NO861996L - Styreanordning for isolerende vaeske samt proevekopp. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en innretning for bruk i et isolasjonsfluidbasert analytisk instrument med tilfeldig adgang. Især er oppfinnelsen rettet mot en vaskekopp for bruk med et slikt instrument hvorved friskt

■ 'f■ ■ ':■

vann, testsampel, og isolasjonsfluid, som er nødvendig for drift av instrumentet, og som kan innføres i dette.

Nåværende innretninger av kjent teknikk som brukes med systemer slik som beskrevet ovenfor, lider av en innebygget ulempe. Isolasjonsfluidet som normalt brukes i slike innretninger er en fluorinert olje med en egenvekt vesentlig større enn vann. Følgelig vil segmenter av fluidet samle seg på bunnen av oppsamlingsinnretningen eller vaskekoppen og forstyrre vannivået som regulerer koppens aktivitet. Den foreliggende oppfinnelse overvinner fullstendig denne alvorlige vanskelighet, som er represen-tativ for tidligere teknikk.

Oppfinnelsen angår og kan direkte brukes i forbindelse med et isolasjonsfluidbasert analytisk instrument med tilfeldig adgang. I slike systemer brukes rørledninger hvor innerveggene er dekket med en ikke-blandbar væske, slik som en fluorinert olje. Ved bruk vil reagensen som skal brukes ved en spesiell probering og/eller testsampelet som skal proberes, passere et eller flere påvisningsstasjoner som for eksempel kan omfatte et spektrofotometer eller kolori-meter, og diskrete kvanta av testsampelet og/eller reagen-sene kan skilles ut ved hjelp av luft eller annet separer-ingsfluid. For å unngå tilfeldig blanding av de diskrete væskesampler, er veggene på rørledningen dekket med en ikke-blandbar væske slik som beskrevet i Smythe, m.fl., U.S. patent nr. 3,479,141 tildelt nærværende tildelingsmottaker. Sistnevnte patent viser et transportsystem for en automatisk analyseinnretning hvor en serie vannholdige væskesampler blir behandlet som en fluidstrøm med vesentlig ingen forurensning mellom de strømmende væskesegmenter. En fluoropolymer leder slik som TEFLON polymer og mellomsamp-lings bæresegmenter av silikon, er anvendt. Smythe, m.fl., hevder at silikonen omkapsler vannholdige væskesegmenter, og vesentlig fullstendig eliminerer innblanding av etter- følgende væskesegmenter. Reagenser blir innført separat og kontinuerlig, på en konvensjonell måte som beskrevet med hensyn til kontinuerlig-strømsystemer.

I Smythe, m.fl. sitt U.S. patent nr. 4,253,846 som også er tildelt nærværende tildelingsmottaker, er selektiv innsprøyting av reagens inn i en strøm av samplingssegmenter avgitt til et slikt kontinuerlig-strømsystem, og muliggjør økning av effektiviteten i samplingsprosessen. Ved hjelp av innsprøytingsanordninger slik som tallerken-ventiler, blir reagensen innført ved å gjennomtrenge det ikke-blandbare flytende lag som omkapsler de utvalgte samplingssegmenter. Det ikke-blandbare flytende lag gjenopptar sin form etter innsprøyting for å opprettholde samplingsintegritet og hindre overføring til andre sampler i systemet. Luft og sampel blir vekselvis oppsuget via en probe som periodisk dypper ned i en samplingskopp. Den ikke-blandbare væske blir innført gjennom innløpsenden av proben ved hjelp av en applikator (ikke vist) og oppsuget sammen med luft mellom etterfølgende nedsenkninger av sampler. Den ikke-blandbare væske kan være fluorokarbon og både lede-veggen og tallerkenventilens spiss kan være fluorinert polymer. Denne patent omhandler ikke den aktuelle mekanisme for innføring av ikke-blandbar væske, og gjør det klart at den er atskilt fra "på linje" innførelse av reagens.

Diebler, m.fl., U.S. patent nr. 4,121,466 som også er tildelt nærværende tildelingsmottaker, viser en måleinn-retning som kan brukes for enten tildeling eller oppsamling av sampler. Overflaten av oppsamlingsproben er dekket med en ikke-blandbar væskefilm som i den foretrukne utførelse strømmer kontinuerlig ned den perifere probeoverflate i en hastighet vesentlig lik oppsamlingshastigheten for til slutt å bli oppsamlet inn i probens innløp. Ved nedsenking, flyter overskudd av ikke-blandbar væske på den perifere probeoverflate, over på overflaten av væsken som blir oppsuget, men en liten film blir igjen på probens overflate. Under oppsuging vil også en tynn film av ikke-blandbar væske kontinuerlig fukte den innvendige probeoverflate. Ettersom proben blir trukket ut, begynner strømmen av ikke-blandbar væske å bli oppsuget langs proben umiddelbart ved uttrekning fra væsken. Segmenter av ikke-blandbar væske og uttrukket væske blir deretter ført langs probesystemet.

Smythe, m.fl., U.S. patent nr. 4,259,291 som også er tildelt nærværende tildelingsmottaker, henviser til de kontinuerlige strømningssystemer som er beskrevet i de ovennevnte patenter fra Smythe, m.fl.' 291 og Diebler, m.fl.' 466, og vender seg mot behovet for mer presis og ensartet anvendelse av beskyttende ikke-blandbare væskebe-legg. En applikator omgir proben og lagene med en tynn ensartet film av ikke-blandbar væske på den ytre overflate. Applikatoren blir beveget i forhold til proben for å dekke dens ytre overflate. En utsugningsmekanisme som er koplet til proben, vekselvis suger ut kontrollerte mengder med luft og vannholdig sampel.

Ikke-blandbar væske blir trukket inn i proben sammen med utsuget luftsegmenter. Således blir vekselvis sampel og luftsegmenter omsluttet inn i den ikke-blandbare væske ført langs proben til en dreieventil som overfører hvert utsuget vannholdig sampel fra proben til en leder for videreføring til et analytisk system. Som beskrevet her, dannes en dam med avgitt ikke-blandbar væske rundt proben på grunn av mellomvirkningen av overflatekreftene av væsken i kombinasjon med fuktighetsvirkningene av den ikke-blandbare væske i forhold til probens overflate. Når proben blir trukket ut av samplingskoppen, danner denne dam en liten kule av ikke-blandbar væske over innløpet av proben, for såvidt som den fortrinnsvis fukter probematerialet med vesentlig utelukking av det vannholdige sampel. Denne patent hevder at kulen med ikke-blandbar væske blir utsuget inn i probens innløp sammen med et luftsegment. Reagens blir innført i nedstrømmende retning på en måte som ikke blir beskrevet videre.

Hvert av de ovennevnte patenter har utgjort et fremskritt på en eller annen måte ved eliminering av etterfølgende sampel sammenblanding og overføringer. Dette mål har blitt ansett som vesentlig ved forbedring av kontinuerlig flytsysterner. Sammen gav referansene en betydelig bakgrunnslitteratur for den tilgjengelige teknologi, for å hindre gjensidig påvirkning av segmenter i kontinuerlig-strømanalysesystemer, og referansene er herved tatt med for å henvise til disse.

Andre synspunkter på den kjente teknikk som kan angå oppfinnelsen, omfatter to kontinuerlig-strømprober-ingsinstrumenter som idag markedsføres av nærværende tildelingsmottaker, Technicon Instruments Corporation, nemlig "samtidig flerkanalsanalysator" (SMA) og "samtidig flerkanalsanalysator med computer" (SMAC). Begge disse instrumenter bruker en mekanisk probe for overføring av en testsampel og reagensvæskene inn i strømmen. For å redusere kryssforurensning mellom de etterfølgende sampler, er det imidlertid nødvendig å vaske proben. Følgelig er en vaskekopp brukt sammen med disse instrumenter. Vaskekoppen tjener således til a) å fjerne rester av tidligere sampler som er opptatt av proben, det vil si b) å rense proben,

c) å innsprøyte vannholdige sampler etterhvert inn i strømmen, d) å sikre en kontinuerlig strøm av friskt vann

gjennom koppen, og e) å sikre at væskenivået forblir relativt konstant, for derved å tilføre en relativt konstant mengde friskt vann til instrumentet.

Kort sagt omfatter oppfinnelsen en kopp som inneholder en første væske og en annen væske som ikke kan blandes sammen. Koppen er forsynt med et innløp og et utløp. Koppen omfatter også en væskenivå-kontrollanordning som kommuniserer med utløpet. Dessuten omfatter koppen en betjeningsanordning for å tillate passering av den første væske fra koppen direkte til nevnte utløp og helt utelukke den andre væske.

Koppen i oppfinnelsen er for bruk sammen med et isolasjonsfluidbasert analytisk instrument med tilfeldig adgang. Innløpsanordningen tillater adgang til koppen for den andre væsken og utløpsanordningen tillater utløp fra koppen for den andre væske og en del av den første væske. Væskekontrollanordningen opprettholder væskenivået i koppen i en forutbestemt høyde. Betjeningsanordningen tillater selektivt passasje av den første væske og vesentlig utelukker passasje av den andre væske.

De nevnte formål med oppfinnelsen og andre, såvel som de betydelige fordeler med teknikken som er vist ved denne oppfinnelse, er uttrykt i detalj i den følgende beskrivelse av oppfinnelsen. De medfølgende tegninger er skaffet til veie for ytterligere å klargjøre forskjellige synspunkter på oppfinnelsen.

Ifølge figur 1 viser en innretning av kjent teknikk som er brukt på det SMA analytiske system, og er et gjennomskåret snitt av nevnte innretning, likeledes er figur 2 et gjennomskåret snitt av en vaskekopp brukt med det SMAC analytiske system nevnt ovenfor, og er et gjennomskåret snitt av dette, figur 3 er et isometrisk snitt av oppfinnelsen, figur 4 er et gjennomskåret riss av oppfinnelsen langs linjene 4-4 i figur 3.

Vist først i figurene 1 og 2, er vaskekopper avbildet for rensing av sampel innsprøytingsprobe i SMA og SMAC-systemer, hvor begge er kommersielt tilgjengelig fra nærværende tildelingsmottaker, det vil si Technicon Instruments Corporation.

I figur 1 omfatter vaskekopp 10 et generelt todelt element 11 med et utløp 12 og et innløp 13. Innløpet 13 er i forbindelse med elementet 11 gjennom lederen 14.

Ved bruk i forbindelse med SMA analysesystem, kommer vann gjennom innløpet 13 og strømmer gjennom lederen 14, og derved fyller elementet 11 inn til det når et nivå ved eller nær bunnen av utløpet 12. Følgelig strømmer vann helt gjennom vaskekoppen og derved opprettholder en relativt ren vannstrøm.

Det er imidlertid ikke laget noen anordning for bruk av en slik kopp med et isolasjonsfluidbasert analytisk instrument med tilfeldig adgang, slik som beskrevet i Smythe, m.fl. patenter, nevnt tidligere.

I figur 2 er det avbildet en vaskekopp 20 som er brukt med det kommersielt tilgjengelige SMAC analytiske system, som markedsføres av den nærværende tildelingsmottaker Technicon Instruments Corporation. Følgelig omfatter vaskekopp 20 et generelt rørformet legeme 21 forsynt med innløpsanordning 22 og en utløpsanordning 23. Inne i legemet 21 er det montert en overløpsanordning 24 som er montert slik at den virker sammen med øvre kammer 25 og nedre kammer 26. Vann som kommer inn gjennom innløpet 22 inn i det nedre kammer 26 beveger seg mot overløpsanord-ningen 24 inntil det når kanten 27, hvoretter vannet strømmer over inn i øvre kammer 25 og forlater innretningen gjennom utløpsanordningen 23.

Den nærværende oppfinnelse er nå vist i en foretrukket utførelse i figurene 3 og 4. Følgelig viser figur 3 et isometrisk riss av en foretrukket kopp i forbindelse med oppfinnelsen, og figur 4 er et tverrsnitt av koppen langs linjene 4-4 i figur 3.

I figurene 3 og 4 kan koppen 30 lages av hvilket som helst passende materiale slik som klar plast, for eksempel akryl. Koppen kan fremstilles på hvilken som helst

passende måte slik som ved støping, ekstrusjon, maskinbe-arbeidet, eller kombinasjoner av slike fremstillingsmeto-der, som alle er kjent for fagmannen.

Følgelig kommuniserer innstrømningsanordningen 31 med koppdelen 32 og den andre væske 42, inn i koppen gjennom denne. Ettersom nivået av den andre væske heves i kopp 32, heves den samtidig i overløpskommunikasjonsan-ordningen 33. Kommunikasjonsanordningen 33 sammen med overløpskammeret 3 5 danner væskenivået kontrollanordningen i den foretrukne utførelse. Ettersom væske kommer inn i koppen og heves til nivået 34, flyter den over inn i overløpskammeret og føres ut gjennom leder 36 og utløpsan-ordning 37.

Den første væske som ikke kan blandes med den andre væske, blir innført inn i koppen via probe 38 som er blitt dekket rundt kanten med den første væske før innsetting i koppen 30. Ved nedsenking inn i den andre væsken som er tilstede i koppen, forblir en liten del av den første væske igjen ved fjerning av proben 38. På grunn av at den ikke kan blandes med den andre væsken, vil den første væsken danne linser 39, og flyter på overflaten 40 av den andre væske som er tilstede i koppen på grunn av overflatespen-ning.

Når den første væske har en vesentlig større egenvekt enn den andre væske ettersom linsene dannes, kan den eventuelt nå en kritisk masse hvor vekten av linsene delvis overvinner overflatespenningen på den andre væsken 42. Dette vil tillate små deler 43 av den første væsken å samle seg på bunnen av koppen, og etterlate linsene i en stilling på overflaten av den andre væske.

For å hindre at den første væske samler seg i en større mengde i koppen, er en innretning 41 skaffet til veie for å tillate passasje av den første væske ut av koppen, eventuelt for å forlate koppen gjennom utløpsanord-ningen 37. Ideelt er anordningen 41 laget av porøse polymer (tetrafluoroetylen) kjent kommersielt som Teflon varemerke til E. I. DuPont de Nemours av Wilmington, Delaware. Naturligvis er det underforstått at anordningen 41 kan omfattes av hvilket som helst passende materiale som tillater passasje av den første væske fra koppen 32 til utløpsanordningen 37, og vesentlig utelukke den andre væske, og lages av et porøst halogenhydrokarbonpolymer. I den foretrukne utførelse er anordningen 41 en porøs teflonplugg med en porestørrelse fra omkring 5 til 15 mikron. Spesielt er en teflonplugg foretrukket med en porestørrelse i området fra omkring 5 til 15 mikron.

Claims (10)

1. Kopp innrettet til å inneholde en første væske og en andre væske hvor den første væske ikke kan blandes med den andre væske, hvor koppen har en inntaksanordning og en uttaksanordning, KARAKTERISERT VED at koppen omfatter en styreanordning for væskenivået for å styre dette i koppen (32), idet styreanordningen (33, 35) står i forbindelse med uttaksanordningen (37), og at den har anordninger (41) som tillater passasje av den først væske fra koppen direkte til uttaksanordningen (37) for i det vesentlige utelukkelse av den andre væs ke.

2. Kopp ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at styreanordningen (33, 35) for væskenivået omfatter en overløpsanord-ning (33) som står i forbindelse med koppen (32), idet væskenivået i koppen (32) bestemmes av overløpsanordningens høyde.

3. Kopp ifølge krav 1-2, KARAKTERISERT VED at anordningen for tillatelse av passasje av den første væske er en porøs, fluidselektiv filteranordning (41) anordnet mellom koppen (30) og uttaksanordningen (37), idet filteranordningen tillater passasje av den første væske og i det vesentlige stenger for passasje av den andre væske.

4. Kopp ifølge krav 1-3, KARAKTERISERT VED at f ilter-anordningen (41) omfatter en porøs halogenisert hydrokarbon-polymer.

5. Kopp ifølge krav 1-3, KARAKTERISERT VED at f ilter-anordningen (41) omfatter porøs polytetrafluoretylen.

6. Kopp ifølge krav 4-5, KARAKTERISERT VED at filter-anordningens (41) porestørrelse er fra 5 til 15 pm.

7. Kopp ifølge krav 1-6, KARAKTERISERT VED at styreanordningen for væskenivået omfatter en overløpsanordning (33) som står i forbindelse med koppen (32), og et overstrøms-kammer (35) for opprettholdelse av væskenivået i koppen på en fastlagt høyde eller nivå som bestemmes av overstrømnings-anordningens (33) høyde.

8. Kopp ifølge krav 1-7, KARAKTERISERT VED at inntaks-anordningen (31) tillater inntak til koppen av den andre væske, og at uttaksanordningen (37) tillater uttak fra koppen av den andre væske og en del av den første væske.

9. Kopp ifølge krav 5-6, KARAKTERISERT VED at f ilter-anordningen (41) omfatter en porøs plugg av polytetrafluoretylen.

10. Kopp ifølge krav 1-9, KARAKTERISERT VED at koppens legeme (30) er fremstilt av klar plast, eksempelvis akryl.