DE69623553T2

DE69623553T2 - Konzentrationsmessvorrichtung

Info

Publication number: DE69623553T2
Application number: DE69623553T
Authority: DE
Inventors: Yoshio Hashizume; Ryuzo Hayashi; Akio Kariyone
Original assignee: New Oji Paper Co Ltd
Current assignee: New Oji Paper Co Ltd
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1996-08-26
Publication date: 2003-01-09
Anticipated expiration: 2016-08-27
Also published as: US5992221A; EP0762103A1; DE69623553D1; EP0762103B1

Description

Hintergrund der Erfindung

(Gebiet der Erfindung)

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Meßvorrichtung zum Messen der Konzentration einer spezifischen Komponente einer flüssigen Probe, insbesondere einer trüben Flüssigkeitsprobe.

(Beschreibung des Stands der Technik)

Bei einer Konzentrationsmeßvorrichtung für eine Flüssigkeitsprobe wird eine Leitung, die ein Ventil aufweist, das sowohl eine Kanalverbindungsumschaltfunktion als auch eine Funktion zum Verschließen eines nicht notwendigen Leitungskanals aufweist, bei dem Fall eines separaten Führens einer Mehrzahl von Reagensien zur Messung, wie z. B. einer beweglichen Phase einer Pufferlösung oder dergleichen, einer Standardlösung und einer Waschlösung von jeweiligen Reservoirs zu einem Reaktor, einem Detektor und dergleichen verwendet. Ein derartiges Ventil wird durch ein Mehrwegeverbindungsventil dargestellt.
Das Mehrwegeverbindungsventil kann eine Verunreinigung verhindern, die aus einem Mischen von Lösungen bei einem Endbereich resultiert, wodurch eine genaue Messung erzielt wird. Wenn die Probe aus einer extrem verunreinigten Lösung bereitet wird, wie z. B. einer Gärungslösung, wird der Detektor ungünstigerweise verunreinigt und die Genauigkeit reduziert.
Wenn die Probenlösung aus einer Gärungslösung oder dergleichen bereitet wird, wird deshalb ein Verfahren zum Trennen einer Flüssigkeit, die durch einen Erfassungsmechanismus fließt, und der Probenlösung voneinander und zum Fließenlassen dieser Lösungen, während dieselben durch einen Film, wie z. B. eine Ultrafiltrationsmembran, eine Dialysemembran oder ein Filter, in Kontakt miteinander gebracht werden, verwendet, um zu verhindern, daß der Erfassungsteil mit Mikroorganismen oder dergleichen verunreinigt wird. Wenn die Lösungen durch den Film in Kontakt miteinander gebracht werden, wird ein Teil der Probenlösung oder chemische Substanzen, die in derselben gelöst sind, durch den Film in die Flüssigkeit übertragen, die in dem Erfassungsmechanismus fließt. Die Mikroorganismen oder eine Verunreinigungsquelle können aus der Seite des Erfassungsteils beseitigt werden, indem die übertragene Probenlösung oder chemische Substanzen erfaßt werden.
Auch wenn ein derartiges Trenngerät, das einen Film aufweist, verwendet wird, enthält die Probenlösung in dem Fall einer Gärungslösung oder dergleichen nach einer Vermehrung von Mirkoorganismen allgemein eine große Menge Gas, wie z. B. Kohlendioxid. Wenn ein derartiges Gas in der Leitung Blasen bildet, wird der Fluß der Flüssigkeit gestört, um leicht eine Reduzierung der Genauigkeit zu bewirken.
Bei einer Vorrichtung, die einen Trennmechanismus durch einen Film aufweist, kann eine Druckfluktuation an den Film übertragen werden, um eine Reduzierung der Genauigkeit zu bewirken, wenn eine Mehrzahl von Probenlösungen umgeschaltet wird.
Wenn eine Probe, die einen Feststoff enthält, der eine Adhäsion eines Abschlußventils behindert, zum Fließen gebracht wird, wird nicht nur ein Verschließen durch das Ventil, sondern auch ein Umschalten von Kanälen unvollständig gemacht, da das Mehrwegeverbindungsventil ein Umschalten der Verbindung der Kanäle und ein Verschließen nicht notwendiger Rohre durch ein Gleiten eines Ventilelements durchführt, wodurch eine gegenseitige Verunreinigung ungünstigerweise leicht durch ein Mischen der Lösungen an dem Verbindungsteil bewirkt wird.
Um ein Rohr zu öffnen/zu schließen, das eine Lösung, die einen Feststoff oder dergleichen enthält, durch dasselbe leitet, ist andererseits ein Ventil, wie z. B. ein Taschenventil, das ein Rohr, das über eine Länge von mehreren Millimetern bis mehreren Zentimetern eine Elastizität aufweist, das z. B. den inneren Durchmesser des Rohrs übersteigt, preßt und verschließt, effektiv. Selbst wenn ein Feststoff mit einer Größe, die den inneren Durchmesser des Rohrs überschreitet, in das Rohr gelangt, preßt und verschließt das Ventil das Rohr in einem Bereich jenseits der Größe des Feststoffs, während das gepreßte elastische Rohr auf die Form des Feststoffs verändert wird. So weist das Ventil für eine Probe, die einen Feststoff enthält, eine hohe Verschließbarkeit auf, obwohl dasselbe keine Kanalumschaltfunktion aufweist. Ein Mischen von Lösungen an dem Rohrverbindungsteil ist jedoch unvermeidbar, da das Verbindungsteil keine Funktion des Verschließens nicht notwendiger Rohrkanäle aufweist. So sind das Auftreten einer gegenseitigen Verunreinigung und einer Reduzierung der Meßgenauigkeit unvermeidbar.
Wenn drei Leitungen für eine Standardlösung, eine Probenlösung und eine Waschlösung z. B. vereinigt und zu einer Leitung geführt werden, die einen Meßteil hinsichtlich derartiger Probleme erreicht, gibt es ein Verfahren zum Verwenden eines Vierwegeanschlusses und zum Verbinden der drei Leitungen in einen Abschnitt. Bei diesem Verfahren werden die Standardlösung mit einem bekannten Konzentrationswert und Waschwasser in einem bestimmten Verhältnis in die Probenlösung gemischt, wenn die Probenlösung geleitet wird, wobei es vorstellbar ist, daß es kein Problem gibt, wenn eine Korrektur durchgeführt wird. Wenn die Standardlösung geleitet wird, wird jedoch die Probenlösung mit einer unbekannten Konzentration gemischt, wodurch kein korrektes Meßergebnis erhalten wird. Da die Probenlösung und die Standardlösung in Kontakt miteinander kommen, breiten sich weiter Mikroorganismen durch eine Nährquelle einer Komponente der Standardlösung, wie z. B. Glukose, in dem Fall einer Probe, wie z. B. einer Gärungslösung, die Mikroorganismen enthält, in dem Verbindungsteil aus, um ungünstigerweise leicht ein Problem zu bewirken, wie z. B. ein Verstopfen des Rohrs durch vermehrte Pilzkörper.
Als ein Verfahren zum Verhindern einer Ausbreitung von Mikroorganismen oder dergleichen ist es effektiv, eine Leitung unter Verwendung eines Dreiwegeanschlusses aufzubauen, so daß die Probenlösung und die Standardlösung nicht in direktem Kontakt miteinander stehen. Aufgrund der Verwendung des Dreiwegeanschlusses wird jedoch der Zustand einer Verunreinigung durch ein Mischen der Lösungen ungünstigerweise weiter verkompliziert. Wenn zwei oder mehr Leitungen vorgesehen sind, sind Rohrverbindungsteile aufgrund der Verwendung des Dreiwegeanschlusses in einer Mehrzahl von Abschnitten vorhanden. Eine Lösungsverunreinigung wird nicht notwendigerweise zu den gleichen Graden in jeweiligen Rohrverbindungsteilen bewirkt, was zu einem Mangel der Reproduzierbarkeit der Messung führt.
Es gibt z. B. ein Verfahren zum Verbinden einer Referenz- und einer Probenlösungsleitung, die jeweils ein Taschenventil aufweisen, miteinander durch einen Dreiwegeanschluß zum Verbinden derselben miteinander, und zum Verbinden der verbundenen Leitungen mit einer Waschlösungsleitung durch einen weiteren Dreiwegeanschluß zum Führen derselben zu einer Pumpe. Bei diesem Leitungszustand ist die Standardlösung mit konstanter Konzentration an dem stromaufwärts gelegenen Verbindungsteil jedoch regelmäßig in Kontakt mit der Probenlösung, die eine unbestimmte Konzentration aufweist, wodurch kein korrektes Meßergebnis erzielt wird. Dies liegt daran, daß die Konzentration der Standardlösung instabil ist, da die Konzentration einer Zielsubstanz in der Probenlösung unbestimmt ist, selbst wenn der Grad der wechselseitigen Verunreinigung der Referenz- und der Probenlösung nur angesichts der Rate der Lösungsvolumina eine Reproduzierbarkeit aufweist. In diesen Leitungen kommen ferner die Referenz- und die Probenlösung in Kontakt miteinander, was zu einem Problem, wie z. B. der Ausbreitung von Mikroorganismen, führt, ähnlich wie bei dem Fall der Verwendung eines Vierwegeanschlusses.
Es gibt ein weiteres Verfahren zum Verbinden der Proben- und der Waschlösungsleitung, die jeweils ein Taschenventil aufweisen, miteinander durch einen Dreiwegeanschluß zum Verbinden derselben, und zum Verbinden einer Standardlösungsleitung, die ein weiteres Taschenventil aufweist, mit den verbundenen Leitungen durch einen weiteren Dreiwegeanschluß. In diesem Fall ist die Probenlösung, die eine unbestimmte Konzentration aufweist, oder die Waschlösung, die mit der Probenlösung verunreinigt ist, die eine unbestimmte Konzentration aufweist, regelmäßig in Kontakt mit der Standardlösung. Ferner wird unvermeidbar ein Positionsunterschied zwischen dem Probenlösungsleitung-Verbindungsteil und dem Standardlösungsleitung-Verbindungsteil hinsichtlich einer Pumpe bewirkt, wobei leicht ein Unterschied der Grade einer Übertragung einer Saugkraft von der Pumpe bewirkt wird. Folglich wird leicht ein Unterschied zwischen Graden einer gegenseitigen Verunreinigung der Proben- und der Waschlösung in einer Position, die von der Pumpe getrennt ist, und der in einer Position nahe der Pumpe bewirkt. So wird keine Reproduzierbarkeit der Messung erzielt, wobei in diesem Fall nur ein inkorrektes Ergebnis der Messung erhalten wird.
Es gibt ein weiteres Verfahren zum Verbinden einer Referenz- und einer Waschlösungsleitung, die jeweils ein Taschenventil aufweisen, miteinander durch einen Dreiwegeanschluß zum Verbinden derselben, und zum Verbinden einer Probenlösungsleitung, die ein weiteres Taschenventil aufweist, mit den verbundenen Leitungen durch einen weiteren Dreiwegeanschluß. In diesem Fall ist die Standardlösung oder die Waschlösung, die mit der Standardlösung verunreinigt ist, regelmäßig in Kontakt mit der Probenlösung, während unvermeidbar leicht ein Positionsunterschied zwischen dem Probenlösungsleitung-Verbindungsteil und dem Standardlösungsleitung-Verbindungsteil hinsichtlich einer Pumpe bewirkt wird, wobei keine Reproduzierbarkeit der Messung erzielt wird, sondern in diesem Fall nur ein inkorrektes Ergebnis der Messung.
So ist es schwierig, einen Kanal zu bilden, während Probleme hinsichtlich einer Probe, die Feststoffe enthält, beseitigt werden, ein direkter Kontakt zwischen einer Proben- und einer Standardlösung vermieden wird und eine Reproduzierbarkeit der Messung erhalten wird.
Das Dokument EP-A-0 326 995 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung von Trihalomethanen. Die Vorrichtung weist eine Trenneinheit, die zwei Kanäle enthält, die über eine Mikroporenmembran in Kontakt miteinander stehen, wobei es einer Probenlösung ermöglicht wird, durch einen der Kanäle zu fließen, während es einer Trägerlösung ermöglicht wird, durch den anderen Kanal zu fließen, eine Reaktionseinheit zum Erwärmen der Trägerlösung, die durch die Trenneinheit geleitet wurde, und zu der eine Substanz, die mit den Trihalomethanen reagiert, hinzugefügt wurde, eine Kühleinheit zum Kühlen der Trägerlösung, die einer vollständigen Reaktion unterzogen wurde, und eine Erfassungseinheit zum Bestimmen einer Menge einer fluoreszierenden Substanz in der Trägerlösung auf.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin zu verhindern, daß sich in einem Rohr Blasen, die durch ein Gas gebildet sind, sammeln.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin zu verhindern, daß eine Druckfluktuation zu einem Film übertragen und die Genauigkeit im Fall eines Umschaltens einer Mehrzahl von Probenlösungen in einer Vorrichtung, die einen Trennmechanismus durch den Film aufweist, reduziert wird.
Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Anwendbarkeit auf eine Probe, die einen Feststoff enthält, zu ermöglichen, einen direkten Kontakt zwischen der Proben- und der Standardlösung zu verhindern und eine Reproduzierbarkeit der Messung zu erlangen.
Die vorliegende Erfindung liefert eine Konzentrationsmeßvorrichtung, die einen Trennmechanismus, der einen porösen Film und Kanäle aufweist, die einen Fluß von Flüssigkeiten in Kontakt mit beiden Oberflächen des Films ermöglichen, zum Übertragen einer Zielsubstanz zwischen den Flüssigkeiten der Kanäle durch den Film, einen ersten Flüssigkeitszuführungskanal, der eine Lösung, die die Zielsubstanz enthält, in einem der Kanäle auf der ersten Oberfläche des Films des Trennmechanismus zum Fließen bringt, einen zweiten Flüssigkeitszuführungskanal, der eine Flüssigkeit, die keine Zielsubstanz enthält, in dem anderen Kanal auf der zweiten Oberfläche des Films des Trennmechanismus zum Fließen bringt, und ein Erfassungsteil, das stromabwärts von der zweiten Oberfläche des Films des Trennmechanismus vorgesehen ist, zum Messen der Zielsubstanz aufweist. Der erste Flüssigkeitszuführungskanal weist eine Rohrgruppe, die zumindest eine Mehrzahl von Rohren aufweist, die eine Mehrzahl jeweiliger Lösungen führen, die jeweils die Zielsubstanz enthalten, Umschaltmechanismen, die in Zwischenabschnitten der jeweiligen Rohre der Rohrgruppe vorgesehen und in der Lage sind, den Kanal zu willkürlichen Zeitpunkten umzuschalten, einen Verbindungsmechanismus, der stromabwärts von dem Umschaltmechanismus vorgesehen ist, zum Verbinden der Rohre miteinander, und einen Flüssigkeitszuführungsmechanismus, der stromabwärts von dem Verbindungsmechanismus vorgesehen ist, zum Ansaugen und Abgeben von Flüssigkeiten auf, während die Konzentrationsmeßvorrichtung ferner eine Steuerungseinheit aufweist, die Umschaltoperationen der Umschaltmechanismen und AN/AUS-Operationen des Flüssigkeitszuführungsmechanismus steuert.
Der poröse Film, der bei dem Trennmechanismus verwendet wird, ist ein Film, der eine Trennfunktion besitzt.
Die Steuerungseinheit weist eine Umschaltmechanismussteuerungseinrichtung auf, die eine Steuerung zum Schließen aller Umschaltmechanismen vor der Messung, zum Beginnen des Ansaugens und des Abgebens des Flüssigkeitszuführungsmechanismus, um die Rohre in dekomprimierte Zustände zu bringen, und danach zum Öffnen eines Umschaltmechanismus für ein Rohr zumindest einer Probenlösung durchführt. Aufgrund dieser Struktur ist es möglich, zu verhindern, daß Blasen in den Rohren verbleiben, wodurch eine Reduzierung der Genauigkeit verhindert wird. Eine hochgenaue Messung wird bei einem einfachen Verfahren auch hinsichtlich einer Probe ermöglicht, wie z. B. einer Gärungslösung, die Beimischungen und Bakterien enthält, leicht Rohrleitungen blockiert und einen Detektor verunreinigt und Blasen erzeugt.
Ferner ist es möglich zu verhindern, daß Flüssigkeiten von den Rohren zu einem Probenlösungstank, wie z. B. einem Gärungstank, zurückfließen, der mit dem Rohr für die Probenlösungen verbunden ist, indem eine Steuerung für ein Öffnen der Umschaltmechanismen für die Rohre der Probenlösungen durchgeführt wird, nachdem die Rohre in dekomprimierte Zustände gebracht sind. So ist es möglich, zu verhindern, daß der Gärungstank oder dergleichen verunreinigt wird.
Es ist ebenfalls vorzuziehen, daß die Steuerungseinheit eine Umschaltmechanismussteuerungseinrichtung aufweist, die eine Steuerung zum Überlagern von Zeiten, die offene Zustände eines Umschaltmechanismus für ein Rohr einer Probenlösung, die vollständig gemessen wird, und eines Umschaltmechanismus für ein Rohr einer weiteren Probenlösung halten, zu einem Zeitpunkt des Umschaltens von einer Probenlösung zu einer anderen Probenlösung bei der Messung und danach zum Schließen des Umschaltmechanismus für das Rohr der einen Probenlösung durchführt. Aufgrund dieser Struktur ist es möglich zu verhindern, daß eine Druckfluktuation beim Umschalten an den Film des Trennmechanismus übertragen wird, wobei die Meßgenauigkeit auch in diesem Punkt verbessert wird.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt der erste Flüssigkeitszuführungskanal eine Mehrzahl von Rohren, die Lösungen zuführen, die die Zielsubstanz enthalten, und ein Rohr, das eine Flüssigkeit zuführt, die keine Zielsubstanz enthält, wobei der Verbindungsmechanismus einen ersten Mehrwegeanschluß, der das Rohr, das die Flüssigkeit zuführt, die keine Zielsubstanz enthält, in Kanäle mit der gleichen Anzahl wie Rohrleitungen unterteilt, die Flüssigkeiten zuführen, die die Zielsubstanz enthalten, eine Dreiwegeanschlußgruppe, die jeweilige der Kanäle, die durch ein Unterteilen eines Kanals gebildet sind, der die Flüssigkeit, die keine Zielsubstanz enthält, speist, durch den ersten Mehrwegeanschluß mit jeweiligen der Rohre, die Flüssigkeiten zuführen, die die Zielsubstanz enthalten, in einem Eins-zu-eins-Verhältnis satzverbindet, und einen zweiten Mehrwegeanschluß umfaßt, der die jeweiligen Kanäle, die durch die Dreiwegeanschlußgruppe satzverbunden sind, durch Rohre der gleichen Länge und des gleichen inneren Durchmessers satzverbindet, zum letztendlichen Verbinden derselben in ein einzelnes Rohr. Aufgrund dieser Struktur werden Ventile, die die jeweiligen Kanäle einfach öffnen/schließen, zum Verbinden der Kanäle auf eine gegabelte Weise in dem Fall eines Umschaltens der Probenlösung, einer Referenzprobenlösung und einer Waschlösung und zum Ermöglichen eines Flusses derselben zum Zuführen derselben zu dem Trennmechanismus verwendet, wodurch die Ventile aus willkürlichen Umschaltventilen bereitet werden können. Taschenventile können z. B. auch verwendet werden, wenn die Probenlösung Feststoffe enthält, wodurch eine Implementierung in einer einfachen und billigen Struktur erzielt werden kann. Selbst wenn Toträume in den Kanälen nach einem Umschalten derselben gebildet werden, kommt die Probenlösung nur mit einer Flüssigkeit in Kontakt, die keine Zielsubstanz enthält, wodurch eine hohe Genauigkeit erzielt werden kann.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der erste Mehrwegeanschluß für das Rohr für die Flüssigkeit, die keine Zielsubstanz enthält, der zuerst den Kanal insgesamt in einen Abschnitt stromabwärts von den Umschaltmechanismen hinsichtlich einer Richtung zum Zuführen der Flüssigkeit unterteilt, hinsichtlich einer Horizontalebene an einer niedrigeren Position als der zweite Mehrwegeanschluß vorgesehen, der letztendlich die satzverbundenen Kanäle in ein einziges Rohr verbindet. Aufgrund dieser Struktur werden Blasen, die in den Rohren vorhanden sind, schnell weitergeleitet.
Die vorangegangenen sowie weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, klarer.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, das Operationen bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 4 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein Vergleichsbeispiel zeigt; und
Fig. 6 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

(Ausführungsbeispiel 1)

Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist Bezug nehmend auf Fig. 1 beschrieben. Die Bezugszeichen 2, 4, ..., 2n bezeichnen Rohre zum Zuführen von Probenlösungen zu einem Meßteil, wobei Umschaltventile 1, 3, ..., 2n - 1 jeweils in Zwischenabschnitten derselben eingefügt sind. Die Rohre, 2, 4, ... sind miteinander durch einen Mehrwegeanschluß 5 verbunden, um durch eine Pumpe 6 einen Trennmechanismus 8 zu erreichen. Der Trennmechanismus 8 ist durch einen Trennfilm 9 in zwei Räume unterteilt, so daß die Probenlösungen, die von den Rohren 2, 4, ... zugeführt werden, durch den Raum oberhalb des Trennfilms 9 in Fig. 1 abgegeben werden. Eine Flüssigkeit, die keine Probenkomponente enthält, wie z. B. eine Pufferlösung, wird dem Raum unterhalb des Films 9 des Trennmechanismus 8 in Fig. 1 durch ein Rohr 11 durch eine Pumpe 7 zugeführt. Probenkomponenten, die von den Probenlösungen in dem oberen Raum durch den Film 9 in die Flüssigkeit in dem unteren Raum übertragen werden, werden einem Detektor 10 zugeführt. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet eine Steuerungseinheit, die Umschaltoperationen der Ventile 1, 3, 2n - 1 und AN/AUS- Operationen der Pumpen 6 und 7 steuert.
Wenn alle Ventile 1, 3, ... geschlossen sind, während die Pumpe 6 getrieben wird, und danach ein Ventil in der zuvor genannten Struktur geöffnet wird, werden alle Blasen usw. stromabwärts von dem offenen Ventil weggefegt und aufgrund des abrupten Flusses der Flüssigkeit beseitigt, da Abschnitte stromabwärts von den Ventilen 1, 3, ... dekomprimiert wurden. Wenn derartige Operationen aufeinanderfolgend hinsichtlich der Ventile 1, 3, ... durchgeführt werden, werden Blasen aus allen Rohren 2, 4, ... entfernt.
Während es möglich ist, gleichzeitig zwei oder mehrere Ventile zu öffnen, ist vorauszusehen, daß in diesem Fall Blasen zurückbleiben, und so vorzugsweise nur ein Ventil geöffnet wird.
Danach wird eine Probenmessung durchgeführt. In dem Fall einer Probenumschaltung wird das Ventil für das Rohr einer Probe, die gegenwärtig gemessen wird, offengelassen, während das für das Rohr einer nächsten Probe geöffnet wird, wobei das Ventil für das Rohr der zuvor gemessenen Probe nach einer Weile geschlossen wird. So wird eine Druckfluktuation nach einem Probenumschalten vermieden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind Materialien und Dicken von Schläuchen, die Leitungen bilden, nicht besonders eingeschränkt. Wenn Taschenventile verwendet werden, sind jedoch zumindest Abschnitte der Leitungen, die durch die Taschenventile gehalten werden, vorzugsweise durch elastische Bauglieder gebildet, die eine Rückstellkraft aufweisen, wie z. B. Silikonschläuche, Vinylchloridharzschläuche oder Polyolefinschläuche. Insbesondere sind Polyolefinschläuche vorzuziehen, da Polyolefine eine derart niedrige Gasdurchlässigkeit aufweisen, daß Luft kaum von äußeren Wänden des Schlauchs während eines Stopps der Flüssigkeit durchdringt und kaum Blasen erzeugt werden. Schläuche, die aus einem Fluorharzmaterial oder einem Gummimaterial hergestellt sind, sind ebenfalls vorzuziehen.
Ein Zwei- bis Vierwegeanschluß wird zum Verbinden dieser Schläuche miteinander verwendet. Die Struktur des Anschlusses ist ebenfalls nicht besonders eingeschränkt, während ein Anschluß aus einem Material, wie z. B. einem Metall oder einem Hartkunststoff, der härter ist als die Schläuche, vorzuziehen ist, da ein Verfahren zum Befestigen der Schläuche vereinfacht wird. Der Anschluß ist vorzugsweise aus Fluorharz, Polypropylen oder Polyethylen hergestellt, da diese Materialien leicht zu bearbeiten sind und in verschiedenen Arten bereitet werden können, wobei durch die Flüssigkeit, die darin fließt, kaum eine Korrosion bewirkt wird, was im Unterschied zu einem Metall steht. Ferner ist ein Anschluß aus Fluorharz oder Polypropylen zum Zuführen einer Gärungsflüssigkeit vorzuziehen, da die Materialien für eine Druckdampfsterilisierung geeignet sind.
Während die Ventile aus verschiedenen Typen von Ventilen, wie z. B. Taschenventilen, elektromagnetischen Ventilen und motorgetriebenen Mehrwegeventilen, bereitet werden, ist es notwendig, interne Rohrdurchmesser auszuwählen, um ein Verstopfen durch eine Vertrübung der Probenlösungen zu verhindern. Die Taschenventile sind hinsichtlich eines Verstopfens am vorteilhaftesten, da die verwendeten Rohre als solche zum Schließen von Kanälen verwendet werden.
Konkreter ausgedrückt sind zugrundeliegende Leitungen der Konzentrationsmeßvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wie folgt:
Eine Mehrzahl von Leitungen, die jeweils ein Taschenventil aufweisen, wird bereitet, wobei Teile von Rohren durch die Taschenventile gehalten werden. Ein Anschluß zum Verbinden ist stromabwärts von den Abschnitten, die mit den Taschenventilen versehen sind, hinsichtlich der Flußrichtungen von Flüssigkeiten vorgesehen, so daß die Probenlösungen zu einer Pumpe zum Ansaugen und Abgeben von Proben durch den Anschluß geführt werden und durch die Pumpe in einen Kanal geführt werden, der an einer Seite eines Films eines Trennmechanismus, der den Film aufweist, vorgesehen ist. Die Pumpe kann entweder vor oder nach dem Trennmechanismus vorgesehen sein. Allgemein ist die Pumpe vorzugsweise vor dem Trennmechanismus zur Probeeinführung durch Druck vorgesehen, wenn der Kanal in dem Trennmechanismus so dünn ist, daß es eine Möglichkeit gibt, daß ein Gegendruck beim Durchgang erhöht wird. Die Pumpe kann aus verschiedenen Pumpen ausgewählt werden, wie z. B. einer Zahnradpumpe, einer Tauchkolbenpumpe und einer Schlauchpumpe. Da die Schlauchpumpe, die einen Schlauch zum Zuführen von Flüssigkeiten taktet, billig ist, ist die Schlauchpumpe zu einem Zweck des Zuführens von Probenlösungen, die eine Trübung aufweisen, vorzuziehen. Der Schlauch, der für die Schlauchpumpe verwendet wird, kann aus verschiedenen ausgewählt werden, die ähnlich sind wie die, die für die Rohre verwendet werden, während ein Polyolefinschlauch, der eine Langzeitflüssigkeitszuführungsratenstabilität erzielen kann, vorzuziehen ist.
Eine Ultrafiltrationsmembran, eine Dialysemembran oder ein Membranfilter kann als der Film dargestellt sein, der bei dem Trennmechanismus, der den Film aufweist, verwendet wird. Ein Polysulfonfilm, ein Zelluloseacetatfilm oder dergleichen kann als die Ultrafiltrationsmembran dargestellt sein, während verschiedene Filmmaterialien abhängig von den Zielsubstanzen, die getrennt und gemessen werden sollen, verwendet werden können. Ein regenerierter Zellulosefilm oder dergleichen wird als die Dialysemembran verwendet. Das Membranfilter ist aus Fluorharz, Polykarbonat, regenerierter Zellulose oder Nitrozellulose hergestellt. Wenn wasserlösliche, niedrige Moleküle gemessen werden sollen, wird vorzugsweise die starke Dialysemembran, die eine geringe Notwendigkeit einer Beaufschlagung mit Druck aufweist, vorzugsweise verwendet. Um Ammoniak oder Alkohol, der in Wasser gelöst ist, zu vergasen und zu übertragen, wird ein Fluorharzmembranfilter, das eine Filterporengröße von etwa 0,1 bis 1,0 um aufweist, verwendet, um so eine Art von Gasdurchlässigkeitsfilm zu bilden, der nur eine Zielsubstanz überträgt, wodurch es möglich ist, weiter effektiv zu verhindern, daß nicht notwendige Komponenten einen Detektor erreichen.
Um die Zielsubstanzen zu erfassen, wird ein bekannter Detektor, wie z. B. ein Absorptionsphotometer, ein Fluorphotometer, ein pH-Meter, eine Ionenelektrode, ein Halbleiterionensensor, ein elektrochemischer Detektor, ein Atomabsorptionsphotometer, ein Induktionsplasmaemissionsspektrophotometer, eine Enzymelektrode, ein Wärmemesser oder dergleichen, verwendet. Es ist ebenfalls möglich, eine chemische Reaktion zum Erfassen physischer Größen, die als das Ergebnis verändert sind, in dem Kanal zu bewirken, oder eine Gärungslösung nach einem Beseitigen von Pilzkörpern oder dergleichen aus demselben in eine Trennsäule einzuführen, um denselben mit dem sogenannten Flüssigkeitschromatographen zu verbinden.
In dem Fall einer Analyse einer bemerkenswert verunreinigten Probe, wie z. B. einer Gärungslösung, werden Rohre, die eine Mehrzahl von Probenlösungen zu dem Trennmechanismus führen, durch Taschenventile geöffnet/geschlossen, während all diese Rohre geschlossen sind und die Pumpe, wie z. B. eine Schlauchpumpe, getrieben wird, so daß die Rohre in dekomprimierte Zustände gelangen. Danach wird ein bestimmtes Taschenventil geöffnet, wodurch eine Flüssigkeit abrupt in die dekomprimierten Rohre fließt, so daß Blasen weggefegt und beseitigt werden. Falls nötig, kann diese Operation auf einer spezifischen Probenlösungsleitung durchgeführt werden, so daß danach alle Taschenventile zur Redekomprimierung geschlossen werden und Blasen der anderen Leitung beseitigt werden. Hinsichtlich der Zeit zum vollständigen Schließen der Taschenventile für eine derartige Dekomprimierung sind 1 bis 10 Sekunden in dem Fall einer Zuführung von etwa 1 ml/min in Leitungen mit einem inneren Durchmesser von etwa 2 mm, abhängig von den Flußraten von Schlauchpumpen, die zum Zuführen verwendet werden, und den Typen der Lösungen, empirisch effektiv. Ein Druckgleichgewicht in den Rohren wird etwa 1 bis 20 Sekunden lang nach der Blasenbeseitigungsoperation beschädigt, wodurch die Übertragungsraten der Zielsubstanzen in den Rohren ebenfalls leicht fluktuieren. So ist es vorzuziehen, während dieser Periode keine Konzentrationsmeßwerte des Detektors zu verwenden. Eine Beseitigung der Blasen durch eine Dekomprimierung ist auch effektiv, wenn die Viskositätspegel der Probenlösungen so hoch sind, daß Blasen kaum beseitigt werden, wobei es möglich ist, Blasen, die in Proben enthalten sind, die Viskositätspegel von nicht mehr als 3 Pas (3.000 cp) aufweisen, zu beseitigen. Die Viskosität einer normalen Gärungslösung beträgt 0,01 bis 2 Pas (10 bis 2.000 cp), wobei dieses Verfahren auf eine Anzahl von Gärungslösungen anwendbar ist.
Dann werden Kanäle nacheinander umgeschaltet, um nach einer Vollendung der Blasenbeseitigungsoperation eine Messung durchzuführen. Wenn die Operation zu einer zweiten Probenlösung umgeschaltet wird, nachdem ein Ansaugen und Abgeben einer ersten Probenlösung gestartet wurde, kann eine Beschädigung des Druckgleichgewichts in den Rohren verhindert werden, indem zeitweilig beide Taschenventile geöffnet werden, die für jeweilige Leitungen vorgesehen sind, die die erste und die zweite Probenlösung zuführen, und indem danach das Taschenventil für die erste Probenlösung geschlossen wird. Eine Konzentrationserfassung kann aufgrund dieser Behandlung fortlaufend durchgeführt werden, wodurch die Effizienz der Messung verbessert werden kann. Zumindest eine der Probenlösungen kann eine Standardlösung zum Kalibrieren der Vorrichtung sein.
Aufgrund eines derartigen Mechanismus und einer derartigen Operationsprozedur ist es möglich zu verhindern, daß Blasen in den Rohren zurückbleiben, eine Reduzierung der Genauigkeit zu verhindern, und zu verhindern, daß eine Druckfluktuation beim Umschalten zu dem Film übertragen wird, wodurch ein Anstieg der Genauigkeit und eine Verbesserung der Effizienz ermöglicht werden.
Während eine exemplarische Analyse einer Gärungslösung in einer Alkoholgärung durch Hefe als ein konkretes Ausführungsbeispiel 2 gezeigt ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein derartiges konkretes Beispiel beschränkt.

(Ausführungsbeispiel 2)

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind ein erstes Probenlösungsrohr 2, das durch einem Silikonschlauch mit einem äußeren Durchmesser von 4 mm und einem inneren Durchmesser von 2 mm und einem Taschenventil 1 gebildet ist, und ein zweites Probenlösungsrohr 4, das ähnlich gebildet ist, die miteinander verbunden werden sollen, durch einen Dreiwegeanschluß 5 aus Polypropylen verbunden. Das verbundene Rohr wird durch eine erste Flüssigkeitszuführungsschlauchpumpe 6 zu einem Raum auf einer Seite eines Trennmechanismus 8 geführt. Die Schlauchpumpe 6 kann eine Flüssigkeit mit einer Flußrate von 2 ml/min ansaugen und zuführen.
Eine regenerierte Zellulosedialysemembran 9 mit einer Dicke von 20 um ist an dem Trennmechanismus 8 befestigt, während eine Phosphorsäurenpufferlösung mit 0,1 M und einem pH-Wert von 7,0 durch eine zweite Flüssigkeitszuführungsschlauchpumpe 7 in einen Raum auf der gegenüberliegenden Seite (in Fig. 2 untere Seite) des Films 9 zugeführt wird. Ein Detektor 10, der mit einer Enzymelektrode versehen ist, an der eine Glukoseoxidase befestigt ist, ist stromabwärts von dem Raum an der unteren Seite des Trennfilms 9 in dem Trennmechanismus 8 vorgesehen, um Glukosekonzentrationswerte von Gärungslösungen, die aus den Probenlösungsrohren 2 und 4 in denselben fließen, zu messen.
Taschenventile 1 und 3 sind in Zwischenabschnitten der Rohre 2 und 4 eingefügt. Die Gärungslösungen, die durch die Rohre 2 und 4 fließen, hatten Absorbanzwerte von 12,0 und 1,0 bei 660 nm und Temperaturen von 15ºC bzw. 10ºC. Wenn die Raumtemperatur 25ºC betrug, wurden große Mengen von Blasen in den Rohren 2 und 4 erkannt, die mit den Gärungslösungen gefüllt waren.
Eine Standardglukoselösung wurde zuvor zum Kalibrieren der Enzymelektrode 10 in das Rohr 2 geführt, wobei danach eine Operation durch eine Steuerungseinheit 12, wie in dem Flußdiagramm aus Fig. 3 gezeigt ist, durchgeführt wurde. Die Schlauchpumpen 6 und 7 wurden getrieben (S1), wobei eine Dekomprimierungsoperation 10 Sekunden lang in einem Zustand, der die Taschenventile 1 und 3 schließt, durchgeführt wurde (S2, S3 und S4). Danach wurde das Taschenventil 1 geöffnet, um die Gärungslösung zu dem Trennmechanismus 8 zu führen, wodurch Blasen aus dem Rohr 2 beseitigt wurden (S5). Dann wurde eine Dekomprimierungsoperation wieder 10 Sekunden lang in dem Zustand, der die Taschenventile 1 und 3 schließt, durchgeführt, während die Schlauchpumpen 6 und 7 weiterhin getrieben wurden (S6 und S7), wobei danach das Taschenventil 3 geöffnet wurde (S8), wodurch Blasen auch aus dem Rohr 4 beseitigt wurden.
Dann wurde auch das Taschenventil 1 in dem offenen Zustand des Taschenventils 3 geöffnet (S9), wobei nur das Taschenventil 3 nach dem Ablauf einer Sekunde geschlossen wurde (S10 und S11). Da die Schlauchpumpen 6 und 7 fortlaufend gedreht wurden, wurde der Ausgangswert der Enzymelektrode 10 allmählich erhöht, um nach 120 Sekunden konstant zu sein (S12). Der gegenwärtige Wert wurde zur Berechnung der Glukosekonzentration in der Gärungslösung, die durch das Rohr 2 geführt wurde, gelesen (S13), die 0,15% betrug.
Dann wurde auch das Taschenventil 3 in dem offenen Zustand des Taschenventils 1 geöffnet (S14), wobei nur das Taschenventil 1 nach dem Ablauf einer Sekunde geschlossen wurde (S15 und S16). Die Glukosekonzentration in der Gärungslösung, die durch das Rohr 4 geführt wird, die aus dem gegenwärtig gemessenen Wert berechnet wurde, betrug 1,0% (S17 und S18).
Danach wurden die Taschenventile bei dem zuvor genannten System umgeschaltet, um wiederholt die jeweiligen Proben fünfmal zu messen (S19 und S20), um Fluktuationskoeffizienten von gemessenen Werten zu erhalten, die ±3,0% bzw. ±2,5% betrugen.

(Vergleichsbeispiel 1)

Bei der Vorrichtung, die in Fig. 2 gezeigt ist, wurde eine Messung wiederholt ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel 2 durchgeführt, ohne daß beide Taschenventile 1 und 3 geschlossen werden, d. h. ohne dekomprimierte Zustände zu erzeugen. In diesem Fall blieben Blasen in dem Trennmechanismus 8, wobei die Genauigkeit hinsichtlich der des Rohrs 2 ±5% und hinsichtlich der des Rohrs 4 ±6,5% betrug.

(Vergleichsbeispiel 2)

Beide Taschenventile 1 und 3 wurden geschlossen, um dekomprimierte Zustände zu erzeugen und Blasen zu beseitigen, wobei eine Meßoperation, die identisch ist wie die des Ausführungsbeispiels 2, wiederholt wurde. Als ein Taschenventilöffnen von dem Rohr 2 zu dem Rohr 4 umgeschaltet wurde, wurde ein Verfahren zum Nichtöffnen beider Taschenventile 1 und 3, sondern zum Schließen eines derselben verwendet.
Folglich betrug die Genauigkeit hinsichtlich der Gärungslösung des Rohrs 2 ±7,0% und die hinsichtlich des Rohrs 4 ±6,0%.

(Ausführungsbeispiel 3)

Ein Ausführungsbeispiel, das ferner eine Rohrstruktur aufweist, die einen direkten Kontakt zwischen der Proben- und der Standardlösung vermeidet, ist Bezug nehmend auf Fig. 4 beschrieben.
Drei Systeme von Leitungen, die Taschenventile 31, 32 bzw. 33 aufweisen, sind gebildet, so daß zwei Systeme 22 und 23 Leitungen für Flüssigkeiten sind, die Zielsubstanzen enthalten können, während das verbleibende System 24 als eine Leitung für eine Flüssigkeit verwendet wird, die keine Zielsubstanz enthält.
Die Leitung 24, die keine Zielsubstanz enthält, ist durch einen Dreiwegeanschluß 35, der als ein erster Mehrwegeanschluß dient, der hinsichtlich der Flußrichtung der Flüssigkeit stromabwärts von dem Bereich, an dem das Taschenventil 32 vorgesehen ist, angeordnet ist, in zwei Kanäle unterteilt.
Einer der Kanäle für die Flüssigkeit, die keine Zielsubstanz enthält, ist mit der Leitung 22, die das Taschenventil 31 aufweist, für eine erste Flüssigkeit, die eine Zielsubstanz enthalten kann, durch einen ersten Dreiwegeanschluß 36 verbunden. Der andere der Kanäle für die Flüssigkeit, die keine Zielsubstanz enthält, ist mit der Leitung 23, die das Taschenventil 33 aufweist, für eine zweite Flüssigkeit, die eine Zielsubstanz enthalten kann, durch einen zweiten Dreiwegeanschluß 37 verbunden.
Die Leitungen von dem ersten und dem zweiten Dreiwegeanschluß 36 und 37 sind durch einen Dreiwegeanschluß 38 verbunden, der als ein zweiter Mehrwegeanschluß dient und diese miteinander verbindet, wobei das verbundene Rohr zu einem Raum auf einer Seite eines Trennmechanismus 8 geführt wird.
Zu diesem Zeitpunkt müssen Rohre, die den ersten und den zweiten Dreiwegeanschluß 36 bzw. 37 mit dem zweiten Mehrwegeanschluß 38 verbinden, hinsichtlich des inneren Durchmessers und der Rohrlänge nicht identisch zueinander sein.
Wenn eine Flüssigkeitszuführungseinrichtung, wie z. B. eine Flüssigkeitszuführungspumpe, jedoch stromaufwärts vorgesehen ist, weisen die Rohre vorzugsweise den gleichen inneren Durchmesser und die gleiche Rohrlänge auf, um Einflüsse, die durch die Flüssigkeitszuführungspumpe auf die Lösung ausgeübt werden, die sich in Rohrverbindungsteilen mischt, zu in etwa den gleichen Graden zu regeln.
Wenn Leitungen derartig strukturiert werden, gibt es einen derartigen Vorteil, daß nur ein einzelnes Taschenventil 32 in der Leitung vorgesehen sein kann, die die Flüssigkeit zuführt, die keine Zielsubstanz enthält, wobei die Vorrichtungsstruktur verglichen mit einem Fall eines unabhängigen Bereitstellens einer Leitung, die eine Flüssigkeit zuführt, die keine Zielsubstanz enthält, die mit der Leitung 22 verbunden ist, die eine erste Flüssigkeit zuführt, die eine Zielsubstanz enthalten kann, und einer Leitung, die eine Flüssigkeit zuführt, die keine Zielsubstanz enthält, die mit der Leitung 23 verbunden ist, die eine zweite Flüssigkeit zuführt, die eine Zielsubstanz enthalten kann, vereinfacht wird.
Unter der Annahme, daß die erste und die zweite Flüssigkeit, die Zielsubstanzen enthalten können, eine Probenlösung bzw. eine Standardlösung sind, kann die, die in direkten Kontakt mit der Proben- und der Standardlösung kommt, die Flüssigkeit sein, die keine Zielsubstanz enthält, wie z. B. eine Waschlösung, wodurch kein derartiges Phänomen auftritt, daß sich Mikroorganismen, die in der Probe enthalten sind, durch eine Nahrungsquelle von Substanzen fortpflanzen, die in der Standardlösung enthalten sind, um die Rohre zu blockieren.
Auch wenn ein Flüssigkeitszuführungsmechanismus 6, wie z. B. eine Hubpumpe, an dem Zwischenabschnitt eines Rohrs vorgesehen ist, das den Trennmechanismus von dem zweiten Mehrwegeanschluß 38 erreicht, können der erste und der zweite Dreiwegeanschluß 36 und 37, die mit den Rohren 22 und 23 verbunden sind, die die erste und die zweite Flüssigkeit zuführen, die Zielsubstanzen enthalten können, in äquivalenter Positionsbeziehung von dem Flüssigkeitszuführungsmechanismus 6 angeordnet sein, wodurch Anzahlen von Rohrverbindungsteilen durch Dreiwegeanschlüsse, die durchlaufen werden, bevor der Trennmechanismus 8 erreicht wird, ausgeglichen sein können. Es ist nämlich möglich, einen Einfluß, der durch eine Lösung, die keine Zielsubstanz enthält, auf Lösungen ausgeübt wird, die Zielsubstanzen enthalten können, durch ein Ausgleichen von Bedingungen, die auf ein gegenseitiges Mischen mit der Lösung, die keine Zielsubstanz enthält, ausgeübt werden, zu beseitigen.
Unter der Annahme, daß eine Standardlösung aufgrund einer Verunreinigung mit einer Waschlösung auf ein Durchleiten der Standardlösung hin auf eine Konzentration von X mal verdünnt ist, ist der Grad eines Einflusses derselben auch in dem Fall eines Durchleitens einer Probenlösung gleichwertig, wobei es dazu kommt, daß die Konzentration A einer Zielsubstanz in der Probenlösung auf A · X verdünnt wird. Wenn die Probenlösung, die durch die Standardlösung, die X mal verdünnt ist, auf A · X verdünnt ist, gemessen wird, löschen sich deshalb Einflüsse, die durch eine Verdünnung, die durch ein Mischen der Waschlösung bewirkt wird, ausgeübt wird, einander aus, wodurch eine korrekte Konzentration A gemessen werden kann.
Die Leitungen, die so gebildet sind, können in den Trennmechanismus 8 eingeführt werden, da die Leitungen durch den zweiten Mehrwegeanschluß 38 in eine einzelne Systemleitung integriert sind.
Verzweigte/integrierte baumartige Rohre, die aus den zwei Rohren 22 und 23 für die Lösungen, die Zielsubstanzen enthalten können, und einem einzelnen Rohr 24 für die Lösung, die keine Zielsubstanz enthält, bestehen, werden ferner gemeinsam verwendet und schließlich in eine einzelne Systemleitung integriert, um mit der Leitung verbunden zu sein, die schließlich den Trennmechanismus 8 erreicht. In diesem Fall können Leitungen für Lösungen, die keine Zielsubstanzen enthalten, auch in die gleiche Anzahl von Kanälen verzweigt sein, wie die der Leitungen, die die Lösungen, die Zielsubstanzen enthalten können, durch eine Mehrzahl von Dreiwegeanschlüssen zuführen, die unabhängig voneinander durch die Dreiwegeverbindungen miteinander verbunden werden, wodurch die Anzahl von Taschenventilen, die für die Leitungen für die Lösungen, die keine Zielsubstanzen enthalten, vorgesehen sind, reduziert wird.
Wenn der Mehrwegeanschluß 35, der zuerst das Rohr für die Flüssigkeit, die keine Zielsubstanz enthält, in einem Abschnitt stromabwärts von einem Umschaltmechanismus hinsichtlich der Richtung zum Zuführen der Flüssigkeit in zwei Kanäle unterteilt ist, an einer niedrigeren Position hinsichtlich einer horizontalen Ebene vorgesehen ist als der Mehrwegeanschluß 38, der schließlich die satzverbundenen Leitungen in eine einzelne Leitung verbindet, ist dies vorzuziehen, da Blasen, wie z. B. diejenigen, die in den Leitungen vorhanden sind, die z. B. durch ein Schäumen von Proben erzeugt wurden, schnell weitergeleitet werden.
Die Anzahl von Kanälen für die Flüssigkeit, die keine Zielsubstanz enthält, ist nicht auf zwei beschränkt, sondern wird ansprechend auf die Anzahl von Kanälen für Flüssigkeiten, die Zielsubstanzen enthalten, bestimmt. Konkrete Beispiele der Kanäle bei dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 4 gezeigt ist, werden nun beschrieben.
Ein Glukosestandardlösungsrohr 22, das durch einen Silikonschlauch mit einem äußeren Durchmesser von 4 mm und einem inneren Durchmesser von 2 mm und ein Taschenventil 1 gebildet ist, ein ähnlich gebildetes Probenlösungsrohr 23 und ein Waschlösungsrohr 24 wurden durch einen Kunststoffdreiwegeanschluß 38 miteinander verbunden und durch eine peristaltische Flüssigkeitszurührungspumpe 6 zu einem Raum an einer Seite eines Trennmechanismus 8 geführt. Eine bewegliche Phase wurde durch eine peristaltische Pumpe 7 zu einem Raum auf der anderen Seite des Trennmechanismus 8 zugeführt, so daß Glukose, die durch einen Film des Trennmechanismus 8 in die bewegliche Phase übertragen wurde, zu einem Glukosedetektor 10 geführt und erfaßt wurde.
Das Waschlösungsrohr 24 wurde durch ein Taschenventil 32 mit einem Dreiwegeanschluß 35 verbunden, der ein erster Mehrwegeanschluß von einem Waschlösungsreservoir war, und durch ein Verbinden zweier Silikonschläuche mit einem äußeren Durchmesser von 4 mm, einem inneren Durchmesser von 2 mm und einer Länge von 100 mm mit dem Dreiwegeanschluß 35 in zwei Kanäle unterteilt. Die beiden Kanäle des Waschlösungsrohrs 24 wurden durch den ersten und den zweiten Dreiwegeanschluß 36 bzw. 37 mit dem Standardlösungsrohr 22 und dem Probenlösungsrohr 23 verbunden.
Der erste und der zweite Dreiwegeanschluß 36 und 37 wurden durch Silikonschläuche mit einem äußeren Durchmesser von 4 mm, einem inneren Durchmesser von 2 mm bzw. einer Länge von 100 mm mit einem Dreiwegeanschluß 38 verbunden, der ein zweiter Dreiwegeanschluß war, wodurch die Leitungen in ein System integriert wurden, das wiederum durch die peristaltische Pumpe 6 mit dem Trennmechanismus 8 verbunden wurde.
Die Gesamtleitungen wurden derart angeordnet, daß der Dreiwegeanschluß 35 hinsichtlich einer horizontalen Ebene in einer niedrigeren Position als der Dreiwegeanschluß 38 gehalten wurde.
Der Glukosedetektor 10, der mit einer Fixierungsenzymelektrode versehen war, an dem Glukoseoxidase befestigt war, war in der Lage, Ausgangssignale entsprechend den Glukosekonzentrationswerten bei zugeführten Lösungen zu erhalten.
Die Standardlösung wurde aus einer 3,6%-Glukoselösung bereitet, wobei Lösungen, die Glukose in jeweiligen Konzentrationswerten enthielten, als Proben zum Durchführen der Messung zugeführt wurden.
Die Standardlösung wurde durch die peristaltische Pumpe 6 in einem Zustand der Öffnung eines Taschenventils 31, das an dem Standardlösungsrohr 32 vorgesehen ist, und eines Schließens eines Taschenventils 33, das an dem Probenlösungsrohr 23 vorgesehen ist, zu dem Trennmechanismus 8 geführt, wobei ein Ausgangssignal der Glukose, das in eine bewegliche Phase in den Trennmechanismus 8 übertragen und durch den Glukosedetektor 10 erfaßt wurde, aufgenommen wurde.
Dann wurde das Taschenventil 31, das an dem Standardlösungsrohr 22 vorgesehen ist, geschlossen, wobei das Taschenventil 32, das an dem Waschlösungsrohr 24 vorgesehen ist, geöffnet wurde, und wobei Waschwasser durch die peristaltische Pumpe 6 zu dem Trennmechanismus 8 geführt wurde.
Danach wurde das Taschenventil 32, das an dem Waschlösungsrohr 24 vorgesehen ist, geschlossen, wobei das Taschenventil 33, das an dem Probenlösungsrohr 23 vorgesehen ist, geschlossen wurde, wobei eine Flüssigkeit durch die peristaltische Pumpe 6 zu dem Trennmechanismus 8 geführt und ein Ausgangssignal der Glukose, das in eine bewegliche Phase in dem Trennmechanismus 8 übertragen und durch den Glukosedetektor 10 erfaßt wurde, aufgenommen wurde.
Dann wurde das Taschenventil 33, das an dem Probenlösungsrohr 23 vorgesehen ist, geschlossen, wobei das Taschenventil 32, das an dem Waschlösungsrohr 24 vorgesehen ist, geöffnet wurde, und wobei Waschwasser durch die peristaltische Pumpe 6 zu dem Trennmechanismus 8 geführt wurde.
Ein erfaßter Glukosewert in der Probenlösung wurde aus dem Verhältnis des Ausgangssignals, das durch ein Zuführen der Probenlösung erhalten wurde, zu dem, das durch ein Zuführen der Standardlösung erhalten wurde, erzielt.
Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.
Ein Schnittpunkt einer regressiven geraden Linie war klein, wobei die Neigung etwa 1,0 betrug. Es wurden nämlich korrekte Meßwerte erhalten. [Tabelle 1]
Ein Öffnen/Schließen der Taschenventile 31, 32 und 33 kann so umgeschaltet werden, daß es gemäß dem Flußdiagramm aus Fig. 3 Operationen der Beseitigung von Blasen aus den Rohren 22 und 23 und einen derartigen Zustand gibt, daß zwei der Taschenventile 31, 32 und 33 zum Unterdrücken einer Druckfluktuation geöffnet sind.

(Vergleichsbeispiel 3)

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wurden ein Glukosestandardlösungsrohr 32, das durch einen Silikonschlauch mit einem äußeren Durchmesser von 4 mm und einem inneren Durchmesser von 2 mm und einem Taschenventil 31 gebildet ist, ein ähnlich gebildetes Probenlösungsrohr 33 und ein Waschlösungsrohr 34 miteinander durch einen Dreiwegeanschluß 38a verbunden und durch eine peristaltische Flüssigkeitszuführungspumpe 6 zu einem Raum an einer Seite eines Trennmechanismus 8 geführt, um eine Konzentrationsmeßvorrichtung zu bilden. Verglichen mit der Vorrichtung, die in Fig. 4 gezeigt ist, unterscheidet sich diese Vorrichtung in dem Punkt, daß das Waschlösungsrohr 24 nur mit dem Standardlösungsrohr 22 durch einen Dreiwegeanschluß 36a verbunden war, und nicht direkt mit dem Probenlösungsrohr 33 verbunden war.
Eine ähnliche Messung wie die bei dem Ausführungsbeispiel 3 wurde durchgeführt, um Ergebnisse zu erhalten, die in Tabelle 2 gezeigt sind. Ein Schnittpunkt einer regressiven geraden Linie war verglichen mit der bei dem Ausführungsbeispiel 3 groß, wobei die Neigung kleiner als 1 war. Die gemessenen Werte waren nämlich nicht korrekt. [Tabelle 2]

(Ausführungsbeispiel 4)

Bei dem Ausführungsbeispiel 3 wurden der erste und der zweite Mehrwegeanschluß aus Dreiwegeanschlüssen bereitet. Ein Ausführungsbeispiel 4, das Vierwegeanschlüsse als Mehrwegeanschlüsse verwendet, wird Bezug nehmend auf Fig. 6 beschrieben. Bezug nehmend auf Fig. 6 sind Bauteile, die identisch wie bei Fig. 4 sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei somit eine redundante Beschreibung weggelassen wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden Vierwegeanschlüsse 26 und 28 als erster bzw. zweiter Mehrwegeanschluß verwendet, um einen Kanal für eine Flüssigkeit, die keine Zielsubstanz enthält, in drei zu unterteilen. So kann ein zweites Probenläsungsrohr 25 durch einen dritten Dreiwegeanschluß 27 verbunden sein, indem vier Wegeanschlüsse verwendet werden. So ist es möglich, die Anzahl der Verzweigung von Mehrwegeanschlüssen zu erhöhen, wodurch die Anzahl von verbindbaren Probenlösungsrohren erhöht wird.

Claims

1. Eine Konzentrationsmeßvorrichtung mit folgenden Merkmalen:

einem Trennmechanismus (8), der einen porösen Film (9), der eine Trennfunktion besitzt, und Kanäle aufweist, die einen Fluß von Flüssigkeiten in Kontakt mit beiden Oberflächen des Films (9) ermöglichen, zum Übertragen einer Zielsubstanz zwischen den Flüssigkeiten der Kanäle durch den Film (9);

einem ersten Flüssigkeitszuführungskanal zum Bewirken, daß eine Lösung, die die Zielsubstanz enthält, in einem der Kanäle auf einer ersten Oberfläche des Films (9) des Trennmechanismus (8) fließt;

einem zweiten Flüssigkeitszuführungskanal (11) zum Bewirken, daß eine Flüssigkeit, die keine Zielsubstanz enthält, in dem Kanal auf einer zweiten Oberfläche des Films (9) des Trennmechanismus (8) fließt; und

einem Erfassungsteil (10), das stromabwärts von der zweiten Oberfläche des Films (9) des Trennmechanismus (8) vorgesehen ist, zum Messen der Zielsubstanz,

wobei der erste Flüssigkeitszuführungskanal eine Rohrgruppe, die zumindest eine Mehrzahl von Rohren (2, 4, ~2n) aufweist, die eine Mehrzahl von Lösungen führen, die jeweils die Zielsubstanz enthalten, Umschaltmechanismen (1, 3, ~2n-1), die in Zwischenabschnitten der jeweiligen Rohre (2, 4, ~2n) der Rohrgruppe vorgesehen sind und den Kanal zu willkürlichen Zeitpunkten umschalten, einen Verbindungsmechanismus (5), der stromabwärts von den Umschaltmechanismen (1, 3, ~2n-1) vorgesehen ist, zum Verbinden der Rohre (2, 4, ~2n) miteinander, und einen Flüssigkeitszuführungsmechanismus (6), der stromabwärts von dem Verbindungsmechanismus (5) vorgesehen ist, zum Ansaugen und Abgeben von Flüssigkeiten aufweist,

wobei die Konzentrationsmeßvorrichtung ferner eine Steuerungseinheit (12) zum Steuern von Umschaltoperationen der Umschaltmechanismen (1, 3, ~2n-1) und von AN/AUS-Operationen des Flüssigkeitszuführungsmechanismus (6) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Steuerungseinheit (12) eine Umschaltmechanismussteuerungseinrichtung aufweist, die eine Steuerung zum Schließen aller Umschaltmechanismen (1, 3, ~2n-1) vor der Messung, zum Beginnen des Ansaugens des Flüssigkeitsmechanismus (6), um die Rohre in dekomprimierte Zustände zu bringen, und danach zum Schließen zumindest eines der Umschaltmechanismen (1, 3, ~2n-1) bewirkt.

2. Die Konzentrationsmeßvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Steuerungseinheit (12) eine Umschaltmechanismussteuerungseinrichtung aufweist, die eine Steuerung zum Überlagern von Zeiten, die offene Zustände des Umschaltmechanismus für ein Rohr einer Probenlösung, die vollständig gemessen wird, sowie des Umschaltmechanismus für ein Rohr einer anderen Probenlösung halten, zu dem Zeitpunkt des Umschaltens von einer Probenlösung zu einer anderen Probenlösung bei der Messung und danach zum Schließen des Umschaltmechanismus für das Rohr der einen Probenlösung bewirkt.

3. Die Konzentrationsmeßvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der

der erste Flüssigkeitszuführungskanal eine Mehrzahl von Rohren (22, 23), die Lösungen zuführen, die die Zielsubstanz enthalten, und ein Rohr (24), das eine Flüssigkeit zuführt, die keine Zielsubstanz enthält, umfaßt, und

wobei der Verbindungsmechanismus folgende Merkmale umfaßt:

einen ersten Mehrwegeanschluß (35), der das Rohr (24), das die Flüssigkeit zuführt, die keine Zielsubstanz enthält, in Kanäle mit der gleichen Anzahl wie Rohrleitungen, die Flüssigkeiten zuführen, die die Zielsubstanz enthalten, unterteilt,

eine Dreiwegeanschlußgruppe (36, 37), die jeweilige der Kanäle, die durch ein Unterteilen des Rohrs (24) gebildet sind, das die Flüssigkeit, die keine Zielsubstanz enthält, speist, durch den ersten Mehrwegeanschluß (35) mit jeweiligen der Rohre (22, 23), die Flüssigkeiten zuführen, die die Zielsubstanz enthalten, in einem Eins-zu-eins-Verhältnis satzverbindet, und

einen zweiten Mehrwegeanschluß (38), der jeweilige der Kanäle, die durch die Dreiwegeanschlußgruppe (36, 37) satzverbunden sind, durch Rohre mit der gleichen Länge und dem gleichen inneren Durchmesser satzverbindet, zum letztendlichen Verbinden der Kanäle in ein einzelnes Rohr.

4. Die Konzentrationsmeßvorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der zumindest einzelne der Mehrzahl von Rohren (22, 23), die die Lösungen zuführen, die die Zielsubstanz enthalten, ein Standardlösungsrohr bzw. ein Probenlösungsrohr sind.

5. Die Konzentrationsmeßvorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der der erste Mehrwegeanschluß (35) für das Rohr (24) für die Flüssigkeit, die keine Zielsubstanz enthält, der zuerst den Kanal insgesamt in einen Abschnitt stromabwärts von den Umschaltmechanismen hinsichtlich einer Richtung zum Zuführen der Flüssigkeit unterteilt, hinsichtlich einer horizontalen Ebene an einer niedrigeren Position als der zweite Mehrwegeanschluß (38) vorgesehen ist, der schließlich die satzverbundenen Kanäle in ein einziges Rohr verbindet.