DE3701176A1 - Analysegeraet zur messung der ionenaktivitaet - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Analysegerät zur quantitativen Analyse der Aktivität oder Konzentration be­ stimmter Ionen, die in einer wäßrigen Flüssigkeitslösung, z.B. Wein, anderer Getränke, Brauchwasser oder insbesondere einer Körperflüssigkeit (Blut, Urin, Speichel oder der­ gleichen) enthalten sind, durch Potentiometrie, unter Ver­ wendung einer Meßvorrichtung für die Ionenaktivität mit einem verschieblichen Schlitten.

Ionenaktivitätsmeßvorrichtungen mit einem verschieblichen Schlitten sind zum Beispiel in dem veröffentlichten japa­ nischen Patent Nr. 58(1983)-4 981 und den ungeprüften japa­ nischen Patentveröffentlichungen Nr. 58(1983)-1 56 848 und 58(1983)-2 11 648 vorgeschlagen worden, die eine Flüssigkeits­ probe, die in Tropfen zugeführt wird, aufnehmen und die Aktivität spezifischer Ionen, die in der Probe enthalten sind, messen.

Die Meßvorrichtung für die Bestimmung der Ionenaktivität mit einem verschieblichen Schlitten weist zumindest ein ionen­ selektierendes Elektrodenpaar auf, das aus ionenselektieren­ den Elektroden besteht, die ein Potential erzeugen, das der Ionenaktivität eines bestimmten Ions entspricht, und aus einer porösen Brücke, die zur Verbindung zwischen den Elek­ troden des ionenselektierenden Elektrodenpaares angeordnet ist. Eine Vergleichslösung, die ein bestimmtes Ion enthält, dessen Ionenaktivität bekannt ist, wird in Tropfen auf eine der Elektroden des ionenselektierenden Elektrodenpaares ge­ geben und eine Probenlösung, in der die Aktivität eines be­ stimmten Ions unbekannt ist, wird in Tropfen der anderen Elektrode des ionenselektierenden Elektrodenpaares zugeführt. Durch die Wirkung der porösen Brücke gelangen die Vergleichs­ lösung und die Probenlösung miteinander in Berührung und bilden eine Flüssigkeitsverbindung, d.h. einen elektrischen Leitungspfad zwischen den Lösungen. Im Ergebnis dessen tritt eine Potentialdifferenz proportional der Differenz der Ionen­ aktivität zwischen der Vergleichslösung und der Probenlösung zwischen den Elektroden des ionenselektierenden Elektroden­ paares auf. Wenn die Potentialdifferenz gemessen worden ist, ist es möglich, die Aktivität eines bestimmten Ions in der Probenlösung auf der Grundlage einer vorher bestimmten Eich­ kurve (unter Verwendung der Nernst′schen Gleichung) zu be­ stimmen.

Um die Ionenaktivität durch Verwendung der vorerwähnten Meß­ vorrichtung für die Ionenaktivität vom Schlittentyp zu messen, sollte vorzugsweise ein Analysegerät verwendet werden, das mit den Funktionen der Zuführung einer Vergleichslösung und einer Probenlösung und der Messung einer Potentialdifferenz versehen ist. Ein derartiges Analysegerät ist z.B. in der US-PS 42 57 862 und der japanischen Patentanmeldung 59(1984)-12 794 beschrieben. Das herkömmliche Analysegerät dieser Art ist so ausgebildet, daß eine Meßvorrichtung für die Ionenaktivität mit einem verschieblichen Schlitten manu­ ell in einen Potentialmeßabschnitt geführt wird, nachdem die Vergleichslösung und die Probenlösung zugeführt wurden, und zu veranlassen, daß die Potentialmeßfühler die Elektroden in dem Potentialmeßabschnitt berühren. Bei dieser Ausbildung wird jedoch die Zuführung der Lösungen und die Ausbildung der Flüssigkeitsverbindung zwischen ihnen durch Schwingungen gestört, die durch das Verschieben der Ionenaktivitätsmeß­ vorrichtung vom Schlittentyp verursacht werden und im Ergeb­ nis dessen treten Meßfehler auf. Obwohl diese Schwierigkeit in bestimmtem Umfang durch besonders sorgfältige Betätigung und besonders sorgfältigen Transport der Ionenaktivitätsmeß­ vorrichtung vom Schlittentyp vermieden werden kann, wird in diesem Fall die Arbeitseffizienz mit dem Analysegerät gering.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Analyse­ gerät zur Messung der Ionenaktivität zu schaffen, daß die Messung der Ionenaktivität effektiv unter Verwendung einer Ionenaktivitätsmeßvorrichtung vom Schlittentyp, d.h. unter Verwendung eines Schlittens, ausführt.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Analysegerät zur Messung der Ionenaktivität zu schaffen, das Meßfehler, die durch Schwingungen der Ionenaktivitäts­ meßvorrichtung vom Schlittentyp verursacht werden, beseitigt.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Analysegerät zur Messung der Ionenaktivität unter Verwendung einer Ionenakti­ vitätsmeßvorrichtung, die mit zumindest einem ionenselektie­ renden Elektrodenpaar zur Erzeugung eines Potentials ver­ sehen ist, das der Ionenaktivität eines bestimmten Ions ent­ spricht, geschaffen, wobei eine poröse Brücke ausgebildet ist, um die Elektroden des ionenselektierenden Elektrodenpaares miteinander zu verbinden, wobei dieses Analysegerät aufweist:

1. Einen Stützrahmen der Meßvorrichtung, versehen mit einem Flüssigkeitszuführungsabschnitt zur Zuführung einer Ver­ gleichslösung in Tropfen zu einer der Elektroden des ionen­ selektierenden Elektrodenpaares der Meßvorrichtung für die Ionenaktivität und zur Zuführung einer Probenlösung in Tropfen zu der anderen Elektrode, einen potentialdifferenz-erfassen­ den Meßabschnitt und einen Auswerferabschnitt, zum Auswerfen der Ionenaktivitätsmeßvorrichtung;

2. Einen Meßvorrichtungshalter zur Halterung der Ionenakti­ vitätsmeßvorrichtung an dem Stützrahmen;

3. Eine Halterbewegungseinrichtung zur Bewegung des Meßvor­ richtungshalters um die Ionenaktivitätsmeßvorrichtung, die durch den Meßvorrichtungshalter gehalten ist, nacheinander in die jeweiligen Abschnitte des Stützrahmens der Vorrich­ tung zu bewegen;

4. Potentialdifferenz-Meßfühler, die ausgebildet sind, um die Elektroden des ionenselektierenden Elektrodenpaares zur Messung irgendeiner Potentialdifferenz zwischen den Elektroden zu berühren;

5. Eine Meßfühlerbewegungseinrichtung, die mit der Halterbe­ wegungseinrichtung gekoppelt ist, um die Fühler zu veranlassen, die Elektroden zu berühren, wenn die Ionenaktivitätsmeßvor­ richtung in den Potentialdifferenz-Meßabschnitt des Stütz­ rahmens bewegt wurde, und um die Fühler von den Elektroden weg zu bewegen, bevor die Ionenaktivitätsmeßvorrichtung aus dem Potentialdifferenz-Meßabschnitt heraus bewegt wird.

Bei dem Analysegerät nach der vorliegenden Erfindung wird die Ionenaktivitätsmeßvorrichtung durch den Vorrichtungshalter gehalten, nachdem eine Vergleichslösung und eine Probenlösung der Ionenaktivitätsmeßvorrichtung vom Schlittentyp an dem Stützrahmen zugeführt wurde, und die Meßvorrichtung wird automatisch entlang dem Stützrahmen der Meßvorrichtung bis in den Potentialdifferenz-Meßabschnitt hineinbewegt. Daher ist es möglich, Meßfehler, die durch Schwingungen der Ionen­ aktivitätsmeßvorrichtung verursacht werden, zu vermeiden und die Messung schnell und effizient auszuführen. Da die Ionen­ aktivitätsmeßvorrichtung automatisch von dem Stützrahmen der Vorrichtung ausgeworfen wird, nachdem die Messung der Poten­ tialdifferenz abgeschlossen wurde, ist es mit einem Analyse­ gerät nach der vorliegenden Erfindung auch möglich, die Effi­ zienz des gesamten Meßvorganges zur Bestimmung der Ionen­ aktivität zu verbessern.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spieles und einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Aus­ führungsbeispieles eines Analysegerätes nach der vorlie­ genden Erfindung,

Fig. 2, 3 und 4 jeweils eine perspektivische Ansicht, eine Draufsicht und eine Schnittseitenansicht, die die Hauptteile der Ausführungsform nach Fig. 4 zeigen,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung entlang der Linie V-V nach Fig. 3,

Fig. 6 eine Schnittdarstellung entlang der Linie VI-VI nach Fig. 3, und

Fig. 7 eine perspektivische Explosionsdarstellung, die eine Ionenaktivitätsmeßvorrichtung vom Schlittentyp in einem Ausführungsbeispiel zeigt, mit der das Analyse­ gerät nach der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist.

Bezugnehmend auf Fig. 1 besitzt ein Analysegerät 10 ein äußeres Gehäuse 11. Das Gehäuse 11 ist mit einer Öffnung 12 zur Aufnahme einer Meßvorrichtung 20 für die Ionenaktivität vom Schlittentyp vorgesehen, die auch die Zuführung einer Vergleichslösung und einer Probenlösung zu der Meßvorrich­ tung 20 gestattet. Ferner ist eine Auswurföffnung 13 zum Auswerfen der Meßvorrichtung 20 vorgesehen, nachdem eine Messung der Potentialdifferenz abgeschlossen ist. Das Ana­ lysegerät 10 ist mit einer Starttaste 14, einem Anzeige­ abschnitt 15 für die Ionenaktivität und einem Aufzeichnungs­ abschnitt 16 für die Ionenaktivität versehen.

Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen einen Mechanismus, der unter­ halb des Abschnittes angeordnet ist, in dem die Öffnung 12 ausgebildet ist, und der einen flachen Stützrahmen 30 für die Meßvorrichtung, ein Paar Endplatten 31, die an den gegen­ überliegenden Enden des Stützrahmens 30 befestigt sind und Stangen 32, 33, 34 aufweist, die sich parallel zu dem Stütz­ rahmen 30 der Meßvorrichtung zur gegenseitigen Verbindung der Endplatten 31 miteinander erstrecken. Ein Flüssigkeits­ zuführungsabschnitt 30 A ist in der Mitte des Stützrahmens 30 für die Meßvorrichtung angebracht und ein Potentialdifferenz- Meßabschnitt 30 B und ein Auswurfabschnitt 30 C für die Meß­ vorrichtung sind so angeordnet, daß der Flüssigkeitszufüh­ rungsabschnitt 30 A dazwischen liegt. Der Stützrahmen 30 für die Meßvorrichtung ist derart innerhalb des Gehäuses 11 an­ geordnet, daß der Flüssigkeitszuführungsabschnitt 30 A genau unterhalb der Öffnung 12 angeordnet ist. Der Stützrahmen 30 für die Meßvorrichtung ist mit einer Durchgangsöffnung 35 in dem Potentialdifferenz-Meßabschnitt 30 B versehen und eine Heizplatte 36 ist zur vertikalen Bewegung in der Durchgangs­ öffnung 35 angeordnet. Eine Halteplatte 37 für die Meßvor­ richtung ist der Heizplatte 36 zugewandt im Abstand zur Oberseite des Stützrahmens 30 der Meßvorrichtung angeordnet. Andererseits, an dem Auswerferabschnitt 30 C der Meßvorrich­ tung, ist der Stützrahmen 30 mit einer Auswerferöffnung 38 versehen, deren Größe diejenige der Meßvorrichtung 20 über­ steigt und die mit der Auswerferöffnung 13 des Gehäuses über eine geneigte Passage 39 und eine Öffnung der Endplatte 31 verbunden ist.

Ein Halter 42 für die Meßvorrichtung 20, der eine Einsatz­ öffnung (Durchgangsöffnung) 41 für die Meßvorrichtung auf­ weist ist auf dem Stützrahmen 30 der Meßvorrichtung ange­ ordnet. Beide Enden des Vorrichtungshalters 42 sind in einem Gleitsitz auf das Stangenpaar 32 aufgesetzt und daher ist der Vorrichtungshalter in den Richtungen die durch die Pfeile A und B in Fig. 2 angegeben sind auf dem Stütz­ rahmen 30 beweglich um nacheinander in den Flüssigkeitszu­ führungsabschnitt 30 A, den Potentialdifferenz-Meßabschnitt 30 B und den Vorrichtungsauswerferabschnitt 30 C bewegt zu werden. Die Halteplatte 37 für die Meßvorrichtung ist von der Oberseite des Stützrahmens 30 für die Meßvorrichtung in einem Abstand angeordnet, der nicht kleiner ist als die Dicke des Vorrichtungshalters 42, so daß der Vorrichtungs­ halter 42 sich bis in eine Lage über der Heizplatte 36 be­ wegen kann. Andererseits ist ein Bewegungsrahmen 43 des Vorrichtungshalters unterhalb des Stützrahmens 30 für die Meßvorrichtung angeordnet. Beide Enden des Bewegungsrahmens 43 des Vorrichtungshalters sind in einer Gleitführung durch das Stangenpaar 33 geführt und daher ist der Bewegungsrahmen 43 in den Richtungen bewegbar, die durch die Pfeile A und B in Fig. 2 angegeben sind. Wie in Fig. 4 gezeigt, ist ein Mutterngewindeteil 44 am unteren Abschnitt des Bewegungs­ rahmens 43 befestigt und im Gewindeeingriff mit einer An­ triebsgewindeschraube 45, die parallel zu den Stangen 33 angeordnet ist. Die Antriebsschraube 45 wird durch einen Motor 46 im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn über Zahnräder 47 und 48 zur Bewegung des Bewegungsrahmens 43 des Vorrichtungshalters in Richtung der Pfeile A und B an­ getrieben, wobei der Motor 46 an der Endplatte 31 befestigt ist. An den gegenüberliegenden Endabschnitten des Bewegungs­ rahmens 43 für den Vorrichtungshalter sind nach oben vor­ springende Verbindungsteile 49 ausgebildet und Magneten 50 sind an den Rückseiten der Verbindungsteile 49 befestigt, so daß deren Vorderseiten dem Auswerfeabschnitt 30 C für die Meßvorrichtung 20 zugewandt sind, wenn sich der Bewegungs­ rahmen 43 des Vorrichtungshalters in der Nähe des Flüssig­ keitszuführungsabschnittes 30 A befindet. Andererseits sind an den gegenüberliegenden Enden des Vorrichtungshalters 42 nach unten vorspringende Verbindungsteile 51 ausgebildet und Magneten 52, die den Magneten 50 zugewandt sind, sind an den Verbindungsteilen 51 befestigt. Die Polarität der Magneten ist so gewählt, daß die Magneten 50 die Magneten 52 anziehen. Wenn daher die Antriebsschraube 45 gedreht wird, um den Bewegungsrahmen 43 des Vorrichtungshalters in Richtung des Pfeiles A zu bewegen während die Magneten 50 an den Magneten 52 haften, wird der Vorrichtungshalter 52 durch den Bewegungsrahmen 43 des Vorrichtungshalters in Richtung des Pfeiles A bewegt. Wenn andererseits der Bewegungsrahmen 43 in Richtung des Pfeiles B bewegt wird, wird der Vor­ richtungshalter 52 durch den Bewegungsrahmen 43 gedrückt und in Richtung des Pfeiles B verschoben. Ein Kurventeil 53, das als Fühlerbewegungseinrichtung wirkt, ist in der Mitte des Vorrichtungshalter-Bewegungsrahmens 43 vorgesehen. Das Kurventeil 53 springt nach oben hervor und hat eine Steuer­ fläche 53 a, die so ausgebildet ist, daß sie an der Seite des Auswerfeabschnitts 30 C für die Meßvorrichtung 20 höher ist und an der dem Potentialdifferenz-Meßabschnitt 30 B zu­ gewandten Seite niedriger ist.

Die Konfiguration des Abschnittes rund um die Heizplatte 36 wird nachfolgend auch unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 beschrieben, die Teilschnitte entlang der Linien V-V und VI-VI in Fig. 3 sind. In dem Potentialdifferenz-Meß­ abschnitt 30 B ist ein Paar Stützstangen 60 für die Meßfühler­ halter an der Unterseite des Stützrahmens 30 befestigt. Die Stützstangen 60 sind so angeordnet, daß sich die Heizplatte 36 zwischen ihnen erstreckt und ein Fühlerhalter 61 ist vertikal gleitbar in einem Gleitsitz an den Stützstangen 60 aufgenommen. Der Fühlerhalter 61 wird von unten durch Bei­ lagen, Dichtungspolster oder dergleichen 62 abgestützt, die an den unteren Enden der Stützstangen 60 befestigt sind. Ein Paar Stützstangen 63 für die Heizplatte 36 ist vertikal in einem Gleitsitz durch den Meßfühlerhalter 61 hindurchge­ führt und die Heizplatte 36 ist an den oberen Enden der Stützstangen 63 befestigt. Federn 64 umgeben in zusammen­ gedrücktem Zustand die Stützstangen 63 zwischen der Heiz­ platte 36 und dem Meßfühlerhalter 61 um die Heizplatte 36 und den Fühlerhalter 61 in entgegengesetzte Richtungen vor­ zuspannen, so daß sie voneinander weg bewegt sind. Der auf diese Weise vorgespannte Meßfühlerhalter 61 wird so durch die Beilagen bzw. Dichtungen 65 gehalten, die an den unteren Enden der die Heizplatte 36 abstützenden Stützstangen 63 be­ festigt sind Die Länge der Stützstangen 60 und der Stütz­ stangen 63 ist so bestimmt, daß die Oberseite der Heizplatte 63 in einer Ebene mit der Oberseite des Stützrahmens 30 für die Meßvorrichtung liegt, wenn die Unterseite des Meßfühler­ halters 61 durch die Beilagen 65 und 62 abgestützt ist. Auch ist das untere Ende des Führungsstangenpaares 66 an dem Meß­ fühlerhalter 61 befestigt. Die Führungsstangen 66 sind so angeordnet, daß sich die Heizplatte 36 zwischen ihnen er­ streckt und die oberen Enden der Führungsstangen 66 sind durch Durchgangsbohrungen 30 d, die in dem Stützrahmen 30 für die Meßvorrichtung 20 ausgebildet sind nach oben heraus­ schiebbar. Federn 67 sind in zusammengedrücktem Zustand rund um die Führungsstangen 66 zwischen dem Stützrahmen 30 für die Meßvorrichtung 20 und dem Meßfühlerhalter 61 angeordnet.

Wenn daher der Meßfühlerhalter 61 von unten nach oben druck­ belastet wird, bewegt er sich abgefedert zusammen mit der Heizplatte 36 entlang der Stützstangen 60 nach oben. In dem Fall, in dem die Heizplatte 36 gleichzeitig von oben nach unten gedrückt wird, wird der Meßfühlerhalter 61 abgefedert in bezug auf die Heizplatte 36 bewegt.

Der Meßfühlerhalter 61 ist mit nach oben hervortretenden Meßfühlern 68 a, 68 b, 69 a, 69 b, 70 a und 70 b zur Messung der Potentialdifferenz versehen (es sind z.B. in diesem Aus­ führungsbeispiel drei Meßfühlerpaare vorgesehen). Die Meß­ fühler 68 a, 68 b, 69 a, 69 b, 70 a und 70 b können durch Ein­ schnitte oder Durchgangsausnehmungen in der Heizplatte 36 nach oben durch die Heizplatte 36 hindurch hervortreten. Die oberen Enden der Meßfühler 68 a, 68 b, 69 a, 69 b, 70 a und 70 b sind innerhalb der Heizplatte 36 insbesondere dann ange­ ordnet, wenn sich die Heizplatte 36 und der Meßfühlerhalter 61 in größtmöglichem Abstand voneinander unter dem Einfluß der Federn 64 befinden, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Wenn der Meßfühlerhalter 61 in bezug auf die Heizplatte 36, wie oben erwähnt, bewegt wird, treten die Meßfühler 68 a, 68 b, 69 a, 69 b, 70 a und 70 b aus der Heizplatte 36 nach oben hervor. Außerdem ist eine Rolle 71 am unteren Abschnitt des Meßfühlerhalters 61 in einer Lage angebracht, in der sie dem Kurventeil 53 des Bewegungsrahmens 43 für den Vorrichtungs­ halter 42 zugeordnet ist. Eine Durchgangsausnehmung 72 ist durch den Stützrahmen 30 für die Meßvorrichtung 20 an einer Stelle zwischen dem Flüssigkeitszuführungsabschnitt 30 A und dem Potentialdifferenz-Meßabschnitt 30 B ausgenommen und ein Strichcodesensor 73 ist unterhalb der Durchgangsausnehmung 72 angeordnet.

Nachfolgend wird die Betriebsweise des Analysegerätes 10 mit dem vorerläuterten Aufbau erläutert. Wenn eine Messung der Ionenaktivität ausgeführt wird, wird der Vorrichtungshalter 42 in einen solchen Zustand gebracht, daß er mit dem Bewe­ gungsrahmen 43 gekoppelt ist, der Motor 46 wird unter Steue­ rung durch einen bekannten Lagesensor oder einen Antriebs­ steuerschaltkreis betätigt und der Vorrichtungshalter 42 wird in dem Flüssigkeitszuführungsabschnitt 30 A positioniert. Wie oben erwähnt ist in diesem Zustand der Vorrichtungshalter 42 exakt und präzise unterhalb der Öffnung 12 des Gehäuses 11 angeordnet. Daher ist es möglich die Meßvorrichtung 20 in die Einsatzöffnung 41 für die Meßvorrichtung des Vorrich­ tungshalters 42 über die Öffnung 12 einzusetzen.

Die Meßvorrichtung 20 kann von jener Art sein wie sie in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung 58(1983)-2 11 648, den japanischen Patentanmeldungen 60(1985)-1 48 564 und 60(1985)-1 80 358 und der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung 60(1985)-2 04 699 beschrieben ist. Die Konfiguration der Meßvorrichtung 20 wird nachfolgend kurz unter Bezugnahme auf Fig. 7 erläu­ tert. Die Meßvorrichtung 20 weist eine obere Rahmenhälfte 400 und eine untere Rahmenhälfte 500, die aus Kunststoff bestehen, auf. Zwischen der oberen Rahmenhälfte 400 und der unteren Rahmenhälfte 500 ist ein ionenselektierendes Elektrodenpaar 101 mit ionenselektierenden Elektroden 111 und 121, die mit ionenselektierenden Lagen gleicher Art versehen und vonein­ ander elektrisch isoliert sind eingeschlossen. Ferner ist zwischen der oberen Rahmenhälfte 400 und der unteren Rahmen­ hälfte 500 ein ionenselektierendes Elektrodenpaar 102 mit ionenselektierenden Elektroden 112 und 122, die an ihren Oberflächen mit ionenselektierenden Schichten versehen und elektrisch voneinander isoliert sind, aufgenommen. Ferner ist zwischen der oberen Rahmenhälfte 400 und der unteren Rahmenhälfte 500 ein weiteres ionenselektierendes Elektroden­ paar 103 mit ionenselektierenden Elektroden 113 und 123, die an ihren Oberflächen mit ionenselektierenden Lagen bzw. Schichten versehen und voneinander elektrisch isoliert sind, ferner eine wasserundurchlässige Zwischenlage 200, die an jeder Seite eine Haftschicht aufweist und ein Paar poröser, flüssigkeitsverteilender Teile 310 und 320 eingeschlossen, die aus Baumwoll- und regeneriertem Cellulosefaserfließstoff bestehen und gleichmäßig Poren aufweisen.

Die obere Rahmenhälfte 400 ist mit einem Paar Flüssigkeits­ zuführungsausnehmungen 410 und 420 sowie mit einer Ausnehmung 450 versehen, die sich quer zu den Flüssigkeitszuführungs­ ausnehmungen 410 und 420 erstreckt. Eine poröse bzw. saug­ fähige Brücke 600, die aus Polyäthylen-Terephtalat-Fasern oder dergleichen besteht, ist in der Ausnehmung 450 aufge­ nommen und festgelegt. Die Tiefe der Ausnehmung 450 ist so gewählt, daß die Brücke 600 nicht über die Oberseite der oberen Rahmenhälfte 400 hinaussteht.

Das wasserundurchlässige Schichtteil 200 ist unterhalb der oberen Rahmenhälfte 400 mit den ionenselektierenden Elektro­ denpaaren 101, 102, 103 dazwischen angeordnet und mit Durch­ gangsausnehmungen (Flüssigkeitsdurchtrittsdurchgängen) 210 und 220, die auf die Flüssigkeitszuführungsöffnungen 410 und 420 ausgerichtet sind sowie mit Durchgangsausnehmungen (Flüssigkeitsdurchtrittsdurchgängen) 211, 212, 213, 221, 222 und 223 versehen, die jeweils auf Abschnitte der ionen­ selektierenden Segmente der ionenselektierenden Elektroden 111, 112, 113, 121, 122 und 123 ausgerichtet sind, versehen.

Unterhalb des wasserundurchlässigen Schichtteiles 200 ist das poröse Flüssigkeitsverteilungsteil 310 so angeordnet, daß es auf die Durchgangsausnehmungen 210, 211, 212 und 213 ausgerichtet ist und das poröse Flüssigkeitsverteilungsteil 320 ist so angeordnet, daß es mit den Durchgangsausnehmungen 220, 221, 222 und 223 übereinstimmt. Die untere Rahmenhälfte 500 ist mit Ausnehmungen (horizontalen Flüssigkeitskanälen) 510 und 520 versehen, die eine derartige Form haben, daß sie in der Lage sind, darin die porösen Flüssigkeitsverteilungs­ teile 310 und 320 aufzunehmen. Auch ist die obere Rahmen­ hälfte 400, das wasserundurchlässige Schichtteil 200 und die untere Rahmenhälfte 500 jeweils mit einem Paar Durchgangs­ ausnehmungen (Luftaustrittsöffnungen) 430 und 440, einem Paar Durchgangsausnehmungen 230 und 240 und einem Paar Durchgangsausnehmungen 530 und 540 versehen, die Luftaus­ trittsöffnungen bilden, die sich durch die ganze Meßvor­ richtung 20 erstrecken. Die ionenselektierenden Elektroden­ paare 101, 102 und 103 sind so angeordnet, daß ihre ionen­ selektierenden Lagen nach unten weisen und Endabschnitte dieser ionenselektierenden Elektrodenpaare bilden die Unter­ seite der Meßvorrichtung 20 durch ein Paar Ausschnitte 250 und 260 der wasserundurchlässigen Schicht- bzw. Zwischen­ teiles 200 und einem Paar von Ausschnitten 550 und 560 der unteren Rahmenhälfte 500.

In dieser Meßvorrichtung 20 sind die ionenselektierenden Elektrodenpaare 101, 102 und 103 jeweils mit ionenselektie­ renden Lagen bzw. Schichten versehen, die wahlweise z.B. auf Chlor-, Kalium- und Natrium-Ionen (Cl⁻, K⁺ und Na⁺ Ionen) ansprechen. Eine Vergleichslösung, die diese Ionen, deren Ionenaktivitätwerte bekannt sind, enthält wird der Flüssig­ keitszuführungsausnehmung 410 zugeführt und eine Musterlösung bzw. Probenlösung deren Ionenaktivitätswerte unbekannt sind, ist der Flüssig­ keitszuführungsausnehmung 420 zugeführt. Die zugeführte Ver­ gleichslösung tritt durch das poröse Flüssigkeitsverteilungs­ teil 310 über den Flüssigkeitsdurchgang 210 nach unten hin­ durch und steigt anschließend durch die Flüssigkeitsdurchgänge 211, 212 und 213 nach oben zu den ionenselektierenden Lagen der ionenselektierenden Elektroden 111, 112 und 113 auf. Andererseits durchdringt die zugeführte Musterlösung das poröse Flüssigkeitsverteilungsteil 320 über den nach unten führenden Flüssigkeitsdurchgang 220 und steigt anschließend durch die Flüssigkeitsdurchgänge 221, 222 und 223 zu den ionenselektierenden Lagen der ionenselektierenden Elektroden 121, 122 und 123 auf. Die Vergleichslösung und die Muster­ lösung kommen auch in Berührung miteinander nahe der Mitte der Brücke 600, wodurch eine elektrisch leitfähige Verbin­ dung zwischen ihnen entsteht. Im Ergebnis dessen entsteht eine der Differenz der Ionenaktivität der Chlor-, Kalium­ und Natrium-Ionen entsprechende Potentialdifferenz zwischen der Vergleichslösung und der Musterlösung jeweils zwischen den ionenselektierenden Elektroden 111 und 121, den ionen­ selektierenden Elektroden 112 und 122 und zwischen den ionen­ selektierenden Elektroden 113 und 123. Demzufolge ist es mög­ lich, die Ionenaktivität jedes Ions in der Musterlösung zu bestimmen, wenn die Potentialmeßfühler von unten durch die Ausschnitte 550 und 560 hindurch bis zur Berührung mit den Endabschnitten der ionenselektierenden Elektroden vorge­ schoben werden und die Potentialdifferenz über jedes Elek­ trodenpaar wird erfaßt.

Die Meßvorrichtung 20 wird in die Einsatzöffnung 41 für die Meßvorrichtung mit der oberen Rahmenhälfte 400 nach oben eingesetzt und die Vergleichslösung und die Musterlösung werden jeweils durch die Flüssigkeitszuführungsausnehmungen 410 und 420, z.B. unter Verwendung einer Dual-Pipettenein­ richtung, zugeführt. Wenn die Starttaste 14, gezeigt in Fig. 1, gedrückt wird, wird der Motor 46 in Betrieb gesetzt und der Bewegungsrahmen 43 für den Vorrichtungshalter wird in Richtung des Pfeiles A bewegt. Der Vorrichtungshalter 42 wird ebenfalls in den Potentialdifferenz-Meßabschnitt 30 B bewegt, indem er durch den Bewegungsrahmen 43 gezogen wird und kommt in Berührung mit einem Anschlag 90. Somit wird die Meßvorrichtung 20, die auf dem Vorrichtungshalter 42 ge­ halten ist in einer bestimmten Lage, die der Heizplatte 36 gegenüberliegt, positioniert. Der Motor 46 läuft weiter und der Bewegungsrahmen 43 für den Vorrichtungshalter 42 wird über eine bestimmte Entfernung weiterbewegt. Da die Bewe­ gung des Vorrichtungshalters 42 durch den Anschlag 90 auf­ gehalten wird, werden gleichzeitig dabei die Magneten 50 von den Magneten 52 getrennt und der Bewegungsrahmen 43 bewegt sich wie vorerwähnt, allein. Wenn der Bewegungsrahmen 43 auf diese Weise bewegt wird, kommt die Steuerfläche 53 a des Steuerteils 53 in Berührung mit der Rolle 71 des Meß­ fühlerhalters 61 und drückt den Meßfühlerhalter 61 nach oben. Im Ergebnis dessen wird die Heizplatte 36, wie oben erwähnt, nach oben gedrückt und fixiert die Meßvorrichtung 20, die in dem Vorrichtungshalter 42 gehalten ist, andrückend gegen die Halteplatte 37. Gleichzeitig treten die Führungs­ stangen 66 von dem Vorrichtungsstützrahmen 30, eingesetzt in Führungsbohrungen 91 des Vorrichtungshalters 42, nach oben hervor wenn der Meßfühlerhalter 61 nach oben bewegt wird und justieren die Position des Vorrichtungshalters 42, so daß folglich die Meßvorrichtung 20 in einer bestimmten Lage festgehalten ist. Wenn die Meßvorrichtung 20 auf diese Weise gegen die Halteplatte bzw. Gegenlagerplatte 37 ge­ drückt worden ist, wird hierdurch auch die Aufwärtsbewegung der Heizplatte 36 begrenzt. Der Meßfühlerhalter 61 wird um einen bestimmten Weg weiter nach oben gedrückt und hier­ durch werden die Meßfühler 68 a, 68 b, 69 a, 69 b, 70 a und 70 b nach oben aus der Oberseite der Heizplatte 36 herausge­ schoben. Die auf diese Weise heraustretenden Meßfühler 68 a und 68 b greifen in die Ausschnitte 550 und 560 der Meßvor­ richtung 20 von unten ein und kommen in Berührung mit den ionenselektierenden Elektroden 111 und 121. Ebenso treten die Meßfühler 69 a und 69 b in die Ausschnitte 550 und 560 von unten ein und kommen in Berührung mit den ionenselektie­ renden Elektroden 112 und 122. In gleicher Weise treten die Meßfühler 70 a und 70 b von unten in die Ausschnitte 550 und 560 ein und berühren die ionenselektierenden Elektroden 113 und 123. Um zuverlässig dafür zu sorgen, daß die Meßfühler 68 a 68 b 69 a, 69 b, 70 a und 70 b die ionenselektierenden Elektroden berühren, sollten die Meßfühler 68 a, 68 b, 69 a, 69 b, 70 a und 70 b vorzugsweise an dem Meßfühlerhalter 61 über Federteile, wie zum Beispiel Druckfedern, aufgenommen sein.

In diesem Zustand wird der Motor 46 angehalten, und anschlie­ ßend wird die Meßvorrichtung 20 durch die Heizplatte 36 auf eine bestimmte Temperatur erwärmt. Nachdem ein bestimmter Zeitraum verstrichen ist, werden die Potentialdifferenzen quer über die ionenselektierenden Elektrodenpaare 101, 102 und 103 unter Verwendung eines nicht gezeigten, bekannten Potentialdifferenz-Meßschaltkreises, der mit den Meßfühlern 68 a, 68 b, 69 a, 69 b, 70 a und 70 b verbunden ist, gemessen. Wie oben erwähnt werden die Ionenaktivitätswerte der Natrium-, Kalium- und Chlor-Ionen (Na⁺-, K⁺- und Cl⁻-Ionen) durch die Messung der Potentialdifferenz gemessen. Wie in Fig. 1 ge­ zeigt, werden die so gemessenen Ionenaktivitätswerte auf dem Anzeigeabschnitt 15 angezeigt oder auf Aufzeichnungspapier 17 in dem Aufzeichnungsabschnitt 16 aufgezeichnet. Jede Meßvor­ richtung 20, die im Zusammenhang mit dem Analysiergerät be­ nutzt wird, hat zur Identifikation einen Strichcode. Der Strichcode der Meßvorrichtung 20, die der Messung von Poten­ tialdifferenzen unterworfen wird, wird durch den Strichcode­ sensor 73 ausgelesen und die Ionenaktivitätswerte werden gemeinsam mit dem Identifikationscode der Meßvorrichtung 20 angezeigt oder aufgezeichnet.

Wenn die Messung der Potentialdifferenzen beendet ist, wird der Motor 46 in umgekehrter Drehrichtung angetrieben, um den Bewegungsrahmen 43 in Richtung des Pfeiles B zu bewegen. Auf diese Weise wird das Kurventeil 53 allmählich vom Ein­ griff mit der Rolle 71 des Meßfühlerhalters 61 gelöst und der Meßfühlerhalter 61 bewegt sich nach unten. Daher werden die Meßfühler 68 a, 68 b, 69 a, 69 b, 70 a und 70 b zuerst von der Meßvorrichtung 20 getrennt, die Führungsstangen 66 bewegen sich aus den Führungsbohrungen 91 des Vorrichtungshalters 42 nach unten und die Heizplatte 36 bewegt sich nach unten in eine Position, in der ihre Oberfläche sich wieder in einem Höhenniveau mit der Oberfläche des Stützrahmens 30 befindet. Da der Motor 46 weiterhin angetrieben wird und der Bewegungs­ rahmen 43 sich weiterhin bewegt, drücken die Verbindungs­ teile 49 des Bewegungsrahmens 43 die Verbindungsteile 51 über die Magneten 50 und die Magneten 52 mit der Folge, daß der Vorrichtungshalter 42 in Richtung des Pfeiles B bewegt wird. Infolgedessen wird die Meßvorrichtung 20, deren Poten­ tialdifferenzmessung beendet wurde, durch den Vorrichtungs­ halter 42 aus dem Potentialdifferenz-Meßabschnitt 30 B in den Flüssigkeitszuführungsabschnitt 30 A. Der Motor 46 wird betätigt bis der Vorrichtungshalter 42 in die Lage über dem Auswerfeabschnitt 30 C für die Meßvorrichtung 20 gelangt. Wenn der Vorrichtungshalter 42 in die Position oberhalb des Auswerfeabschnittes 30 C gelangt, kann die Meßvorrichtung 20, die auf dem Vorrichtungshalter 42 gehalten ist, in die Aus­ werfergleitöffnung 38 fallen. Die Meßvorrichtung 20 wird aus der Auswerferöffnung 13 über den Durchgang 39 ausge­ geben. Anschließend wird der Motor umgekehrt angetrieben, um den Vorrichtungshalter 42 in den Flüssigkeitszuführungs­ abschnitt 30 A zurückzuführen und der Vorrichtungshalter 42 wird in dem Flüssigkeitszuführungsabschnitt 30 A angehalten und ist somit vorbereitet für einen neuen Arbeitszyklus.

Die Erfindung betrifft ein Analysegerät zur Messung der Ionenaktivität mit einem Stützrahmen für eine Meßvorrichtung, die mit einem Flüssigkeitszuführungsabschnitt zur Zuführung einer Vergleichslösung in Tropfen zu einer Elektrode eines ionenselektierenden Elektrodenpaares der Meßvorrichtung für die Ionenaktivität und zur Zuführung einer Probenlösung in Tropfen zu der anderen Elektrode des Elektrodenpaares ver­ sehen ist, ferner mit einem Potentialdifferenz-Meßabschnitt und einem Auswerferabschnitt für die Meßvorrichtung zum Aus­ werfen derselben. Ein Vorrichtungshalter zur Halterung der Meßvorrichtung ist an dem Vorrichtungsstützrahmen gelagert. Ein Bewegungsmechanismus für den Vorrichtungshalter bewegt den Vorrichtungshalter, um die Meßvorrichtung schrittweise in die jeweiligen Abschnitte des Stützrahmens zu führen.

Eine Meßfühlerbewegungseinrichtung ist mit dem Bewegungs­ mechanismus für den Vorrichtungshalter gekoppelt, um zu veranlassen, daß die Meßfühler zur Erfassung der Potential­ differenz in Berührung mit den Elektroden treten, wenn die Meßvorrichtung in den Potentialdifferenz-Meßabschnitt des Stützrahmens eingetreten ist und der die Meßfühler von den Elektroden weg bewegt, bevor die Meßvorrichtung aus dem Potentialdifferenz-Meßabschnitt herausbewegt wird.

Claims (6)

1. Analysegerät zur Messung der Ionenaktivität unter Ver­ wendung einer Ionenaktivitäts-Meßvorrichtung, die mit zumindest einem ionenselektierenden Elektrodenpaar zur Erzeugung eines der Ionenaktivität eines bestimmten Ions entsprechenden Poten­ tials, und mit einer durchlässigen Brücke, die angeordnet ist, um die Elektroden des ionenselektierenden Elektrodenpaares miteinander zu verbinden, versehen ist, gekennzeichnet durch:
einen Meßvorrichtungs-Stützrahmen (30), versehen mit einem Flüssigkeitszuführungs­ abschnitt (30 A) zur insbesondere tropfen­ weisen Zuführung einer Vergleichslösung zu einer der Elektroden (111, 112, 113) des ionenselektierenden Elektrodenpaares (101, 102, 103) der eingesetzten Meßvorrichtung (20) zur Messung der Ionenaktivität und zur tropfen­ weisen Zuführung einer Probenlösung zu der anderen Elektrode (121, 122, 123) des ionen­ selektierenden Elektrodenpaares (101, 102, 103), einem Potentialdifferenz-Erfassungsab­ schnitt (30 B) und versehen mit einem Vor­ richtungsauswerferabschnitt (30 C) zum Ausgeben der Ionenaktivität-Meßvorrichtung (20),
einen Vorrichtungshalter (42) zur Halterung der Ionenaktivitäts-Meßvorrichtung (20) an dem Vorrichtungs-Stützrahmen (30),
eine Halter-Bewegungseinrichtung (43) zur Bewegung des Vorrichtungshalters (42), um die Ionenaktivitäts-Meßvorrichtung (20), die durch den Vorrichtungshalter (42) auf­ genommen ist, schrittweise in die jeweiligen Abschnitte (30 B, 30 A, 30 C) des Vorrichtungs- Stützrahmens (30) zu bewegen,
Potentialdifferenz-Meßfühler (68 a, 68 a, 69 a, 69 b, 70 a, 70 b) die zum Kontakt mit den Elek­ troden (111, 112, 113, 211, 212, 213) des ionenselektierenden Elektrodenpaares (101, 102, 103) zur Messung einer Potentialdifferenz zwischen den Elektroden (111, 211 bzw. 112, 212 bzw. 113, 213) ausgebildet sind, und
eine Bewegungseinrichtung (53, 71), die mit der Vorrichtungshalter-Bewegungseinrichtung (43) gekoppelt ist, um die Meßfühler (68 a, 68 b, 69 a, 69 b, 70 a, 70 b) mit den Elektroden (111, 112, 113, 211, 212, 213) in Kontakt zu bringen, wenn die Ionenaktivitäts-Meß­ vorrichtung (20) in den Potentialdifferenz- Meßabschnitt (30 B) des Vorrichtungs-Stütz­ rahmens (30) geführt ist, und um die Meß­ fühler (68 a, 68 b, 69 a, 69 b, 70 a, 70 b) von den Elektroden (111, 112, 113, 211, 212, 213) weg zu bewegen bevor die Ionenaktivitäts- Meßvorrichtung (20) aus dem Potentialdifferenz- Meßabschnitt (30 B) herausbewegt ist.

2. Analysegerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorrichtungshalter-Bewegungs­ einrichtung einen Vorrichtungshalter-Bewegungsrahmen (43) aufweist, der lösbar dem Vorrichtungshalter (42) zugeordnet ist, so daß der Vorrichtungshalter-Bewegungsrahmen (43) von dem Vorrichtungshalter (42) zur weiteren Bewegung von dem Vorrichtungshalter (42) weg losgelöst ist nachdem der Vor­ richtungshalter-Bewegungsrahmen (43) den Vorrichtungshalter (42) bis in den Potentialdifferenz-Meßabschnitt (30 B) bewegt hat.

3. Analysegerät nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßfühler-Bewegungseinrichtung ein Steuerteil (53) aufweist, das an dem Vorrichtungshalter- Bewegungsrahmen (43) befestigt ist und das eine Steuerkurve aufweist, die in Richtung des Potentialdifferenz-Meßab­ schnittes (30 B) nach unten geneigt ist.

4. Analysegerät nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Meßfühler (68 a, 68 b, 69 a, 69 b, 70 a, 70 b) durch einen vertikal gleitbaren Meßfühlerhalter (21) nach oben herausschiebbar sind, wobei der Meßfühlerhalter (61) unterhalb des Vorrichtungs-Stützrahmens (30) in dem Poten­ tialdifferenz-Meßabschnitt (30 B) angeordnet ist.

5. Analysegerät nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Meßfühlerhalter (61) mit einer Rolle (71) versehen ist, die an dessen unterem Abschnitt angeordnet ist, um mit dem Steuerteil (53) zusammenzuwirken, das an dem Vorrichtungshalter-Bewegungsrahmen (43) befestigt ist.

6. Analysegerät nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Heizplatte (36) tragende Stütz­ stangen (63) vertikal gleitbar durch den Meßfühlerhalter (61) hindurchtretend in diesem eingesetzt sind, die Heizplatte (36) an den oberen Enden der die Heizplatte (36) tragenden Stütz­ stangen (63) angeordnet ist und Federn in zusammengedrücktem Zustand,die Stützstangen (63) umgebend zwischen dem Meß­ fühlerhalter (61) und der Heizplatte (36) angeordnet sind.