DE3941169A1 - Analysegeraet zur messung fluessiger oder gasfoermiger proben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Analysengerät zur Messung flüssiger oder gasförmiger Proben mit einem Elektrodenblock, mit zumin­ dest einer Elektrode, sowie mit einer für die Probe sowie für Kalibrier- und Referenzmedien gemeinsamen Zuführleitung.

Ein Analysengerät der eingangs genannten Art ist bei­ spielsweise aus der AT-PS 3 81 794 bekannt. Dieses Analysenge­ rät weist eine von einer Grundposition in eine Aufnahmeposi­ tion verstellbare Probeneingabeeinrichtung in Form einer Hohl­ nadel auf, wobei der Hohlnadel in der Grundposition über einen dicht anliegenden Einfüllmund Kalibrier- und Referenzmedien zugeführt werden können und in der Aufnahmeposition - bei ausgeschwenkter Hohlnadel - das Probenmedium eingesaugt wird. Die Probeneingabeeinrichtung ist über eine Zuführleitung mit einem Elektrodenblock verbunden, welcher unterschiedliche Elektroden in separaten aneinandergereihten Gehäusen aufweist. Es kann sich dabei um Elektroden für verschiedenste Substanzen bzw. Ionen handeln, die dem jeweiligen Meßzweck entsprechend ausgestattet sind und über Signalleitungen der jeweils zu mes­ senden Größe proportionale Meßsignale zur Auswerteeinheit wei­ terleiten. Vorteilhafterweise besteht bei der bekannten Ein­ richtung sowohl für die Probe als auch für die Kalibrier- und Referenzmedien ab der Probeneingabeeinrichtung derselbe Pro­ benweg, was einerseits die Steuerung der Zuführung der jeweils in den Analysenweg einzubringenden Medien vereinfacht und die Meßgenauigkeit erhöht, da für alle Medien weitgehend gleiche äußere Bedingungen herrschen.

Die einzelnen Elektrodengehäuse weisen eine zentrale Kapillare auf, welche einandergekoppelt einen den Elektrodenblock durchsetzenden Probenkanal bilden. Entsprechende Ausführungen einzelner Elektrodenkomponenten sind beispielsweise aus der AT-PS 3 63 263 bzw. der AT-PS 3 79 318 bekanntgeworden.

Viele Meßwerte, wie beispielsweise der pH-Wert bei Blutproben, zeigen eine extreme Temperaturabhängigkeit, welche mit bekann­ ten Analysengeräten nur schwer in den Griff zu bekommen ist, da selbst bei Messung der Probentemperatur aufgrund der gerin­ gen Probenmengen, welche sofort die Tempratur der jeweils durchströmten Bauteile annehmen, schwer erfaßbare Tempe­ raturschwankungen auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Analysengerät der eingangs genannten Art in einfacher Weise so weiterzubilden, daß auch Meßgrößen mit großer Temperaturabhängigkeit möglichst genau erfaßbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Thermostatisiereinrichtung vorgesehen ist, welche ein Heizele­ ment zur Erhitzung eines Wärmeträgermediems, einen im Strom des Wärmeträgermediums liegenden Temperatursensor sowie eine von den Signalen des Temperatursensors beaufschlagte Re­ geleinrichtung zur Steuerung des Heizelementes aufweist, sowie daß die einzelnen Elektroden des Elektrodenblocks mit dem in einem Leitsystem geführten Wärmeträgermedium in Kontakt ste­ hen. Durch die geregelte Thermostatisierung des Elektroden­ blocks, wobei bei Blutproben vorzugsweise eine Meßtemperatur von 37,3°C eingestellt wird, wird ein sowohl für die Probe als auch für die Kalibrier- und Referenzmedien gleiche Meßtempera­ tur eingestellt, wodurch die vor allem in der medizinischen Analytik gewünschten Meßgenauigkeiten erreicht werden können.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Gehäuse der einzelnen, in Reihe angeordneten Elektroden des Elektrodenblockes Öffnungen aufweisen, die einen den Elek­ trodenblock durchsetzenden Kanal bilden, welchen das Wär­ meträgermedium im wesentlichen parallel zum Probenkanal des Elektrodenblockes durchströmt. Das Wärmeträgermedium wird zur optimalen Erwärmung der dem Probenkanal zugeführten Medien durch einen Kanal des Elektrodenblockes geführt, wodurch im Bereich des Elektrodenblocks kein Platz für allfällige Leitsy­ steme für das Wärmeträgermedium verloren geht.

Um bereits vor der Zuführung der einzelnen Medien zum Elektro­ denblock eine Anpassung an die gewünschte Meßtemperatur zu er­ reichen, ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorge­ sehen, daß die Zuführleitung zum Elektrodenblock einen in den Strom des Wärmeträgermediums eintauchenden Wärmetauscher, vor­ zugsweise einen von der Zuführleitung durchsetzten Kupferblock aufweist, welcher an die zugeführte Probe bzw. das Kalibrier- oder Referenzmedium Wärme abgibt.

Die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der mit dem Analy­ sengerät erfaßbaren Meßwerte kann erfindungsgemäß dadurch wei­ ter erhöht werden, daß der Elektrodenblock eingangsseitig einen Temperatursensor zur Messung der aktuellen Probentempe­ ratur aufweist, dessen Ausgangssignal mit einer Einrichtung zur Verstärkung des Elektrodensignals verbunden ist. Da sowohl der Elektrodenblock als auch die Zuführleitung bereits durch das Wärmeträgermedium auf ein gemeinsames Temperaturniveau ge­ bracht werden, können geringfügig unterschiedliche, aktuelle Temperaturwerte der Probe eingangs des Elektrodenblockes er­ faßt und dann elektronisch in der Verstärkereinheit bzw. rech­ nerisch in der Auswerteeinheit berücksichtigt werden.

In einer mechanisch einfachen Ausführungsvariante ist er­ findungsgemäß vorgesehen, daß das Wärmeträgermedium als ein in einem geschlossenen Kreislauf geführter Luftstrom realisiert ist, wobei das Leitsystem zumindest zum Teil aus Gehäusebe­ standteilen des Analysengerätes besteht, daß ein Ventilator den Luftstrom über ein Filter aus einem Flaschenraum zur Auf­ nahme der Behälter für die Kalibrier- und Referenzmedien an­ saugt, über das Heizelement und den vor dem Elektrodenblock angeordneten Temperatursensor führt, sowie daß der Luftstrom nach dem Passieren des Elektrodenblocks über eine Öffnung wie­ der in den Flaschenraum gelangt und dort die Behälter für die Kalibrier- und Referenzmedien erwärmt. Vorteilhafterweise müs­ sen hier lediglich einige Wandteile bzw. Leitbleche eingesetzt werden, um zusammen mit bestehenden Wandteilen und Einbauten des Analysengerätes ein Leitsystem für den Luftstrom zu reali­ sieren. Da der erwärmte Luftstrom auch über den Flaschenraum führt, werden die hier gelagerten Kalibrier- und Referenzme­ dien bereits vor ihrer Verwendung auf die gewünschte Meßtempe­ ratur erwärmt.

Falls entsprechende Leitsysteme vorgesehen werden, sind natür­ lich auch andere Wärmeträgermedien, beispielsweise Flüs­ sigkeiten, vorstellbar, wobei unter Ausnützung der Konvekti­ onsströmung allfällige Pumpen bzw. Ventilatoren entfallen könnten.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gegeben, daß das Heizelement durch zumindest einen Kühlkörper der Auswerte­ elektronik des Analysengerätes realisiert wird, wobei die Re­ geleinrichtung die den Kühlkörper beaufschlagende Luftmenge regelt, so daß die in der Auswerteelektronik entstehende Ab­ wärme sinnvoll genutzt werden kann.

Schließlich kann erfindungsgemäß für eine externe Prüfung des System im Leitsystem eine Prüföffnung zur Einführung eines Prüfthermometers, vorzugsweise eines Fiberthermometers, vorge­ sehen sein.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Analysengerät nach der Erfindung in schemati­ scher Darstellung und

Fig. 2 ein Detail einer Ausführungsvariante.

Das in Fig. 1 dargestellte Analysengerät zur Messung flüssiger oder gasförmiger Proben weist einen aus mehreren Elektroden 1 bestehenden Elektrodenblock 2 auf, welcher über eine für Pro­ ben- und Referenzmedien gemeinsame Zuführleitung 3 mit den entsprechenden Meßmedien versorgt wird.

Ausgehend von einer aus einer Grundposition 4 in eine Aufnah­ meposition 5 verschwenkbaren Hohlnadel 6 gelangen die über den Einfüllmund 7 eingespeisten Kalibrier- und Referenzmedien bzw. die in der Aufnahmeposition 5 eingesaugten Proben nach dem Passieren eines Probensensors 8 in den Probenkanal 9 des Meß­ kammerblocks 2. Der weitere Probenweg bzw. die zum Pro­ bentransport notwendigen Pump- und Saugeinrichtungen sind hier nicht weiter dargestellt.

Der Elektrodenblock 2 des Analysengerätes wird mittels einer Thermostatisiereinrichtung 10 auf eine konstante Meßtemperatur eingestellt. Dazu wird über ein Heizelement 11 ein Wärmeträ­ germedium - im vorliegenden Ausführungsbeispiel Luft - erhitzt und den Gehäusen 12 der einzelnen Elektroden 1 zugeführt. Ein im erwärmten Luftstrom liegender Temperatursensor 13 ist über eine Signalleitung 14 mit einer Regeleinrichtung 15 zur Steue­ rung des Heizelementes 11 verbunden. Der erwärmte Luftstrom wird in einem Leitsystem 16, dessen Wände zum Großteil aus Ge­ häusebestandteilen bzw. Einbauten des Analysengerätes gebildet werden, in einem geschlossenen Kreislauf geführt, wobei ein im System angeordneter Ventilator 17 Luft über ein Filter 18 aus dem Flaschenraum 19 ansaugt und entlang der Pfeile 20 über das Heizelement 11, dem Elektrodenblock 2 und dem davor angeordne­ ten Temperatursensor 13 zuführt. Nach dem Passieren des Elek­ trodenblockes 2 gelangt der Luftstrom über eine Öffnung 21 wie­ der in den Flaschenraum 19 und erwärmt dort die Behälter 22, 23 für die Kalibrier- und Referenzmedien. Die Behälter 22, 23 werden über ein Ventil 24 dem Einfüllmund 7 zugeschaltet, so daß bereits erwärmte Kalibrier- und Referenzmedien in das Pro­ beneingabeelement gelangen.

Die Halterung 12 der einzelnen Elektroden 1 können Öffnungen aufweisen, die einen den Elektrodenblock durchsetzenden Ka­ nal 25 bilden. Der Luftstrom wird über eine Leiteinrichtung 26 dem Kanal 25 zugeführt und tritt am gegenüberliegenden Ende des Elektrodenblockes wieder aus.

Um die Probe bereits vor ihrem Eintritt in den Probenkanal 9 zu erwärmen, weist die Zuführleitung 3 einen Wärmetauscher 27 auf, welcher von der Zuführleitung 9 durchsetzt und vom Luft­ strom beaufschlagt wird. Der Wärmetauscher 27 besteht aus ei­ nem gut wärmeleitenden Material, beispielsweise aus Kupfer.

Zur Messung der aktuellen Probentemperatur weist der Elektro­ denblock 2 eingangsseitig, beispielsweise in einem Elektroden­ widerlager 28 gegen welches die einzelnen Elektroden einge­ spannt werden, einen zusätzlichen Temperatursensor 29 auf. Dieser Temperatursensor 29 ist mit einer Einrichtung 30 zur Verstärkung der Elektrodensignale verbunden. Die Verstärker­ einrichtung 30 steht mit der Auswerte- und Anzeigeeinrich­ tung 31 des Analysengerätes in Verbindung. Das Heizelement 11 weist als Überhitzungssicherung einen von der Regeleinrich­ tung 15 ansteuerbaren Schalter 35 auf. Die gewünschte Solltem­ peratur wird über ein Potentiometer 36 eingestellt.

Über eine Prüföffnung 32 im Leitsystem 16 kann ein Prüf­ thermometer in den Luftstrom eingeführt werden, um den einge­ stellten Sollwert der Regeleinrichtung 15 von Zeit zu Zeit zu kontrollieren.

Das in Fig. 2 dargestellte Detail einer Ausführungsvariante zeigt ein durch einen Kühlkörper 33 der Auswerteelektronik re­ alisiertes Heizelement 11, welches von einem Teilluftstrom be­ aufschlagt wird. Mit einem von der Regeleinrichtung 15 gesteu­ erten Stellorgan 34 kann die jeweils benötigte Luftmenge ge­ steuert werden.

Claims (7)

1. Analysengerät zur Messung flüssiger oder gasförmiger Pro­ ben mit einem Elektrodenblock, mit zumindest einer Elek­ trode, sowie mit einer für die Probe sowie für Kalibrier- und Referenzmedien gemeinsamen Zuführleitung, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Thermostatisiereinrichtung (10) vorgesehen ist, welche ein Heizelement (11) zur Erhitzung eines Wärmeträgermediums, einen im Strom des Wärmeträgermediums liegenden Temperatursensor (13) sowie eine von den Signalen des Temperatursensors (13) beauf­ schlagte Regeleinrichtung (15) zur Steuerung des Heizele­ mentes (11) aufweist, sowie daß die einzelnen Elektroden (1) des Elektrodenblocks (2) mit dem in einem Leitsy­ stem (16) geführten Wärmeträgermedium in Kontakt stehen.

2. Analysengerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse (12) der einzelnen, in Reihe angeordneten Elektroden (1) des Elektrodenblockes (2) Öffnungen aufwei­ sen, die einen den Elektrodenblock (2) durchsetzenden Ka­ nal (25) bilden, welchen das Wärmeträgermedium im wesent­ lichen parallel zum Probenkanal (9) des Elektrodenbloc­ kes (2) durchströmt.

3. Analysengerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zuführleitung (3) zum Elektrodenblock (2) einen in den Strom des Wärmeträgermediums eintauchenden Wärmetauscher (27), vorzugsweise einen von der Zuführlei­ tung (3) durchsetzten Kupferblock aufweist, welcher an die zugeführte Probe bzw. das Kalibrier- oder Referenzmedium Wärme abgibt.

4. Analysengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenblock (2) eingangsseitig einen Temperatursensor (29) zur Messung der aktuellen Pro­ bentemperatur aufweist, dessen Ausgangssignal mit einer Einrichtung (30) zur Verstärkung der Elektrodensignale verbunden ist.

5. Analysengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeträgermedium als ein in einem geschlossenen Kreislauf geführter Luftstrom realisiert ist, wobei das Leitsystem (16) zumindest zum Teil aus Gehäusebestandteilen des Analysengerätes besteht, daß ein Ventilator (13) den Luftstrom über ein Filter (18) aus ei­ nem Flaschenraum (19) zur Aufnahme der Behälter (22, 23) für die Kalibrier- und Referenzmedien ansaugt, über das Heizelement (11) und den vor dem Elektrodenblock angeord­ neten Temperatursensor (13) führt, sowie daß der Luftstrom nach dem Passieren des Elektrodenblocks (2) über eine Öff­ nung (21) wieder in den Flaschenraum (19) gelangt und dort die Behälter (22, 23) für die Kalibrier- und Referenzmedien erwärmt.

6. Analysengerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (11) durch zumindest einen Kühlkörper (33) der Auswerteelektronik des Analysengerätes realisiert wird, wobei die Regeleinrichtung (15) die den Kühlkörper beaufschlagende Luftmenge regelt.

7. Analysengerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das Leitsystem (16) eine Prüföffnung (32) zur Einführung eines Prüfthermometers, vorzugsweise eines Fiberthermometers aufweist.