DE69129998T2 - Pyrimidindionderivate, deren Herstellung und Verwendung - Google Patents
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Multisensordurchflußsystem mit mehreren Sensorzellen, mit dem insbesondere auch ein gleichzeitiges Durchführen von mehreren Messungen möglich ist.
- Zum Untersuchen von Lösungen auf das Vorhandensein von Zusatzstoffen oder Verunreinigungen ist es vorteilhaft, ein Durchflußprobensystem und weiterhin ein Probensystem zu verwenden, das mehrere Messungen durchführen kann, um das Vorhandensein von mehreren Verunreinigungen anzuzeigen. Idealerweise kann das Probensystem mehrere Messungen gleichzeitig durchführen.
- Eine Methode für die Untersuchung einer Lösung beinhaltet die elektrochemische Anhäufung einer ionischen Spezies einer wäßrigen Lösung auf einem leitenden Substrat gefolgt von einem Entfernen dieser Spezies von dem Substrat durch das Anlegen eines Stroms oder durch eine Stromumkehr. Diese Technik wird anodische inverse Voltametrie (ASV) genannt.
- Bei der ASV wird allgemein eine stationäre Probe verwendet. Jedoch erlauben einige Vorrichtungen der anodischen Voltametrie, die patentiert wurden, eine instationäre Probe, obwohl.der Gesamtprozeß, der periodisch ist, stationär ist. Es wird somit eine einzelne Probe verwendet, mit der dann ein kompliziertes Meßprogramm durchgeführt wird. Währenddessen wird der Probendurchfluß in dem Probensammelbehälter der Vorrichtung gestoppt. Wegendiesem langandauernden Prozeß ist eine Zeitdauer von einer Stunde nicht ungewöhnlich. Daher ist das analytische Ergebnis nur bei sich sehr langsam verändernden Bedingungen von Wert, oder bei Bedingungen, wo die Aktualisierungsgeschwindigkeit nicht von Bedeutung ist.
- Während die anodische inverse Voltametrie hauptsächlich bei festen Substraten angewendet wird, ermöglichten in den vergangenen Jahren Verbesserungen in der Polarographie mit Quecksilbertropfen in der Form der statischen/Quecksilber- Tropfenelektrodentechnik (HMD) (Tropfelektrodentechnik mit hängenden Tropfen) die Verwendung dieser Technik bei der ASV.
- Mit dieser Art Polarographieausstattung sind vorher unbekannte Genauigkeiten möglich, wenn sie bei der ASV angewendet wird. Obwohl sie wegen ihrer Empfindlichkeit nur bei Laborbedingungen verwendet werden kann und obwohl sie auf stationäre Lösungen begrenzt ist, sind über einen weiten Bereich von anorganischen Ionen- und organischen Spezies bei Anwendung von elektronischen/elektrochemischen Pulstechniken vor und während des Voltarnetriezyklus Empfindlichkeiten bis 10&supmin;¹ ppb möglich. Eine dieser Techniken ist die differenzielle anodische inverse Pulsvoltametrie (DPASV).
- Aufgrund ihrer vergleichbaren Genauigkeit und durch die Tatsache, daß eine Probenvorbehandlung normalerweise nicht notwendig ist, ist die DPASV eine aussichtsreiche Kandidatin in der Atomabsorptionsspektroskopie (AAS). Die Genauigkeit kann auf 10&supmin;² ppb erhöht werden, wenn sie in einem adsorbierenden Modus angewendet wird.
- Es ist notwendig, die hauptsächlichen Marker für jede einzelne Spezies, die untersucht werden soll, zu bestimmen, bevor eine chemische Spezies mit ASV identifiziert werden kann, so z.B. das Abscheidungs-, Akkumulations-, Reduktions- und Oxidationspotential für jede Spezies; die Flußrate der Probe, die Sweeprate, die Puisrate und ihre Größe; die Art der Signalantwort, ob sie nicht-linear oder linear in bezug auf den Konzentrationsbereich, auf Temperatureffekte oder auf sich gegenseitig beeinflussende Genauigkeiten ist.
- Obige Merkmale müssen für alle Metalle und ebenso für alle organischen Spezies, die identifiziert werden sollen und elektrochemisch detektierbar sind so wie NO&sub2;, -NO, -CO, -N=N-, -C=C- etc. bestimmt werden und somit Moleküle sowie beispielsweise Nitrophenyls, Azo- und Diazoverbindungen, Chinone, Aldehyde, Ketone und ungesättigte Doppelbindungen wie Styrol etc.
- Bei Lindan, DDT und BHC und Dieldrin beruht die Analyse auf der Reduktion von Kohlenstof f-Halogen-Bindungen. DCBN, 2,4- Dinitro-6-cyclohexylphenol, Methylparathion weisen alle reduzierbare Nitrogruppen auf. Verbindungen wie Natriumdiethyldithiocarbamat und Methylenbisthiocynanat sind aufgrund von Schwefelwasserstoff- und Thiocyanidgruppen etc. detektierbar.
- Jede dieser bestimmten Gruppen hat ihren eigenen Anteil für die Gesamtenergieanforderung beim Reduktionsprozeß oder in der Praxis für das Potential, bei dem eine beträchtliche Reduktionsrate des Moleküls auftritt.
- Somit kann vor allem bei solchen Molekülen für komplexe oder zusätzliche Verbindungen mehr als Peak in einer Spannungskurve identifiziert werden. Somit kann ein Fingerprint von einer größeren Anzahl von Molekülen genommen werden. Es gibt Veröffentlichungen, die sich nur mit gemessenen und einigen berechneten Halbwellenpotentialen (Reduktionspotentialen) von organischen Spezies beschäftigen, die zu Rate gezogen werden können.
- Eine zweite oft wichtige Rolle spielt der pH-Wert. Beispielsweise ist die Reduktion der Kohlenstoff Halogenverbindung unabhängig vom pH-Wert. Dieser Faktor kann ausgenutzt werden. Das Ergebnis einer versuchten Reduktion in sauren oder alkalischen Medien kann deshalb große Änderungen im Reduktionsprozeß hervorrufen, was die Vorrichtung und die Reduktionswege betrifft. Auch hier kann die Peakpotentialveränderungen für die elektrochemische Analyse verwendet werden.
- Trotzdem gibt es Multisensorsysteme, die oft nicht funktionieren oder falsche Ergebnisse liefern. Deü genaue Grund hierfür ist unbekannt. Ein Grund kann die Konfiguration und die Arbeitsweise von üblichen Systemen sein. Beispielsweise weist ein typisches Multisensorsystem mehrere Sensorzellen auf, durch die eine gegebene Lösung fließt. Die Anordnung ist derart, daß die Lösung den Sensorzellen über einen einzelnen Kanal zugeführt wird, der sich in mehrere Untersuchungskanäle aufteilt. Nachdem eine Messung durchgeführt wurde, laufen die Untersuchungskanäle zu einem einzelnen Ausgangskanal zusammen. Diese Anordnung könnte Cross-field Effekte (Effekt der wechselseitigen Feldbeeinflussung) zwischen verschiedenen Sensorzellen am Ort des Zusammenlaufs der Sensorzellen unterstützen, da die Effekte eines jeden Sensorpotentials noch zum Tragen kommen. So können Crossfield Effekte auftreten.
- Die europäische Patentanmeldung EO 0 529 155 Al beschreibt eine kontinuierlich fließende anodische oder kathodische inverse Voltametrie, die die Effekte von interferierenden Spezies während der Analyse einer flüssigen Lösung für eine bestimmte Spezies berücksichtigt. Die Vorrichtung weist zwei Probenzellen auf, durch die die Probenlösung fließt. Eine Probenzelle analysiert die Probenflüssigkeit, indem der Zersetzungsstrom über einen für die spezielle Ionenoder Molekülspezies charakteristischen Potentialbereich gemessen wird, wenn die lonenspezies in der Probenlösung enthalten ist, während die andere Zelle den Zersetzungsstrom über einen der speziellen Ionen- oder Molekülspezies entsprechenden Potentialbereich mißt, wenn die Ionenspezies von der flüssigen Probe entnommen wurde. Beide Ergebnisse werden voneinander subtrahiert. Die flüssigen Proben von den beiden Probenzellen vermischen sich stromabwärts der Probenzellen.
- Das Dokument International Laboratory, Bd. 13, Nr. 7, September 1983 von J. Wang mit dem Titel "On line sensors for trace metals" beschreibt ein Online-Voltametrie Analysesystern für die Voltametrieanalyse.
- Ziel der Erfindung ist, es ein Multisensorsystem bereitzustellen, bei dem diese Cross-field Aktivität nicht mehr auftritt oder sie zumindest abschwächt.
- Jedoch kann es sein, daß dies Cross-field Aktivität nicht für falsche Meßwerte verantwortlich ist, die typischerweise bei konventionellen Systemen auftreten. Der Vorschlag für die Gründe von solchen falschen Daten soll nicht den Anwendungsbereich der Erfindung gegenteilig beeinflussen. Vielmehr bezieht sich die Erfindung auf die Maßnahme der Vorrichtung, daß falsche Meßwerte nicht mehr auftreten, die charakteristisch für den Stand der Technik sind, unabhängig von den zugrunde liegenden wissenschaftlichen Gründen.
- Erfindungsgemäß wird ein Multisensordurchflußsystem für die Detektion von gewissen Materialien in einer flüssigen Probe mit mehreren Durchflußsensorzellen bereitstellt, wobei jede Sensorzelle in einem unabhängigen isolierten Probenkanal angeordnet ist, das Ausgabeende eines jeden Probenkanals in eine Aufnahme führt und das Multisensordurchflußsystem derart ausgestaltet ist, daß, wenn die flüssige Probe durch das Multisensordurchflußsystem fließt, die Flüssigkeit, die durch jeden Probenkanal fließt von der Flüssigkeit isoliert ist, die durch die anderen Probenkanäle fließt,
- ein Freiraum zwischen den Ausgabeenden der Probenkanäle und der obersten Oberfläche jegliche Flüssigkeit in der Aufnahme vorliegt, so daß die Flüssigkeit durch den Zwischenraum fließen muß, bevor sie sich mit der Flüssigkeit in der Aufnahme mischt, um sicherzustellen, daß keine Cross-field Effekte zwischen den verschiedenen Probenlösungen in jedem Probenkanal auftreten.
- Mit obiger Anordnung wird erfindungsgemäß sichergestellt, daß sich die Probenlösung in jedem Probenkanal erst entfernt vom Sensorsystem vermischen, nachdem sie den Freiraum passiert haben. Dies stellt sicher, daß keine Cross-field Effekte zwischen den verschiedenen Probenlösungen auftreten.
- In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform arbeitet jede Sensorzelle als eine autonome und unabhängige Einheit, die von den anderen Einheiten abgetrennt ist, weiterhin ist jeder Probenkanal von den anderen Probekanälen unabhängig und isoliert, so daß ein Cross-channel Effekt (Effekt der gegenseitigen Kanalbeeinflussung) vermieden wird.
- Vorzugsweise weist das System weiterhin einen einzelnen Einlaßkanal auf, der wenigstens durch eine Reagenskammer fließt, wodurch zumindest ein Reagens der flüssigen Probe hinzugefügt wird, bevor die um das Reagens erweiterte Probenflüssigkeit in die Vielzahl von Probenkanäle fließt.
- Beispielhaft wird nachfolgend die Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung, die eine erfindungsgemäße Multisensorvorrichtung darstellt, erklärt.
- Die Figur zeigt ein Multisensorsystem mit einer Sensorzellenreihenanordnung 1 mit mehreren Sensoren 2, wobei jeder Sensor 2 einen vorausgewählten ASV-Meßwert aufnehmen kann, um eine vorausgewählte chemische Spezies innerhalb einer Probenlösung zu identifizieren. Die Sensoren 2 können in jeglicher Form angeordnet sein.
- Flußaufwärts des Sensorsystems 1 ist ein Reagenssystem 3 angeordnet, das die Kammern 4, 5 und 6 aufweist. Kammer 4 kann wenigstens ein vorausgewähltes Reagens in eine Probenlösung bringen, beispielsweise ein Pufferreagens, um den pH-Wert der Probenlösung zu kontrollieren. Kammer 6 kann wenigstens einen vorausgewählten Liganden zur Probenlösung hinzufügen, um die Identifizierung der ligandenspezifischen Spezies zu ermöglichen.
- Stromabwärts des Sensorsystems ist ein Abfallreagenswiedergewinnungssystem 7 vorgesehen. System 7 ist optional.
- Stromabwärts des Sensors 1 und/oder des Systems 7 ist eine Pumpvorrichtung 8 vorgesehen, die die Probenlösung zum Abfall 9 pumpen kann.
- Eine elektronische Schaltung 10 ist stromabwärts des Sensorsystems 1 vorgesehen und ist daran angeschlossen, damit man Zugang zur Untersuchungsinformation von den Sensoren 2 hat und die Information von einem Computer (PC) 11 abgefragt werden kann.
- Für den Betrieb der Elektronik 10, des Computers 11 und der Pumpe 8 ist eine Spannungsquelle 12 vorgesehen.
- Eine Kontrollvorrichtung 13, die eine Ventilvorrichtung aufweist, kann ebenso vorgesehen sein, um den Durchgang der Reagenzien und insbesondere der Quecksilberionen durch das System zu kontrollieren. Idealerweise ist mindestens innerhalb jedes Probenkanals ein Ventil vorgesehen. Die Ventilvorrichtungen sind über eine Ventilkontrollverbindung 14 an die Kontrollvorrichtung 13 angeschlossen. Jeder Kanal weist idealerweise eine Ventilvorrichtung auf, so daß Quecksilberionen allen Zellen gleichzeitig zur Beschichtung zugeführt werden können.
- Das Multisensorsystem weist einen Einlaß 15 auf, der einen einzelnen Einlaßkanal aufweist. Die Probenlösung tritt in das Reagenssystem 3 ein und passiert idealerweise die Kammern 4, 5 und 6, so daß es vorausgewählten Harzen, Reagenzien, Liganden und ähnlichem ausgesetzt ist.
- Nachdem die Probenlösung in der obengenannten Art ergänzt oder aufbereitet wurde, verläßt die Probenlösung das Reagenssystem 3 und tritt in mehrere unabhängige und isolierte Kanäle 16a, 16b ein, die mit einer einzelnen Sensorzelle 2 ausgestattet sind. Da jede dieser Sensorzellen 2 über die ASV die Konzentration einer vorausgewählten chemischen Spezies in der Probenlösung messen kann, hat jede Sensorzelle 2 eine charakteristische elektrochemische Signatur. Diese Signatur wird entsprechend der zu bestimmenden chemischen Spezies bestimmt. Jede Probenlösung, die die Sensorzelle passiert, ist einem unterschiedlichen elektrochemischen Feld ausgesetzt. Wenn eine Messung durchgeführt wurde, werden die Ergebnisse dieses Meßwertes über das elektronische System 10 an den Computer 11 gereicht, wo die Meßwerte untersucht und interpretiert werden. Die Ergebnisse dieses Prozesses werden dann auf einer für eine Bedienperson passenden lesbaren Vorrichtung angezeigt.
- Die Probenlösung, die die Sensorzellen 2 passiert, bleibt in den Probenkanälen 16a, 16b, 16c, 16d, ..., 16n und kann dann zu einem Abfallreagenswiedergewinnungssystem 7 kommen.
- Das Abfallreagenswiedergewinnungssystem 7 kann ein konventionelles System sein, das ein Ionenaustauschharz oder ähnliches enthält. Alternativ hierzu können Techniken, die in der ASV verwendet werden, für die inverse Voltametrie einer vorausgewählten chemischen Spezies angewandt werden. Somit wäre für jeden Kanal eine geeignete Elektrode vorgesehen und ein Potential würde so an diese Elektrode angelegt werden, daß eine chemische Spezies entfernt würde. Dies kann wiederholt werden, um mehrere chemische Spezies zu entfernen.
- Nach dem Durchgang durch das Abfallreagenswiedergewinnungssystem 7 gelangen die unabhängigen und isolierten Probenkanäle 16a, 16b, 16c, 16d, ..., 16n über die Pumpe 8 zu einem Probenabfall 9.
- Die Probenkanäle 16a, 16b, 16c, 16d, ..., 16n bleiben auf dem obengenannten Weg isoliert und getrennt.
- Die Probenkanäle 16a, 16b, 16c, 16d, ..., 16n münden in einer Aufnahme, wobei die Enden der Probenkanäle über der obersten Oberfläche der Lösung in der Aufnahme so positioniert sind, daß Flüssigkeit aus den Probenkanälen durch den Freiraum läuft bevor sie sich in der Aufnahme mischt. Somit wird.Kontakt mit Probenlösungen in benachbarten Probenkanälen vermieden, bevor der elektrochemische Kontakt zwischen benachbarten Probenlösungen effektiv unterbrochen ist.
- Die Einrichtung eines elektroche mischen Multisensorsystems mit mehreren isolierten und unabhangigen Probenkanälen beseitigt falsche Meßdaten, die mit dem Stand der Technik verbunden sind und ermöglicht so Mulisensormeßdaten, die mit ASV-Techniken aufgenommen werden. Dies war bis jetzt nicht möglich. Wir haben somit unerwartet eine Möglichkeit gefunden, ein Multisensor- elektrochemisches System zu betreiben, indem einfach der Probenkanal und die damit verbundene Sensorzelle isoliert wurden.
Claims (4)
1. Multisensordurchflußsystem für die Detektion von
gewissen Materialien in einer flüssigen Probe, mit mehreren
Durchflußsensorzellen, wobei jede Sensorzelle in einem
unabhängigen und isolierten Probenkanal angeordnet ist,
das Ausgabeende eines jeden Probenkanals in eine
Aufnahme führt und das Multisensordurchflußsystem darauf
ausgebildet ist, daß, wenn die flüssige Probe durch das
Multisensordurchflußsystem fließt,
die Flüssigkeit, die durch jeden Probenkanal fließt,
von der Flüssigkeit isoliert ist, die durch die anderen
Probenkanälen fließt,
ein Freiraum zwischen den Ausgabeenden der Probenkanäle
und der obersten Oberfläche jeglicher Flüssigkeit in
der Aufnahme vorliegt, so daß die Flüssigkeit durch den
Freiraum fließen muß, bevor sie sich mit der
Flüssigkeit in der Aufnahme mischt, um sicherzustellen, daß
keine Cross-field Effekte zwischen den verschiedenen
Probenlösungen in jedem Probenkanal auftreten.
2. Multisensorsystem nach Anspruch 1, wobei jede
Sensorzelle als autonome und unabhängige Einheit arbeitet,
die von allen anderen Einheiten isoliert ist.
3. Multisensorsystem nach Anspruch 2, wobei jeder
Probenkanal ebenso unabhängig und von den anderen Kanälen
isoliert ist.
4. Multisensorsystem nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei das System weiterhin einen einzelnen Einlaßkanal
aufweist, der wenigstens eine Reagenskammer durchläuft,
wodurch zumindest ein Reagens der flüssigen Probe
hinzugefügt wird, bevor die um das Reagens erweiterte
Probenflüssigkeit in die Vielzahl von Probenkanäle fließt.
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