DE69815515T2 - Durchflusszelle - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Durchflusszelle zur Überwachung von biologischen und chemischen Reaktionen, und insbesondere zur Überwachung von Reaktionen unter Verwendung einer Röntgenstreuung.
  • Durchflusszellen werden eingesetzt, um zeitbezogene Messungen der Dynamiken von Reaktionen zwischen Proben und Reagenzien zu erzielen. Typischerweise werden eine Probe und ein Reagens zusammengebracht und gemischt, um eine Reaktionsmischung zu bilden, dann werden dieselben innerhalb von ein paar Millisekunden des Mischens in eine Beobachtungskammer gepumpt. Die Dynamiken der Reaktionen zwischen der Probe und dem Reagens werden gemessen durch eine Überwachung der Streuung durch die Reaktionsmischung von Röntgenstrahlen oder von anderen weniger energetischen Photonen, welche an einem Fenster in die Beobachtungskammer gerichtet werden.
  • Die zwischen dem Mischen der Reagenzien und dem Pumpen der Reaktionsmischung in eine Beobachtungskammer (als „tote Zeit" bekannt) verstreichende Zeit legt dem Betrieb einer Durchflusszelle eine Beschränkung auf. Die Dynamiken der Reaktionen, deren Zeitskalen von derselben Größe wie oder kleiner als die tote Zeit einer Durchflusszelle sind, können bei der Verwendung jener Durchflusszelle nicht genau überwacht werden. Es besteht daher ein fortdauernder Wunsch nach einer Durchflusszelle, welche ein angemessenes Vermischen einer Probe und eines Reagenzes durchführt und welche die Reagenzien mit einer minimalen toten Zeit zu einer Beobachtungskammer transportiert.
  • Zwei Verfahren zum Pumpen einer Probe und eines Reagenzes werden in bestehenden Durchflusszellen angewandt. Das erste Verfahren besteht darin, die Probe und das Reagens unter Verwendung von Spritzen zu befördern, welch letztere durch Druckgas betätigt werden. Die Trägheit der sich bewegenden Komponenten der Spritzen und die Trägheit der Reagenzien summieren sich jedoch und die Drücke innerhalb der Zelle sind während des Betriebs folglich hoch [typisch sind 350.000 Pa (3,5 bar)]. Als ein Ergebnis dieser Drücke, welche innerhalb einer von einer Spritze angetriebenen Zelle ausgeübt werden, ist es notwendig, dass die Fenster in einer Beobachtungskammer dick sind (gewöhnlich sind sie aus Quarz hergestellt), was zu einer Dämpfung der Röntgenstrahlen führt, welche durch dieselben hindurch treten. Diese Dämpfung vermindert die Stärke der von den Fenstern gestreuten Röntgenstrahlen, was die Empfindlichkeit der Messungen vermindert und was deswegen die Anzahl der zu wiederholenden Messungen ansteigen lässt, welche notwendig sind, um eine zufrieden stellende Analyse zu erzielen. Infolgedessen bevorzugt man das Spritzenverfahren nicht zur Beförderung des Reagenzes bei Durchflusszellen, welche in Verbindung mit der Röntgenstreuung verwendet werden.
  • Ein alternatives Verfahren, um eine Probe und ein Reagens zusammenzubringen, besteht darin, einen jeden Reaktionsteilnehmer, die Probe und das Reagens, unter Druck zu halten [gewöhnlich bei annähernd 100.000 Pa (1 bar)], und zwar in getrennten Behältern, die mit einem Mischungspunkt über elektromagnetische Ventile in Verbindung stehen. Die elektromagnetischen Ventile werden während einer vorgegebenen Zeitdauer ausgelöst, was der Probe und dem Reagens die Möglichkeit gibt, durch einen Mischpunkt hindurch und in eine Beobachtungskammer hinein zu fließen. Im Gegensatz zu der Situation mit Spritzenventilen ist das Trägheitsmoment der Reagenzien und der Ventile meistens entkoppelt. Die Drücke, die in einer Durchflusszelle entwickelt werden, welche auf einem einfachen elektromagnetischen Ventil beruht, können auf diese Weise viel niedriger gehalten werden als in einer auf einer Spritze beruhenden Vorrichtung, was bei den Beobachtungskammern die Verwendung von dünneren Fenstern erlaubt, z. B. von 20 μm Mika, was wiederum Anlass zu einer geringeren Dämpfung der gestreuten Röntgenstrahlen gibt. Ein weiterer Vorteil der Verminderung des Druckes innerhalb der Durchflusszelle besteht darin, dass dies die Beanspruchung der Fenster der Beobachtungskammer vermindert. Dies ist insbesondere wichtig bei Messungen, welche empfindlich gegenüber einer Röntgenstrahlpolarisation sind, weil eine durch hohe Drücke verursachte Spannung eine Doppelbrechung der Fenster verursachen wird, und dadurch die Messungen beeinträchtigen wird.
  • Der bedeutendste Aspekt der Durchflusszellen ist die Wirksamkeit, mit welcher Reagenzien gemischt werden, und die Geschwindigkeit, mit der eine entstehende Reaktionsmischung nachfolgend von einem turbulenten in einen laminaren Fluss übertritt. Eine Reaktionsmischung, bei welcher der Fluss bei seiner Ankunft an einer Beobachtungskammer im Wesentlichen laminar ist, wird diese Kammer gleichmäßig ausfüllen; eine Situation, die im hohen Maße erwünscht ist.
  • Mehrere Typen von Mischern werden gegenwärtig in verschiedenen Durchflusszellen eingesetzt. In einem ersten Mischer, als 'T'-Mischer bekannt, fließen eine Probe und ein Reagens entlang von Einlassöffnungen aus entgegengesetzten Richtungen und sie treffen sich an der Spitze und sie werden gezwungen ihre Richtung hin zu einem Ausfluss zu ändern. T-Mischer sind wirksam, vorausgesetzt die Fließgeschwindigkeit der Fluide an dem Mischer ist ausreichend groß, um einen ausreichend turbulenten Fluss zu erzeugen. Die Wirksamkeit dieses Typs eines Mischens könnte vermuten lassen, dass eine gute Durchflusszelle einfach dadurch gebaut werden könnte, dass man eine Beobachtungskammer direkt über solch einem Mischer anbringt. Dies ist jedoch nicht möglich, da sich immer ein ungleichmäßiges Ausfüllen des Beobachtungsfensters ergibt, mit einer Fließfront einer Reaktionsmischung einer Probe und eines Reagens, welche mit einem konvexen Profil voranschreiten. Ein Weg zur Umgehung dieser Schwierigkeit besteht darin, einen herkömmlichen 4-Strahlenmischer zwischen dem 'T'-Stück und der Beobachtungskammer einzufügen. Ein im Handel verfügbarer 4-Strahlenmischer nennt sich Durrum-Gibsonmischer, und er besteht aus einer einzelnen Einlassöffnung, welche sich in vier kleinere Einlassöffnungen teilt, bevor sich dieselben wieder zu einem einzelnen Ausfluss vereinigen. Der 4-Strahlenmischer hat den inhärenten Nachteil insofern er ein steigendes Volumen stromaufwärts der Beobachtungskammer einführt, und er infolgedessen die tote Zeit einer Durchflusszelle, zu der er hinzugefügt ist, heraufsetzt. Durchflusszellen, welche beides mit einbinden, nämlich sowohl einen T-Mischer als auch einen 4-Strahlenmischer, sind entwickelt worden von Fowler et al, 1983, J. Biochem. Biophys. Meth. 7:317; und von Berthet-Colominas et al, 1984, Revue Phys. Appl. 19.769. Die Berthet-Colominas Durchflusszelle enthält ebenfalls eine parallel angeordnete Gruppierung von fünf Leitungen, welche die Probe und das Reagens aus dem 4-Strahlenmischer in eine Beobachtungskammer befördern. Diese Anordnung leidet unter dem 'Strömen' der Reaktionsmischungen quer durch die Beobachtungskammer, wobei eine Reaktionsmischung die Kammer nicht säuberlich ausfüllt, sondern stattdessen direkt von einer Einlassöffnung zu einem Ausfluss fortschreitet, wobei nur ein zentraler Bereich der Beobachtungskammer gekreuzt wird.
  • Einen unterschiedlichen Ansatz zur Beseitigung der konvexen Injektionsfront unternahm Nagamura et al, 1985, J. Biochem. Biophys. Meth. 11:277, durch den Einsatz eines 'Schlitz-'Mischers. Hier fließen eine Probe und ein Reagens entlang den Einlassöffnungen mit rechtwinkligen Querschnitten und sie treffen sich eher an einer Linie als an einem Punkt. Der Fluss einer Reaktionsmischung aus dem Schlitzmischer ist im Wesentlichen laminar, wenn die Mischung in eine Beobachtungskammer eintritt, und die Ausfüllung der Beobachtungskammer ist folglich gleichmäßiger als in dem Fall eines 7-Mischers. In der Praxis jedoch leidet der Schlitzmischer darunter, dass er nicht in der Lage ist, den erforderlichen turbulenten Fluss für ein gutes Vermischen zu liefern. Dieses Problem wurde von Nagamura et al überwunden, indem sie eine Annäherung zu einem Schlitzmischer unter Einsatz einer gruppierten Anordnung von 14 T-Mischern bewerkstelligten. Während diese Anordnung gemäß den veröffentlichten Daten gut arbeitete, ist es aber so, dass die komplexe Anordnung von sehr feinen Einlassöffnungen und Ausflüssen, welche den Mischer ausmachen, eine Begrenzung für die sich schlussendlich ergebende Fließgeschwindigkeit und folglich für die tote Zeit, welche erzielt werden kann, darstellen. Die Einlassöffnungen und Ausflüsse werden auch zu einem Blockieren neigen, was die Zuverlässigkeit des Mischers vermindert.
  • Es ist ein Ziel der Erfindung, einen Fluss zu liefern, welcher die obigen Nachteile überwindet oder diese wesentlich mildert.
  • Gemäß der Erfindung wird eine Durchflusszelle geliefert, die als Elemente aufweist: einen Mischer mit einer ersten und mit einer zweiten Einlassöffnung für die Aufnahme von Fluiden, die gemischt werden sollen, sowie einen gemeinsamen Ausfluss für die gemischten Fluide, einen Körper, der eine Kammer definiert mit einer Einlassöffnung, die mit dem Mischerausfluss in Verbindung steht, sowie mit einem Ausfluss, und eine Vorrichtung zum Zuführen von Fluiden zu den Einlassöffnungen des Mischers mit vorher bestimmten Fließgeschwindigkeiten, ein Fenster, das in mindestens einer Wand der Kammer ausgebildet ist und durch das die gemischten Fluide in der Kammer beobachtet werden können, wobei die Einlassöffnungen und der Ausfluss des Mischers an einer gemeinsamen Verbindung miteinander verbunden sind und so dimensioniert sind, dass bei den vorher bestimmten Fließgeschwindigkeiten der Fluss des Fluids unmittelbar stromaufwärts und stromabwärts von der Verbindung turbulent ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung zur Kammer durch einen Kanal definiert ist, welcher eine große Anzahl von Leitungen (8) miteinander verbindet, welche in paralleler Art und Weise mit räumlich voneinander entfernt angeordneten Teilen der Kammer (4) in Kommunikation stehen und welche so dimensioniert sind, dass bei den vorher bestimmten Fließgeschwindigkeiten der Fluss des Fluids unmittelbar stromaufwärts von der Kammer (4) laminar ist, und der Einlasskanal zur Kammer unmittelbar stromabwärts von der Verbindung mit dem Mischerausfluss (7) verbunden ist.
  • Vorzugsweise weist die große Anzahl von Leitungen, welche die Einlassöffnung zur Kammer definieren, fünf Leitungen auf, welche entsprechend einem Verteilerfächer angeordnet sind, über welchen die gemischten Fluide, welche von dem Ausfluss des Mischers fließen, an Punkte verteilt werden, welche quer über die Kammer verteilt sind.
  • Vorzugsweise hat der Ausfluss aus der Kammer ähnliche Dimensionen wie die Einlassöffnung zu der Kammer, wobei die Leitungen des Ausflusses zu einem Sammelpunkt führen, von dem aus die gemischten Fluide durch eine Leitung des Ausflusses fließen, wobei die Leitung des Ausflusses derart dimensioniert ist, dass bei einer vorher bestimmten Fließgeschwindigkeit der Fluss innerhalb der Leitung des Ausflusses turbulent sein wird, und dass ein Übergang der gemischten Fluide von einem laminaren zu einem turbulenten Fließen an der Leitung des Ausflusses wird zu einem Gegendruck führt, welcher durch den Ausfluss hindurch und in die Kammer hinein zurückwirken wird.
  • Die Fluide, die gemischt werden sollen werden in geeigneter Weise in Behältern gehalten und sie fließen zu dem Mischer, nachdem Ventile, die in den Einlassöffnungen zu dem Mischer angeordnet sind, betätigt worden sind, wobei das Fließen ein Ergebnis des Druckes innerhalb der Behälter ist.
  • Die Ventile werden auf eine geeignete Weise betätigt als ein Ergebnis der Signale von einer elektronischen Steuereinheit, wobei die Dauer der Öffnung eines jeden Ventils unabhängig gesteuert werden kann, was eine Veränderung der Mischungsverhältnisse erlaubt. Das Öffnen von einem Ventil kann in Bezug auf das andere verzögert werden, um einen synchronisierten, gestoppten Fluss zu liefern.
  • Vorzugsweise ist der Druck innerhalb der Behälter, welche die zu mischenden Fluide enthalten, kleiner als 300.000 Pa (3 bar).
  • Mit dem allergrößten Vorzug beträgt der Druck innerhalb der Behälter, welche die zu mischenden Fluide enthalten, 100.000 Pa (1 bar).
  • Die Erfindung ist vorteilhaft in der Hinsicht, dass Fluide vor ihrer Ankunft am Mischer turbulent fließen, wodurch ein gutes Vermischen der Fluide durch den Mischer gefördert wird. Die Anordnung der Leitungen, welche zu der Beobachtungskammer führen, und die Tatsache, dass das Fließen der gemischten Fluide in den Leitungen laminar ist, gewährleisten, dass dieselben mit einem gleichmäßigen Profil quer über das Fenster in der Kammer eintreffen. Die Verteilung der gemischten Fluide sorgt für eine gleichmäßige Ausfüllung der Kammer und sie vermeidet das Problem einer Reaktionsmischung, nämlich dasjenige des 'Strömens (streaming)' quer über einen zentralen Bereich der Kammer.
  • Eine spezifische Ausführung der Erfindung wird jetzt beschrieben werden mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denen gilt:
  • 1 ist eine schematische Ansicht einer Durchflusszelle gemäß der Erfindung und der dazu gehörigen Behälter.
  • 2 ist eine schematische Darstellung von Triggerimpulsen, welche zum Betreiben der Ventile der Durchflusszelle nach 1 verwendet werden; und
  • 3 ist eine Ansicht des Mischers und der Beobachtungskammer nach 1 in einem größeren Maßstab.
  • Es wird auf 1 verwiesen, hier umfasst eine Durchflusszelle die Behälter 1, welche jeweils die Probe und das Reagens enthalten, welche durch die diesbezüglichen Ventile 2 zu einem Mischer 3 fließen. Die sich ergebende Reaktionsmischung wird von dem Mischer 3 zu einer Beobachtungskammer 4 überführt, wo eine Überwachung der Streuung von Röntgenstrahlen von einer (nicht gezeigten) Quelle durch die Reaktionsmischung stattfindet.
  • Das Reagens und die Probe werden bei einem Überdruck von annähernd 100.000 Pa (1 bar) in ihren jeweiligen Behältern 1 gehalten. Die von dem Boden eines jeden Behälters 1 ausgehenden Leitungen 5 befördern das Reagens und die Probe zu den Magnetventilen 2, welche im herkömmlichen Zustand in einer geschlossenen Konfiguration sind. Ein (nicht gezeigtes) elektronisches Ventilsteuergerät öffnet und schließt ein jedes der beiden Ventile 2, um ein erforderliches Verhältnis von Probe zu Reagens am Mischer 3 zu liefern. Der Betrieb des Ventilsteuergerätes berücksichtigt die verschiedenen Viskositäten von Proben und Reagenzien und von gewünschten Verhältnissen zwischen Probe und Reagens, wobei das Öffnen und das Schließen der Ventile 2 zeitlich so gewählt werden, dass ausgewählte Volumina der Probe und des Reagenzes an den Mischer übergeben werden.
  • Das Ventilsteuergerät erzeugt einen Trigger- bzw. Steuerimpuls als Antwort auf die Führungskante eines Impulses, welcher seitens des (nicht gezeigten) Systems der Datenerfassung empfangen wird. Das Reagensventil öffnet als Antwort auf die Führungskante des Triggerimpulses, das Probenventil öffnet in Antwort auf die hintere Flanke des Triggerimpulses, und beide Ventile schließen nachfolgend auf eine vorherbestimmte Zeitdauer anschließend an die hintere Flanke des Triggerimpulses. Das Öffnen eines Ventils 2 kann auf diese Weise in Bezug auf das andere Ventil durch ein Verändern der Länge des Triggerimpulses verzögert werden, wobei beide Ventile gleichzeitig schließen. 2 zeigt ein Beispiel der Impulse, die zum Betreiben der Ventile 2 während einer einzelnen Momentaufnahme bei gestopptem Fluss (stopped-flow shot) verwendet werden. Indem man die Länge des Triggerimpulses verändert, ist es möglich, das Öffnen und das Schließen eines jeden Ventils 2 so zu steuern, dass ein gewünschtes Verhältnis von Reagens zu Probe in der Mischung erreicht wird, welche an die Kammer 4 übergeben wird.
  • Der Mischer 3 und die Beobachtungskammer 4 werden bis in weiterreichende Einzelheiten in der 3 gezeigt. Wenn die Magnetventile 2 sich in einer geöffneten Konfiguration befinden, dann fließen die Probe und das Reagens unter dem Druck von 100.000 Pa (1 bar) von den Behältern 1 durch die Einlassöffnungen 6 zu dem Mischer 3. Der Mischer 3 ist ein 'T'-Mischer, bei welchem die Probe und das Reagens entlang den Einlassöffnungen 6 von den entgegengesetzten Richtungen her befördert werden, sich am Kopf treffen und dann um 90 Grad in einen Ausfluss 7 abgelenkt werden.
  • Ein Abschnitt einer jeden Einlassöffnung 6 besitzt unmittelbar in der Nachbarschaft des Mischers 3 einen verringerten Durchmesser. Dieser verringerte Durchmesser ist der Grund dafür, dass das Reagens und die Probe schneller fließen, wodurch gewährleistet wird, dass ihr Fluss turbulent wird, bevor dieselben an dem 'T'-Mischer 3 ankommen (Reynoldszahl von typischer Weise 3000 oder mehr). Die Probe und das Reagens nähern sich einander am Kopf und werden dann um 90 Grad entlang dem Ausfluss 7 abgelenkt. Der Durchmesser des Ausflusses 7 ist ausreichend eng, um zu gewährleisten, dass der Fluss entlang dem Ausfluss auch turbulent ist. Die Tatsache, dass der Fluss unmittelbar stromaufwärts und unmittelbar stromabwärts von dem Mischer 3 turbulent ist, ist äußerst wichtig, da dies gewährleistet, dass die Probe und das Reagens kräftig miteinander vermischt werden, um eine Reaktionsmischung zu bilden.
  • Unmittelbar über dem Mischer 3 mündet der Ausfluss 7 in einen Verteilungskanal, welcher einen 'Verteilerfächer von fünf Leitungen 8 versorgt, die zu der Beobachtungskammer 4 führen. Der Durchmesser der Leitungen 8 ist derart, dass die Geschwindigkeit des Flusses der Reaktionsmischung durch eine jede der Leitungen 8 ausreichend niedrig ist, damit der Fluss laminar ist, und daher erreicht die Reaktionsmischung die Beobachtungskammer 4 unter einem laminaren Fließen. Die Reaktionsmischung wird gleichmäßig durch die Beobachtungskammer 4 über den Verteilerfächer der Leitungen 8 verteilt, im Gegensatz zu anderen Durchflusszellen, bei denen die Mischung eine Tendenz dazu besitzt quer über einen zentralen Bereich einer Beobachtungskammer zu 'strömen'. Bei Ankunft an der Beobachtungskammer 4 werden die Reaktionsdynamiken in der Reaktionsmischung überwacht, indem man die Streuung eines Strahles von Röntgenstrahlen an der Mischung nachweist, wobei die Röntgenstrahlen durch ein Mikafenster in einer Wand der Kammer 4 gelenkt werden.
  • Die Reaktionsmischung wird aus der Beobachtungskammer 4 über einen zweiten Verteilerfächer von fünf Leitungen 10 entfernt, wobei dieser Verteilerfächer identisch ist zu dem mit den Leitungen 8, welcher die Mischung an der Kammer 4 verteilt. Die fünf Leitungen 10 konvergieren in einem Sammelpunkt 11, von dem aus die Mischung in einen Ausfluss 12 mit einem engen Durchmesser fließt. Der enge Durchmesser des Ausflusses 12 verursacht, dass sich der Fluss der Reaktionsmischung von einem laminaren zu einem turbulenten Fluss wandelt. Diese Umwandlung erzeugt einen Gegendruck entlang dem Verteilerfächer der Leitungen 10 hin zu der Beobachtungskammer 4, welcher dabei mitwirkt, eine Hohlraumbildung der Reaktionsmischung (d. h. die Bildung von Blasen) innerhalb der Beobachtungskammer 4 zu verhindern.
  • Die Zeit zwischen dem Mischen der Probe und des Reagenzes sowie der Ankunft der resultierenden Reaktionsmischung an der Beobachtungskammer 4 (tote Zeit) ist für diese Ausführung der Erfindung mit 0,8 Millisekunden gemessen worden. Diese kurze tote Zeit wurde teilweise durch eine Anordnung des Verteilerfächers mit den Leitungen 8 erzielt, welche die Mischung annähernd 1 mm stromabwärts von dem Mischer 3 zu der Beobachtungskammer 4 befördern.
  • Die Geschwindigkeit, mit welcher die Beobachtungskammer 4 gefüllt wird, hängt von dem Druck ab, mit dem die Reaktionsmischung befördert wird. In der vorliegenden Ausführung wurde ein Anstieg in der Geschwindigkeit der Ausfüllung erreicht, wenn der Druck von 75.000 bis auf 100.000 Pa (0,75 bis auf 1 bar) anstieg. Weitere Erhöhungen des Druckes haben eine unbedeutende Wirkung auf die Ausfüllgeschwindigkeit.
  • Man hat herausgefunden, dass die dargestellte Ausführung der Erfindung geeignet ist für das Mischen von Proben und Reagenzien in irgendeinem Verhältnis in dem Bereich zwischen 1 : 1 und 1 : 9.
  • Alternative Ventilsteuersysteme zu den oben beschriebenen sind natürlich möglich. Wesentlich ist, dass die Ventile unabhängig voneinander betrieben werden oder dass sie so angeordnet werden, dass sie gleichzeitig zum Mischen öffnen oder gleichzeitig schließen. Die Länge der Zeitdauer, während welcher ein jedes Ventil geöffnet ist, wird natürlich auch gesteuert. Diese Veränderung wird erreicht, indem man die Ventile entweder an ihrer aufsteigenden Flanke eines quadratischen Impulses triggert oder indem man das eine Ventil an der aufsteigenden Flanke und das andere Ventil an der abfallenden Flanke triggert, d. h. steuert. Die Länge des quadratischen Impulses und der Öffnungszeit des Ventils werden je nach der gewünschten Wirkung gesteuert. Der Grund, warum diese Flexibilität erforderlich ist, besteht darin, dass man in der Lage sein möchte, eine Steuerung der Mischungsverhältnisse (1 : 1 bis 20 : 1 zum Beispiel) über einen weiten Bereich der Viskositäten der Probe und des Reagens zu ermöglichen. Die Menge der Mischung, welche durch die Zelle fließt, ist größer als das Volumen der Zelle, weil der anfängliche Fluss im Wesentlichen dahingehend wirkt, die vorhergehenden Inhalte der Zelle zu entfernen, und er in der Tat nicht das erforderliche Verhältnis der Reaktanden ausmachen könnte. Wenn der Fluss unterbrochen ist, dann wird die Messung eingeleitet. Das Mischungsverhältnis kann vor dem Experiment off-line über ein Sekantenverfahren (trial and error process) eingestellt werden. Dies kann erreicht werden durch ein Vermischen eines Farbstoffes entweder mit der Probe oder mit dem Reagens und durch ein Messen der endgültigen Konzentration des Farbstoffes in der Beobachtungszelle durch die Absorption von Licht der geeigneten Wellenlänge für den Farbstoff.
  • Während die obige Beschreibung auf eine Zelle mit einem gestoppten Fluss ausgerichtet ist, welche in Verbindung mit Röntgenstrahlen verwendet werden soll, ist die Durchflusszelle auch geeignet für die Verwendung mit ultraviolettem Licht, zum Beispiel um einen zirkularen Dichroismus zu untersuchen. Für den Einsatz in Verbindung mit ultraviolettem Licht müssen die Fenster der Beobachtungskammer durch 'spektrosil' Fenstern ersetzt werden. Es können auch Anwendungen für die Erfindung unter kontinuierlichen Fließbedingen geben, obwohl dabei Sorgfalt erforderlich sein wird, um eine konsistente Mischung der Komponenten zu gewährleisten. Bei Anwendungen mit einem gestoppten Fluss ist fast das gesamte Fluid, das durch die Ventile hindurch tritt, vollständig vermischt durch den turbulenten Fluss innerhalb des Gerätes und das Mischungsverhältnis ist genau bekannt aus den Volumina des durch die Ventile hindurch getretenen Fluids.

Claims (8)

  1. Durchflusszelle, die als Elemente aufweist: einen Mischer (3) mit einer ersten und mit einer zweiten Einlassöffnung (6) für die Aufnahme von Fluiden, die gemischt werden sollen, sowie mit einem Ausfluss (7) für die gemeinsam gemischten Fluide, einen Körper, der eine Kammer (4) definiert mit einer Einlassöffnung, die mit dem Mischerausfluss (7) verbunden ist, sowie mit einem Ausfluss (12), und eine Vorrichtung (2) für das Zuführen von Fluiden zu den Einlassöffnungen (6) des Mischers mit vorherbestimmten Fließgeschwindigkeiten, ein Fenster (9), das in mindestens einer Wand der Kammer (4) ausgebildet ist und durch das die gemischten Fluide in der Kammer (4) beobachtet werden können, wobei die Einlassöffnungen (6) und Ausflüsse (7) des Mischers an einer gemeinsamen Verbindung miteinander verbunden sind und so dimensioniert sind, dass bei den vorherbestimmten Fließgeschwindigkeiten der Fluss des Fluids unmittelbar stromaufwärts und stromabwärts von der Verbindung turbulent ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung zur Kammer durch einen Kanal definiert ist, welcher eine große Anzahl von Leitungen (8) miteinander verbindet, welche parallelen nebeneinander mit räumlich voneinander entfernt angeordneten Teilen der Kammer (4) in Kommunikation stehen und welche so dimensioniert sind, dass bei den vorherbestimmten Fließgeschwindigkeiten der Fluss des Fluids unmittelbar stromaufwärts von der Kammer (4) laminar ist, und der Einlasskanal zur Kammer unmittelbar stromabwärts von der Verbindung mit dem Mischerausfluss (7) verbunden ist.
  2. Durchflusszelle gemäß Anspruch 1, bei welcher die große Anzahl von Leitungen (8), welche die Einlassöffnung zur Kammer definieren, Leitungen aufweist, welche von dem Einlasskanal in die Kammer aus zu Punkten hin divergieren die quer über die Kammer verteilt sind.
  3. Durchflusszelle gemäß Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Auslassöffnung (10, 11, 12) aus der Kammer die gleiche Konfiguration aufweist wie die Einlassöffnung zur Kammer.
  4. Durchflusszelle gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, bei welcher die Auslassöffnung (10, 11, 12) aus der Kammer so dimensioniert ist, dass bei den vorherbestimmten Fließgeschwindigkeiten der Fluss innerhalb der Ausflussleitung (12) turbulent sein wird.
  5. Durchflusszelle gemäß irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei welcher die Probe und das Reagens in Behältern (1) gehalten werden und zu dem Mischer fließen nachdem die Ventile (2) betätigt worden sind, welche in den Einlassöffnungen (6) zu dem Mischer angeordnet sind.
  6. Durchflusszelle gemäß Anspruch 5, bei welcher die Ventile (2) betätigt werden als Ergebnis der Signale von einem elektronischen Steuergerät, wobei die Öffnungszeiten des Ventils (2) unabhängig gesteuert werden können, um die Mischverhältnisse und die Verzögerung zwischen der Öffnung des einen und des anderen Ventils (2) zu steuern.
  7. Durchflusszelle gemäß Anspruch 5 oder 6, bei welcher die Behälter (1) unter Druck stehen.
  8. Durchflusszelle gemäß Anspruch 7, bei welcher der Überdruck innerhalb der Behälter (1), welche die Probe beinhalten, 100.000 Pa (1 bar) beträgt.
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