CH654416A5 - Verfahren und vorrichtung zur quantitativen analyse von bestandteilen in diskreten fluessigkeitsproben. - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur quantitativen analyse von bestandteilen in diskreten fluessigkeitsproben. Download PDF

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CH654416A5
CH654416A5 CH8570/80A CH857080A CH654416A5 CH 654416 A5 CH654416 A5 CH 654416A5 CH 8570/80 A CH8570/80 A CH 8570/80A CH 857080 A CH857080 A CH 857080A CH 654416 A5 CH654416 A5 CH 654416A5
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CH8570/80A
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William J Smythe
Jack Isreeli
Milton H Pelavin
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäss Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Systeme mit kontinuierlichem Durchfluss von der Art, wie sie aus der US-PS 3 241 432 bekannt sind, dienen zur quantitativen Analyse biologischer Proben. Bei derartigen Systemen werden im allgemeinen zahlreiche Flüssigkeitsabschnitte nacheinander in Form eines kontinuierlichen Stroms in einer Leitung befördert, wobei jeder Probenabschnitt durch Luftabschnitte oder Abschnitte aus anderen inerten Fluiden von anderen Probenabschnitten abgetrennt ist. Ein derartiges Abtrennungsmuster trägt dazu bei, die einzelnen Probenabschnitte zu durchmischen sowie ein gleichförmiges Strömungsmuster aufrechtzuerhalten. Die Luftabschnitte verringern auch die Verunreinigung zwischen aufeinanderfolgenden Probenabschnitten, indem sie ein Überschleppen (carryover) verhindern, d.h. eine Verunreinigung von nachfolgenden Probenabschnitten durch Reste eines vorhergehenden Probenabschnittes, die an der Leitungswand haftengeblieben sind. Die Luftabschnitte dienen auch dazu, die Wände der Leitung von diesen Resten freizuwaschen, um auch dadurch eine Überschleppung zu verringern. Ausserdem wird zwischen aufeinanderfolgende Probenabschnitte ein Abschnitt aus einer Waschflüssigkeit eingeführt, um die Möglichkeit einer Verunreinigung weiter zu verringern.
Bei bekannten Systemen mit kontinuierlichem Durchfluss wird die Einführung von Verdünnungsmitteln und bzw. oder von Reagenzien in den Probenstrom im allgemeinen dadurch bewirkt, dass man den Probenstrom mit einem kontinuierlich strömenden Verdünnungsmittel und bzw. oder Reagenz zusammenfliessen lässt. Als Ergebnis werden Reagenz und bzw. oder Verdünnungsmittel auch in solche Abschnitte des kontinuierlichen Stroms eingeführt, an denen keine Probenabschnitte vorhanden sind, und somit verschwendet. Ausserdem erhöht das Vorhandensein vieler Abschnitte von sowohl Luft, Waschflüssigkeit und Probensubstanz die Verarbeitungszeit für die aufeinanderfolgenden Proben. Schliesslich erfordert es der Betrieb dieses Systems mit kontinuierlichem Durchfluss, dass jede zu bestimmende Substanz
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in einer Probe in einem eigenen Kanal analysiert wird, d.h., dass für Mehrfachbestimmungen eine Anzahl analytischer Kanäle erforderlich ist.
Ausserdem wird bei diesen bekannten Systemen die Gefahr des Überschleppens von Resten nicht vollständig eliminiert, sondern sie beruht lediglich auf der reinigenden Wirkung der Luftsegmente, die die Leitungswand von etwa übriggebliebenem vorhergehenden Reagenz säubern.
Aus der US-PS 3 635 680 ist ein System zur Feststellung der Blutgruppe bekannt, bei dem die Reagenzaufnahme bzw. der Reagenzverbrauch dadurch reduziert wird, dass Abschnitte aus verschiedenen Reagenzien phasenweise und in fester Reihenfolge derart eingeführt werden, dass sie mit unterschiedlichen Abschnitten der selben Probe, die in einem kontinuierlichen Strom fliesst, zusammenfliessen. Zwar wird bei diesem System der Reagenzverbrauch stark verringert, jedoch das Überschleppen von Resten nicht vollständig eliminiert und eine Selektivität hinsichtlich der für dieselbe Probe durchzuführenden Analyse nicht gewährleistet, d.h., dieselben Tests werden für jede Probe durchgeführt, selbst wenn sie nicht verlangt oder erwünscht sind. Auf diese Weise ist dieses System ebenfalls durch viel Verschwendung und Unwirksamkeit beim Verarbeiten der Proben gekennzeichnet.
Aus der US-PS 3 479 141 ist ein System mit kontinuierlichem Durchfluss beschrieben, bei dem das Überschleppen zwischen aufeinanderfolgenden Proben in einer kontinuierlichen Strömung wirksam verhindert wird. Bei diesem System werden die Proben- und Luftabschnitte mit einem unmischbaren Fluid eingekapselt. Das unmischbare Fluid benetzt mit Vorzug die Innenflächen der Leitungswände, so dass die wässrigen Proben davon ausgeschlossen werden und das Überschleppen von Resten von einer zur nachfolgenden Probe vollständig eliminiert wird. Die Reagenzien werden jedoch in herkömmlicher Weise eingeführt.
Die vorliegende Erfindung findet ihren besonderen Anwendungsbereich bei Systemen, wie sie aus der zuletzt genannten US-PS 3 479 141 bekannt sind, und dient dazu, den Reagenzverbrauch auf ein Minimum herabzudrücken.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes System zur Analyse von Proben nach dem Prinzip des kontinuierlichen Durchflusses (Verfahren und Vorrichtung) zu schaffen, bei dem weniger Reagenz verbraucht wird, der Durchsatz des Systems verbessert wird, eine beliebige Auswählbarkeit für die mit aufeinanderfolgenden Proben durchzuführenden Analysen gewährleistet wird und dass nur sehr geringe Erfordernisse an die Probe gestellt werden, damit Analysen auf mehrere zu bestimmende Stoffe möglich werden.
Gegenstand der Erfindung sind das Verfahren nach Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung nach Anspruch 5 zur Ausführung dieses Verfahrens.
Die Einsparung von Reagenz erfolgt also dadurch, dass man mehrere Reagenzien in genau gesteuerten Mengen und in einer vorgewählten Reihenfolge in eine beliebige Anzahl verschiedener Abschnitte einer und derselben Probe, die in einem kontinuierlichen Strom fliesst, injiziert. Die Fähigkeit, selektiv gesteuerte Volumina unterschiedlicher Reagenzien in diskrete Probenabschnitte zu injizieren, die sich in einer Leitung entlangbewegen, begrenzt den Reagenzverbrauch auf ein Minimum. Ausserdem ermöglicht die variable (beliebige) Anordnung der Aufeinanderfolge der Reagenzinjektion, gekoppelt mit der Einführung nur derjenigen Anzahl von Abschnitten jeder Probe, die für die gewünschten Analysen erforderlich sind, eine beträchtliche Erhöhung des Durchsatzes des Systems.
Die Erfindung bezieht sich also auf ein automatisiertes Verfahren und eine dazugehörige Vorrichtung zur quantitativen Bestimmung verschiedener in einer Flüssigkeitsprobe vorhandener Bestandteile. Jede Probe wird in ein derartiges
System in Form einer Anzahl diskreter, aufeinanderfolgender Abschnitte eingeführt, die beispielsweise durch Luftsegmente voneinander getrennt sind, wobei die Anzahl der Anzahl an zu untersuchenden Bestandteilen entspricht. In s einer bevorzugten Ausführungsform wird ein unmischbares Trägerfluid in das System eingeführt, das die Leitungswände so stark benetzt, dass die Probensegmente von einer Benetzung ausgeschlossen werden. Die Wirkung davon besteht darin, dass das Trägerfluid jeden Probenabschnitt, während io er in dem System entlangwandert, einkapselt, so dass ein Überschleppen von Verunreinigungen eliminiert wird.
Jedoch kann das erfindungsgemässe Verfahren auch in einem herkömmlichen System für kontinuierlichen Durchfluss durchgeführt werden, wie es beispielsweise in der bereits is erwähnten US-PS 3 241 432 erwähnt ist. Jeder Probenabschnitt wird an einer Reagenzinjektionsstation vorbei durch das System transportiert, wo in jeden diskreten Probenabschnitt selektiv eines oder mehrere Reagenzien injiziert werden.
20 Die Vorrichtung gemäss der Erfindung umfasst also grundsätzlich eine Leitung, die einen Strömungsweg für eine Probe bildet, Mittel zur Beförderung einer Vielzahl von diskreten Probenabschnitten längs dieser Leitung, Mittel zur selektiven Einführung genauer aliquoter Teile von Reagenz 25 in die diskreten Probenabschnitte sowie Mittel zum Analysieren der diskreten Probenabschnitte.
Das Verfahren, durch das die Reagenzien in die Probenabschnitte eingeführt werden, umfasst die folgenden Schritte: Strömenlassen aufeinanderfolgender Probenabschnitte längs 30 einer Leitung, Einführen einer gesteuerten Menge eines Reagenzes in ausgewählte Abschnitte während ihres Strömens längs der Leitung sowie Analysieren der ausgewählten Abschnitte. In einer bevorzugten Durchführungsform des Verfahrens wird das Reagenz dadurch eingeführt, indem 35 man die unmischbare Fluidschicht, die die ausgewählten Probenabschnitte einkapselt, durchbohrt. Die unmischbare Fluidschicht bildet sich nach der Injizierung wieder neu, so dass die Integrität der Probe aufrechterhalten und eine Über-schleppung von Verunreinigungen zwischen aufeinanderfol-40 genden Proben verhindert werden.
In einer bevorzugten Durchführungsform des erfindungs-gemässen Verfahrens wird das Reagenz mittels einer Anzahl Spindel- oder Kegelventile bewirkt, die um den Umfang der Leitung herum oder in dichter Nachbarschaft axial längs 45 eines Teils der Leitung angeordnet sind. Die Spindelventilan-ordnung ist dafür bestimmt, das einzuführende Reagenz in den Probenabschnitt mit grosser Kraft unter Druck zu injizieren, so dass die unmischbare Fluidschicht während ihres Durchtritts längs des Leitungsabschnittes durchbohrt wird, so Die Spitze des Spindelventils besteht aus demselben Material wie die Innenwand der Leitung und ist auch der Innenwand angeschmiegt bzw. bildet einen Teil dieser Innenwand, wenn es geschlossen ist, sò dass die erneute Bildung der durchbohrten unmischbaren Fluidschicht um den Probenabschnitt 55 herum erleichtert und ein Überschleppen von Verunreinigungen verhindert werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert, worin:
60 Fig. 1 eine schematische Darstellung von Proben, die in einem Analysiersystem nach dem Prinzip des kontinuierlichen Durchflusses entlangströmen,
Fig. 2 eine schematische Darstellung in Form eines Fliessschemas der nach dem Prinzip des kontinuierlichen Durch-65 flusses arbeitenden Analysiervorrichtung gemäss der Erfindung,
Fig. 3 einen Querschnitt des Reagenzinjektors gemäss Fig. 2 und
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Fig. 4 bis Fig. 6 schematische Darstellungen, die die Betriebsabfolge des Reagenzinjektors gemäss Fig. 2 erläutern, darstellen.
Das Analysiersystem gemäss Fig. 2 transportiert eine Anzahl voneinander getrennter, abwechselnd angeordneter Probenabschnitte 41 und Luftabschnitte 42 in Form eines kontinuierlichen Stroms durch Leitung 40. In einer bevorzugten Durchführungsform ist jeder Abschnitt in einem unmischbaren Trägerfluid 43 eingekapselt, wie in der ver-grösserten Ansicht eines Abschnittes von Leitung 40 zusätzlich dargestellt und im einzelnen aus der oben genannten US-PS 3 479 141 bekannt. Das Trägerfluid 43 ist mit den Probenabschnitten 41 unmischbar und benetzt die Innenwandoberfläche von Leitung 40 bevorzugt, so dass eine Verunreinigung zwischen aufeinanderfolgenden Probenabschnitten ausgeschlossen wird. Die Luftabschnitte 42 dienen dazu, ein geeignetes Strömungsmuster des Probenstromes längs Leitung 40 aufrechtzuerhalten.
Da es kein Überschleppen von Resten zwischen aufeinan-; derfolgenden Probenabschnitten 41 gibt, steht jeder Abschnitt zur Analyse zur Verfügung, und es wird lediglich ein einziger Probenstrom benötigt, um die verschiedenen Bestandteile in einer Probe zu untersuchen.
Das System gemäss Fig. 2 enthält ferner eine Steuerungseinrichtung 58 zum Steuern der selektiven Injektion von Reagenzien in bestimmte Probenabschnitte 41. Dies wird dadurch bewirkt, dass man Information über den einzelnen Probenzugang speichert, die die für jede derartige Probe durchzuführenden Analysen umfasst, und anschliessend die selektive Injizierung der erforderlichen Reagenzien steuert, wenn die entsprechenden Abschnitte jeder dieser Proben der Reagenzeinspritzungszone zugeführt werden.
Die Steuerungseinrichtung 58 kann ein für allgemeine Zwecke geeigneter Digitalrechner mit einem Speicherprogramm (fixierten Programm) sein. Die peripheren Geräte können aus einem Oszillographen zum Unterrichten und Informieren der Bedienungsperson, einem Einstellwerk zum Empfangen der Information und einem Drucker zur Aufzeichnung der Versuchsdaten für jede Analyse bestehen (diese Geräte sind in der Zeichnung nicht dargestellt). Es gibt in dem System drei Arten von Informationsspeichern: Festwertspeicher (ROM, leistungslos); Speicher mit direktem Zugriff (RAM, Arbeitsdaten) sowie Plattenspeicher (Masse, leistungslos). Der Festwertspeicher (ROM) enthält das Programm zum Überwachen des Probeneintritts oder Probenzugangs (Ansaugen der Probe) sowie der Proben Wanderung durch die Leitung 40. Die beim Überwachen erhaltenen Daten werden dazu verwendet, um die Reagenzinjektoren und die Analysatorstation zu steuern. Der Plattenspeicher überträgt Verzögerungsparameter in den Arbeitsspeicher (RAM) zur Verwendung für das Führen der Reagenzinjektoren, wenn die Probenabschnitte in die Reagenzeinspritzungszonen eintreten.
Weil sämtliche Strömungsdaten, die von dem Steuerungssystem empfangen werden, auf der Grundlage einer Sequenz erhalten werden (Erfassen eines Abschnittes nach dem andern), besitzen die Daten, die in dem Plattenspeicher enthalten sind, feste Parameter für die Injektionszeiten sowie die Steuerung der Analysatoren. Natürlich sind aber auch andere Speicherverteilungen im Zusammenhang mit der Erfindung möglich.
Die Steuerungseinrichtung 58 verwendet gespeicherte Standardalgorithmen zum Umwandeln optischer Daten, die aus einem Kolorimeter oder anderem Nachweisgerät erhalten worden sind, in Analyseninformationen, die auf dem Oszillographen erscheinen und bzw. oder vom Drucker auf Papier ausgedruckt werden können.
Um den Probeneintritt zu bewirken, besitzt das System gemäss Fig. 2 einen (nicht dargestellten) Probenindizierungs-tisch, der durch Rotation (in Richtung der Pfeile 53) oder auf andere Weise jeden Probenbehälter 45 nacheinander unter ein Ansaugrohr 46 bringt.
Durch das Ansaugrohr 46 werden Luft und Probensubstanz alternierend angesaugt; dazu taucht das Rohr 46 periodisch in den Probenbehälter 45 (Pfeile 44). Das unmischbare Fluid 43 wird durch einen (nicht dargestellten) Einbringmechanismus in das Einlassende 47 des Rohrs 46 eingeführt und zusammen mit Luft zwischen aufeinanderfolgenden Eintauchvorgängen in die Probe angesaugt, um das in Fig. 1 erläuterte Strömungsmuster zu bilden. Der Indizierungstisch und das Ansaugrohrsystem sind im einzelnen in der DE-OS 3 024 823 beschrieben.
Jeder Probenbehälter 45 besitzt eine an ihm befestigte Markierung 54. Die Markierung 54 enthält einen geeigneten Code, der anzeigt, welche Analysen im einzelnen mit der Probe durchgeführt werden sollen. Die Markierung 54 wird vom Detektor 49 gelesen, der diese Information an die Steuerungseinrichtung 58 weitergibt. Die Steuerungseinrichtung 58 speichert diese Information und steuert die Injizierung der für die Tests, die auf der Markierung 54 angegeben sind, erforderlichen Reagenzien in die Probenabschnitte zum geeigneten Zeitpunkt. Die Steuerungseinrichtung 58 steuert ausserdem den Ansaugmechanismus 57, so dass lediglich eine solche Anzahl von Probenabschnitten 41 in das Rohr 46 gezogen und mit Abschnitten 42 bzw. 43 aus Luft und unmischbarem Fluid voneinander getrennt werden, die der Anzahl von zu bestimmenden Bestandteilen entspricht. Auf diese Weise werden in das System keine überzähligen Probenabschnitte eingeführt. Jedem Probenabschnitt wird ein geeignetes Verdünnungsmittel zugesetzt, bevor das Reagenz in ihn mit einem (nicht dargestellten) Injektionsmechanismus eingespritzt wird.
Die voneinander getrennten Probenabschnitte werden in Form eines kontinuierlichen Stroms an zwei Reagenzinjektionszonen, die als Zonen 1 und 2 bezeichnet sind, durch Mechanismus 57 vorbeibefördert. Das Reagenz wird nicht kontinuierlich in den Probenstrom, der in der Leitung 40 entlangströmt, eingeführt, wie dies bisher üblich war. Stattdessen wird ein vorherbestimmtes, gesteuertes Volumen des Reagenzes selektiv unter Druck durch die Schicht des einkapselnden unmischbaren Fluids 43 hindurch in einen ausgewählten Probenabschnitt 41 injiziert. Das unmischbare Fluid 43 wird dabei durchstossen und bildet sich selbst nach der Injizierung des Reagenzes zurück, so dass die Integrität des Probenabschnittes aufrechterhalten und eine Verunreinigung eines nachfolgenden Probenabschnittes 41 vermieden werden.
Die Reagenzien werden selektiv in jeden Probenabschnitt 41 injiziert, wenn die einzelnen Probenabschnitte 41 an den Zonen 1 und 2 vorbeiströmen. Jede Zone umfasst einen Block 99, der eine innere Leitung 40' enthält, die mittels geeigneter Dichtungen mit der äusseren Leitung 40 verbunden ist. Die innere Leitung 40' besitzt eine Anzahl Reagenzinjektoren 55, die an Stellungen um ihre Peripherie herum angeordnet sind und die im einzelnen mit 55a bis 55c und 55d bis 55g bezeichnet sind. Jeder Reagenzinjektor ist, wie im folgenden beschrieben, dazu bestimmt, ein vorherbestimmtes Volumen eines Reagenzes in die Leitung 40' einzuführen. Beispielsweise kann der Injektor 55a ein Reagenz zur Analyse von Glycose enthalten, der Injektor 55b ein Reagenz zur Analyse von Blutharnstoff-Stickstoff, der Injektor 55c ein Reagenz zur Analyse von Lactatdehydrogenase usw. Wenn lediglich die drei genannten Tests durchgeführt werden sollen, dann werden drei Probenabschnitte 41 durch das Rohr 46 unter Steuerung durch die Steuerungseinrichtung 58
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Die selektive Injizierung des Reagenzes kann in folgender Weise ablaufen:
(a) Ein (nicht dargestellter) Markierungsabschnitt kann periodisch in Leitung 40, beispielsweise durch Eintauchen des Rohres 46 in einen Behälter, der eine wässrige Flüssigkeit mit charakteristischen optischen Eigenschaften enthält, eingeführt werden. Der Detektor 50 erfasst diesen Markierungsabschnitt und liefert die entsprechende Information an die Steuerungseinrichtung 58.
(b) Der Detektor 50 erfasst das vordere Ende jedes Luftabschnittes 42 in herkömmlicher Weise, das jeden Probenabschnitt 41 vom nächsten trennt, und die Steuerungseinrichtung setzt verschiedene Injektoren 55a, 55b, 55c usw., von denen jeder die entsprechenden Reagenzien enthält, zur richtigen Zeit in Tätigkeit, d.h., wenn sich der entsprechende Probenabschnitt 41 gegenüber oder bei dem zugehörigen Injektor 55 befindet.
(c) Die Steuerungseinrichtung 58 zählt jeden Luftabschnitt 42 unter Verwendung des Markierungsabschnittes als Kontrolle, so dass sie im Stande ist, jedem einzelnen Probenabschnitt 41 zu folgen. Das Erfassen des periodischen Durchtritts von Markierungsabschnitten trägt dazu bei, dass die Steuerungeinrichtung 58 jedem einzelnen Satz aus Probensegmenten folgen kann, wie dies in der US-PS 4210 809 beschrieben ist. Die Markierung liefert einen Bezugswert, um den jeder Probensatz angeordnet werden.
Nach der Injizierung der Reagenzien in den ausgewählten Probenabschnitt 41 werden Probe und Reagenzien miteinander umgesetzt, während sie in dem segmentierten Muster in Richtung auf die Analysierstation 56 strömen, die stromabwärts von den Reagenzinjektionszonen 1 und 2 angeordnet ist. Die Analysierstation erfasst die Reaktion der Probenreagenzien und bestimmt den gewünschten Bestandteil in der Probe quantitativ.
Die Analysierstation 56 kann ein (nicht dargestelltes) Kolorimeter oder einen anderen Detektor enthalten, der jede Reaktion bei einer geeigneten Wellenlänge optisch analysiert. Die Steuerungseinrichtung 58 stellt das Kolorimeter auf die geeignete Wellenlänge ein, die für jeden im einzelnen umgesetzten Probenabschnitt erforderlich ist. Der Detektor 52 erfasst das vordere Ende jedes Luftabschnittes 42 zwischen jedem umgesetzten Probenabschnitt, und die Steuerungseinrichtung 58 stellt das Kolorimeter nach Berechnung einer geeigneten Verzögerungszeit ein. Alternativ kann das Steuerungssignal «on line» von einem Infrarotdetektor (IR s Detektor), der dem Detektor 52 analog ist und der an der Kolorimeterdurchflusszelle angeordnet ist, abgeleitet werden. Die Steuerungseinrichtung 58 zählt wiederum die Luftsegemente 42 und erfasst geeignete Markierungssegmente, um jedem einzelnen Probenabschnitt innerhalb jedes io Satzes von Probenabschnitten zu folgen.
Das in Fig. 2 dargestellte Analysiersystem zeigt zwei Reagenzinjektionszonen 1 und 2 Jedoch kann auch eine einzige Zone vorgesehen sein, falls die Injektoren 55 bequem innerhalb des Raumes, der für die Injektion vorgesehen ist, unter-i5 gebracht werden können. Entsprechend können auch mehr als zwei Reagenzzonen erforderlich sein, um eine Vielzahl von Reaktionen durchzuführen. In bestimmten Fällen können drei oder mehr Reagenzien zu injizieren sein, von denen jedes eine ausgedehnte Inkubationszeit vor der darauf 20 folgenden Reagenzinjektion benötigt. Daher können auch mehrere, voneinander im Abstand angeordnete Injektionszonen erforderlich sein.
Die Einführung des Reagenzes verursacht, dass sich der Probenabschnitt innerhalb der Leitung 40' ausdehnt, und 25 diese Ausdehnung verursacht Änderungen im Zeitablauf und in der Strömung hinsichtlich der weiter stromabwärts erfolgenden Reagenzeinführung und der Analysen. Daher wird bevorzugt, sämtliche Injektoren 55 kompakt, d.h. um den Umfang der Leitung 40 herum, an jeder Injektionsstelle 30 anzuordnen, wie dies in den Fig. 3 und 4 bis 6 veranschaulicht ist. Die Zonen 1 und 2 weisen sieben Reagenzinjektionsstellen mit je drei Injektoren auf, so dass insgesamt 21 einzelne Reagenzinjektoren 55 vorhanden sind. Somit kann man gemäss dem dargestellten Beispiel in jeden ausgewählten Pro-35 benabschnitt eines oder mehrere von 21 unterschiedlichen Reagenzien injizieren.
Die Probenabschnitte, in die in Zone 1 Reagenz injiziert worden ist, können ausserdem eine zweite Injektion mit einem anderen Reagenz in Zone 2 erfordern. Nachdem in 40 den Probenabschnitt in Zone 1 ein Reagenz injiziert worden ist, wird der Abschnitt länger, jedoch wird der Zeitpunkt der zweiten Injizierung wegen des Detektors 51 trotzdem richtig gewählt. Der Detektor 51 erfasst das vordere Ende des entsprechenden Luftabschnittes 42, der dem entsprechenden 45 Probenabschnitt, in den bereits injiziert worden ist, vorausgeht, wenn er sich der Zone 2 nähert. Detektor 51 informiert die Steuerungseinrichtung 58 über die Annäherung des Probenabschnittes 41, und die Steuerungseinrichtung 58 sorgt für den Ablauf der zweiten Injizierung mit dem erforder-50 liehen Zeitverzug. Wenn erforderlich, würde eine dritte Zone einen ähnlichen Aufbau erfordern.
Um einen kompakten Durchfluss zu gewährleisten, Strömungsänderungen auf ein Minimum herabzudrücken und Reagenzmaterialien zu sparen, kann man auch geringste ss Reagenzvolumina verwenden, d.h. allgemein, jedoch nicht notwendigerweise 5 bis 15% Reagenz je Proben volumen einschliesslich Verdünnungsmittel.
In den Fig. 4 bis 6 ist eine Ausführungsform eines Reagenzinjektors 55 gemäss Fig. 2 erläutert. Das zu verwendende 60 Reagenz ist in einem Behälter 60 aufbewahrt, der über Leitung 61 mit der Kammer 62 verbunden ist. Die Kammer 62 besitzt ein Spindelventil 63, das gegenüber dem Ventilsitz 64 von Kammer 62 dicht abschliesst. Wenn das Spindel- oder Kegelventil 63 von dem Sitz 64 abgezogen wird, wie durch 65 Pfeil 67 in Fig. 4 angedeutet, besteht eine Fluidverbindung von Kammer 62 über Leitung 65 zu Kammer 66. Die Kammer 66 enthält ebenfalls ein Spindel- oder Kegel ventil 68, das gegenüber dem Sitz 70 von Kammer 66 dicht
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abschliesst. Eine Spitze 69 des Kegelventils 68 ragt durch eine Öffnung 79 in Leitung 40' des Analysiersystems gemäss Fig. 2 hindureh. Die Spitze 69 des Kegelventils kann, wie dargestellt, konvex sein, sie kann aber auch mit der Innenwand 81 der Leitung 40' fluchten.
Während der Kegel 63 gemäss Pfeil 67 zurückgezogen wird, wird in dem Hohlraum 84 hydraulischer Druck abgesenkt, so dass ein Kolben 75 in Leitung 72 gemäss dem Pfeil 71 durch Einwirkung der Feder 76 weggezogen wird und dadurch einen Kolben 82 gegen das Widerlager 83 treibt. Beim entgegengesetzten Hub kommt der Kolben 82 am Widerlager 85 zur Ruhe, wodurch der Hub des Kolbens 75 bestimmt wird. Leitung 72 steht mit Leitung 65 an dem Abzweigungsknie 73 in Verbindung. Die Leitung 72 füllt sich aus dem Behälter 60 mit dem Reagenz bis zum Ende des Kolbens 75. Das Widerlager 83 ist so einstellbar, dass die Hubhöhe des Kolbens 75, durch die das Volumen des aliquoten Teils an Reagenz, das aus Leitung 72 in Leitung 40' injiziert wird, bestimmt wird, verändert werden kann.
Nachdem Kolben 82 fest gegen das Widerlager 83 drückt, wird das Kegelventil 63 in Richtung des Pfeiles 74 (Fig. 5) gegen seinen Sitz 64 gedrückt. Der Injektor ist nunmehr bereit, eine vorher bestimmte Menge oder einen aliquoten Teil an Reagenz aus der Leitung 72 zu injizieren.
Wenn der ausgewählte Probenabschnitt 41, in den injiziert werden soll, an dem Injektor 55 vorbeiströmt, wird das Kegelventil 68 von seinem Sitz 70 zurückgezogen, wie durch den Pfeil 78 in Fig. 6 dargestellt. Der Kolben 75 wird im Sinne des Pfeiles 80 in Leitung 72 gegen die Kraft der Feder 76 durch an der Öffnung 100 ausgeübten hydraulischen Druck nach vorn getrieben. Dabei wird eine gegebene Reagenzmenge unter Druck in dem Probenabschnitt 41 in der Leitung 40' injiziert. Das unmischbare Fluid 43 wird dabei durch das unter Druck eingespritzte Reagenz durchbohrt, und der Probenabschnitt vergrössert sein Volumen innerhalb Leitung 40'.
Die in den Fig. 4 bis 6 dargestellte Vorrichtung ist ein vorbereiteter Injektor, der auf Kommando der Steuerungseinrichtung 58 (Fig. 2) rasch eine aliquote Menge Reagenz in den Probenabschnitt einspritzen kann. Die Hubhöhe und der Durchmesser des Kolbens 75 bestimmt die Reagenzmenge, die Leitung 72 füllt und daher nach dem Schliessen des Ven-5 tils 63 in den Probenabschnitt 41 injiziert wird.
Die Spitze 69 des Spindel- oder Kegelventils spielt bei der Injektion des Reagenzes in dem Probenabschnitt eine bedeutende Rolle. Die Spitze 69 besteht vorzugsweise aus demselben Material wie die Leitung 40', so dass das unmischbare Fluid 43 ebenfalls bevorzugt die Spitze 69 benetzt. Die Spitze 69 ist so ausgebildet, dass sie ein Teil der Leitungswandung 81 ist, so dass eine richtige Strömung an unmischbarem Fluid 43 über die Innenwandoberfläche von Leitung 40' aufrechterhalten und die erneute Bildung der Schicht aus unmischbarem Fluid 43 um den Probenabschnitt herum, die durch das Reagenz durchstossen worden ist, beschleunigt wird. Ausserdem ist die Spitze 69 derart ausgebildet, dass sie entweder mit der Innenwand 81 von Leitung 40' in Flucht liegt oder leicht konvex ist, so dass Fluide, wie beispielsweise Reagenzien, nicht in irgendeiner konkaven Vertiefung festgehalten werden, die sich in der Wand 81 von Leitung 40'
bilden könnte.
Es ist von grosser Bedeutung, dass die Fluiddynamik beim Durchstossen und Neubilden der unmischbaren Fluidschicht in der richtigen Weise erzielt wird, so dass jeder Probenabschnitt in eine Schutzhülle aus unmischbarem Fluid sowohl vor als auch nach der Injizierung eingekapselt bleibt. Dies ist, wie oben erwähnt, deshalb notwendig, um die Integrität der Probe aufrechtzuerhalten und eine Verunreinigung durch Überschleppen von Reststoffen zwischen aufeinanderfolgenden Probenabschnitten 41 zu verhindern.
Für die erfindungsgemässen Zwecke kann das unmischbare Fluid 43 ein Fluorkohlenstofföl sein, und sowohl die 35 Leitungswandung 81 als auch die Spitze 69 des Kegelventils kann aus Polytetrafluorethylen bestehen. Das Fluorkohlenstofföl benetzt die Wand 81 und die Spitze 69 vorzugsweise unter Ausschluss der wässrigen Probenflüssigkeit.
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3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

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    PATENTANSPRÜCHE
    1. Verfahren zur quantitativen Analyse von Bestandteilen in diskreten Flüssigkeitsproben, dadurch gekennzeichnet, dass man
    (a) die Flüssigkeitsproben nacheinander als kontinuierlichen Strom durch eine Leitung strömen lässt,
    (b) jede der Flüssigkeitsproben in eine Anzahl diskreter Abschnitte aufteilt, die mindestens gleich der Anzahl der nachzuweisenden oder zu bestimmenden Bestandteile ist,
    (c) in jeden dieser Probenabschnitte selektiv eine gesteuerte Menge mindestens eines einer Mehrzahl von Reagenzien einführt, um die Probenabschnitte zum Nachweis oder zur Bestimmung der verschiedenen Bestandteile umzusetzen, und
    (d) die umgesetzten Probenabschnitte auf die verschiedenen Bestandteile analysiert.
  2. 2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man ausserdem die nachzuweisenden oder zu bestimmenden Bestandteile bezüglich jeder der Flüssigkeitsproben identifiziert sowie die Einführung der gesteuerten Mengen an Reagenzien in die Probenabschnitte entsprechend den nachzuweisenden oder zu bestimmenden Bestandteilen steuert.
  3. 3. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man ausserdem die nachzuweisenden oder zu bestimmenden Bestandteile bezüglich jeder der Flüssigkeitsproben identifiziert, wobei jede Flüssigkeitsprobe in eine Anzahl von Probenabschnitte aufgeteilt wird, so dass ein Satz gebildet wird, in dem die Anzahl der Probenabschnitte gleich der Anzahl der nachzuweisenden oder zu bestimmenden Bestandteile ist.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem mit Reagenzien zu versehende Probenabschnitte durch eine unmischbare Fluidschicht eingekapselt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Reagenz durch Durchbohren der unmischbaren Fluidschicht in den Probenabschnitt eingebracht wird.
  5. 5. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Leitung (40), die einen Strömungsweg für die Probe definiert, Mittel (57) zur Beförderung der flüssigen Proben nacheinander in Form eines Satzes diskreter Probenabschnitte (41) und in Form eines kontinuierlichen Stromes längs des Strömungsweges, längs des Strömungsweges angeordnete Mittel (55) zum selektiven Einführen genauer aliquoter Teile unterschiedlicher Reagenzien in variabler, gesteuerter Reihenfolge in ausgewählte Probenabschnitte (41) aus jedem dieser Sätze zur jeweiligen Umsetzung der ausgewählten Probenabschnitte zum Nachweis oder zur Bestimmung mindestens eines Bestandteils, Mittel (58) zum Steuern der Reihenfolge, in der die verschiedenen aliquoten Anteile von Reagenzien in jeden der Sätze von Probenabschnitten eingeführt werden, und längs des Strömungsweges angeordnete Mittel (56) zum Analysieren der Proben.
  6. 6. Vorrichtung gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausserdem Mittel (53) zum Einführen der diskreten Probenabschnitte (41) in den Strömungsweg sowie Mittel (49), die mit den Probeneinführungsmitteln (53) verbunden sind, zum Angeben der verschiedenen, bei den einzelnen Probenabschnitten (41) in jedem der Sätze durchzuführenden Analysen umfasst, wobei die Steuerungseinrichtung (48) auf die Mittel zur Angabe (49) anspricht.
  7. 7. Vorrichtung gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (53) zur Einführung der Proben jede flüssige Probe in Abschnitte (41) aufteilen, um einen Satz aus so vielen Probenabschnitten zu bilden, die der Anzahl der unterschiedlichen Bestandteile, die für jede der flüssigen Proben zu bestimmen sind, entspricht.
  8. 8. Vorrichtung gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (53) zur Einführung der Proben Mittel (57) zum Ansaugen der aufeinanderfolgenden Probenabschnitte, von denen jeder von dem anderen durch mindestens einen Abschnitt aus einem inerten Fluid getrennt ist, umfasst.
  9. 9. Vorrichtung gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (53) zum Einführen der Proben Mittel zum Einführen eines unmischbaren Fluids in den Strömungsweg umfasst, wobei das unmischbare Fluid die Oberflächen der Leitung mit Vorrang unter Ausschluss einer Benetzung durch die Probenabschnitte benetzt.
  10. 10. Vorrichtung gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin Mittel (53) zum Einführen einer Markierungssubstanz in den Strömungsweg zum Überwachen der Anzahl der Probensätze, die den Strömungsweg entlanggeführt werden, umfasst.
  11. 11. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Einbringen von Reagenzien durch die unmischbare Fluidschicht hindurch in die Probenabschnitte vorgesehen sind, die Spindel- oder Kegelventile aufweisen, welche am Umfang des als Leitung ausgebildeten Strömungswegs oder in dichter Nachbarschaft axial längs eines Teiles der Leitung angeordnet sind.
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