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Die Erfindung betrifft eine Durchflusszelle
zur Überwachung
von biologischen und chemischen Reaktionen, und insbesondere zur Überwachung
von Reaktionen unter Verwendung einer Röntgenstreuung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Es ist ein Ziel der Erfindung, einen
Fluss zu liefern, welcher die obigen Nachteile überwindet oder diese wesentlich
mildert.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Vorzugsweise ist der Druck innerhalb
der Behälter,
welche die zu mischenden Fluide enthalten, kleiner als 300.000 Pa
(3 bar).
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Mit dem allergrößten Vorzug beträgt der Druck
innerhalb der Behälter,
welche die zu mischenden Fluide enthalten, 100.000 Pa (1 bar).
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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.
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Eine spezifische Ausführung der
Erfindung wird jetzt beschrieben werden mit Bezugnahme auf die begleitenden
Zeichnungen, in denen gilt:
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1 ist
eine schematische Ansicht einer Durchflusszelle gemäß der Erfindung
und der dazu gehörigen
Behälter.
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2 ist
eine schematische Darstellung von Triggerimpulsen, welche zum Betreiben
der Ventile der Durchflusszelle nach 1 verwendet
werden; und
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3 ist
eine Ansicht des Mischers und der Beobachtungskammer nach 1 in einem größeren Maßstab.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.