DE3701176C2 - Analyseger{t zur Messung der Ionenaktivit{t - Google Patents
Analyseger{t zur Messung der Ionenaktivit{tInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Analysegerät zur Messung
der Ionenaktivität unter Verwendung einer Ionenaktivitäts
meßvorrichtung, die mit zumindest einem ionenselektierenden
Elektrodenpaar und mit einer durchlässigen Brücke versehen ist,
mit einem Meßvorrichtungs-Stützrahmen, versehen mit einem
Flüssigkeitszuführungsabschnitt zur insbesondere tropfenweisen
Zuführung einer Vergleichslösung zu einer der Elektroden und
einer Probenlösung zu der anderen Elektrode des ionenselektie
renden Elektrodenpaares, einem Potentialdifferenz-Erfassungs
abschnitt und einem Vorrichtungsauswerferabschnitt zum Ausgeben
der Ionenaktivitätmeßvorrichtung, einem Vorrichtungshalter zur
Halterung der Ionenaktivitätsmeßvorrichtung an dem Vorrich
tungs-Stützrahmen, Meßfühlern, die zum Kontakt mit den Elektro
den des ionenselektierenden Elektrodenpaares zur Messung einer
Potentialdifferenz zwischen den Elektroden ausgebildet sind,
und einer Meßfühler-Bewegungseinrichtung zur Bewegung der Meß
fühler in eine erste Position, in der die Meßfühler außer Kon
takt mit den Elektroden sind und in eine zweite Position, in
der die Meßfühler in Kontakt mit den Elektroden sind.
Eine Ionenaktivitätsmeßvorrichtung mit einem verschieblichen
Schlitten ist zum Beispiel in dem japanischen Patent
JP-58-4981 vorgeschlagen worden, die eine Flüssigkeitsprobe,
die in Tropfen zugeführt wird, aufnimmt und die Aktivität
spezifischer Ionen, die in der Probe enthalten sind, mißt.
Bekannte Meßvorrichtungen für die Bestimmung der Ionenaktivität
mit einem verschieblichen Schlitten weisen 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 4 257 862 und der japanischen Patentanmeldung
JP-59-12794 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, das die
Messung der Ionenaktivität effizient und rasch ausführt.
Diese Aufgabe wird bei einem Analysegerät der eingangs genann
ten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Vorrichtungs
halter-Bewegungseinrichtung zum schrittweisen Transport des
Vorrichtungshalters in die jeweiligen Abschnitte des Vorrich
tungs-Stützrahmens vorgesehen ist, und die Meßfühler-Bewegungs
einrichtung mit der Vorrichtungs-Bewegungseinrichtung gekoppelt
ist.
Die Ionenaktivitätsmeßvorrichtung wird durch den Vorrichtungs
halter gehalten. Nachdem eine Vergleichslösung und eine Proben
lösung der Ionenaktivitätsmeßvorrichtung vom Schlittentyp an
dem Stützrahmen zugeführt wurde, wird die Meßvorrichtung durch
die Vorrichtungshalter-Bewegungseinrichtung automatisch entlang
dem Stützrahmen bis in den Potentialdifferenz-Meßabschnitt
hineinbewegt. Daher ist es möglich, Meßfehler, die durch
Schwingungen der Ionenaktivitätsmeßvorrichtung infolge eines
Verschiebens von Hand verursacht wurden, zu vermeiden und die
Messung schnell und effizient auszuführen.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
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 30A ist in der Mitte des Stützrahmens 30
für die Meßvorrichtung angebracht und ein Potentialdifferenz-
Meßabschnitt 30B und ein Auswurfabschnitt 30C für die Meß
vorrichtung sind so angeordnet, daß der Flüssigkeitszufüh
rungsabschnitt 30A dazwischen liegt. Der Stützrahmen 30 für
die Meßvorrichtung ist derart innerhalb des Gehäuses 11 an
geordnet, daß der Flüssigkeitszuführungsabschnitt 30A genau
unterhalb der Öffnung 12 angeordnet ist. Der Stützrahmen 30
für die Meßvorrichtung ist mit einer Durchgangsöffnung 35
in dem Potentialdifferenz-Meßabschnitt 30B 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 30C der Meßvorrich
tung, ist der Stützrahmen 30 mit einer Auswerfeöffnung 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 30A, den Potentialdifferenz-Meßabschnitt
30B und den Vorrichtungsauswerferabschnitt 30C 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 30C für die
Meßvorrichtung 20 zugewandt sind, wenn sich der Bewegungs
rahmen 43 des Vorrichtungshalters in der Nähe des Flüssig
keitszuführungsabschnittes 30A 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 53a, die so ausgebildet ist, daß sie an der Seite
des Auswerfeabschnitts 30C für die Meßvorrichtung 20 höher
ist und an der dem Potentialdifferenz-Meßabschnitt 30B 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 30B 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 36
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 30d, 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 68a, 68b, 69a, 69b, 70a und 70b zur Messung der
Potentialdifferenz versehen (es sind z. B. in diesem Aus
führungsbeispiel drei Meßfühlerpaare vorgesehen). Die Meß
fühler 68a, 68b, 69a, 69b, 70a und 70b können durch Ein
schnitte oder Durchgangsausnehmungen in der Heizplatte 36
nach oben durch die Heizplatte 36 hindurch hervortreten.
Die oberen Enden der Meßfühler 68a, 68b, 69a, 69b, 70a und
70b 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 68a, 68b, 69a, 69b, 70a und 70b
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 30A und
dem Potentialdifferenz-Meßabschnitt 30B 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 30A 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 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 vorm haben, daß sie
in der Lage sind, darin die porösen Flüssigkeitsverteilungs
teile 310 und 320 aufzunehmen. Auch ist die obere Rahmen
hälfte 400, daß 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 30B
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 53a
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 26 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 68a, 68b, 69a, 69b, 70a und 70b
nach oben aus der Oberseite der Heizplatte 36 herausge
schoben. Die auf diese Weise heraustretenden Meßfühler 68a
und 68b 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 69a und 69b 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 70a und 70b 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 68a, 68b, 69a, 69b, 70a und 70b
die ionenselektierenden
Elektroden berühren, sollten die Meßfühler 68a, 68b, 69a,
69b, 70a und 70b vorzugsweise an dem Meßfühlerhalter 61 über
Federteile, wie zum Beispiel Druckfedern, aufgenommen sein.
In diesem Zustand wird der Motor 46 angehalten, und anschlies
send 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
68a, 68b, 69a, 69b, 70a und 70b 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 68a, 68b, 69a, 69b, 70a und 70b 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 30B in
den Flüssigkeitszuführungsabschnitt 30A. Der Motor 46 wird
betätigt bis der Vorrichtungshalter 42 in die Lage über dem
Auswerfeabschnitt 30C für die Meßvorrichtung 20 gelangt.
Wenn der Vorrichtungshalter 42 in die Position oberhalb des
Auswerfeabschnittes 30C 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 30A zurückzuführen und der Vorrichtungshalter 42
wird in dem Flüssigkeitszuführungsabschnitt 30A angehalten
und ist somit vorbereitet für einen neuen Arbeitszyklus.
Claims (6)
1. Analysegerät zur Messung der Ionenaktivität unter Verwendung
einer Ionenaktivitäts-Meßvorrichtung, die mit zumindest einem
ionenselektierenden Elektrodenpaar und mit einer durchlässigen
Brücke versehen ist, mit
einem Meßvorrichtungs-Stützrahmen, versehen mit einem Flüssigkeitszuführungsabschnitt zur insbesondere tropfenweisen Zuführung einer Vergleichslösung zu einer der Elektroden und einer Probenlösung zu der anderen Elektrode des ionenselektie renden Elektrodenpaares, einem Potentialdifferenz -Erfassungs abschnitt und einem Vorrichtungsauswerferabschnitt zum Ausgeben der Ionenaktivität-Meßvorrichtung,
einem Vorrichtungshalter zur Halterung der Ionenaktivitäts- Meßvorrichtung an dem Vorrichtungs-Stützrahmen,
Meßfühlern, die zum Kontakt mit den Elektroden des ionenselek tierenden Elektrodenpaares zur Messung einer Potentialdifferenz zwischen den Elektroden ausgebildet sind, und
einer Meßfühler-Bewegungseinrichtung zur Bewegung der Meßfühler in eine erste Position, in der die Meßfühler außer Kontakt mit den Elektroden sind und in eine zweite Position, in der die Meßfühler in Kontakt mit den Elektroden sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtungshalter-Bewegungs einrichtung (43) zum schrittweisen Transport des Vorrichtungs halters (42) in die jeweiligen Abschnitte (30B, 30A, 30C) des Vorrichtungs-Stützrahmens (30) vorgesehen ist, und die Meß fühler-Bewegungseinrichtung (53, 71) mit der Vorrichtungs- Bewegungseinrichtung (43) gekoppelt ist.
einem Meßvorrichtungs-Stützrahmen, versehen mit einem Flüssigkeitszuführungsabschnitt zur insbesondere tropfenweisen Zuführung einer Vergleichslösung zu einer der Elektroden und einer Probenlösung zu der anderen Elektrode des ionenselektie renden Elektrodenpaares, einem Potentialdifferenz -Erfassungs abschnitt und einem Vorrichtungsauswerferabschnitt zum Ausgeben der Ionenaktivität-Meßvorrichtung,
einem Vorrichtungshalter zur Halterung der Ionenaktivitäts- Meßvorrichtung an dem Vorrichtungs-Stützrahmen,
Meßfühlern, die zum Kontakt mit den Elektroden des ionenselek tierenden Elektrodenpaares zur Messung einer Potentialdifferenz zwischen den Elektroden ausgebildet sind, und
einer Meßfühler-Bewegungseinrichtung zur Bewegung der Meßfühler in eine erste Position, in der die Meßfühler außer Kontakt mit den Elektroden sind und in eine zweite Position, in der die Meßfühler in Kontakt mit den Elektroden sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtungshalter-Bewegungs einrichtung (43) zum schrittweisen Transport des Vorrichtungs halters (42) in die jeweiligen Abschnitte (30B, 30A, 30C) des Vorrichtungs-Stützrahmens (30) vorgesehen ist, und die Meß fühler-Bewegungseinrichtung (53, 71) mit der Vorrichtungs- Bewegungseinrichtung (43) gekoppelt ist.
2. Analysegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorrichtungshalter-Bewegungseinrichtung einen Vorrichtungs
halter-Bewegungsrahmen (43) aufweist, der lösbar dem Vorrich
tungshalter (42) zugeordnet ist und von dem Vorrichtungshalter
(42) losgelöst über eine Position, in der der Vorrichtungshal
ter (42) in dem Potentialdifferenz-Meßabschnitt (30B) ist,
hinaus bewegbar ist.
3. Analysegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Meßfühler-Bewegungseinrichtung ein Steuerteil (53) auf
weist, das an dem Vorrichtungshalter-Bewegungsrahmen (43) be
festigt ist und das eine Steuerkurve aufweist, die in Richtung
des Potentialdifferenz-Meßabschnittes (30B) nach unten geneigt
ist.
4. Analysegerät nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Meßfühler (68a, 68b, 69a, 69b,
70a, 70b) durch einen vertikal gleitbaren Meßfühlerhalter (61)
nach oben herausschiebbar sind, wobei der Meßfühlerhalter (61)
unterhalb des Vorrichtungs-Stützrahmens (30) in dem Potential
differenz-Meßabschnitt (30B) angeordnet ist.
5. Analysegerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der Meßfühlerhalter (61) mit einer Rolle (71) versehen ist, die
an dessen unterem Abschnitt angeordnet ist und mit dem Steuer
teil (53) in Eingriff bringbar ist.
6. Analysegerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Heizplatte (36) tragende Stützstangen (63) vertikal
gleitbar durch den Meßfühlerhalter (61) hindurchtretend in die
sem eingesetzt sind, die Heizplatte (36) an den oberen Enden
der die Heizplatte (36) tragenden Stützstangen (63) angeordnet
ist und Federn (64) in zusammengedrücktem Zustand, die Stütz
stangen (63) umgebend, zwischen dem Meßfühlerhalter (61) und
der Heizplatte (36) angeordnet sind.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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GB9708585D0 (en) * | 1997-04-29 | 1997-06-18 | Eastman Kodak Co | Apparatus, magazine and method for electrochemical detection or measurement |
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