DE1236240B - Einrichtung zur Bestimmung eines gasfoermigen Bestandteils einer Fluessigkeit - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GOln

DeutscheKl.: 421-3/54

Nummer: 1236240

Aktenzeichen: T 14188IX b/421

Anmeldetag: 25. September 1957

Auslegetag: 9. März 1967

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung eines gasförmigen, innerhalb einer mit einem Gasdruck-Meßgerät verbundenen Reaktionskammer aus einer Flüssigkeit nach Zugabe eines Reaktionsmittels und bei Einwirkung eines Unterdrucks freisetzbaren Bestandteils der Flüssigkeit.

Zur Bestimmung gasförmiger Bestandteile von Flüssigkeiten ist es bekannt, die zu untersuchende Flüssigkeit in eine Reaktionskammer zu leiten, mit einem Reagenz zur Freisetzung des gasförmigen Bestandteils zusammenzubringen, durchzuschütteln und zur Entgasung einem Vakuum auszusetzen und dabei den Gasdruck in der Reaktionskammer mit Hilfe eines Manometers zu überwachen. Mit derartigen Einrichtungen ist es jedoch nicht möglich, in einem fortlaufenden Verfahren eine große Anzahl von Flüssigkeitsproben nacheinander auf ihren Gasgehalt zu untersuchen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, mit der die Untersuchung des Gasgehalts von Flüssigkeiten möglich ist, indem das Gas durch eine chemische Reaktion in einer Reaktionskammer fortlaufend freigesetzt und der Gasdruck in der Reaktionskammer fortlaufend gemessen wird.

Nach der Erfindung geht dazu bei der eingangs beschriebenen Einrichtung die Auslaßleitung der Reaktionskammer in der durchschnittlichen Spiegelhöhe der Flüssigkeitsmischung ab und weist eine Pumpe auf, deren Förderleistung beim Betrieb der Einrichtung größer als die Förderleistung einer in der Einlaßleitung der Reaktionskammer liegenden Pumpe ist, an die Leitungen für die Förderung der zu untersuchenden Flüssigkeit und der zuzusetzenden Reagenzien angeschlossen sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Pumpen zu einer einzigen mehradrigen Dosierpumpe zusammengefaßt, bei der zumindest zwei Adern an die Einlaßleitung und eine Ader an die Auslaßleitung angeschlossen sind, wobei der Förderquerschnitt der einen Ader größer als die Summe der Förderquerschnitte von zumindest zwei Adern ist.

Eine derartige Einrichtung eignet sich besonders zum quantitativen Bestimmen des Kohlendioxidgehaltes im Blut nach dem Verfahren von Philipp B. Hawk, Bernhard L. Oser und William ESummerson, das in dem Buch »Practical Physiological Chemistry«, 12. Auflage, Verlag The Blakiston Company, Philadelphia, Pa., beschrieben ist. Nach diesem Verfahren wird eine Blutprobe zunächst zur Abtrennung des Plasmas zentrifugiert, und anschließend wird das Plasma mit einem die Koagulation verEinrichtung zur Bestimmung eines gasförmigen
Bestandteils einer Flüssigkeit

Anmelder:

Technicon International Ltd.,
Chauncey,N.Y.(V.St.A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Parkstr. 13

Als Erfinder benannt:
Leonard Tucker Skeggs,
Cleveland, Ohio (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 26. September 1956
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hindernden Mittel behandelt. Zur Bestimmung des Kohlendioxidgehalts wird dann eine Säure, beispielsweise Milchsäure oder Schwefelsäure, zugesetzt, die das Kohlendioxid austreibt, das im Blut normalerweise in gebundener Form, zu etwa 95% in Form von NaHCO_a, enthalten ist. Beim Versetzen mit Schwefelsäure kommt es zu folgender Reaktion:

2 NaHCO_s + H₂SO₄ Na₀SO₄ + 2 H₂CO₃

2CO_s + 2 H₂O

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung wird der Gasdruck gemessen, der von der Menge des freigesetzten Kohlendioxids abhängt.

Die Erfindung wird nun an Hand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Einrichtung nach der Erfindung;

F i g. 2 zeigt denjenigen Teil der Einrichtung nach der Fig. 1, der zum Messen und zur automatischen Registrierung des Gasdrucks dient;
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Fig. 1 längs der Linie 3-3;

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf eine Einrichtung, mit der mehrere Flüssigkeitsproben nacheinander der

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Einrichtung nach der Erfindung zugeführt werden können;

Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch die Fig. 4.

In der F i g. 1 ist eine Schlauchquetschpumpe 10 gezeigt, die eine Anzahl von Quetschwalzen 20 aufweist, die auf elastisch deformierbare Schläuche 12, 14, 16 einwirken. Die Quetschwalzen 20 werden in Förderrichtung bzw. in Längsrichtung (Pfeilrichtung) der Schläuche 12, 14, 16 fortschreitend gegen eine Druckplatte 18 gedrückt, auf der die Schläuche lie- ίο gen, so daß die in den Schläuchen enthaltenen Medien von einer Einlaßleitung zu einer Auslaßleitung gefördert werden. Die Quetschwalzen 20 werden von endlosen Gelenkketten 22 getragen, die von Zahnrädern 24 angetrieben werden (Fig. 3). Beim Nachlassen des von den Quetschwalzen ausgeübten Drucks nehmen die Schläuche wieder ihre ursprüngliche Gestalt an. An Stelle der gezeigten Schlauchquetschpumpe kann auch eine andere geeignete Pumpe verwendet werden.

Der Schlauch oder die Leitung 12 ist mit einem Behälter 26 verbunden, der die zu untersuchende Blutprobe enthält, während die Schläuche oder Leitungen 14 und 16 mit einem Behälter 28 verbunden sind, der die zur Freisetzung des Kohlendioxids benötigte Reagenz, beispielsweise Schwefelsäure, enthält. An Stelle der beiden zur Abförderung des Reagenzes dienenden Leitungen 14 und 16 kann auch nur eine Leitung mit entsprechendem inneren Querschnitt vorgesehen sein. Die Leitungen 12,14 und 16 werden mittels eines Rohrverzweigungsgliedes 32 zusammengeführt, wobei sich die geförderten Flüssigkeiten vermischen. Vom Rohrverzweigungsglied 32 werden die Flüssigkeiten in eine Reaktionskammer 34 geleitet, die vorzugsweise starr bzw. nicht verformbar ist und außerdem aus einem für die durchströmenden Medien unempfindlichen Stoff besteht. Der Querschnitt der Reaktionskammer ist größer als der Querschnitt der Leitungen 12,14 und 16 zusammen, und ihre Auslaßseite ist mit einer Leitung oder einem Schlauch 36 verbunden, der zur Schlauchquetschpumpe 10 zurückführt und gleichzeitig ein Pumpenschlauch sein kann. Die durch den Schlauch 36 geförderten Flüssigkeiten werden am Auslaßende 37 der Pumpe verworfen.

Der Schlauch oder die Leitung 36 muß eine größere Pumpkapazität zulassen bzw. einen größeren Querschnitt als die Leitungen 12, 14 und 16 zusammen aufweisen, damit während des Betriebs der Einrichtung in der Reaktionskammer stets ein Unterdruck vorliegt, der eine rasche Freisetzung des gasförmigen Bestandteils bzw. des Kohlendioxids bewirkt, durch die der Gasdruck in der Reaktionskammer entsprechend erhöht wird. Das Vakuum sollte vorzugsweise 95 % betragen,

Mit der Reaktionskammer 34 ist über ein starres Rohr 40, das wie die Reaktionskammer beim Durchströmen eines Mediums seinen Querschnitt beibehält, ein Gasdruck-Meßgerät 38 verbunden, das nach der F i g. 2 aus einem Kunststoffkörper 42 mit zwei U-förmig angeordneten Bohrungen 44 und 46 besteht, die teilweise mit einer Flüssigkeit, z. B. Quecksilber, gefüllt sind. In der einen Bohrung befindet sich außerdem eine Elektrode 50, die einen höheren Widerstand als Quecksilber hat, die von einer weiteren Elektrode 52 am Boden der Bohrung 44 beabstandet ist. Beide Elektroden 50 und 52 sind über einen Widerstand 56 an eine Batterie 54 angeschlos-

sen. Mit dem am Widerstand 56 auftretenden Spannungsabfall wird ein Registriergerät 58 derart betätigt, daß dessen Schreibstift 60 in Richtung des Pfeils A hin- und herbewegt wird. Auf einem Registrierpapier, das in Richtung des PfeilsS vorgeschoben wird, werden die Auslenkungen des Schreibstifts 60 in Abhängigkeit von den Spannungsänderungen an den Enden 62 des Widerstands 56 und damit in Abhängigkeit vom Gasdruck, der vom Gasdruck-Meßgerät 38 gemessen wird, aufgezeichnet.

Bei dem gezeigten Gasdruck-Meßgerät herrscht in der Bohrung 44 oberhalb der Flüssigkeit ein Toricellisches Vakuum, so daß die Flüssigkeit in dieser Bohrung hochsteigen kann. Beim Betrieb der Pumpe 10 und beim Strömen der Medien durch die Reaktionskammer 34 entspricht der angezeigte Druck der nach dem Zusammenfluß der Proben mit den Reagenzien im Rohrverzweigungsglied gebildeten Gasmenge, beispielsweise dem Kohlendioxidgehalt einer Blutprobe. Die Druckschwankungen werden in Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels in der Bohrung 44, diese in Schwankungen des Spannungsabfalls am Widerstand 56 und die Spannungsschwankungen schließlich in Schwankungen der Auslenkung des Schreibstifts 60 des Registriergeräts umgewandelt, die auf dem Schreiberpapier aufgezeichnet werden. An Stelle des gezeigten Gasdruck-Meßgerätes 38 kann ein beliebiges Manometer verwendet werden, wenn es die gleiche Aufgabe löst.

In der F i g. 2 ist weiterhin eine vom Registriergerät aufgezeichnete Kurve mit drei Maxima Hl, H2 und H 3 gezeigt, die drei quantitativen Messungen bei drei Durchläufen von je 2 Minuten Dauer entsprechen, wobei drei NaHCO₃-Losungen steigender Konzentration verwendet worden sind. Zwischen zwei Durchläufen ist jeweils ein 1- bis 2minütiger Durchlauf mit destilliertem Wasser eingeschaltet. Mit NaHCO₃-Losungen bekannter Konzentration kann die Einrichtung geeicht werden.

Die beschriebene Einrichtung eignet sich zur Untersuchung einer Anzahl von Flüssigkeiten auf ihren Gehalt an gasförmigen Bestandteilen mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit, indem der Reaktionskammer abwechselnd mit Reagenzien vermischte Flüssigkeitsproben und eine Spülflüssigkeit, beispielsweise destilliertes Wasser, zugeführt werden.

Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Einrichtung besteht darin, daß trotz des automatischen Betriebs die relativen Mengen der untersuchten Flüssigkeitsproben, z. B. Blutplasma, und der Reagenzien, z. B. Säure, nicht dauernd getrennt ausgemessen werden müssen, da mit der Schlauchquetschpumpe (Dosierpumpe) durch Einstellung der Innendurchmesser der Schläuche automatisch proportionale Flüssigkeitsmengen abgefördert werden.

In den F i g. 4 und 5 ist eine Vorrichtung zur schrittweisen Zuführung von vielen Flüssigkeitsproben zur Schlauchquetschpumpe 10 gezeigt, wobei eine Kompensation der Gasverluste vorgenommen werden kann, die beim Stehen der Flüssigkeiten an der Luft auftreten können. Durch die gezeigte Vorrichtung kann somit die Genauigkeit der mit der Einrichtung nach der Erfindung vorgenommenen Messungen noch erhöht werden.

Die Probenzuführvorrichtung besteht aus einem Drehtisch 64 mit einer Anzahl von Probengefäßen 66, die nebeneinander am Umfang des Drehtischs angeordnet sind. Der Drehtisch wird mit einer Welle

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68 in Richtung des Pfeils A schrittweise gedreht. Auf einem ortsfesten Träger 72 ist bei 74 ein Entnahmerohr 70 gelagert, dessen unteres Ende nach jedem Drehschritt in das unter ihr befindliche Probengefäß 66 eintaucht. An das Entnahmerohr 70 ist beispielsweise der Pumpenschlauch 12 angeschlossen, so daß diese Vorrichtung an Stelle des Behälters 26 vorgesehen sein kann. Der Unterschied besteht lediglich darin, daß nun der Schlauchquetschpumpe nacheinander und in bestimmten Zeitabständen verschiedene Proben oder auch eine Spülflüssigkeit, beispielsweise destilliertes Wasser, zugeführt werden können. Außerdem könnte noch eine geeignete Flüssigkeit gefördert werden, um die verschiedenen Proben beim Durchströmen der Schläuche oder der Leitung 12 voneinander zu trennen. Zur Kompensation der Gasverluste, z.B. der Kohlendioxidverluste im Fall der Bestimmung des Kohlendioxidgehalts von Blutplasma, ist es zweckmäßig, über den Proben eine Atmosphäre aufrechtzuerhalten, deren Kohlendioxidkonzentration mit der in alveolarer Luft vergleichbar ist, d. h. ein 5,5%iges Kohlendioxid-Luft-Gemisch. Zu diesem Zweck ist der Drehtisch vorzugsweise mit einem durchsichtigen Kunststoffdeckel 76 abgedeckt, der eine Öffnung 77 zur Bewegung des Entnahmerohrs 70 nach jeder Drehung des Drehtisches aufweist. Das Kohlendioxid-Luft-Gemisch kann von einem nicht gezeigten Vorratsgefäß langsam in den Raum unter dem Kunststoffdeckel 76 eingeleitet werden. Das Ausströmen des Kohlendioxid-Luft-Gemisches aus dem Raum unter dem Kunststoff deckel kann ohne besondere Auslaßöffnung geschehen, da zwischen dem Rand 84 des Kunststoffdeckels, der z. B. mittels einer Halterung 80 bei 82 schwenkbar am Träger 72 be- festigt ist, und dem Rand 86 des Drehtisches 64 ein genügender Abstand vorhanden ist. Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Bestimmung eines gasförmigen, innerhalb einer mit einem Gasdruck-Meßgerät verbundenen Reaktionskammer aus einer Flüssigkeit nach Zugabe eines Reaktionsmittels und bei Einwirkung eines Unterdrucks freisetzbaren Bestandteils der Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßleitung (36) der Reaktionskammer (34) in der durchschnittlichen Spiegelhöhe der Flüssigkeitsmischung abgeht und eine Pumpe (20, 37) aufweist, deren Förderleistung bei Betrieb der Einrichtung größer ist als die Förderleistung einer in der Einlaßleitung (32) der Reaktionskammer (34) liegenden Pumpe (20, 12, 14, 16), an die Leitungen (12, 14, 16) für die Förderung der zu untersuchenden Flüssigkeit und der zuzusetzenden Reagenzien angeschlossen sind.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen zu einer einzigen mehradrigen Dosierpumpe (18) zusammengefaßt sind, bei der zumindest zwei Adern (12, 14) an die Einlaßleitung (32) und eine Ader (37) an die Auslaßleitung (36) angeschlossen sind, wobei der Förderquerschnitt der Ader (37) größer als die Summe der Förderquerschnitte der Adern (12, 14) ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 233 529, 239 886;
TIFO, 3,1955, H. 9, S. 14, Zeichen 1059—339/55; ATM, V 665—1, März 1955.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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