Selbsttätig arbeitende Verdünnungseinrichtung für flüssige Proben Die Erfindung betrifft eine selbsttätig arbeitende Verdünnungseinrichtung für flüssige Proben. Derartige Verdünnungseinrichtungen werden für die turbidimetri- sche, mikrobiologische Gehaltsbestimmung von Antibio- ticas, Vitaminen und dgl., sowie für verschiedene andere analytische Untersuchungen verwendet.
Turbidimetrische, mikrobiologische Untersuchungen von Antibioticas, Vitaminen und dgl. werden seit lan gem verwendet, um die Potenz solcher Substanzen fest zustellen und zu untersuchen. Die Gehaltsbestimmungen sind zeitraubend und erfordern gewöhnlich eine um fangreiche Handarbeit, die in bestimmtem Umfang zu Fehlern führt.
In den letzten Jahren wurden Versuche gemacht, um für solche Gehaltsbestimmungen automatische Vor richtungen zu entwickeln. Es sind zwar verschiedene solcher Vorrichtungen zurzeit gebräuchlich, sie sind je doch mit vielen Nachteilen behaftet, wie z. B. die gegen seitige Verunreinigung der Proben, die geringe Analyse geschwindigkeit, der Bedarf an grossen Probenvolumen, die feste Inkubations- oder Reaktionszeit, der Mangel an Vielseitigkeit, die Notwendigkeit, das Messverfahren der jeweiligen Vorrichtung anzupassen und dgl. Da bei einigen der gebräuchlichen Vorrichtungen die Schwierig keit der gegenseitigen Verunreinigung der Proben be steht, kann in einem einzigen Arbeitsvorgang nur ein Antibioticum, ein Vitamin oder dgl. analysiert werden.
Bevor die Gehaltsbestimmung einer zweiten Substanz durchgeführt wird, muss die Vorrichtung gereinigt werden.
Zusätzlich zu diesen Nachteilen ist der Kostenauf wand vieler bekannter Einrichtungen unerschwinglich gross.
Es wurden zwar Versuche gemacht, um automati sche Einrichtungen für turbidimetrische, mikrobiologi sche Gehaltsbestimmungen zu konstruieren, jedoch auch diese Versuche haben zu Schwierigkeiten geführt. Die Erfindung bezweckt eine selbsttätig arbeitende Verdünnungseinrichtung zu schaffen, mit der die gegen seitigen Verunreinigungen und andere oben dargelegte Schwierigkeiten vermieden werden können.
Die Erfindung besteht in einer selbsttätig arbeiten den Verdünnungseinrichtung für flüssige Proben, die gekennzeichnet ist durch zwei Dosierorgane mit je einem ersten und einem zweiten Zwei-Wege-Ventil, wobei das erste Zwei-Wege-Ventil einen ersten, mit einem Behälter für ein Verdünnungsmittel verbundenen Eingang und einen zweiten mit einem Probenbehälter für unverdünnte Probenflüssigkeit verbundenen Eingang aufweist, ein Paar Probenmessleitungen, die mit ihren ersten Enden an die Ausflussöffnungen des ersten Zwei-Wege-Ventils, und mit ihren anderen Enden an zwei Einlassöffnungen des genannten zweiten Zwei-Wege-Ventils angeschlossen sind, wobei das genannte zweite Zwei-Wege-Ventil zwei Ausgänge aufweist,
von denen der eine über eine Zu führleitung mit einem die verdünnte Probe aufnehmen den Gefäss und der andere mit einer Abflussleitung verbunden ist, und eine Steuervorrichtung, die dem ersten und zweiten Zwei-Wege-Ventil zugeordnet ist, und abwechselnd die Verbindung jeder Probenmesslei- tung zwischen dem genannten ersten Eingang für ein Verdünnungsmittel und dem genannten die verdünnten Proben aufnehmenden Gefäss einerseits, und zwischen dem genannten zweiten Eingang für unverdünnte Pro benflüssigkeit und der Abflussleitung andererseits, her stellt.
Anhand der Figuren wird die Erfindung beispiels weise erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Verdün nungseinrichtung, Fig. 2 eine Rückansicht der Sondenanordnung, wo bei das Gehäuse teilweise weggeschnitten dargestellt ist, Fig. 3 ein Fliessschema einer Messzelle in deren erster Stellung, Fig. 4 dieses Fliessschema einer Messzelle in deren zweiten Stellung, und Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der Messeinrich- tung, die zusammen mit einer Verdünnungseinrichtung verwendet werden kann.
In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Verdünnungseinrichtung 10 dargestellt. Die Verdün nungseinrichtung bewirkt das Pipettieren und das Zu liefern einer genau vorbestimmten Probenmenge in einen Probenbehälter, sowie das Zusetzen einer genau abge messenen Menge an Verdünnungsmittel oder Reagens hierzu. Die Verdünnungseinrichtung hat ein Gehäuse 11 für eine programmierte Steuereinrichtung und einen An triebsmechanismus für diese, der nicht dargestellt ist. Die Steuereinrichtung und der Antriebsmechanismus werden durch Steuerschalter 12 und den Netzschalter 13 betätigt. Die Proben und Normale werden in die Proben röhrchen 14 gegossen die hierauf in den Probenröhr chenhalter 15 eingesetzt werden.
Der Probenröhrchenhalter 15 hat drei runde im Ab stand voneinander angeordnete Platten. Die obere Platte 16 hat eine Mittelöffnung, die eine Antriebswelle 17 aufnimmt, welche in dieser Öffnung herausnehmbar ge lagert ist. Eine Vielzahl von im Abstand voneinander angeordneten Bohrungen 18 bilden einen konzentri schen Kreis um die Mittelöffnung. Diese Bohrungen können einen Stellzapfen 19 aufnehmen, der mit einer Befestigungs- und Trägerplatte (nicht dargestellt) gekop pelt ist, und die Drehbewegung des Probenröhrchen halters begrenzt, so dass jedes Probenröhrchen mit der Probensonde 32 fluchtet.
Nahe der Peripherie der Platte 16 ist eine Vielzahl von im Abstand voneinander an geordnete Bohrungen 21 vorgesehen, die die Proben röhrchen 14 aufnehmen. Die Mittelplatte 22 hat eine Mittelöffnung, die ausreichend gross ist, um diese Mittel platte über das Gehäuse 23 des Antriebsmotors schie ben zu können, der die Einstellung des Probenröhrchen halters steuert. Die Antriebseinrichtung wird ihrerseits durch die Steuereinrichtung gesteuert. In der Platte 22 sind mit den Bohrungen 21 der oberen Platte 16 fluch tend Öffnungen oder Bohrungen 24 angeordnet. Die untere Platte 25 hat in gleicher Weise eine Mittelöff nung, die hinreichend gross ist, um diese Platte über das Gehäuse 23 schieben zu können.
Die untere Platte dient als Auflager für die Unterseiten des Probenröhr chens. Die Abstände zwischen den drei Platten werden von Abstandshaltern 26 festgelegt.
Die Proben werden über eine Probenentnahmevor richtung 31 in ein erstes Dosierorgan 30 aufgezogen. Die Probenentnahmevorrichtung 31 hat ein Probenent nahmeorgan 32, das an seinem oberen Ende auswech selbar mit einem Halter 34 an einer ersten Befestigungs platte 33 befestigt ist. über das obere Ende des Proben entnahmeorgans ist passend eine Halteeinrichtung 35 geschoben, um einen festen Sitz in dem Halter zu ge währleisten. Das Probenentnahmeorgan besteht vor zugsweise aus korrosionsbeständigem Stahl oder einem ähnlichen Material. Das Probenentnahmeorgan kann in vertikaler Richtung längs der Schiene 36 in dem Gehäu se 37 verschoben werden.
Wie aus Fig. 2 ersehen werden kann, ist eine zweite Platte 38 mit der ersten Platte 33 so gekoppelt, dass diese Platte 38 an der Innenfläche 39 der Vorderwand 40 des Sondengehäuses 37 anliegt. Zwischen den Plat ten 33 und 38 sind drehbar zwei Lager 41 und 42 ge halten. Wenn das Probenentnahmeorgan sich längs des Kanals 32 verschiebt, laufen die Lager 41 und 42 auf den Laufschienen 43. Die Antriebsstange 44 ist z. B. mit einer Kurbei gekoppelt, die von einem Motor (nicht dargestellt) angetrieben wird.
Wenn die Probenentnahmevorrichtung betätigt wird, bewegt sich das Probenentnahmeorgan nach unten in die Probe, die in dem jeweiligen Probenröhrchen ent halten ist, welches gerade mit dem Probenentnahme organ fluchtet. Ein Unterdrucksystem (nicht dargestellt) zieht dann die Probe durch das Probenentnahmeorgan und über die Einlassleitung 46 in eine erste Schleife 45 eines ersten Messorgans 30. Das Unterdrucksystem wird dann abgestellt, und die Schleife bleibt gefüllt. Die Pro benmenge, die letztlich über die Zuführleitung 48 in den die Probe aufnehmenden Behälter 47 geleitet wird, wird durch das Volumen dar Schleife 45 bestimmt.
Ist die Probe in die erste Schleife 45 aufgezogen und das Unterdrucksystem mittels eines Magnetventils (nicht dargestellt) abgeschaltet, so wird die Probe über eine Zuführleitung 48 im Sammelbehälter 47 für die Probe geleitet, der z. B. ein Versuchskolben sein kann. Zusätzlich wird dem Dosierorgan 30 eine vorbestimmte Menge eines Verdünnungsmittels zugeleitet, das durch das Dosierorgan und durch die Schleife 45, geführt und über die Zuführleitung 48 in den Behälter 47 geleitet wird.
Das bevorzugte Verhältnis von Verdünnungsmittel zu Probe beträgt wenigstens 10 : 1, um eine vollständige Spülung des Dosierorgans zu gewährleisten und gegen seitige Verunreinigungen von Proben zu verhindern. Es ist jedoch nur notwendig, eine zum Ausspülen der Probe ausreichende Menge von Verdünnungsmittel durch das Ventil strömen zu lassen. Daher kann z. B. bei grossen Volumen von Verdünnungsmittel ein Teil des Verdünnungsmittels direkt in den die Proben auf nehmenden Behälter geleitet werden.
Jede Einrichtung, die in der Lage ist, eine bestimmte Menge von Verdünnungsmittel zuzuführen, kann für die Durchführung dieser Massnahmen verwendet werden. Das Verdünnungsmittel wird von dem Behälter 51 über ein Einlassrohr 52 in das Dosierorgan geleitet.
Als nächster Schritt wird dieselbe Probe durch eine zweite Schleife 49 geleitet und gemessen. Die Schleife 49 kann hinsichtlich ihres Volumens sich von der ersten Schleife 45 unterscheiden. Sie wird wiederum mit Ver dünnungsmittel ausgewaschen, das über die Zuführlei tung 48 in einen anderen die Probe aufnehmenden Be hälter geführt wird.
Es werden zwei Dosierorgane 30 und 30' verwen det, um z. B. zwei 0,15 ml und zwei 0,1 ml Proben zu erhalten. Die Dosierorgane sind zweckmässigerweise auf einer Tafel 53 befestigt, die ihrerseits mittels einer Stütze 54 und Haltern 55 mit dem Gehäuse 11 fest verbunden ist.
Der Betrieb der Dosierorgane kann am besten an hand des in Fig. 3 dargestellten Schemas erläutert wer den. Die Probe wird über das Probenentnahmeorgan 32 in ein erstes Zwei-Wege-Ventil 56 des Dosierorgans 30 aufgezogen. Die Probe strömt durch die Leitung 57 zu der Schleife 45, von da durch die Leitung 64 und durch das Unterdruckventil 65 und fliesst über eine Abfluss- leitung weg. Wenn das Unterdruckventil geschlossen ist, bleibt die Schleife 45 gefüllt, bis die Zwei-Wege-Ventile 56 und 56' in eine zweite in Fig. 4 dargestellte Stellung gebracht werden.
Das Verdünnungsmittel strömt dann durch die Leitung 58 in die Schleife 45 und befördert die Probe über die Leitung 60 und durch die Zuführ- leitung in das die Probe aufnehmende Gefäss. Gleichzeitig mit der Zulieferung des Verdünnungs mittels durch die Schleife 45, wird die Schleife 49 über die Leitungen 61 und 62 mit der Probe verbunden, wo durch die Schleife 49 mit derselben Probe gefüllt wird. Wenn 56 und 56' in die erste Stellung zurückgestellt werden, wird die Schleife 49 mit dem Verdünnungs mittel über die Leitungen 63 und 66 verbunden.
Die Ventile bestehen vorzugsweise aus Teflon (Tetrafluoräthylen) und Kel-F , obgleich andere geeig nete Materialien verwendet werden können. In gleicher Weise bestehen die Schleifen vorzugsweise aus Tetra fluoräthylen.
Die die Proben aufnehmenden Behälter 47 werden zweckmässigerweise in Gestellen 82 gehalten. Die Ge stelle werden durch automatische Fördereinrichtungen 83 in die richtige Stellung vorgerückt. Die Gestelle sind gegenüber dem Gehäuse 11 und der Tafel 53 derart an geordnet, dass für jeden Zulieferzyklus ein eine Probe aufnehmender Behälter mit einer Zuführleitung fluchtet.
Die Verdünnungseinheit ist eine zweckmässige und genaue Einrichtung zum automatischen Pipettieren einer bestimmten Probemenge, zum Zuführen der Probe zu einem Behälter, z. B. einem Versuchskolben oder dgl. und zum Zusetzen einer bestimmten Menge von Ver dünnungsmittel, Reagens oder dgl.
In Fig. 5 ist eine Messeinrichtung dargestellt. Die verdünnten Proben, die von der Verdünnungseinrich tung oder irgendeiner anderen geeigneten Einrichtung erhalten werden, werden nach der entsprechenden Inku- bations- oder Reaktionszeit zu den Gestellen 82 geleitet und zu einerautomatischen Fördereinrichtung 83 oder zu einer anderen entsprechenden Vorschubeinrichtung ge führt. Die Gestelle werden in Führungseinrichtungen 71 geführt, wobei hinter dem letzten Gestell eine Halte platte 72 angeordnet ist. Die Proben werden durch die Probenentnahmevorrichtung in ein geeignetes Photo meter 73 gezogen.
Die Proben werden über das Einlass- rohr 75 einer Durchflussküvette zugeführt und von die ser über das Auslassrohr 76 einer nicht gezeigten Auf fangeinrichtung zugeleitet. Die Durchflussküvette be steht vorzugsweise aus Quarz oder einem ähnlichen Material und ersetzt die Küvette der bekannten Mess- geräte.
Ein Magnetventil (nicht dargestellt) in der Steuer einrichtung 75 steuert die Strömung der Probe. Der Steuerkreis kann das Magnetventil plötzlich abschalten und die Probeströmung unterbrechen, bevor diese die Durchflussküvette erreicht. Dies hat die Wirkung eines Lufthammers, der alle Luftblasen in der Strömungs leitung beseitigt.
Beim Bestimmen der Trübung von stabförmigen Organismen wird bevorzugt, dass die Durchflussküvette eine Strömungsgeschwindigkeit von nicht weniger als 0,8 ml/sec oder höher ermöglicht, um sehr genaue re- produzierbare Ergebnisse zu erhalten. Für andere Ge haltsuntersuchungen ist die Strömungsgeschwindigkeit nicht kritisch.
Die Ergebnisse können auf der Skala 77 des Photo meters 73 abgelesen werden. Es ist aber auch möglich, mit dem Photometer eine Ableseeinrichtung 78 zusam- menarbeiten zu lassen. Die Anzeige lässt sich mit einer Vielzahl von datenverarbeitenden Einrichtungen kombi nieren, z. B. einem bedruckten Streifen, einem Loch streifen, Lochkarten, oder kann direkt einem Computer zugeführt werden.