DE4427666C2 - Ventil zur Steuerung einer Zweigleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil zur Steuerung einer Zweigleitung, welche in einer in einem Ventilgehäuse angeord­ neten Ventilkammer von einer Hauptleitung abzweigt, sowie einen Ventilblock zur Ansteuerung unterschiedlicher Meßmodule einer Analyseneinrichtung mit mehreren derartigen Ventilen.

In Analysengeräten, insbesondere zur Untersuchung von Körper­ flüssigkeitsproben, welche Behälter mit Kalibrier- und Wasch­ lösungen aufweisen, sowie eine oder mehrere Eingabeöffnungen zur Eingabe von Serien- oder Einzelproben, sind in der Regel eine Vielzahl von Ventilen zur Steuerung der Proben-, Kali­ brier- und Reinigungsmedien vorgesehen.

So ist beispielsweise aus der AT-PS 391 214 ein derartiges Analysengerät bekannt geworden, mit welchem simultan durch hintereinander geschaltete Meßmodule mehrere klinisch rele­ vante Meßparameter, die ansonsten nur mit mehreren separaten Analysengeräten gemessen werden könnten, mit einem Analysator bestimmbar sind.

Ein weiteres derartiges Analysengerät ist aus der US-PS 3 874 850 bekannt geworden. In diesem Gerät sind Meßmo­ dule zur Bestimmung des pH-Wertes, der CO₂- und O₂-Konzen­ tration sowie des Hämoglobins vorgesehen.

Die US-A 3,734,133 beschreibt ein Mischventil in Quetschtechnik, bei welchem die Schenkel eines Y-förmigen elastomeren Schlauches wechselweise durch einen Schiebermechanismus geöffnet bzw. ge­ schlossen werden können. Der Schiebermechanismus ist dabei so gestaltet, daß in dem Maße, in dem ein Schenkel geschlossen wird, der andere Schenkel geöffnet wird. Weiterhin ist der Schieberme­ chanismus so ausgebildet, daß zum Verschließen eines der Schenkel sich zwei gegenüberliegende Schiebearme aufeinanderzubewegen und somit den Querschnitt des Schenkels verringern. Das Ventil kann auch als Mischventil verwendet werden.

Die DE-A 27 52 549 beschreibt ein Ventil zur Steuerung von Strö­ mungsmedien. Das Ventil wird aus einem Grundkörper gebildet, in dessen Oberfläche eine Rinne eingelassen ist, welche mit einer Membran abgedeckt wird und somit einen geschlossenen Kanal bildet. Durch Eindrücken der Membran in die Rinne mit Hilfe eines Stem­ pels, wird der Kanal geschlossen. Durch Verwendung eines Stempels, dessen Kopf die gesamte Breite zwischen zwei Zu- bzw. Ableitungs­ bohrungen überspannt, kann ein im wesentlichen totvolumenfreies Schaltventil gebildet werden.

Insbesondere bei der Verwendung von Ventilen, welche eine von einer Hauptleitung abzweigende oder einmündende Zweigleitung steuern, ist es von großer Bedeutung, daß von der Hauptleitung bis zur Dichtstelle in der Zweigleitung möglichst kein Restvo­ lumen an Probe oder Kalibrier- bzw. Reinigungsreagenz ver­ bleibt. Würde nämlich, beispielsweise in den Abzweigleitungen zu Meßmodulen, ein Restvolumen an Flüssigkeit verbleiben, dann würde dieser Flüssigkeitsrest bei einem allfälligen Trocken­ vorgang eintrocknen bzw. das nachfolgende Medium verunreinigen und dadurch die Messung verfälschen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ventil zur Steuerung einer von einer Hauptleitung abzweigenden bzw. einmündenden Zweigleitung vorzuschlagen, wobei die Abzweigung bei voller Funktionstüchtigkeit des Ventils im wesentlichen totraumfrei sein soll. Weiters soll ein Ventilblock zur Aufnahme mehrerer derartiger Ventile vorgeschlagen werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Ventilkammer ein Elastomerteil angeordnet ist, welcher einen Hauptkanal und einen davon abzweigenden Zweigkanal aufweist, daß der Hauptkanal mit seinen beiden Enden mit der Hauptlei­ tung dichtend verbunden ist und daß das freie Ende des Zweig­ kanals mit der Zweigleitung in dichtender Verbindung steht, sowie daß im Ventilgehäuse ein Ventilstößel angeordnet ist, welcher im Bereich der Abzweigung des Zweigkanals direkt neben dem Hauptkanal des Elastomerteiles querschnittsverengend auf den an einem Widerleger im Ventilgehäuse anliegenden Zweigka­ nal einwirkt. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Ventils ist es möglich, Zweigleitungen ganz knapp an der Hauptleitung abzu­ dichten, so daß zwischen der Hauptleitung und der Dichtstelle in der Zweigleitung lediglich ein vernachlässigbar kleines Totvolumen verbleibt, welches beim Wasch- bzw. Trockkenvorgang leicht gewaschen bzw. getrocknet werden kann.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Elastomerteil T-förmig ausgebildet ist und an seinen drei En­ den Ringwülste aufweist, welche in entsprechende Nuten im Ven­ tilgehäuse einsetzbar sind. Im T-förmigen Elastomerteil hat beispielsweise der Hauptkanal einen Innendurchmesser von 1 mm und der Zweigkanal einen Innendurchmesser von 0,6 mm. Durch einen vom Ventilantrieb betätigten Ventilstößel wird der Zweigkanal des Elastomerteiles direkt neben dem Längskanal zu­ sammengedrückt und auf diese Weise abgedichtet. Im gequetsch­ ten Zustand bildet sich ein vernachlässigbar kleiner keilför­ miger Totraum neben dem Hauptkanal aus, welcher problemlos ge­ waschen und getrocknet werden kann.

Um zu verhindern, daß das beim Zusammendrücken verdrängte Vo­ lumen des Elastomerteils den Hauptkanal verengt, ist ein Bewe­ gungsraum für den Elastomerteil in der Ventilkammer vorgese­ hen. Beim Zusammendrücken des Zweigkanals kann der Hauptkanal bogenförmig ausweichen. Dieser Leitungsbogen wirkt sich weder auf den Wasch- noch auf den Trockenvorgang nachteilig aus.

Weiters ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Hauptkanal und der Zweigkanal als Kapillarröhrchen ausgebildet sind, welche jeweils in eines der drei Enden des Elastomerteils ragen und von diesem dichtend umfaßt werden.

Ein erfindungsgemäßer Ventilblock zur Ansteuerung un­ terschiedlicher Meßmodule einer Analyseneinrichtung mit zumin­ dest zwei Ventilen zeichnet sich dadurch aus, daß die Ventile in einem gemeinsamen Ventilgehäuse angeordnet sind, daß die Zweigleitungen der einzelnen Ventile von einer gemeinsamen Hauptleitung abzweigen und über Anschlußstellen am Ventilblock mit den Meßmodulen der Analyseneinrichtung in Verbindung ste­ hen.

Bei bekannten, eingangs beschriebenen Analysatoren sind die einzelnen Meßmodule mit Elektroden beispielsweise für Blutgase (BG), Ionen (ISE) usw. hintereinander angeordnet. Dies hat den Nachteil, daß bei einer selektiven Messung von z. B. ISE-Parametern immer alle hintereinander angeordneten Meßmo­ dule mit Probe kontaminiert werden und immer alle Meßmodule nach Beendigung der Messung gewaschen, getrocknet und neu kon­ ditioniert werden müssen. Ein weiterer Nachteil der Reihen­ anordnung der einzelnen Meßmodule besteht darin, daß die Kali­ briermedien in ihrer Verträglichkeit an alle eingesetzten Sen­ sortypen angepaßt sein müssen.

Mit dem hier beschriebenen erfindungsgemäßen Ventilblock ist es nun möglich, die einzelnen Meßmodule je nach Bedarf einzeln anzusteuern, wodurch die oben angeführten Nachteile vermieden werden. Wird aus klinisch relevanten Gründen, z. B. die Analyse nur einer Parametergruppe gewünscht, werden die anderen Meßmo­ dule hiervon nicht beeinflußt, woraus sich Vorteile bezüglich Reagenzienverbrauch und Meßzeit ergeben. Weitere Vorteile sind durch die individuelle Beschickung der Meßmodule mit optimal anpaßbaren Reagenzien beim Reinigen, Konditionieren und Kali­ brieren gegeben.

Eine besonders einfache Herstellung des Ventilblockes ist da­ durch gegeben, daß das Ventilgehäuse einen Oberteil zur Auf­ nahme der Elastomerteile, der Haupt- und Zweigleitungen und einen Unterteil zur Aufnahme der Ventilstößel und ggf. eines Ventilantriebes aufweist. Dabei kann beispielsweise der Ober­ teil aus Plexiglas und der Unterteil aus Aluminium hergestellt sein.

Da die einzelnen Meßmodule bei Blutgasanalysatoren auf 37°C thermostatisiert sind, ist es erfindungsgemäß von Vorteil, wenn auch der Unterteil des Ventilgehäuses auf diese Tempera­ tur thermostatisiert ist. Dadurch werden die Probe und alle sonstigen Betriebsflüssigkeiten bereits mit einer Temperatur von 37°C in die Meßmodule eingesaugt, wodurch temperatu­ rabhängige Verzerrungen des Meßsignals vermieden werden.

In diesem Zusammenhang ist es weiters von Vorteil, wenn der Ventilblock einen der Hauptleitung zugeordneten Wärmetauscher zur Erwärmung der Probe und der Betriebsflüssigkeiten auf­ weist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Ventil in einer Schnittdarstel­ lung,

Fig. 2 das Ventil nach Fig. 1 mit geschlossenem bzw. ge­ quetschtem Zweigkanal,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung des Ventils nach Fig. 1 gemäß Linie III-III,

Fig. 4 das Ventil nach Fig. 3 mit geschlossenem Zweigkanal, sowie

Fig. 5 einen erfindungsgemäßen Ventilblock als Bestandteil einer Analyseneinrichtung.

Das in den Fig. 1 bis 4 in unterschiedlichen Schnitten bzw. Betriebszuständen dargestellte Ventil weist ein Ven­ tilgehäuse 1 mit einem Oberteil 2 und einem Unterteil 3 auf, welche eine Ventilkammer 4 begrenzen. Weiters ist aus den Fig. 1 und 2 noch eine Abdeckplatte 5 und deren Befestigungs­ element 6 ersichtlich.

In der Ventilkammer 4 ist ein Elastomerteil 7 angeordnet, wel­ cher einen Hauptkanal 8 und einen davon abzweigenden Zweigka­ nal 9 aufweist. Der Hauptkanal 8 ist mit seinen beiden, je­ weils einen Ringwulst 10 aufweisenden Enden mit der Hauptlei­ tung 8′ im Oberteil 2 des Ventilgehäuses 1 dichtend verbunden. Das ebenfalls einen Ringwulst 10 aufweisende freie Ende des Zweigkanals 9 steht mit der Zweigleitung 9′ im Oberteil 2 in dichtender Verbindung. Die Ringwulste 10 des T-förmig ausge­ bildeten Elastomerteiles 7 können in entsprechende Ausnehmun­ gen bzw. Nuten 10′ im Oberteil 2 des Ventilgehäuses 1 einge­ setzt werden.

Im Ventilgehäuse 1 ist weiters ein Ventilstößel 11 angeordnet, welcher von einem Ventilantrieb 12 betätigt wird und im Be­ reich der Abzweigung des Zweigkanals 9 direkt neben dem Haupt­ kanal 8 des Elastomerteiles 7 querschnittsverengend auf den an einem Widerlager 13 im Ventilgehäuse 1 anliegenden Zweigka­ nal 9 einwirkt.

Der Hauptkanal 8′ und der Zweigkanal 9′ können als Kapillar­ röhrchen 14, 15 ausgebildet sein, welche jeweils in eines der drei Enden des Elastomerteils 7 ragen und von diesem dichtend umfaßt werden. In den jeweils übereinander angeordneten Fig. 1 und 2 bzw. 3 und 4 ist der Elastomerteil 7 jeweils mit offenem und in der darunterliegenden Abbildung mit gequetschtem Zweig­ kanal 9 dargestellt. Aus der Fig. 2 ist dabei deutlich erkenn­ bar, daß sich in gequetschtem Zustand nur ein vernachlässigbar kleiner keilförmiger Totraum 16 neben dem Hauptkanal 8 ausbil­ det, welcher leicht gewaschen und getrocknet werden kann. Wei­ ters ist insbesondere aus Fig. 4 erkennbar, daß für den Ela­ stomerteil 7 innerhalb der Ventilkammer 4 genügend Bewegungs­ raum vorgesehen ist, so daß beim Zusammendrücken des Zweigka­ nals 9 der Hauptkanal 8 bogenförmig ausweichen kann.

Fig. 5 zeigt einen Ventilblock 17, welcher in eine nur schema­ tisch dargestellte Analyseneinrichtung eingebaut ist und meh­ rere der in den Fig. 1 bis 4 beschriebene Ventile mit jeweils einem Elastomerteil 7 aufweist. Mit den einzelnen Ventilen des Ventilblockes 17 können die in Serie angeordneten Meßmodule 18 der Analyseneinrichtung angesteuert werden. Die Zweigleitun­ gen 9′ der einzelnen Ventile zweigen von einer gemeinsamen Hauptleitung 8′ ab und sind über Anschlußstellen 19 am Ventil­ block 17 mit den Meßmodulen 18 der Analyseneinrichtung verbun­ den.

Der Unterteil 3 des Ventilgehäuses 1 kann aus einem gut wärme­ leitenden Material, beispielsweise aus Aluminum, hergestellt sein, der Oberteil 2 beispielsweise aus Plexiglas. Zur Erwär­ mung der Probe und der Betriebsflüssigkeit kann der Ventil­ block 17 einen Wärmetauscher 20 aufweisen, welcher der Haupt­ leitung 8′ zugeordnet ist, bzw. mit der Hauptleitung in ther­ mischem Kontakt steht. Mit Hilfe des Gehäuseteils aus Alu­ minium und dem Wärmetauscher 20 können die Probe sowie die Ka­ libriermedien auf 37°C thermostatisiert werden. Durch diese Maßnahme braucht ein dem Ventilblock 17 vorgeschalteter Pro­ benvorratsraum 21 nicht thermostatisiert werden. Ein weiterer Vorteil besteht in der Thermostatisierung eines definierten Probenvolumens, unabhängig davon, welche Probenmenge beim Ein­ füllstutzen 22 eingegeben wird. Ein etwaiger Probenüberschuß kann über eine Leitung 23 in den einen Abfallbehälter aufwei­ senden Pumpenblock 24 abfließen.

Mit den einzelnen Meßmodulen 18 können beispielsweise folgende Analysen durchgeführt werden:

• - Die ISE-Analyse umfaßt die Analyse von Ionen mit Hilfe von ionensensitiven Elektroden (ISE-Elektroden). Beispiels­ weise werden die Ionen Natrium, Kalium, Chlorid, Kalzium, Lithium und Magnesium erfaßt.
• - Die BG-Analyse umfaßt die Analyse der Blutgasparameter pO₂, pCO₂ und pH.

Der Ablauf einer Messung stellt sich folgendermaßen dar. Das Eingeben der Probe erfolgt am Einfüllstutzen 22 in den Proben­ vorratsraum 21, wobei die Leitung 23 als Überlauf dient. Über eine bereits aus der eingangs erwähnten AT-PS 391 214 bekannte Andockscheibe 25 werden Wasch- und Kalibriermedien über die mit dem Bezugszeichen 26 zusammengefaßten Zuführungen in den Einfüllstützen 22 eingebracht. Gesteuert von hier nicht darge­ stellten optischen Sensoren und unter Verwendung von Schlauch­ quetschventilen 27 ein- bzw. ausgangsseitig des Ventilblockes 17 sowie in der Leitung 23 wird die Probe bzw. allfällige Wasch- und Kalibriermedien mittels der im Pumpenblock 24 ein­ gebauten Schlauchpumpe zu den thermostatisierten Meßmodulen 18 transportiert. Dabei wird die Probe durch den im Ventil­ block 17 angeordneten Wärmetauscher 20 auf die für die Meßmo­ dule notwendige Temperatur gebracht.

Nach dem Befüllen der Meßmodule 18 mit Probe werden die Meßsi­ gnale erfaßt und im hier nicht dargestellten geräteinternen Rechner gespeichert. Beim anschließenden Waschvorgang wird der gesamte Probenweg vom Einfüllstutzen 22 bis zu den verwendeten Meßmodulen 18 gewaschen und darnach getrocknet.

Nach dem Auswaschen der Probe beginnt die Kalibration, wobei die Kalibrierlösung über die Andockscheibe 25 in die Meßmodu­ le 18 gesaugt wird und die Meßsignale der Meßsonden 18 erfaßt werden. Aus den Signalen der Meßsonden für die Probe und die Kalibriermedien werden die Meßergebnisse berechnet und dem Benützer angezeigt. Die Messung ist damit beendet und das Ge­ rät geht in einen meßbereiten Zustand über.

Claims (8)

1. Ventil zur Steuerung einer Zweigleitung, welche in einer in einem Ventilgehäuse angeordneten Ventilkammer von einer Hauptleitung abzweigt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ventilkammer (4) ein Elastomerteil (7) angeordnet ist, welcher einen Hauptkanal (8) und einen davon abzweigenden Zweigkanal (9) aufweist, daß der Hauptkanal (8) mit seinen beiden Enden mit der Hauptleitung (8′) dichtend verbunden ist und daß das freie Ende des Zweigkanals (9) mit der Zweiglei­ tung (9′) in dichtender Verbindung steht, sowie daß im Ventil­ gehäuse (1) ein Ventilstößel (11) angeordnet ist, welcher im Bereich der Abzweigung des Zweigkanals (9) direkt neben dem Hauptkanal (8) des Elastomerteiles (7) querschnittsverengend und senkrecht auf die durch Hauptkanal (8) und Zweigkanal (9) aufgespannte Ebene auf den an einem Widerlager (13) im Ventil­ gehäuse (1) anliegenden Zweigkanal (9) einwirkt.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerteil (7) T-förmig ausgebildet ist und an seinen drei Enden Ringwülste (10) aufweist, welche in entspre­ chende Nuten (10′) im Ventilgehäuse (1) einsetzbar sind.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkanal (8′) und der Zweigkanal (9′) als Ka­ pillarröhrchen (14, 15) ausgebildet sind, welche jeweils in eines der drei Enden des Elastomerteils (7) ragen und von diesem dichtend umfaßt werden.

4. Ventilblock zur Ansteuerung unterschiedlicher Meßmodule einer Analyseneinrichtung mit zumindest zwei Ventilen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile in einem gemeinsamen Ventilgehäuse (1) ange­ ordnet sind, daß die Zweigleitungen (9′) der einzelnen Ventile von einer gemeinsamen Hauptleitung (8′) abzweigen und über Anschlußstellen (19) am Ventilblock (17) mit den Meßmodulen (18) der Analyseneinrichtung in Verbindung ste­ hen.

5. Ventilblock nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (1) einen Oberteil (2) zur Aufnahme der Elastomerteile (7), der Haupt- und Zweigleitungen (8′, 9′) und einen Unterteil (3) zur Aufnahme der Ventilstößel (11) und ggf. eines Ventilantriebes (12) aufweist.

6. Ventilblock nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Oberteil (2) aus Plexiglas und der Unter­ teil (3) aus Aluminium hergestellt ist.

7. Ventilblock nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Unterteil (3) des Ventilgehäuses (1) thermostatisiert ist.

8. Ventilblock nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ventilblock (17) einen der Haupt­ leitung (8′) zugeordneten Wärmetauscher (20) zur Erwärmung der Probe und der Betriebsflüssigkeiten aufweist.