NO161946B - Apparat og fremgangsmaate for kontinuerlig stroemningsanalyse. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et apparat og en fremgangsmåte for kontinuerlig strømningsanalyse, som nærmere angitt i ingressen til de etterfølgende krav 1 og 14. Den er særlig anvendbar for blanding av væskeprøver med tidligere separerte behandlingsvæsker, så som reagenter eller fortynningsmidler, i kontinuerlige strømningsanalysatorer.

Automatisk apparatur for analyse av væskeprøver, for eksempel i strømmende tilstand, er kjent fra US patenter nr. 2.797.149 og 2.879.141. I dette grunn-apparat blir væskeprøvene forløpende oppsuget fra forrådsbeholdere inn i en rørledning, idet hver prøve skilles fra den neste prøve ved suksesive luftfragmenter. Luft innføres mellom suksessive deler eller fragmenter av en enkeltprøve for å befordre intern blanding av prøvene og mellom prøver for å hindre sammenblanding eller kontaminering av prøvene. Slike luft/prøve-sekvenser kan veksle med luft/vaskevæske-sekvenser for ytterligere å sikre mot overføring. Som vist i US patent nr. 2.933.293 blir der ved et knutepunkt i rørlednin-gen kontinuerlig innført en behandlingsvæske, så som en reagent,

i den vekslende sekvens av luft- og prøve-fragmenter, samt også

i vaske-fragmenter når slike forekommer. I det ovenfor beskrevne apparat kan fluidstrømmen inneholdende luft-fragmenter og fragmenter av kombinert prøve- og behandlings-fluid "avbobles" umiddelbart før innstrømning i en strømningscelle gjennom hvilken de reagerte prøver avleses. De suksessive prøvefrag-menter vil således komme i berøring med hverandre umiddelbart før de kommer inn i strømningscellen. Avboblingsinnretningen var plassert nær strømningscellen for å hindre uønsket sammenblanding mellom væskefragmenter. Alternativt kan luft-fragmentene, for eksempel i systemer med høy gjennomstrømning,

føres gjennom strømningscellen.

US patent nr. 3.109.713 viser også et analyse-apparat der behandlingsvæsker, så som reagenter, kontinuerlig innføres i en strøm av vekselvis luft- og prøve-fragmenter som vist i knute-punktet mellom rørledningene 42 og 44 i fig. 1. En rekke stort sett identiske fragmenter av en enkelt, behandlet prøve føres gjennom en avboblingsinnretning. Luften trekkes ut for å konso-lidere og blande fragmenter av behandlet væske som føres gjennom en strømningscelle. Avbobling og blanding utføres for å hindre avbrudd i koiorimeter-operasjon på grunn av luftboblenes optiske egenskaper.

Likeledes viser US patent nr. 3.479.141 et transportsystem for automatisk analyse-apparatur, der en rekke vannholdige væske-prøver behandles som en fluid-strøm med så godt som ingen kontaminering mellom fraksjoner. En fluorpolymer-rørledning og inter-prøve-bærerfraksjoner av silikon anvendes. Silikonen virker til å innkapsle de vannholdige væske-fraksjoner under deres strømning langs rørledningen. Kontaminering mellom suksessive væske-fragmenter blir således så godt som fullstendig eliminert. Man har dessuten funnet at i slikt forbedret apparatur vil avboblingen motvirke hoved-fordelene ved denne metode.

US patent nr. 3.804.593 viser et analyse-apparat med et første rør som opptar prøver fra beholdere på et dreiebord og et annet rør som opptar reagentvæske fra en stasjonær reagent-beholder. Begge rør blir samtidig innført i sine respektive beholdere gjentatte ganger for å frembringe en strøm av væske-prøve-fragmenter avbrutt av luft-fragmenter og en tilsvarende fragmentert reagentstrøm. Disse strømmer går sammen for å danne en vekslende sekvens av luft- og prøve/reagent-fragmenter som så analyseres. I likhet med det som skjer ifølge de andre ovennevnte patenter, blir hver av prøvene behandlet "on-line" med bare en enkelt reagent, idet reaksjonen begynner umiddelbart etter at reagenten er innført i systemet. Der er ingen mulighet for å teste prøver med bare valgte reagenter. Ettersom man tar mange prøver for bare én eller noen få spesielle analyser, innebærer dette sløsing med tid og reagenter.

I hvert av de tidligere kjente systemer reagerer reagenten med prøven umiddelbart etter innføring i systemet. Følgelig er slike systemer ikke egnet for totrinns-reaksjoner, det vil si der en første reaksjon må fullføres før en annen reaksjon begynner. Slike reaksjoner ville gjøre det nødvendig å innføre reagentene på forskjellige punkter eller steder langs systemet. Dette ville komplisere rørlednings-systemet, og dessuten inne-bære store fase-problemer, særlig når systemet er innrettet til å utføre forskjellige analyser, på et tilfeldig grunnlag, langs samme rørledning. Slike fase-problemer ville bli særlig merk-bare i systemer med høy strømningshastighet og lave prøve-volumer. Av disse årsaker er kjente systemer stort sett bare beregnet på å utføre enkelttrinns-reaksjoner.

Det nye og særegne ved apparatet og fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er angitt i karakteristikken til de etterfølgende hhv krav 1 og 14.

Bare de spesielle forsøk som kreves for en spesiell prøve utføres, og de kan utføres i hvilken som helst rekkefølge. Disse fordeler oppnås i et enkelt og elegant system som ikke krever trinnvis innføring av reagenter ved adskilte punkter langs rørledningen eller kanalen. Alle prøvene som skal undersøkes og alle de nødvendige reagenter innføres gjennom en enkelt sugesonde. Alle tester for hver prøve, enten de krever ett-trinns eller to-trinns reaksjon, behandles gjennom en enkelt analysekanal. Blandt de adskilte fragmenter kan ett fragment være en prøve mens det fragment den er kombinert med kan være en reagent, et fortynningsmiddel eller annen væske. Blanding av de kombinerte fragmenter fullføres under strømning langs resten av rørledningen, slik at der leveres et fullstendig blandet fragment til etterfølgende elementer i systemet.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene. Fig. 1 viser en foretrukket utføringsform av det kontinuerlige enkelt kanal-strømningssystem ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 er et riss i større målestokk av den i fig. 1 viste reagentutdeler. Fig. 3 er et detaljriss av den i fig. 1 angitte porsjoneringsenhet. Fig. 3A viser rekkefølgen av adskilte fragmenter som er frembragt i samsvar med en foretrukket metode under anvendelse av porsjoneringsanordningen på fig. 3. Fig. 4A - 4E er skjematiske sekvensriss som viser kombinasjonen av adskilte væske-fragmenter og ikke-blandbare fragmenter langs rørledningen i henhold til en foretrukket utføringsform av oppfinnelsen. Fig. 5A - 5C er skjematiske sekvensriss som viser kombinasjonen av adskilte væske-fragmenter <p>g ikke-blandbare segmenter langs rørledningen i henhold til en alternativ utføringsform av oppfinnelsen. Fig. 6 viser en annen utføringsform av det kontinuerlige enkeltkanal-strømningssystem ifølge oppfinnelsen, der relaterte, første og andre reagenter er anordnet i henholdsvis separate reagentutdelere og separate reagent-dreiebord. Fig. 7 er et riss i større målestokk av reagentutdeleren vist i fig. 6.

Selv om spesielle betegnelser for klarhetens skyld er anvendt i den følgende beskrivelse, refererer de bare til den spesielle utføringsform eller de spesielle utføringsformer som er valgt for anskueliggjørelse, og de er ikke ment å begrense oppfinnelsens ramme.

Systemet ifølge foreliggende oppfinnelse er spesielt egnet for kontinuerlige strømningsanalysatorer som anvendes for detek-tering av en analytt i en væskeprøve. Blandt prøve-fluider som utsettes for tester kan nevnes biologiske, fysiologiske, indu-strielle, miljømessige og andre typer væsker. Av spesiell interresse er biologiske fluider så som blod i sin helhet, serum, plasma, urin, cerebrospinal-fluid, avkok og andre vekst-medier og utfellingsvæsker (supernatants) såvel som fraksjoner av noen av disse. Fysiologiske fluider av interresse inbefatter infusjonsløsninger, bufferløsninger, konserverende løsninger eller anti-mikrobe-løsninger og lignende. Industri-væsker inbefatter fermenteringsmedier og andre behandlingsvæsker som for eksempel anvendes ved fremstilling av medisiner, meieriprodukter og malt-inneholdende drikker. Andre prøvefluid-kilder som testes ved konvensjonelle metoder er påtenkt i den grad de om-fattes av meningen av denne betegnelse som anvendt, og kan likeledes analyseres i henhold til denne oppfinnelse.

På fig. 1 angir tallet 10 en regulator i form av en gene-relt anvendbar digitalregnemaskin med et lagret (fast) program som er forbundet med et betjeningspanel 12 og en registrerings-innretning 14. Betjeningspanelet 12 omfatter hensiktsmessig en terminal for et katodestrålerør (CRT) samt et tastatur. Registreringsinnretningen 14 omfatter konvensjonelt en skriver for registrering av testdata fra hver analyse. Regulatoren 10 instruerer, overvåker og styrer rekkefølgen og koordinasjonen av systemoperasjoner, slik det er nærmere beskrevet nedenfor, samt beregner og overvåker resultatenes kvalitet og gir data-utskrift i forskjellige formater.

Prøvetakerenheten 20 omfatter et prøvebord 22 som inneholder et antall prøve-bæreblokker 24 og en skyttelbærer 26. Hver slik bæreblokk 24 bærer et antall prøve-kar 28 inneholdende en kroppsfluid-prøve S (for eksempel serum). Under styring av regulatoren 10 langs en ledning 21, blir blokkene 24 fortløpende fremført, i retning med utviseren, slik at de suksessivt bringes i en stilling der de etter tur fremholder de i blokkene anordnete prøvekar 28 for avsuging. Ved siden av den bæreblokk 24 som fremholdes for avsuging ligger skyttel-bæreren 26 som inneholder hjelpefluidkar 27 inneholdende hjelpe-fluider så som kalibratorer, fargestoffer, styremidler og lignende. Når systemet har fullført den nødvendige oppsuging av prøve S fra alle prøvekarene 28 i en spesiell bæreblokk 24, føres denne prøve-bæreblokk 24 til et oppholdsområde 23 på prøvebordet 22.

En reagent-enhet 30 omfatter et reagent-dreiebord 32 som er tilkoblet en toveis rotasjons-drivinnretning (ikke vist). Drivinnretningen styres av regulatoren 10 via en ledning 31

som er forbundet med den ikke-viste drivinnretning for å gi reagent-dreiebordet 32 en tilmålt omdreining slik at en valgt reagentutdeler 38 fremføres for avsuging. Reagent-dreiebordet 32 er utstyrt med en rad reagentutdelere 38. Hver av reagent-utdelerne 38 inneholder de nødvendige komponenter for utdeling av den første reagent og den annen reagent R2 av to reagenter som er nødvendige for totrinns-reaksjon med en prøve S. Drivinnretningen dreier dreiebordet 32 et lite stykke etter oppsuging av den første reagent R1 for å fremføre den annen reagent R2 for avsuging. Reagentutdeleren 38 er beskrevet nærmere i tilknytning til senere tegninger.

En sondeenhet 60 omfatter en sonde 62 som suger prøve, reagent og luft inn i en rørledning 70. Sonden 62 bæres i den ende av en sondearm 64 hvis andre ende er forbundet med en toveis, lineær drivinnretning (ikke vist). Under styring av regulatoren 10 via ledningen 61 gir drivinnretningen toveis, horisontal bevegelse av sondearmen 64 for plassering av sonden 62 over et valgt prøvekar 28, hjelpefluidkar 27, eller reagentutdeler 38 son er fremført for avsuging. Dessuten gir drivinnretningen toveis vertikal bevegelse, under styring av regulatoren 10 via en ledning 63, til sonden 62 som derved nedsen-kes i prøvekaret 28 eller reagentutdeleren 38 og heves etter avsuging. Avsuging av fluider utføres ved hjelp av en pumpe-innretning som er beliggende ved systemets nedstrømsende og skal beskrives nærmere nedenfor. De avsugde væskefragmenter føres langs rørledningen. Rørledningens innside er fortrinnsvis belagt med en ikke-blandbar væske, for eksempel som beskrevet i US patent nr. 3.479.141, for å hindre uønsket kontaminering på grunn av overføring.

Et hus 71 omslutter en utdelingenhet for ikke-blandbar væske, som omfatter et reservoar (ikke vist) som innfører ikke-

i

blandbar væske IL i innløpet til et materør 82 hvis utløp er forbundet med et applikatordeksel 84. Ikke-blandbar væske IL utdeles fra applikatordekslet 84 over på sondens 62 utvendige overflate. Ikke-blandbar væske IL vil fortrinnsvis fukte og danne en kontinuerlig film over de utvendige og innvendige overflater på sonden 62, den indre overflate på rørledningen 70 og andre rørledninger i systemet for å hindre kontaminering ved overføring som ovenfor nevnt. Under drift passerer 62 gjennom en linse av ikke-blandbar væske IL, som dannes,

manuelt eller ved hjelp av en automatisk mekanisme, på over-flaten til reagentutdelerens 38 reagentvæsker, som beskrevet i tilknytning til senere figurer, for å oppsuge en aliquot av reagent og ikke-blandbar væske IL. Den ikke-blandbare væske IL som derved innføres i sonden 62 erstatter den ikke-blandbare væske IL som anvendes gjennom hele analysatoren, og blir selv erstattet av ikke-blandbar væske IL som strømmer ned på ut-siden av sonden 62. Dersom for eksempel sonden 62, rørledningen 70 og andre rørledninger i systemet er utformet av polytetra-fluoretylen, kan fluorkarbon anvendes som ikke-blandbar væske IL. Dette er nærmere beskrevet i søkerens samtidige patent-søknad nr. 83.4148 "Enhetlig reagentutdeler".

Huset 71 omslutter også et porsjoneringsapparat 90 som er basert på avføling av segmentposisjon i forbindelse med strøm-nings-stoppeventil(er) for styring (porsjonering) av prøve/ reagent-oppsuging i rørledningen 70, for derved å danne en fluid-pakke som grunnlag for en spesiell analyse. Et antall detektorer (følere) og ventiler kan danne forskjellige fragment-mønstre av luft/væske-volumer. I en foretrukket utføringsform avsuger porsjoneringsapparatet 90 i rekkefølge, (1) en aliquot av en prøve som skal analyseres, og (2) en aliquot av en første reagent, som kombineres med prøve-aliquoten i rørledning 70 for å danne et første væske-fragment, det vil si det første trinn i en totrinns-reaksjon, (3) et lite luftfragment, (4) en aliquot av en annen reagent som utgjør et annet væske-fragment, det vil si det annet trinn i en totrinns-reaksjon, og (5) et stort luft-fragment. Regulatoren 10 koordinerer driften av enheten 20, reagentenheten 30, sondeenheten 60 og beholderenheten 80 for ikke-blandbar væske IL, med hverandre og med porsjoneringsen-heten 90, hvorav et eksempel er nærmere beskrevet i forbindelse med senere figurer. Hver fluid-pakke inneholder de nødvendige komponenter for en av de mange enkeltanalyser som kan utføres på en spesiell prøve. Et antall aliquoter av en spesiell prøve kan oppsuges, hver i forbindelse med en separat testpakke inneholdende reagenter som passer for den aktuelle analyse. Man får således suksessive testpakker inneholdende reagenter for analyser som kan velges i hvilken som helst rekkefølge.

Fragmentskombineringssonen 100 ifølge oppfinnelsen omfatter en trang seksjon 102 gjennom hvilken fragmenter, fremkommer som

ovenfor beskrevet, strømmer i rekkefølge inn i en flotasjonssone 104 med ekspanderende diameter, og deretter til en utvidet blande-sone 106. Flotasjonssonens 104 endediameter er lik blandesonens 106 diameter. Det første væske-fragment, inneholdende en blanding av den første reagent og prøven, kommer inn i flotasjonssonen 104. Det etterfølgende lille luft-fragment, som har util-strekkelig volum til å avsperre fIotasjonssonen 104, kommer inn i, blir flytende i og flyter til toppen av fIotasjonssonen 104. Deretter kommer det annet væske-fragment, inneholdende den

annen reagent eller et fortynningsmiddel for det første fragment, inn i fIotasjonssonen 104 og begynner å blande seg med det første væske-fragment, hvorved der dannes et nytt fragment som utgjøres av kombinasjonen av de to tidligere adskilte væske-fragmenter. Etter at væske-fragmentene er kombinert begynner blandingen av og reaksjonen mellom prøve, første reagent- og annen reagent-fragmenter. Det etterfølgende store luft-fragment kommer inn i fIotasjonssonen 104 og har tilstrekkelig volum til å avsperre

denne sone. Det store luft-fragment smelter sammen med det lille, ikke-avsperrende luft-fragment i sonen. Det "kombinerte" luft-fragment og kombinerte væske-segmenter kommer inn i den utvidete seksjon 106. De kombinerte væske-fragmenter blir kontinuerlig blandet under vandring gjennom etterfølgende partier av systemet og blir deretter analysert. Det "kombinerte" luft-fragment virker til å holde suksessive kombinerte væske-fragmenter, som hvert er resultat av en test-pakke, adskilt under strømning langs systemet. Denne rekkefølge av hendelser og vekslende ut-føringsformer er nærmere beskrevet i forbindelse med senere figurer.

De suksessive, kombinerte væske-fragmenter, som er skilt

fra hverandre ved et avsperrende luft-fragment, strømmer gjennom rørledningen 70 og inn i en detektorenhet 110 som omfatter en rekke kolorimetre 112, en omløprventil 114 og en ion-spesifik elektrode 116. Kolorimetrene 112 blir selektivt aktivert ved hjelp ev regulatoren 10 basert på den type analyse som skal ut-føres. Statiske eller kinetiske forsøk, under anvendelse av ett eller flere av kolorimetrene 112, kan utføres over et bredt bølgelengdespektrum. Omløpsventilen 114 leder en strømmende test-pakke til grenledning 74. Grenledninger 72 og 74 kommer sammen ved et møtepunkt' 76 som er forbundet med et pumperør 78 fra en peristaltisk pumpe 120. Pumpen 120 virker til å frembringe drivkraften som skal til for å trekke alle fluider inn i og gjennom systemet. Fluider som pumpen 120 har trukket gjennom systemet går til avløp.

Fig. 2 er et detalj riss av to-reagent-utdelerpakken:. 38.

Den viste reagentutdeler er av et inert materiale, så som plast, og inneholder samsvarende reagenter R^ og R2 av en spesiell forsøks-sammensetning. Komponentene i utdeleren 38 som angår reagentene R1 og R2 er åtort sett identiske, bortsett fra deres stilling. Reagentutdeleren 38 omfatter to reagenttilførsels-avdelinger 40 og 50, som hver opptar to oppbrytbare kapsler. Kapslene 41 og 51 inneholder lyofiliserte reagenter henholdsvis R1 og R2« Kapslene 42 og 52 inneholder rekondisjonerende fortynningsmidler D 1 og D2 som begge er vanlige buffere. Reagentutdeleren 38 har fleksible sidevegger som tillater utvendig trykk å knekke reagentkapslene 41 og 51 og de rekondisjonerende fortynningsmiddel-kapsler 42 og 52. Dette gjøres mens reagentutdeleren 38 er vippet over på ryggen. Den blir så rystet for-siktig for å rekondisjonere og blande reagentene og R2 samtidig. Når reagentutdeleren 38 er rettet opp og plassert på

et dreiebord, som vist i den ovenfor omtalte figur, vil reagentene R.J og R2 strømme gjennom tilførselsåpninger 43 og 53 inn i reagenttrau henholdsvis 44 og 54. Ved reagenttrauenes 44 og 54 utløp er filteret 45 og 55 plassert. Reagentene R1 og R2 strømmer henholdsvis gjennom filtrene 45 og 55 inn i utdeler-brønner 46 og 56. Der oppstår en fluidnivå-balanse mellom reagenttilførsels-avdelingene 40 og 50 og deres respektive utdeler-brønner 46 og 56. Begge utdeler-brønner har en hydrofil innvendig overflate. Utdeler-brønnenes 46 og 56 dimensjoner og hydrofile overflater samvirker med reagentenes R^ og R2 fuktingsegenskaper for i hver brønn å danne en konkav reagent-menisk som på pålitelig måte er egnet til å bære en dråpe av ikke-blandbar væske. En dråpe av ikke-blandbar væske IL plasseres på hver menisk, enten manuelt eller fra en beholder for ikke-blandbar væske som ovenfor beskrevet. Ikke-blandbar væske IL lar seg ikke blande med noen av de andre fluider i systemet, innbefattende prøve, reagent-buffer og luft og danner adskilte linser (betegnelsen skyldes deres form) på menisken til henholdsvis reagentene R^ og som følge av balansen mellom de tre fluiders (reagent, ikke-blandbar væske og luft) innbyrdes overflatespenninger ved trefase-kontaktpunktene som danner linsens omkrets. Disse linser 47 og 57 er sentralt beliggende som følge av den konkave form på hver menisk.

Analysesystemsonden (ikke vist), som fortrinnsvis er frem-stilt av en massiv fluorpolymer, skjærer i rekkefølge gjennom en ikke-blandbar fluidlinse og rekondisjonert reagentvæske,

som begge er insugd i analysesystemet. Under drift av systemet suges en viss mengde reagent fra beholderbrønnene 46 og 56.

Når dette skjer senkes også reagentnivået i reagenttrauet 44

og 54. Når nivået er falt tilstrekkelig til delvis å frilegge en av åpningene 43 og 53 for luft, strømmer luft inn i de respektive reagent-tilførselsavdelinger 40 og 50 for å erstatte det reagentvolum som tillates å strømme ut i reagenttrauene 44 eller 54. Luftåpninger 48 og 58 tillater innføring av luft i trauene 44 og 54. Reagentni<y>åene i utdelerbrønnene 46 og 56 holder seg således innen et område inntil reagentforrådet er

nesten tømt. Når en av reagentene R., eller R2 er oppbrukt kastes utdeleren 38. Reagentutdeleren 38 er en foretrukket utførings-form av reagentpakken som utgjør gjenstanden for søkerens samtidige søknad nr. 83.4148 med tittel "Enhetlig reagentutdeler".

Fig. 3 viser porsjoneringsenheteh 90 innbefattende (a) en rekke posisjonfølere 92a - 92e, som for eksempel fotodetektorer, som særskilt er programmert til å detektere grenseflaten mellom et valgt luftfragment og det påfølgende væske-fragment, og (b) stengeventiler 94a - 94c og en bufferventil 96 som er plassert en bestemt strekning nedstrøms av rekken av posisjonfølere. Stengeventilene 94a - 94c danner hver sin ventilåpning 95a - 95c. Bufferventilen 96 omfatter en ventilåpning 97 og buffer-injek-sjonsåpning 98 som innfører buffer B fra et reservoar (ikke vist) inn i rørledningen 70 for derved å dele i to det store luft-fragment i hver testpakke.

Volumet av hvert oppsugd fragment bestemmes av posisjonen til den av detektorene 92a - 92e som passer, i forhold til opp-sugingspunktet, sondens innløpsende. Den passende av detektorene 92a - 92e avgir en puls som overføres til regulatoren 10 langs en ledning 91. Som reaksjon på dette avgir et i regulatoren 10 lagret program et signal langs en ledning 93 for aktivisering av den av stengeventilene 94a - 94c som passer,

og bufferventil 96, som stopper oppsugingen av fluid gjennom sonden, ved å gjennomskjære rørledningen 70 gjennom et luft-fragment. Ettersom ventilen bare skjærer gjennom luft, blir intet fluid påvirket ved denne operasjon og overføring, det vil si kontaminering, mellom påfølgende væske-fragmenter hindres. Ettersom valgte, store luft-fragmenter strømmer gjennom rør-ledningen 70 ved bufferventilen 96, aktiviseres ventilen til å dele luft-fragmentet i to ved å innføre et fragment av buffer B gjennom bufferinjeksjonsåpningen 98.

Fig. 3A viser en foretrukket utføringsform av en fluid-"testpakke" som er fremkommet ved hjelp av porsjoneringsapparatet på fig. 3, og som innbefatter, i rekkefølge, et prøve-fragment S som er kombinert med et første reagent-fragment R. som vist, et lite luft-fragment A^, et annet reagent-fragment R2 og et stort luft-fragment A2 som er delt i to like fragmenter A2i A2n av et buffer-segment B. Innføringen av buffer B sikrer dessuten mot uønsket overføring. Prøven S blir først suget opp, og umiddelbart deretter blir reagent R., suget opp uten noe mellomliggende luft-fragment. Disse to væsker tillates så å blande seg med hverandre og danne et stort sett homogent enkelt-fragment. De to reagenter, reagentene R1 og R2, innføres i stort sett like mengder, valigvis ca 7,0 ul. Volumet av oppsugd prøve S er meget mindre enn volumet av noen av reagentene, vanligvis ca 1,0 yl. Volumforholdet mellom de små og store luft-fragmenter er vanligvis ca 1:10, heller enn de proporsjoner som er vist i illustra-sjons-øyemed, og vanligvis ca 0,5 ul:5,0 yl. Aliquot-mengden av buffer B er vanligvis ca 2,0 yl.

Fortløpende test-pakker blir således dannet og strømmer langs en enkelt kanal i et kontinuerlig strømninganalysesystem. Porsjoneringsapparatet og fremgangsmåten som tilveiebringer de fortløpende "test-pakker" er nærmere beskrevet i søkerens US søknad med tittel "Continuous Flow Metering Apparatus".

Fig. 4A - 4E viser gjennomstrømningen av de relaterte eller sammenhørende fragmenter i en enkelt test-pakke fra den trange seksjon 102 av en fragmentkombineringssone 100, gjennom en foltasjonssone 104, og inn i en utvidet blandeseksjon 106. For-holdet mellom de innvendige diametre i den trange seksjon 102

og den utvidete blandeseksjon 106 kan være fra ca 1:1,5 til ca 1:3. Den innvendige overflate i rørledningen 70, innbefattende fragmentkombineringssonen 100, er overalt belagt med en ikke-blandbar væske IL som fortrinnsvis fukter den innvendige overflate, slik at et fragment ikke kommer i kontakt med denne.

De således dannete fragmenter er vist, fortløpende, ved et utskåret parti av rørledningen 70. Prøven S og den første reagent R^ er som nevnt gått sammen for å danne et enkelt fragment R^ + S. Det lille luft-fragment A^ følger fragmentet R.j + S og holder det adskilt fra det annet reagent-f ragment R,,. Det annet reagent-fragment R2 som følges av det første parti

A2' av den større luft-fragmentbuffer, fragment B og deretter det andre parti A2" av det store luft-fragment. Luft-fragment-partiene A2', B og A2" holder de forutgående reaktive fragmenter i hver test-pakke adskilt fra etterfølgende test-pakker. Fluidet strømmer i den retning som er vist med pil i fig. 4A. Som vist i fig 4B, strømmer R^ + S fragmentet inn i fIotasjonssonen 104 og følges av en liten luftboble A^.

Fig. 4C viser bevegelsen til en liten luftboble A1 inn i fIotasjonssonen 104. Den lille luftboble A1 mister kontakt med innerveggens nedre overflate og begynner å stige i flotasjonssonen 104. Det er like etter dette punkt at avsperring oppheves.

Som vist i fig. 4D er luft-fragmentets A^ sperrevirkning opphevet og dette luft-fragment er flytt opp til toppen av flotasjonssonen 104. Fragment R2 strømmer inn i flotasjonssonen 104 og begynner å blandes med fragment R 1 + S, som vist med brutt linje 108. Der dannes således et nytt fragment bestående av kombinasjonen eller foreningen av fragmentene R^ + S og R2«

Når fragmentene er forenet begynner blandingen og reaksjonen mellom disse. Luft-fragment A2' er i ferd med å komme inn i flotasjonssonen 104.

I fig. 4E har et lite luft-fragment A^ smeltet sammen med

et luft-fragment A2' for å danne et luft-fragment A2' + A^. De "kombinerte" luft- og væske-fragmenter fulgt av buffer-fragmentet B og luft-fragmentet A2" vandrer gjennom den utvidete seksjon 106, idet det kombinerte væske-fragment kontinuerlig blandes under vandringen. Det blir deretter analysert ved hjelp av et kolorimeter eller en ion-selektiv elektrode.

Konstruksjonen og fremgangsmåten som anvendes ifølge denne utføringsform kan benyttes i en rekke slike fIotasjonssoner langs en rørledning. For eksempel kan det blandete væske-fragment som dannes ved kombinasjon av to fragmenter som hver har en forskjel-lig reaksjons-blandekomponent, bringes til å kombinere med et annet væske-fragment som følger et "kombinert" luft-fragment.

For å oppnå dette kan en annen utvidelse danne en fIotasjonssone

i hvilken det kombinerte luft-fragment ikke virker avsperrende. Et væske-fragment som følger det kombinerte luft-fragment tvinges derved til å kombineres med det blandete væske-fragment som ble dannet i den første fIotasjonssone.

I en annen, ikke vist utføringsform, bringes adskilte væske-fragmenter, for eksempel tilsvarende R^ + S og R2, sammen ved oppbryting av det mellomliggende luft-fragment til et antall mindre bobler. Disse små bobler flyter fritt i fragmentet som utgjøres av kombinasjonen av de tidligere adskilte fragmenter og virker ikke til å avsperre rørledningen eller påvirke blandingen av komponenter fra de tidligere adskilte fragmenter. Forskjellige teknikker kan anvendes for oppbryting av det avsperrende luft-fragment. Disse inbefatter for eksempel fysiske slag mot røret, vibrering av røret ved hjelp av utvendige mekaniske anordninger eller vibrering av fragmentet ved utsending av oppbrytende energibølger, så som lydbølger, gjennom fragmentet.

En annen påtenkt utføringsform av oppfinnelsen skiller seg fra de ovennevnte utføringsformer ved at den går ut på fysisk fjerning av minst ett parti av det mellomliggende luft-fragment slik at dette ikke lenger virker avsperrende. Dette kan utføres ved hjelp av en halv-gjennomtrengelig eller porøs rørveggseksjon, hvilket som helst av en rekke forskjellige ventilarrangementer, eller andre midler, så som en avboblingsinnretning, som står i forbindelse med rørledningens strømningsbane. Et eksempel på denne utføringsform er vist i fig. 5A - 5C. Fig. 5A viser gjennomstrømning av en enkelt test-pakke fra en første seksjon 202 av en segment-fjernesone 200 gjennom en annen seksjon 204

som inneholder en tallerkenventil 208, og inn i en tredje seksjon 206. Rørledningens 70 innvendige overflate er overalt belagt med ikke-blandbar væske IL. Tallerkenventilens spiss er konform med eller avgrenser et parti av rørledningens 70 innvendige vegg-flate i stengt stilling, for å lette gjenopprettelsen av laget av ikke-blandbar væske IL. Et væske-fragment R^ + S, inneholdende en første reagent R^ og en prøve S som skal analyseres, følges av en liten luftboble A^. Deretter følger et væske-fragment inneholdende en annen reagent R2 som kan reagere med væske-fragmentet R1 + S for å gi en detekterbar reaksjon.

Det siste fragment er et stort luft-fragment A2 som skiller de ovennevnte fragmenter fra den neste, påfølgende test-pakke.

Fig. 5B viser hvorledes en del av et lite luft-fragment

A^ strømmer inn i den annen seksjon 204. Ved dette punkt påvirkes tallerkenventilen 208 som herunder suger opp i det minste en del av det lille luft-fragment A1, slik at dette ikke lenger virker avsperrende langs resten av rørledningen. Den gjenværende del av den lille luftboble A^ har mistet kontakten med innerveggens nedre overflate. Et fragment R2 kommer inn i den annen seksjon 204 og begynner å blandes med fragmentet R^ + S, som vist med brutt linje 209. Der dannes således et nytt fragment som ut-gjøres av kombinasjonen av fragmentene R1 + S og R^. Når væske-segmentene er kombinert begynner blandingen av og reaksjonen mellom R1, R2 og S. En stor luftboble A2 er i ferd med å komme inn i den annen seksjon 204.

I fig. 5C er luftbobleresten A1' alt som er igjen av det lille luft-fragment . Luftbobleresten A^' står et øyeblikk stille, berøres av og kombineres med det store luft-fragment A_ for å danne et kombinert luftsegment A2 + A^' som strømmer gjennom den tredje seksjon 206. Det kombinerte væske-fragment blandes kontinuerlig under sin strømning gjennom den tredje seksjon 206. Det blir deretter analysert ved hjelp av hvilken som helst av et antall konvensjonelle metoder, hvorav noen er omtalt nedenfor.

Konstruksjonen og fremgangsmåten som benyttes i denne ut-føringsform kan anvendes under bruk av en rekke slike sugean-ordninger langs den samme rørledning. I fig. 5A er en annen tallerkenventil 210 (vist med brutte linjer) plassert nedstrøms av tallerkenventilen 208. Det kombinerte fragment + S + R2 som dannes i den første test-pakke kan bringes til senere å kombinere med et annet væske-fragment eller rekkefølge av fragmenter, som følger det kombinerte luft-fragment A^ + A2» Oppsuging av en tilstrekkelig del av det kombinerte luft-fragment A^ + A2 ved påvirkning av tallerkenventilen 210 opphever dette luft-fragmentets sperrevirkning. En væske som følger luft-fragmentet A2 vil derved blandes med det kombinerte fragment R^ + S + R2 som ble dannet ved påvirkning av tallerkenventilen 208.

Fig. 6 viser en alternativ utføringsform av systemets fremre ende, der alle de første reagenter R^ for de forsøk som skal utføres befinner seg i en enkelt brønn-reagentutdeler 138 som er plassert på et første reagent-dreiebord 132 som er tilkoblet en toveis rotasjons.-drivinnretning (ikke vist). Alle

de andre reagenter R2 for de forsøk som skal utføres er i enkelt brønn-reagentutdeler 238 som er plassert på et annet reagent-dreiebord 232 som er tilkoblet en annen toveis rotasjons-drivinnretning (ikke vist). Drivinnretningen blir uavhengig påvirket av en regulator (ikke vist), lik den som tidligere er beskrevet, for å gi en tilmålt omdreining av reagent-dreiebordet 132 eller 232 etter behov for å fremføre en valgt reagentutdeler henholdsvis 138 eller 238 for oppsuging av væske fra denne og inn i rørledningen 170. Som i tidligere beskrevne utførings-former virker en regulator til å koordinere driften av prøve-tagerenheten 120, reagentenheten 130, sondeenheneten 160, be-holdereneheten 180 for ikke-blandbar væske IL, og porsjonerings-enheten 190. Hver av disse komponenter er stort sett som

beskrevet i forbindelse med de tidligere figurer, i likhet med rekkefølgen av oppsugings- og systemoperasjoner.

Fig. 7 viser reagentbeholderen 138 i detalj. Reagentbehol-derens 238 konstruksjon er stort sett identisk, bortsett fra reagenten og rekondisjoneringsvæsken den inneholder. Reagentbeholderen 138 vil derfor bli beskrevet som eksempel på begge. Reagentbeholderen 138 omfatter et reagentreservoar 140 som opptar to oppbrytbare kapsler 141 og 142 som inneholder henholdsvis lyoffLlisert reagent 141<*> og rekondisjoneringsvæske 142', vanligvis en buffer. Reservoaret 140 har fleksible sidevegger som tillater utvendig trykk å bryte i stykker kapslene 141 og 142. Når reagentbeholderen 138 er plassert på et dreiebord, strømmer reagenten i reservoaret 140 gjennom en åpning 143 inn i et reagenttrau 144 som dannes av sidevegger 145. Ved trauets 144 andre ende er et filter 146. Der oppstår en fluidnivå-likevekt mellom reservoaret 140 og beholderbrønnen 147.

En dråpe av ikke-blandbar væsle IL plasseres på menisken, eneten manuelt eller fra en beholder for ikke-blandbar væske. Reagentbeholderen 138 arbeider på samme måte som den som er beskrevet for enten den første reagent R^-beholderkomponenten eller den andre reagent R2~beholderkomponenten av de to tidligere beskrevne reagentbeholdere. Reagentbeholderen 138 er en annen foretrukket utføringsform av den reagent-pakke som er gjenstand for søkerens førnevnte søknad nr. 83.4148 "Enhetlig reagentutleder".

Detektorenheten som anvendes i systemet ifølge oppfinnelsen måler en egenskap ved eller en annen detekterbar reaksjon til-knyttet den opprinnelige prøve ved hensiktsmessige analyse-teknikker. Som eksempler kan nevnes elektromagnetisk bestrå-ling så som fluorescens, fosforescens, kjemiluminescens, endringer i lysabsorbsjon, refleksjon eller spredning i det synlige, ultraviolette eller infrarøde område. Eksemplene inbefatter også enhver observerbar endring i en system-para-meter som for eksempel en endring i eller utseende av en reak-sjonsdeltaker, observerbar utfelling eller agglutinering av hvilken som helst av komponentene i reaksjonsblandingen så vel som en komponent som kan detekteres direkte ved hjelp av san-sene eller ved bruk av hjelpe-detekteringsorganer.

Etter at analyseresultatet, for eksempel et reaksjonsprodukt, foreligger som en detekterbar endring, blir det målt, vanligvis ved å føre reaksjonsblandingen gjennom en sone der hensiktsmessig apparatur for refleksjon, emisjonstransmisjon, spredning eller fluorescens-fotometri er anordnet. Slik apparatur virker til å rette en energistråle, så som lys, gjennom rørledningen. Lyset passerer så til en detektor. Den elektromagnetiske stråling i området fra ca 200 til ca 900 nm er funnet hensiktsmessig for slike målinger, selv om enhver stråling som kan trenge gjennom rørledningen og reaksjonsblandingen og som er istand til å kvantifisere den oppnådde respons, kan anvendes. Slike detekteringsorganer kan omfatte instrumenter så som spektrofotometre, utstyr for registrering av ultraviolett lys, fluorometre, spektrofluorometre, nefelometre, turbidimetre, pH-metre eller elektroder.

Selv om spesielle utføringsformer av oppfinnelsen er beskrevet, kan den omfatte mange endringer i detaljer, kombina-sjoner og arrangementer av elementer, uten å avvike fra oppfinnelsens ramme.

Claims (15)

1. Apparat for kontinuerlig strømningsanalyse, omfattende en rørledning (70) som i rekkefølge har en første (102) , en andre (104) og en tredje (106) seksjon, innføringsmidler (90) for innføring av fluider i rørledningen, midler (120) for å pumpe gjennom rørledningen en fluidstrøm omfattende minst et første (1*2 + S) og et andre (R2) væskefragment som er atskilt ved et ikke-blandbart fluidfragment (A^); midler i rørledningens andre seksjon for fortrengning av det ikke-blandbare fluidfragment for å tillate de første og andre væskefragmenter å forenes og deretter strømme langs den tredje rørledning mens de gjennomgår fullstendig sammenblanding i denne, samt midler (110) for mottagelse av blandingen fra den tredje seksjon, karakterisert ved at rørledningen (70) er innrettet til å motta fluid bare ved sin ene ende, idet innføringsmidlene (90) innfører nevnte væsker og fluid ved nevnte ene ende av rørledningen i dennes første seksjon (102) gjennom et enkelt rørlednings-innløp.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at det omfatter organer for forening av det fullstendig blandete fragment med et annet fragment.

3. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at den annen rørledningseksjon (104) har fullstendig lukkede vegger.

4. Apparat ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at rørledningseksjonene (102, 104, 106) er slik at det første ikke-blandbare fragment er sperrende i den første seksjon (102) av rørledningen (70) og ikke-sperrende i minst ett parti av den andre seksjon (104) og i den tredje seksjon (106), idet den andre seksjon (104) fortrinnsvis har større diameter enn diameteren til den første seksjon (102).

5. Apparat ifølge krav 1,2,3 eller 4, karakterisert ved at fortrengningsmidlene omfatter midler (208) langs rørledningens (70) andre seksjon (104) for fjerning av minst én del av det første ikke-blandbare fragment fra denne.

6. Apparat ifølge krav 1 til 5, karakterisert ved at midler er anordnet for tilførsel til rørledningens (70) innvendige overflate av et belegg av en kontinuerlig film av en væske som ikke lar seg blande med nevnte fluidpakke og som fortrinnsvis fukter den innvendige overflate.

7. Apparat ifølge krav 6, karakterisert ved at det første ikke-blandbare fragment omfatter minst ett gassfragment og at den kontinuerlige væskefilm er et fluorkarbon.

8. Apparat ifølge ett av kravene 1 til 7, karakterisert ved at mottakermidlene omfatter midler (112,

116) for måling av en detekterbar ; reaksjon i det fullstendig blandete fragment.

9. Apparat ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at innføringsmidlene (90) er innrettet til å innføre suksessive testpakker innbefattende væskefragmenter som omfatter forskjellige komponenter av en reaksjonsblanding og er atskilt ved minst ett gassfragment i nevnte ene ende av rørledningen (70).

10. Apparat ifølge krav 9, karakterisert ved at det videre omfatter midler (10) for regulering av innføringen av væske- og gassfragmentene i testpakken.

11. Apparat ifølge ett av kravene 1 til 10, karakterisert ved at det omfatter midler (112, 116) for analysering av det fullstendig blandete fragment.

12. Apparat ifølge krav 9, 10 eller 11, karakterisert ved at rørledningen er av et massivt fluorkarbon.

13. Apparat ifølge krav 1, 7 og 13, karakterisert vei at det omfatter: en sugesonde (62) og tilhørende posjoneringsenhet (90) innrettet til å innføre fortløpende væskef ragmenter (R-l + S) ; R2) som er forskjellige komponenter av en reaksjonsblanding og atskilt ved minst ett gassfragment (A^) i den første seksjon (102) av rørledningen, hvilket gassfragment virker sperrende i den første rørledning-seksjon, idet den andre seksjon (104) av rørledningen har en diameter som er tilstrekkelig til at gassfragmentet ikke virker sperrende, for derved å forene de atskilte fragmenter, oppstrøms av pumpen; en detektorenhet (110) langs den tredje rørseksjon som omfatter minst ett kolorimeter (112) og minst én ion-selektiv elektrode (116); en peristaltisk pumpe (120) for gjennomstrømning av segmentene gjennom rørledningen som er langs den tredje rørledningseksjon nedstrøms av detektorenheten; og en regulator (10) for styring av sugesonden og tilhørende porsjoneringsenhet, detektorenhet og pumpe.

14. Fremgangsmåte for kontinuerlig strømningsanalyse, omfattende pumping av en fluidstrøm som omfatter i det minste første og andre væskefragmenter (R^ + S; R2) atskilt ved et ikke-blandbart fluidfragment (A^), gjennom en rørledning (70) som i rekkefølge omfatter en første seksjon (102), en andre seksjon (104) og en tredje seksjon (106), og fortrengning av det ikke-blandbare fluidfragment for å bringe de første og andre væskefragmenter til å forene seg i den andre seksjon og gjennomgå fullstendig sammenblanding samtidig som de strømmer gjennom den tredje seksjon, karakterisert ved at samtlige væske- og fluidfragmenter innføres i rørledningen bare ved en ende av denne for å strømme inn i rørledningens første seksjon gjennom et enkelt rørlednings-innløp.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at foreningen av de atskilte fragmenter omfatter at det ikke-blandbare fragment bringes til ikke å sperre den andre rørledningseksj on.