DE3821603C2 - - 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 automatischer Probenwechsler mit einem von einem Schrittmotor antreibbaren Probenteller, welcher an seinem Umfang Küvetten für die zu un­ tersuchenden Proben aufweist, vorgesehen ist, welcher in einer im wesentlichen normal zur Bewegungsrichtung des Einga­ beelementes gerichteten Bewegung die Proben an das Eingabeele­ ment heranführt, und mit einer Eingabeöffnung für Eich- oder Reinigungsmedien, wobei das Eingabeelement derart führbar ist, daß es mit der Eingabeöffnung in Kontakt bringbar ist.

Eine Eingabevorrichtung der eingangs genannten Art wurde durch die DE 28 28 436 A1 bekannt. Diese beschreibt eine Entnahme­ vorrichtung für Fluidproben aus Probengefäßen, welche in einem automatischen Probenwechsler angeordnet sind. Der Probenwechs­ ler weist einen Probenteller mit an seinem Umfang angeordneten Küvetten für die zu untersuchenden Proben auf, welche nachein­ ander einem Eingabeelement zugeführt werden. Weiters weist die bekannte Vorrichtung eine Position zur Eingabe einer proben­ freien Waschlösung auf, welche zur Stabilisierung bzw. Kali­ brierung der Vorrichtung benötigt wird. Das Eingabeelement der genannten DE-OS muß neben einer Vertikalbewegung eine Schwenk­ bewegung ausführen, um von der Probenposition in die Kali­ brierposition zu gelangen, was die Mechanik und die Steuerung dieser Vorrichtung verkompliziert.

Eine ähnliche Eingabevorrichtung wurde durch die DE-OS 20 65 169 bekannt. Bei dieser Einrichtung ist ein durch gelochte Scheiben gebildeter Probenwechsler vorgesehen, der mit einem zwischen einer Eingabeposition und einer Grundposi­ tion verschiebbaren Eingabeelement zusammenwirkt. Bei dieser bekannten Lösung ergibt sich allerdings der Nachteil, daß dieser Vorrichtung keinerlei Vorkehrungen für Einzelproben auf­ weist. Außerdem ist bei dieser Einrichtung von Nachteil, daß die Eingabeeinrichtung zwischen dem Eintauchen in die einzel­ nen Proben nicht oder nur schwer gereinigt werden kann und da­ her eine gegenseitige Beeinflussung der Proben nicht aus­ schließbar ist.

Eine weitere Eingabevorrichtung ist aus der AT 3 81 794B be­ kannt. Diese Eingabevorrichtung weist ein aus einer Grundposi­ tion in eine Eingabeposition für Einzelproben verschwenkbares Eingabeelement in der Form einer durch einen Hebelmechanismus verstellbaren Hohlnadel auf, welche in der Grundposition mit einer trichterförmigen Eingabeöffnung zusammenwirkt. 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 Grundposition befindliche Eingabeelement, ist ein sehr einfacher Aufbau des Analysenge­ rätes gegeben, bei dem beispielsweise im tatsächlich von der Probe zurückzulegenden Analysenweg ab der Eingabeöffnung kei­ nerlei Ventile oder sonstige Absperrorgane mehr notwendig sind. Nur zur Probenaufnahme ist eine Trennung des dichten Zu­ sammenwirkens zwischen Eingabeelement und trichterförmiger Eingabeöffnung und ein Ausschwenken des Eingabeelementes zur Probenaufnahme erforderlich; in allen anderen Betriebzuständen des Analysengerätes ist der Medienweg zwischen den einzelnen Zufuhrbehältern und dem Abfallbehälter fest vorgegeben und ab­ geschlossen, wobei die Steuerung des jeweiligen 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 Hebelmecha­ nismus, welcher 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.

Eine Eingabevorrichtung für flüssige Proben, welche eine Ein­ gabeposition zur Zufuhr von Einzelproben aufweist, ist weiters aus der US-PS 45 70 495 bekannt geworden.

Schließlich ist aus der DE 25 23 931 A1 eine Vorrichtung zur automatischen Probenaufgabe bei einem Atomabsorptionsspektro­ meter bekannt geworden. Die Vorrichtung weist einen Probentel­ ler auf, welcher Mikropipettenspitzen trägt, die mit Hilfe eines Schiebers automatisch mit der Einführungsöffnung einer Graphitrohrküvette in Kontakt gebracht werden.

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 Probenteller an seinem Umfang zwischen den Küvetten Aussparun­ gen aufweist, wobei der Probenteller und die Eingabeöffnung in der Eingabevorrichtung so angeordnet sind, daß das Eingabeele­ ment durch die Aussparungen automatisch von der Eingabeposi­ tion für Serienproben in die Grundposition führbar ist, um mit der Eingabeöffnung für Eich- und Reinigungsmedien in Kontakt zu kommen, und daß eine weitere Eingabeposition zur Zufuhr von Einzelproben vorgesehen ist. Die nach jeder Küvette angeord­ nete Aussparung, beispielsweise eine Bohrung oder eine Ein­ buchtung, ermöglicht es, nach rotatorischer Weiterbewegung des Probenwechslers, das Eingabeelement in eine Entnahmeposition für Eich- und Reinigungsmedien zu bringen. Der gewünschte Be­ wegungsablauf läßt sich z. B. dadurch realisieren, daß das Ein­ gabeelement an einer über eine Umlenkrolle geführten, antreib­ baren Kette befestigt ist, durch welche das Eingabeelement parallel zur Achse der Eingabeöffnung aus der Grundposition in eine Eingabeposition für Serienproben angehoben werden kann. Dabei befindet sich die Befestigungsstelle des Eingabeelemen­ tes an der Kette im Bereich vor der Umlenkrolle. Bei Weiterbe­ wegung wird das Eingabeelement in eine Eingabeposition für Einzelproben ausgeschwenkt, sobald die Befestigungsstelle 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 Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß am Gehäuse des Probenwechslers zur Erfassung der Position des Probentellers eine Positionserkennungseinrichtung angeordnet ist, welche Hallsensoren umfaßt, die mit einem im Probenteller befindlichen Magneten zusammenwirken, wobei das Meßergebnis der jeweiligen Probe in einer Küvette zuordenbar ist. Zur Er­ kennung der Position des in mehreren Positionen auf seine Auf­ lage aufsetzbaren Probentellers, bzw. die Erkennung der Posi­ tion einer bestimmten Probe erfolgt hier mit einem Hallsensor und einem am Probenteller angebrachten Permanentmagneten; kann jedoch auch prinzipiell anders, beispielsweise mittels elek­ trooptischer Vorrichtungen erfolgen. Zur genauen Positionie­ rung des Eingabeelementes gegenüber jeder Probe des Proben­ wechslers ist an der Achse des Probentellers eine Schlitz­ scheibe befestigt, welche mit einer Lichtschranke, bei­ spielsweise einer Gabellichtschranke, in Verbindung steht. Über die Signale dieser Einrichtung wird der Schrittmotor rechnergesteuert. Der Probenteller kann dabei am Probenwechs­ ler mittels einer Schraubverbindung oder auch magnetisch fi­ xiert sein.

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 zeigen:

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 14 steht die Hohlnadel 12 des Eingabe­ elementes 10 in dichtem Kontakt mit der Eingabeöffnung 15 ei­ nes 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 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 befindt sich dabei in der Eingabeposi­ tion 35 für Serienproben.

Die Eingabevorrichtung 1 weist weiters eine Positionskon­ trolle 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 eine elektronische 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 eine Posi­ tionserkennungseinrichtung 50 auf, welche einen am Gehäuse 51 des Probenwechslers 30 angeordneten Hallsensor 37 und einen am Probenteller 33 befestigten - auch in Fig. 6 dargestellten - 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 tionserkennungseinrichtung 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 52 der Positionserkennungseinrichtung 50.

Claims (4)

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 automatischer Proben­ wechsler mit einem von einem Schrittmotor (46) antreibba­ ren Probenteller, welcher an seinem Umfang Küvetten für die zu untersuchenden Proben aufweist, vorgesehen ist, welcher in einer im wesentlichen normal zur Bewegungsrich­ tung des Eingabeelementes gerichteten Bewegung die Proben an das Eingabeelement heranführt, und mit einer Eingabe­ öffnung (15) für Eich- oder Reinigungsmedien, wobei das Eingabeelement derart führbar ist, daß es mit der Eingabe­ öffnung in Kontakt bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenteller (33) an seinem Umfang (49) zwischen den Küvetten (34) Aussparungen (44) aufweist, wobei der Probenteller (33) und die Eingabeöffnung (15) in der Ein­ gabevorrichtung (1) so angeordnet sind, daß das Eingabe­ element (10) durch die Aussparungen (44) automatisch von der Eingabeposition (35) für Serienproben in die Grundpo­ sition (14) führbar ist, um mit der Eingabeöffnung (15) für Eich- und Reinigungsmedien in Kontakt zu kommen, und daß eine weitere Eingabeposition (28) zur Zufuhr von Ein­ zelproben vorgesehen ist.

2. Eingabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (51) des Probenwechslers (30) zur Erfassung der Position des Probentellers (33) eine Positionserkennungseinrichtung (50) angeordnet ist, welche Hallsensoren (37) umfaßt, die mit einem im Probenteller (33) befindlichen Magneten (52) zusammenwirken, wobei das Meßergebnis der jeweiligen Probe in einer Küvette (34) zuordenbar ist.

3. Eingabevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 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 Hohlnadel (12), in bezug auf die Achse der Küvette (34) zentriert ist.

4. Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verarbeitung der Signale der Positionserkennungseinrichtung (50) des Probenwechslers (30) und zur Steuerung des Schrittmotors (46) des Probentellers (33) sowie ggf. zur Steuerung des Eingabeelementes (10) eine elektronische Steuerungs- und Überwachungseinheit (56) vorhanden ist, die geschützt im Gehäuse unter dem Probenteller (33) angeordnet ist.