DE3821603A1 - Eingabevorrichtung zum einbringen fluessiger oder gasfoermiger medien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Eingabevorrichtung zum Einbringen flüssiger oder gasförmiger Medien in den Analysenweg eines Analysengerätes mit einem Eingabeelement, welches aus einer Grundposition in zumindest eine Probeneingabeposition bringbar ist, bei der zur Eingabe von Serienproben ein die zu untersu­ chenden Proben tragender automatischer Probenwechsler vorgese­ hen ist, welcher in einer im wesentlichen normal zur Bewe­ gungsrichtung des Eingabeelementes gerichteten Bewegung die Proben an das Eingabeelement heranführt.

Eine Eingabevorrichtung der eingangs erwähnten Art wurde durch die DE-OS 20 65 169 bekannt. Bei dieser bekannten Einrichtung ist ein durch gelochte Scheiben gebildeter Probenwechsler vor­ gesehen, der mit einem zwischen einer Eingabeposition und ei­ ner Grundposition verschiebbaren Eingabeelement zusammenwirkt. Bei dieser bekannten Lösung ergibt sich allerdings der Nach­ teil, daß diese Vorrichtung keinerlei Vorkehrungen für Einzel­ proben aufweist. Außerdem ist bei dieser Einrichtung von Nach­ teil, daß die Eingabevorrichtung zwischen dem Eintauchen in die einzelnen Proben nicht oder nur schwer gereinigt werden kann und daher eine gegenseitige Beeinflussung der Proben nicht ausschließbar ist.

Eine weitere Eingabevorrichtung ist aus der AT-PS 3 81 794 be­ kannt. Diese Eingabevorrichtung besteht hier aus einem aus ei­ ner Grundposition in eine Eingabeposition für Einzelproben verschwenkbaren Eingabeelement in der Form einer durch einen Hebelmechanismus verstellbaren Hohlnadel, welche in der Grund­ position mit einer trichterförmigen Eingabeöffnung zusammen­ wirkt. Durch die Ermöglichung der Zufuhr der Standard- bzw. Reinigungsmedien, sowie auch ggf. von Luft zur Trocknung des Probenweges über die Eingabeöffnung in das in der Grundposi­ tion befindliche Eingabeelement, ist ein sehr einfacher Aufbau des Analysengerätes gegeben, bei dem beispielsweise im tatsächlich von der Probe zurückzulegenden Analysenweg ab der Eingabeöffnung keinerlei Ventile oder sonstige Absperrorgane mehr notwendig sind. Nur zur Probenaufnahme ist eine Trennung des dichten Zusammenwirkens zwischen Eingabeelement und trich­ terförmiger Eingabeöffnung und ein Ausschwenken des Eingabe­ elementes zur Probenaufnahme erforderlich; in allen anderen Betriebszuständen des Analysengerätes ist der Medienweg zwi­ schen den einzelnen Zufuhrbehältern und dem Abfallbehälter fest vorgegeben und abgeschlossen, wobei die Steuerung des je­ weiligen tatsächlich in den Analysenweg eingebrachten Mediums nur über drei Ventile erfolgt.

Nachteilig bei der bekannten Eingabevorrichtung ist lediglich der von Hand zu bedienende, relativ komplizierte Hebemecha­ nismus, welches das Eingabeelement von der Grundposition in die Eingabeposition bringt, wodurch eine automatische Zufuhr von Serienproben nicht oder nur konstruktiv aufwendig durch­ führbar ist.

Weiters ist aus der AT-PS 3 77 366 ein Analysengerät mit einer Eingabevorrichtung bekannt, welche sowohl über eine Einzelpro­ ben- als auch über eine Serienproben-Eingabeeinheit verfügt. Nachteiligerweise liegt jedoch hier nicht ein einzelnes Einga­ beelement für alle einzubringenden Medien vor, sondern zwei, wobei der Weg der einzelnen Medien zum Analysenweg des Analy­ sengerätes unterschiedlich ist, was neben einem komplizierten Aufbau auch zu Meßfehlern aufgrund ungleicher Meßbedingungen führen kann.

Ausgehend von einer Eingabevorrichtung für flüssige und gas­ förmige Proben der eingangs genannten Art, besteht die Aufgabe der Erfindung im wesentlichen darin, eine Eingabevorrichtung vorzuschlagen, bei welcher neben der Eingabe von Serienproben auch die Eingabe von Einzelproben auf konstruktiv einfache Weise möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Probenwechsler zwischen Küvetten für die Proben Aussparungen aufweist, durch welche das Eingabeelement automatisch von der Eingabeposition für Serienproben in die Grundposition führbar ist und mit einer Eingabeöffnung für Eich- oder Reinigungsme­ dien in Kontakt kommt und daß eine weitere Eingabeposition zur Zufuhr von Einzelproben vorgesehen ist. Die Küvetten des Pro­ benwechslers können dabei sowohl linear als auch kreisförmig angeordnet sein. Die nach jeder Küvette angeordnete Ausspa­ rung, beispielsweise eine Bohrung oder eine Einbuchtung, er­ möglicht es, nach translatorischer oder rotatorischer Weiter­ bewegung des Probenwechslers, das Eingabeelement in eine Ent­ nahmeposition von Eich- und Reinigungsmedien zu bringen. Der gewünschte Bewegungsablauf läßt sich z. B. dadurch realisieren, daß das Eingabeelement an einer über eine Umlenkrolle geführ­ ten, antreibbaren Kette befestigt ist, durch welche das Einga­ beelement parallel zur Achse der Eingabeöffnung aus der Grund­ position in eine Eingabeposition für Serienproben angehoben werden kann. Dabei befindet sich die Befestigungsstelle des Eingabeelementes an der Kette im Bereich vor der Umlenkrolle. Bei Weiterbewegung wird das Eingabeelement in eine Eingabepo­ sition für Einzelproben ausgeschwenkt, sobald die Befesti­ gungsstelle mit der Kette über die Umlenkrolle läuft.

Es sind jedoch auch andere Bewegungsabläufe des Eingabeelemen­ tes denkbar, solange diese automatisch ablaufen und nach Auf­ nahme der Probe durch eine Aussparung im Probenwechsler in eine Grundposition zur Aufnahme von Eich- und Reinigungsmedien gelangen können.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß der Probenwechsler einen über einen Schrittmotor ggf. unter Zwischenschaltung eines Schneckengetriebes antreibbaren Probenteller aufweist, welcher an seinem Umfang abwechselnd Küvetten für die Proben und Aussparungen aufweist, durch wel­ che das Eingabeelement in die Eingabeöffnung gelangt. Der Pro­ benteller kann dabei am Probenwechsler mittels einer Schraub­ verbindung oder auch magnetisch fixiert sein.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Positionserkennungseinrichtung vorhanden ist, über welche die Probennummer jeder Küvette dem jeweiligen Meßergebnis zuorden­ bar ist, wobei die Positionserkennungseinrichtung am Gehäuse des Probenwechslers angebrachte Hallsensoren aufweist, welche mit einem Magneten im Probenteller zusammenwirken. Zur Erken­ nung der Position des in mehreren Positionen auf seine Auflage aufsetzbaren Probentellers, bzw. die Erkennung der Position einer bestimmten Probe erfolgt hier mit einem Hallsensor und einem am Probenteller angebrachten Permanentmagneten; kann je­ doch auch prinzipiell anders, beispielsweise mittels elektro­ optischer Vorrichtungen erfolgen. Zur genauen Positionierung des Eingabeelementes gegenüber jeder Probe des Probenwechslers ist an der Achse des Probentellers eine Schlitzscheibe befe­ stigt, welche mit einer Lichtschranke, beispielsweise einer Gabellichtschranke, in Verbindung steht. Über die Signale die­ ser Einrichtung wird der Schrittmotor rechnergesteuert.

Zur besseren Wartung bzw. Pflege der Eingabevorrichtung ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß der Proben­ wechsler mittels einer einen Arretierhebel aufweisenden Kupp­ lung lösbar am Gehäuse der Eingabevorrichtung befestigt ist und das Eingabeelement, vorzugsweise eine Hohlnadel, in Bezug auf die Achse der Küvette zentriert ist.

Schließlich wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zur Verar­ beitung der Signale der Positionserkennungseinrichtung des Probenwechslers und zur Steuerung des Schrittmotors des Pro­ bentellers sowie ggf. zur Steuerung des Eingabeelementes eine elektronische Steuerungs- und Überwachungseinheit vorhanden ist, die geschützt im Gehäuse unter dem Probenteller angeord­ net ist. Damit ergibt sich eine vollautomatische Probeneingabe sowohl für Serienproben als auch für Einzelproben, wobei zur Bedienung lediglich über ein Tastenfeld eingebbare Ja- Nein-Entscheidungen notwendig sind. Die Erfindung wird im fol­ genden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ein­ gabevorrichtung,

Fig. 2 eine andere Seitenansicht mit abgenommenem Pro­ benwechsler,

Fig. 3 und 4 den Probenwechsler der Eingabevorrichtung im Detail, teilweise geschnitten nach den Li­ nien III-III bzw. IV-IV in den Fig. 3 und 4, sowie

Fig. 5 und 6 eine Ausführungsvariante des Probentel­ lers des Probenwechslers nach Fig. 3 und 4.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsvariante einer Eingabevorrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in welchem ein antreibbares Band 5 über eine Umlenkrolle 6 und die Rolle 7 eines Kettenspanners 8 geführt wird. Das über die Um­ lenkrolle 8 antreibbare Band 5 ist hier durch eine Kette 9 re­ alisiert, in welcher das Eingabeelement 10, bestehend aus ei­ nem Nadelhalter 11 und damit verschraubbarer Hohlnadel 12 be­ festigt ist. Der Nadelhalter 11 ist auf der Kette 9 durch Ket­ tenstifte 13 fixiert, wobei die Kettenstifte 13 in einer Ku­ lisse des Gehäuses 2, beispielsweise durch hier nicht weiter dargestellte Nuten, im Gehäuse 2 geführt werden.

In seiner Grundposition steht die Hohlnadel 12 des Eingabe­ elementes 10 in dichtem Kontakt mit der Eingabeöffnung 15 eines Mündungsteiles 16, an dessen der Eingabeöffnung 15 gegen­ überliegenden Seite über die Zuleitung 17 die Zufuhr der Eich- und Reinigungsmedien in der bereits in der AT-PS 3 81 794 be­ schriebenen Weise über in Fließrichtung der Medien vor dem Eingabeelement 10 angebrachte Ventile einer Ventileinheit er­ folgt. An die Hohlnadel 12 schließt ein in den nicht darge­ stellten Analysenweg eines Analysengerätes führender bewegli­ cher Kanal 22 mit einem optischen Flüssigkeitssensor 23 an.

Durch die über einen Riemen 24 und eine Riemenscheibe 25 in Pfeilrichtung 26 von einem Schrittmotor 27 angetriebene Kette 9 wird die Hohlnadel 12 des Eingabeelementes 10 zunächst parallel zur Achse 15′ der Eingabeöffnung 15 aus der Grundpo­ sition 14 angehoben, wonach der Nadelhalter 11 schließlich die Umlenkrolle 6 erreicht und von dieser in eine kreisabschnitt­ förmige Bahn gelenkt wird, wodurch die Hohlnadel in eine Ein­ gabeposition 28 für Einzelproben aus dem Gehäuse 2 aus­ schwenkt. Der durch einen Anschlag begrenzte Schwenkbereich umfaßt 90°. In der Eingabeposition 28 für Einzelproben können dem Eingabeelement 10 Proben in beliebigen Eingabegefäßen 29 zugeführt werden.

Ein automatischer Probenwechsler 30 wird über eine Kupplung 31 mit einem Arretierhebel 32 über in Bohrungen 42 des Gehäuses 2 der Eingabevorrichtung einführbare Stifte 43 des Probenwechs­ lers 30 zentriert und befestigt. Der Probenteller 33 des Pro­ benwechslers 30, welcher an seinem Umfang Küvetten 34 mit den zu messenden Proben trägt, ragt in den Bereich zwischen Mün­ dungsteil 16 bzw. dessen Träger 40 und einem am Gehäuse ange­ ordneten Nadelschutz 41, in den Weg der Hohlnadel 12, so daß diese parallel zur Achse 15′ der Eingabeöffnung 15 in die ein­ zelnen Küvetten 34 zur Probenaufnahme eingetaucht werden kann. Das Eingabeelement befindet sich dabei in der Eingabeposi­ tion 35 für Serienproben.

Die Eingabevorrichtung 1 weist weiters eine Positionskon­ trolle 36 auf, welche beispielsweise aus am Gehäuse 2 ange­ brachten, hier nicht weiter dargestellten Hallsensoren be­ steht, die mit einem Magneten 38 am Eingabeelement 10, bei­ spielsweise am Nadelhalter 11 der Hohlnadel 12 zusammenwirken. Überdies ist zur Steuerung des Schrittmotors 27 und zur Bear­ beitung der Signale der Positionskontrolle 36 eine elektroni­ sche Steuerungs- und Überwachungseinheit 39 vorgesehen.

In den Fig. 3 und 4 ist der Probenwechsler 30 im Detail dar­ gestellt, wobei in Fig. 4 die Position der außerhalb der Schnittebene liegenden Küvetten 34 des Probentellers 33 strichpunktiert eingezeichnet sind. Deutlich sichtbar sind am Umfang 49 des Probentellers 33 angeordnete Aussparungen 44 zwischen den einzelnen Küvetten 34, durch welche das hier durch die Linie 45 angedeutete Eingabeelement aus der aus Fig. 1 ersichtlichen Eingabeposition 35 für Serienproben in die Grundposition 14 (Fig. 2) gelangt.

Der Probenteller 33 wird mit seiner Achse 47 von einem Schrittmotor 46 unter Zwischenschaltung eines selbsthemmenden Schneckengetriebes 48 angetrieben, so daß die einzelnen Proben in den Küvetten 34 unter die Hohlnadel 12 des Eingabeelemen­ tes 10 gelangen.

Der Probenwechsler 30 der Eingabevorrichtung weist auch eine Positionserkennungseinrichtung 50 auf, welche einen am Ge­ häuse 51 des Probenwechslers 30 angeordneten Hallsensor 37 und einen am Probenteller 33 befestigten - auch in Fig. 56 darge­ stellten - Magneten 52 umfaßt. Damit wird die Stellung des in mehreren Positionen auf den Probenwechsler aufsetzbaren Pro­ bentellers 33 erfaßt, sowie die Probennummer jeder Küvette 34 dem jeweiligen Meßergebnis des der Eingabevorrichtung nachge­ schalteten Analysengerätes zugeordnet. Die genaue Positionie­ rung des Probentellers 33 erfolgt über eine mit der Achse 47 drehfest verbundene Scheibe 53, welche Schlitze 54 aufweist, die von einer Lichtschranke 55, beispielsweise einer Gabel­ lichtschranke, abgetastet werden.

Über eine elektronische Steuerungs- und Überwachungseinheit 56 wird der Schrittmotor 46 mittels der Signale aus der Posi­ tionierungserkennungseinrichtung 50 rechnergesteuert. Es ist durch­ aus möglich, daß von der Einheit 56 auch die Steuerung des Eingabeelementes 10 übernommen wird, bzw. die Befehle der Steuerungs- und Überwachungseinheit 39 für das Eingabeele­ ment 10 von der Überwachungseinheit 56 koordiniert werden.

Die gesamte Antriebseinheit ist zum Schutz der darin enthalte­ nen Steuerungs- und Überwachungseinheit 56 durch das Ge­ häuse 51 flüssigkeitsdicht abgedeckt.

Der automatische Probenwechsler 30 ist als eigenständige Ein­ heit zu betrachten und kann nach Lösen des Arretierhebels 32 vom Eingabeelement getrennt werden.

Fig. 5 und 6 zeigen schließlich einen Probenteller 33 mit achtzehn Bohrungen 57 zur Aufnahme der Küvetten 34 und dazwi­ schen angeordneten Aussparungen 44. Im Zentrum des Probentel­ lers, welcher beispielsweise als Metall- oder Plastikgußteil ausgeführt sein kann, befindet sich ein Griffteil 58 zum Abhe­ ben bzw. Auswechseln der Küvetten 34. Im Griffteil 58 ist ein Magnet 59 zur magnetischen Fixierung des Probentellers 33 am Probenwechsler 30 vorgesehen, wobei natürlich auch Schraub- oder Steckverbindungen zur Befestigung des Probentellers mög­ lich sind. Etwa auf halber radialer Entfernung von der Achse 60 des Probentellers 33 befindet sich der Magnet 51 der Positionserkennungseinrichtung 50.

Claims (5)

1. Eingabevorrichtung zum Einbringen flüssiger oder gasförmi­ ger Medien in den Analysenweg eines Analysengerätes mit einem Eingabeelement, welches aus einer Grundposition in zumindest eine Probeneingabeposition bringbar ist, bei der zur Eingabe von Serienproben ein die zu untersuchenden Proben tragender automatischer Probenwechsler vorgesehen ist, welcher in einer im wesentlichen normal zur Bewe­ gungsrichtung des Eingabeelementes gerichteten Bewegung die Proben an das Eingabeelement heranführt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Probenwechsler (30) zwischen Küvet­ ten (34) für die Proben Aussparungen (44) aufweist, durch welche das Eingabeelement (10) automatisch von der Einga­ beposition (35) für Serienproben in die Grundposition (14) führbar ist und mit einer Eingabeöffnung (15) für Eich- oder Reinigungsmedien in Kontakt kommt und daß eine wei­ tere Eingabeposition (28) zur Zufuhr von Einzelproben vor­ gesehen ist.

2. Eingabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Probenwechsler (30) einen über einen Schritt­ motor (46) ggf. unter Zwischenschaltung eines Schneckenge­ triebes (48) antreibbaren Probenteller (33) aufweist, wel­ cher an seinem Umfang (49) abwechselnd Küvetten (34) für die Proben und Aussparungen (44) aufweist, durch welche das Eingabeelement (10) in die Eingabeöffnung (15) ge­ langt.

3. Eingabevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Positionserkennungseinrichtung (50) vorhanden ist, über welche die Probennummer jeder Kü­ vette (34) dem jeweiligen Meßergebnis zuordenbar ist, wo­ bei die Positionserkennungseinrichtung (50) am Ge­ häuse (51) des Probenwechslers (30) angebrachte Hallsenso­ ren aufweist, welche mit einem Magneten (52) im Probentel­ ler (33) zusammenwirken.

4. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Probenwechsler (30) mittels einer einen Arretierhebel (32) aufweisenden Kupplung (31) lösbar am Gehäuse (2) der Eingabevorrichtung befestigt ist und das Eingabeelement (10), vorzugsweise eine Hohlna­ del (12), in bezug auf die Achse der Küvette (34) zen­ triert ist.

5. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Verarbeitung der Signale der Positionserkennungseinrichtung (50) des Probenwechs­ lers (30) und zur Steuerung des Schrittmotors (46) des Probentellers (33) sowie ggf. zur Steuerung des Eingabe­ elementes (10) eine elektronische Steuerungs- und Überwa­ chungseinheit (56) vorhanden ist, die geschützt im Gehäuse unter dem Probenteller (33) angeordnet ist.