DE3332502A1

DE3332502A1 - Volumetrische verduennungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3332502A1
Application number: DE19833332502
Authority: DE
Inventors: Claudio 20125 Milano Calzi
Original assignee: Instrumentation Laboratory SpA
Current assignee: Instrumentation Laboratory SpA
Priority date: 1982-09-06
Filing date: 1983-09-06
Publication date: 1984-03-08
Also published as: GB8323032D0; FR2532755A1; FR2532755B1; IT8223125A0; JPS5960359A; GB2126117B; IT1157318B; JPH0422224B2; GB2126117A

Description

Die Erfindung betrifft eine volumetrische Verdünnungsvorrichtung, welche für ein klinisch-chemisches Analysegerät verwendet werden kann und im besonderen für Flammenphotometer.
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Es sind bereits selbsttätige Vorrichtungen dieser Art bekannt, und zwar unter ihnen einige, bei denen bereits zwei Kolben für das Reagensvolumen bzw. für das Probevolumen sowie eine unbestimmte Anzahl eines oder mehrerer Ventile unter Benutzung handelsüblicher Spritzen und spezieller Vorrichtungen angewandt werden.

Die Vorrichtungen mit zwei oder mehr Ventilen sind dabei in der Tat sehr kostenaufwendig und störanfällig.

Die bekannten Vorrichtungen mit nur einem Ventil, wie eine Vorrichtung nach der Erfindung, laufen Gefahr, Luft einzufangen, wodurch die Verdünnungsrate verfälscht wird, wobei sie darüber hinaus die Viskosität der Probe beeinflussen.

Somit ist es normalerweise in diesen Fällen für die Bedienungsperson oder den Benutzer erforderlich, von Hand beide Kammern der Verdünnungsvorrichtung mittels Mikrospritzen vorsichtig zu füllen, bis die Blasen vollständig beseitigt 'sind, was sonst nicht zu erreichen wäre.

Aus diesem Grunde handelt es sich bei der volumetrischen Verdünnungsvorrichtung nach der Erfindung um eine umwälzende Neugestaltung auf diesem Gebiet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verdünnungsvorrichtung zu schaffen, die bei Inbetriebnahme eingeschlossene Luftblasen selbsttätig entlüftet.

Darüber hinaus soll die Vorrichtung für sämtliche praktische Zwecke von der Viskosität der zu ana- " lysierenden Flüssigkeit unbeeinflußt bleiben.

Dies wurde dadurch erreicht, daß die Verdünnungsvorrichtung auf bestimmte Art ausgebildet wurde. Hierbei besteht eines der bedeutsamsten Merkmale darin, daß ein transparenter Acrylharzbehälter - der leicht überwacht werden kann - verwendet wird, in den die für das Verdünnungs- bzw. Probevolumen dienenden Kammern für die beiden Kolben eingebaut sind, wobei die Kammern so bemessen sind, daß die Kolben mit den Wänden ihrer jeweiligen Kammern während ihres Hubs niemals in Berührung kommen, ausgenommen an den Dichtungen.

Ein zweites erfindungsgemäßes Merkmal besteht darin, daß die Lücke zwischen den Kolben und ihren jeweiligen Wänden so beschaffen ist, daß Luftblasen am oberen Teil austreten können.

Ein drittes Merkmal nach der Erfindung besteht darin, daß die das zu analysierende Probevolumen bestimmende Kammer des Kolbens am oberen Teil als hemisphärischer Dom ausgebildet ist.

Ein viertes Merkmal nach der Erfindung besteht darin, daß die Einlaß- und Auslaßröhren der Reagensflüssigkeit am Mittelpunkt des Doms zusammenlaufen.

Nach einem fünften Merkmal der Erfindung weisen die beiden Röhren dieselben Querschnitte auf, wobei die Verbindungsstelle der Röhren einen Querschnitt aufweist, der praktisch mit jedem identisch ist.

Nach einem erfindungsgemäßen sechsten Merkmal sind die Dichtungsringe der beiden Kolben im unteren Abschnitt der beiden die Kolben aufnehmenden Kammern eingesetzt.

Das siebente Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die beiden Kolben in horizontaler Ebene eine größtmögliche Bewegungsfreiheit und dagegen in der senkrechten Ebene praktisch keine Bewegungsfreiheit haben.

Diese Merkmale der Ausgestaltung und Anordnung sowie weitere weniger wesentliche Merkmale der Erfindung werden anhand der ausführlichen Beschreibung in Zusammenhang mit den Zeichnungen nachstehend näher erläutert .

Die Zeichnungen dienen der beispielhaften Darstellung der Erfindung und zeigen eine bevorzugte Ausführungsform, ohne dabei den Erfindungsgedanken zu begrenzen. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schematisehe Darstellung der Vorrichtung in der Ansaugphase;

Fig. 2 eine der Fig. 1 analoge Darstellung mit der Vorrichtung in der Verdünnungsphase;

Fig. 3 ein in einzelne Teile aufgelöste schematische Darstellung der Vorrichtung mit einer teilweise im Schnitt wiedergegebenen Vorderansicht, ohne daß dabei das Blech den Nocken mit Exzenter abdeckt, wobei die Kolben, die jeweiligen Kammern und die Dichtungen zum besseren Verständnis abgelöst eingezeichnet sind;

Fig. 4 eine Vorderansicht des Zusammenbaus der Vorrichtung, wobei das Abdeckblech zweckmäßig abgetrennt und teilweise weggelassen wurde;

Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie V-V der

Fig. 4;
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Fig. 6 eine Schnittansicht längs der Linie VI-VI der Fig. 4;

Fig. 7 eine Schnittansicht längs der Linie VII-VII der Fig. 5.

Entsprechend den Zeichnungen weist die volumetrische Verdünnungsvorrichtung nach der Erfindung (Figuren 1 und 2) Ausgestaltungsmerkmale auf, wodurch sie selbstansaugend wird, wodurch etwaige bei Inbetriebnahme eingefangene Luftblasen selbsttätig entlüftet werden können und wodurch deren Betrieb für alle praktischen Anwendungszwecke von der Viskosität der zu analysierenden Flüssigkeitsprobe nicht beeinflußbar wird.

Die Vorrichtung weist allgemein (Figuren 3 und 4) einen oberen durchlässigen Abschnitt 40, der vorzugsweise aus Acrylharz gebildet ist, was im Sinne der Erfindung von grundsätzlicher Bedeutung ist, und einen unteren tragenden Abschnitt 44 auf, wobei eine Blechabdeckung 54

vorgesehen ist, die ebenfalls für den Betrieb der Vorrichtung erforderlich, jedoch im Sinne der Erfindung weniger bedeutsam ist.

Die beiden Abschnitte 40 und 44 sind mittels Bolzen 28 und 30 miteinander verbunden, die in Gewinde im unteren Abschnitt eingeschraubt sind und in besonders ausgebildete Ausnehmungen eingreifen.

Der untere tragende Teilabschnitt 44 der Vorrichtung (Fig. 3) weist einen C-förmigen Querschnitt auf und nimmt die Nockeneinheit 42 auf, die sich auf den Wellen 36 und 38 nach oben und nach unten verschiebt. Der untere Teilabschnitt ist mit Ausnehmungen versehen, die den Sitzen 17, 19 der Kolben 16, 18 Platz bieten.

Die Stangen 16' und 18' der Kolben gleiten - eindeutig zusammen mit der Nockeneinheit 42, mit der sie eine integrale Einheit bilden - in Muffen 32 und 34, die an ihrem unteren Ende mit Dichtungsringen 70' und 66' ausgestattet sind.

Vom Gesichtspunkt des Betriebs ist von großer Bedeutung, daß der Kopf der Kolben 16, 18 ebenfalls in die speziellen Kammern 12 bzw. 14 nach oben gleiten kann, die zur Aufnahme der darin angesaugten bzw. durch die Kolben ausgestoßenen Verdünnungs- bzw. Probeflüssigkeiten ausgebildet sind.
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Aus den Figuren 3 und 4 geht klar hervor, daß die Kammer 12 so bemessen ist, daß der Kolbenkopf 16 während der hin- und hergehenden Hubbewegung mit Ausnahme der Dichtung 70 niemals mit den Wänden der Kammer in

Berührung kommt. Gleiches gilt auch für die Kammer 14 hinsichtlich von Kolben 18, der während der hin- und hergehenden Hubbewegung nur mit der Dichtung 66 in Berührung kommt.

Die Kammern 12 und 14 gehen an ihrem unteren Teil in die Teile unterschiedlichen Querschnitts 13 und 15 (Fig. 3) über, die Sitze für die Muffen 32 bzw. 34 bilden.

Eine Ausnehmung 11' ist am oberen Teil und auf einer Seite des transparenten Abschnitts 40' der Verdünnungsvorrichtung ausgebildet, die zur Aufnahme von Block dient, in dem das obere oder domartig gestaltete Teil 14' der Kammer 14 liegt, in dessen Mittelpunkt die beiden Reagenseinlaß- und -auslaßröhren 22 bzw. 22' konvergieren.

Der Querschnitt beider Röhren 22 und 22' ist identisch, was auch für den Querschnitt an deren Verbindungspunkt gilt.

Bei einem Vergleich zwischen den Querschnitten der Kammer 12 und dem Kopf von Kolben 16 sowie zwischen denen der Kammer 14 und dem Kopf von Kolben 18 ist klar zu erkennen, daß die Lücken zwischen den jeweiligen Wänden derart beschaffen sind, daß ein Austreten der Luftblasen zum oberen Teil hin unbeschwert vonstatten gehen kann.

Die Dichtungen 70' und 66' kommen, wie bereits erwähnt, in den mittleren Querschnitten der Kammern 12, 13 und 14, 15 in Eingriff, die praktisch baugleich bemessen sind.

Der Betriebsablauf der Vorrichtung nach der Erfindung geht klar aus den Figuren 1 und 2 hervor.

In der Ansaugphase wird die im Gefäß 26 befindliche Verdünnungsflüssigkeit in die Kammer 12 gesaugt, wenn der Kolben 16 nach unten geht, wobei gleichzeitig die zu verdünnende Probeflüssigkeit aus einem sie enthaltenden geeigneten Gefäß mittels der Nadel 10 in die Kammer 14 gesaugt wird, wenn der Kolben 18 nach unten geht.

Die Verdünnungsflüssigkeit kommt im wesentlichen mit den Auslaßstellen 26' von Gefäß 26 und der Einlaßröhre 20 zur Kammer 12 in Berührung, während die Probeflüssigkeit, die verdünnt werden soll, über die Röhre 22 durch den domartig ausgestalteten oberen Teil 14' der Kammer 14 strömen kann. Gewöhnlich verbleibt die Probeflüssigkeit in der^yRöhre 22.

Der Abwärtshub der Kolben 16 und 18 sowie deren Aufwärtshub, der in der zweit-en oder Verdünnungsphase auftritt, laufen gleichzeitig mit der Betätigung des Magnetventils 24 ab.
Während der oben beschriebenen Ansaugphase verbindet das Magnetventil 24 über seine Klemmen die Anschlußpunkte 24^f und 24'', d. h., praktisch gesagt, das Gefäß 26 und die Verdünnungskammer 12.

In der zweiten Verdünnungsphase werden die Kolben 16 und 18 aufgrund der Bewegung des Exzenters 50 in den Kammern 12 und 14 nochmals angehoben, wobei gleichzeitig das Magnetventil 24 das Gefäß abschaltet und über die Klemmen die Anschlußstellen 24'· und 24"' verbindet, wodurch die Kammern 12 und 14 miteinander ver-

bunden werden. Hierbei strömt dann die Verdünnungsflüssigkeit durch die Einlaßröhre 22' von der Kammer 12 in die Kammer 14, wo sie sich mit der darin enthaltenen Probeflüssigkeit vermischt, wonach aufgrund der unterschiedlichen Querschnitte der beiden Kolbenstangen 16 und 18 die verdünnte Probeflüssigkeit über die Auslaßröhre 22 aus der Kammer 14 ausgetrieben und über die Nadel 10 in ein darin vorgesehenes Sondergefäß eingeleitet wird.

Die Figuren 3 und 4 zeigen Vorderansichten der Auflage oder Basis 44 der Vorrichtung mit der Nockeneinheit 42, an deren oberen Teil die Ausnehmungen 41 und 43 für die Unterflächen 17 und 19 der Kolben 16 bzw. 18 liegen.

Darüber hinaus ist in deren mittleren Teil eine weitere Ausnehmung vorgesehen, die gekrümmte kürzere Seiten 46 aufweist, in denen die Welle 48 rotieren kann.

Die Welle 48 ist über einen Exzenter 50 integral mit dem Nocken 60 (Fig. 5) sowie dessen Schäften 62, 62' verbunden, an denen sie mittels der Schraube 58 befestigt ist.

Mit Hilfe eines (in den Zeichnungen nicht dargestellten) Mikrocomputers oder dgl. kann von einem Vorgelegemotor 64, der mit dem Exzenter 50 zusammen am Nocken 60 liegt, ein Magnetventil 24 und ein Stellungsgeber 68 gesteuert werden. '

Die Fig. 5 zeigt auch vollständigkeitshalber die Befestigungsschrauben 52 und 52' für die Blechabdekkung 54 der Nockeneinheit 42.

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Wie bereits einleitend dargelegt, stellt die beschriebene und in den Zeichnungen dargelegte Ausführungsform nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen VerdünnungsVorrichtung dar, so daß selbstverständlich Abänderungen vorgenommen werden können, ohne dabei den in den Ansprüchen definierten Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims

Patentansprüche:

1 /-Volumetrische Verdünnungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Magnetventil. (.24) und einen optischen Codeumsetzer (68) aufweist, der mittels eines Mikrocomputers oder einer ähnlichen Einrichtung über einen Vorgelegemotor (64) mit einem Nocken (60) steuerbar ist, und einen Exzenter (50) aufweist, daß der Exzenter die Bewegung der beiden Kolben (16, 18) bestimmt, daß das Magnetventil (24) während des .Abwärtshubs der Kolben (16, 18) in der Saugphase befähigt ist, eine das Verdünnungsvolumen (12) aufnehmende Kammer (12) mit dem diesen Stoff enthaltenden Behälter (26) selbsttätig zu ver-

TELEX: TELEGRAMM: TELEFON: BANKKONTO: POSTSCHECKKONTO: 1-85644 INVENTION TELEFAX BERLINER BANK AG P MEISSNER, BLN-W inven d BERLIN 030/891 SU 37 BURLIN 31 404737-103 030/6913026 3095716000

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binden, indem die Kammer (12) von einer Kammer (14) getrennt wird, die das zu analysierende Probevolumen ent-_/-hält, das gleichzeitig von dieser letzten Kammer (14) während des Abwärtshubs des betreffenden Kolbens (18) 5-mittels einer Nadel (10) aus einem anderen Sondergefäß angesaugt werden kann, daß das Magnetventil (24) auch befähigt ist, wenn die Kolben (16, 18) in der Verdünnungsphase aufwärts bewegt werden, die das Verdünnungsvolumen aufnehmende Kammer (12) selbsttätig von dem den Stoff enthaltenden Behälter (26) zu trennen, indem die Kammer (12) dagegen mit der Kammer (14) verbunden wird, die das zu verdünnende Probevolumen enthält, das demnach mit dem Verdünnungsvolumen vollkommen vermischt und dann mittels einer Nadel (10) in einen geeigneten anderen Behälter ausgestoßen werden kann, und daß das System als ganzes selbstansaugend ist.
2.. Volumetrische Verdünnungsvorrichtung zur Verwendung für die meisten klinisch-chemischen Analysegeräte und insbesondere für Flammenphotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung im wesentlichen aus einem transparenten Gefäß (40) besteht, das vorzugsweise aus Acrylharz gefertigt ist und in dem die Kammern (12, 14) für zwei entsprechende Kolben für das Verdünnungsvolumen (16) und für das zu analysierende Probevolumen (18)angeordnet sind, „wobei das Gefäß an seinem unteren Teil mit einer Unterfläche von C-förmigen Querschnitt verbunden ist und von dieser getragen wird, die als Auflage für ein geeignetes Antriebsmittel (42) der Kolben (16, 18) dient, und daß die Transparenz des oberen Gefäßes (40) eine ständige Überwachung des Gefäßes ermöglicht, wobei das Vorhandensein oder die Abwesenheit des Reagens in der Vorrichtung stets überprüfbar ist.
3. Volumetrische Verdünnungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichn e t, daß die Kammern (12, 14) für das Verdünnungsvolumen bzw. für das zu verdünnende Probevolumen Abmessungen haben, die beträchtlich über denen der in den Kammern auf- und abwärts bewegten Kolbenstangen (16, 18) liegen, weshalb die Wände der Kolben (16, 18) die Wände der Kammern (12, 14) mit Ausnahme ihrer unteren Dichtungen (70, 66) niemals berühren können.
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4. Volumetrische Verdünnungsvorrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Lücken zwischen den Wänden der Kammern (12, 14), die der Aufnahme des Verdünnungsvolumens bzw. des Probevolumens dienen, und den Wänden der in den Kammern bewegten Kolben (16, 18) derart ausgebildet sind, daß Luftblasen oder ein anderes gasförmiges Medium, falls es sich in den Kammern gebildet hat, selbsttätig ausgetrieben werden kann.
5. Volumetrische Verdünnungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kolben der zu anal 3^si er enden Probeflüssigkeit aufnehmenden Kammer (14) mit einem oberen Querschnitt (14^!) versehen ist, der hemispärisch oder domartig ausgebildet ist, in dessen Mittelpunkt zwei Röhren (22', 22) konvergieren, deren Verbindungsstelle einen mit jeden der Röhren praktisch baugleichen Querschnitt aufweist, wodurch das Austreten etwaiger Luftblasen begünstigt wird.
6. Volumetrische Verdünnungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis5, dadurch gekennzeichnet , daß durch Variieren der Stellung eines von einem Vorgelegemotor (64) unter Berück-

sichtigung des optischen Codeumsetzers (68) angetriebenen Nockens (60) - der eine von dem tragenden Abschnitt (44) der Vorrichtung gehaltene Einheit (42) bildet die Stellung des Magnetventils (24) und dabei gleichzeitig ein Exzenter (50) zusammen mit dem Nocken (60) und die Stellung der Kolben (16, 18) verändert wird, mit der die Einheit verbunden ist, wobei letztere zwei Wellen (36, 38) in beiden Richtungen gleitend verschoben wird, die die beiden die Verdünnungsvorrichtung bildenden Teilabschnitte, d. h. den oberen transparenten Abschnitt (40) und den unteren metallischen Abschnitt (44) verbinden.
7· Volumetrische Verdünnungsvorrichtung nach Anspruch 5, 15d-a durch gekennzeichnet, daß die Kolben (16, 18) mit der Nockeneinheit (42) integral verbunden sind, da die Einheit mit oberen Ausnehmungen (41, 43) versehen ist, in die die vergrößerten Basisquerschnitte (17, 19) der Kolben (16, 18) eingreifen können, und da ihre Bewegung in beiden Richtungen bestimmt wird von der Drehung einer Welle (48) in einer in der Mitte der Nockeneinheit (42) vorgesehenen Ausnehmung (46), wobei die Welle (48) ihrerseits über einen Exzenter (50) mit dem eigentlichen Nocken (60) verbunden ist. 25
8. Volumetrische Verdünnungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Vorrichtung Probe- und Reagensvolumina in einem Verhältnis von vorzugsweise 1 zu 100 behandelt werden können, d. h. 20 ul der Probeflüssigkeit pro 2ml Reagens.
9. Volumetrische Verdünnungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e -

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kennzeichnet, daß Dichtungsringe (70, 66) der beiden Kolben (16, 18) im unteren Teil der beiden Kammern eingepaßt sind, die die Kolben aufnehmen, deren Querschnitt praktisch mit dem der Dichtungsringe identisch ist.
10. Volumetrische Verdünnungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stangen der beiden Kolben (16, 18) über eine maximale Bewegungsleichtigkeit stets nur in horizontaler Ebene verfügen, die in vertikaler Ebene praktisch gleich null ist.