verschiebung der Zeitachse zu berücksichtigen.

Zweckmäßigerweise werden die Testgefäße 1 bis 6 synchron mit dem Wechsel der Ventile 11 bis 16 und 21 bis 26 beschickt, wodurch erreicht werden kann, daß die serienaufgezeichneten Extinktionswerte innerhalb eines Zyklus einem Zeitwert zuzuordnen sind.

Wie ebenfalls aus der F i g. 3 zu ersehen ist, kann ein Versuch dadurch beendet werden, daß zunächst reine Testflüssigkeit als Analyse (vgl. die Spitzenwerte), dann reines Wasser (kein Ausschlag zu erkennen) und schließlich Luft (unstetige kurze Ausschläge) angesaugt werden. Dadurch wird eine optimale Reinigung der Ventile 11 bis 16 und 21 bis 26 erreicht, so daß deren Funktion nicht durch Eintrocknen von Pufferlösungen oder dergleichen bei längerer Nichtbenutzung beeinträchtigt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Entnahme und Messung von Proben mit mehreren Testgefäßen (1 bis 6), die jeweils die Proben in Testflüssigkeit (7) enthalten,

mindestens einem Vorratsgefäß (8), aus dem die Testflüssigkeit (7) durch eine erste Pumpe (9) über jeweils jedem Testgefäß zugeordnete erste Ventile (11 bis 16) in die einzelnen Testgefäße (1 bis 6) förderbar ist und

mindestens einer Detektorzelle (38), in die die Proben aus den Tesigefäßen (1 bis 6) über diesen jeweils zugeordnete zweite Ventile (21 bis 26) förderbar sind,

dadurch gekennzeichnet,
daß die zweiten Ventile (21 bis 26) in Reihe hintereinander liegen und

daß zwischen dem dem Vorratsgefäß (8) abgewandten Ende der Reihe der zweiten Ventile (21 bis 26) und der oder den Detektorzellen (38) eine weitere Pumpe (39) vorgesehen ist

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils jedem Testgefäß (1 bis 6) zugeordneten ersten und zweiten Ventile (11 bis 16; 21 bis 26) gemeinsam schaltbar sind und so Ventilpaare (vgl. F i g. 2) bilden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile 3-Wege-Ventile (11 bis 16; 21 bis 26) sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (11 bis 16; 21 bis 26) nacheinander durch eine Steuereinrichtung (37) ansteuerbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Pumpe (9,39) Schlauchpumpen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Pumpe (9,39) eine Zweifach-Synchron-Schlauchpumpe bilden.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (11 bis 16; 21 bis 26) manuell betätigbar und automatisch ansteuerbar sind.

8. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (11 bis 16, 21 bis 26) bei Inbetriebnahme zuerst manuell betätigt und dann automatisch angesteuert werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die manuelle Betätigung und/oder die automatische Ansteuerung funktionslogisch für 1 bis 100 see je Ventil (11 bis 16; 21 bis 26) vorgenommen wird.