DE2144122A1

DE2144122A1 - Verfahren zum Vermindern der Wirkung von Pulsationen in einem intermittierend arbeitenden Pumpsystem

Info

Publication number: DE2144122A1
Application number: DE19712144122
Authority: DE
Inventors: Robert Yonkers; Isreeli Jack Mamaroneck; Kassel Aaron Tarrytown; N.Y. Dannewitz (V.StA.). P
Original assignee: Technicon Instruments Corp
Current assignee: Bayer Corp
Priority date: 1970-09-14
Filing date: 1971-09-03
Publication date: 1972-03-23
Also published as: AU3253471A; IT938777B; CA938194A; BE771322A; NL7111946A; GB1339807A; AU445535B2; US3628891A; FR2107509A5; SE371863B; CH534304A; DE2144122C3; DE2144122B2

Description

Patentanwälte

Dr -Ing. Wilhelm Reiche! ώρι-lng. Wolfgang Reichel

6 Frankfurt a. M. 1 ParlcBiiaße 13

6766

TECHNICON INSTRUMENTS CORPORATION, Tarrytown, VStA

Verfahren zum Vermindern der Wirkung von Pulsationen in.einem intermittierend arbeiten Pumpsystem

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Vermindern der Wirkung von Pulsationen in einem intermittierend arbeitenden Pumpsystem mit einer Pumpe, die abwechselnd ein erstes Fluid und ein Trennfluid über eine Pumpeneinlaßeinrichtung ansaugt, um einen ersten Fluidstrom zu bilden, der aus einer Reihe von Schüben aus dem ersten Fluid besteht, die jeweils durch einen Trennfluidschub voneinander getrennt sind.

Bei jedem intermittierend arbeitenden Pumpsystem, beispielsweise einem System mit einer Schlauchquetschpumpe, einem Druckwechselventil oder einer Steuerfluidpumpe, treten notwendigerweise im Durchfluß bzw. der Strömungsgeschwindigkeit Pulsationen auf. In automatisch arbeitenden Geräten, zum kontinuierlichen Zuführen, Behandeln und Analysieren von Proben mit konstantem Durchfluß, beispielsweise in Analysierautoma-

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ten, wie sie in der US-PS 3 241 432 beschrieben sind, die einen Strom aus aufeinanderfolgenden Probenschüben zuführen, behandeln und analysieren, ist die Verwendung von intermittierend arbeitenden Pumpsystemen in bezug auf die Pulsationen ohne größere Bedeutung, da infolge der verhältnismäßig langen Probenschubansaugzeiten und infolge des verhältnismäßig hohen Durchflusses und Volumens der Probenschübe die Wirkungen der Pulsationen äußerst gering. Die Pulsationswirkungen werden nämlich durch die verhältnismäßig langen Zeitperioden und infolge der verhältnismäßig großen Probenvolumen ausgemittelt und können daher toleriert werden. Die weiterentwickelten Geräte zum Zuführen, Behandeln und Analysieren von Proben arbeiten jedoch mit wesentlich geringeren Probenansaugzeiten und mit einem kleineren Durchfluß und kleineren Probenvolumen. In diesen Geisben machen sich die Pulsationen störend bemerkbar, und zwar derart, daß sie die Phasenbeziehung zwischen den Probenschüben und das Mischungsverhältnis zwischen den einzelnen Proben und der Behandlungs-" flüssigkeit verändern.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde_s die Wirkung der Pulsationen zu vermindern, die beim Betrieb eines intermittierend arbeitenden Pumpsystems auftreten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs beschriebene.Verfahren nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpsystem derart betrieben wird, daß die Pumpeinlaßeinrichtung gerade das erste Fluid ansaugt, wenn die von der Pumpe ausgelösten Pulsationen an der Einlaßeinrichtung ankommen.

Wenn das erste Fluid mit einem zweiten Fluid anteilig an einem Verbindungsstück gemischt werden soll, bei dem die Strömungsbahn eines aus dem zweiten Fluid gebildeten zweiten Fluidstroms auf die Strömungsbahn des ersten Fluidstroms trifft, sind nach der Erfindung die Strömungsbehnen derart ausgebildet, daß die von der Pumpe ausgelösten Pulsationen

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gleichzeitig mit den Trennfluidschüben an dem Verbindungsstück ankommen.

Das erfindungsgemäße Verfahren findet vorzugsweise Anwendung auf eine Schlauchquetschpumpe, bei der ein zusammenquetschbarer Pumpenschlauch durch mehrere gleichmäßig beabstandete ^; Pumpenwalzen fortschreitend zusammengedrückt wird, um einen Strom aus aufeinanderfolgenden gleich großen Probenschüben von einer Probenfluidzufuhreinrichtung zu einer Probenfluidbehandlungs- und Analysiereinrichtung zu pumpen. Die einzel- ■''. nen Probenschübe sind voneinander durch einen Trennfluidschub getrennt, der im allgemeinen mindestens einen Luftschub aufweist. In der Förderleistung der Pumpe tritt stets eine Pulsation auf, wenn eine Pumpenwalze auf den Pumpenschlauch aufsetzt, um ihn zusammenzudrücken, und wenn eine Pumpenwalze von dem Pumpenschlauch abhebt. Die ProbenfluidschUbe werden von der Schlauchquetschpumpe aus Probenbehältern abgesaugt, und zwar von dem Einlaßende einer Probenentnahmeeinrichtung, die die Funktion einer Pumpeneinlaßeinrichtung übernimmt. Stromabwärts von der Pumpe wird jeder Probenfluidschub in einem genau vorgegebenen Mengenverhältnis mit einer Probenbehandlungsflüssigkeit gemischt. Zu diesem Zweck wird ein Behandlungsflüssigkeitsstrom mit dem Probenstrom zusammengeführt. Die Wirkung der Pulsationen, die beim Aufsetzen einer Pumpenwalze auf den Pumpenschlauch entstehen, werden nun dadurch vermindert, daß durch entsprechende Steuerung des Betriebstaktes der Pumpenwalzen und der.Pumpeneinlaßeinrichtung das Einlaßende der Pumpeneinlaßeinrichtung nicht der Umge- . bungsluft ausgesetzt ist, wenn diese Pulsationen an diesem Einlaßende ankommen. Dadurch wird sichergestellt, daß die angesaugten Luftsegmente stets ein gleiches vorgegebenes Volumen haben. Die Wirkung der Pulsationen, die beim Abheben der Pumpenwalzen von dem Pumpenschlauch entstehen, werden dadurch vermindert, daß die Länge der Strömungsstrecke zwischen dem Pumpenwalzenabhebepunkt und dem Zusammenführpunkt mit dem Be- _ handlungsfluid derart gewählt wird, daß sich an dem Zusammen-

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führpunkt stets ein trennender Luftschub befindet, wenn eine Pulsation diesen Punkt erreicht. Dadurch wird sichergestellt, daß die Pulsationen das Mischungsverhältnis zwischen den Probenschüben und dem Behandlungsfluid nicht stören. Zumindest können Veränderungen im Mischungsverhältnis höchstens am Anfang oder Ende eines Probenschubs auftreten, was jedoch nicht kritisch ist, da lediglich der mittlere Abschnitt eines Probenschubs beider Analyse ausgewertet und aufgezeichnet wird.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand von Figuren beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt einen Strömungsplan einer nach der Erfindung arbeitenden Schlauehquetschpumpe, die in ein Gerät zum Zuführen, Behandeln und Analysieren von Fluidproben eingebaut ist und die sich in der gezeigten Darstellung gerade in einem ersten Betriebszustand befindet.

Die Fig. 2 zeigt einen Strömungsplan der in der Fig. 1 dargestellten Pumpe, die sich bei dieser Darstellung in einem zwdten Betriebszustand befindet.

Die Fig. 3 zeigt an Hand einer grafischen Darstellung die Förderleistung der Pumpe in Abhängigkeit von der Zeit und veranschaulicht die interessierenden Pumpenpulsationen.

Die Fig. 4 zeigt an Hand einer grafischen Darstellung die optische Dichte von behandelten Probenschüben in Abhängigkeit von der Zeit und veranschaulicht die Verminderung der Wirkung von den in der Fig. 3 dargestellten Pulsationen.

Die Fig. 5 zeigt einen Strömungsplan eines durch die in der Fig. 1 dargestellte Schlauehquetschpumpe strömen-

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den Fluidstroms, wobei die Pumpe in ein etwas verschieden zu betreibendes Gerät zum Zuführen, Behandeln und Analysieren von Fluidproben eingesetzt ist.

Eine in der Fig. 1 dargestellte Anordnung 8 dient zum Zuführen von Proben zu die Proben weiter verarbeitenden Einrichtungen und enthält zu diesem Zweck eine Schlauchquetschpumpe 10 und eine mit der Pumpe zusammenarbeitende Probenzufuhreinrichtung 12.

Die Probenzufuhreinrichtung 12 kann beispielsweise derart aufgebaut sein, wie es in der US-PS 3 134 263 beschrieben ist. Die Probenzufuhreinrichtung 12 enthält einen Drehtisch 14, der eine kreisförmige Reihe von Probenbehältern ΐέ aufweist. Eine Probenentnahmeeinrichtung 18 enthält ein Probenentnahmerohr 20 und eine Betätigungseinrichtung 22 für das Entnahmerohr. Neben dem Drehtisch 14 ist ein Waschflüssigkeitsbehälter- 24 angeordnet. Eine Antriebseinrichtung 26 treibt den Drehtisch 14 und die Probenentnahmeeinrichtung 18 an, wie es in der Figur durch gestrichelte Linien angedeutet ist. .

Beim Betrieb der dargestellten Anordnung wird der Drehtisch 14 schrittweise weitergedreht, um die Probenbehälter 16 nacheinander der Probenentnahmeeinrichtung 18 darzubieten. Dabei wird die Probenentnahmeeinrichtung 18 derart betätigt, daß das Einlaßende des Entnahmerohrs 20 für eine vorgegebene Zeitperiode in den dargebotenen Probenbehälter eintaucht, um ein vorgegebenes Probenvolumen anzusaugen. Im Anschluß daran wird das Einlaßende des Entnahmerohrs durch die Umgebungsluft zu dem Waschflüssigkeitsbehälter geschwenkt, um für eine weitere vorgegebene Zeitperiode ein vorgegebenes Umgebungsluftvolu- ■ men und ein vorgegebenes Waschflüssigkeitsvolumen anzusaugen. Von dem Waschflüssigkeitsbehälter wird dann das Einlaßende des Entnahmerohrs durch die Umgebungsluft zu dem nächsten Probenbehälter 16 geschwenkt, der in der Zwischenzeit den Platz

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des vorangegangenen Probenbehälters eingenommen hat. Dem Waschflüssigkeitsschub folgt daher ein weiteres vorgegebenes Umgebungsluftvolumen, dem sich ein vorgegebenes Volumen der nächsten Probe anschließt.

Auf diese Weise wird .ein aus etwa gleich volumigen Probenschüben S bestehender Strom gebildet, wobei die einzelnen Probenschübe S jeweils durch einen Luftschub A, einen Waschflüssigkeitsschub W und einen weiteren Luftschub A voneinander getrennt sind. Dieser in der obigen Weise segmentierte Strom wird über das Entnahmerohr 20 der Pumpe zugeführt.

Die Schlauchquetschpumpe 10 kann beispielsweise in der gleichen Weise aufgebaut sein, wie es in der US-PS 3 227 091 beschrieben ist. Die Pumpe 10 enthält in einem Abstand voneinander angeordnete Halterungsblöcke 32 und 34 für die Pumpenschläuche.

Ein zusammenquetschbarer Pumpenschlauch 36, der aus einem elastischen, widerstandsfähigen Material hergestellt ist, beispielsweise aus Siliconkautschuk, erstreckt sich in der dargestellten Weise zwischen den Halterungsblöcken. Der Pumpenschlauch 36 läuft in den Halterungsblöcken durch dem Schlauch angepaßte Halterungsrillen und ist mit verstellbaren Muffen 38 und 40 an den außen liegenden Enden der Halterungsblöcke 32 und 34 gehaltert. Diese Art der Halterung ist im einzelnen in der US-PS 3 227 091 beschrieben. Das Einlaßende des zusammenquetschbaren Pumpenschlauchs 36 ist an der Stelle 41 mit dem Einlaßende des Probenentnahmerohrs 20 verbunden.

Eine Pumpenwalzenanordnung 42 enthält eine endlose Kette 44, die in der gezeigten Weise um einen Kettenführungskörper 46 läuft und von einem Kettenrad 48 im Uhrzeigersinn angetrieben wird.

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Mehrere Pumpenwalzen 5OA, 50B, 5OC land 50D sind in gleichen Abständen voneinander drehbar an der endlosen Kette 44 befestigt. Dabei laufen die jeweils oben befindlichen Pumpenwalzen zusammen mit den dort befindlichen Kettengliedern bei der Darstellung nach der Fig. 1 von links nach rechts. Der Einfachheit halber ist lediglich eine Kette und ein Kettenrad dargestellt. In Wirklichkeit sind"jedoch in einem Abstand voneinander und aufeinander ausgerichtet mindestens zwei endlose Ketten vorhanden, zwischen denen sich die Pumpenwalzen erstrecken.

Eine Pumpenplatte 52 kann von einer nicht dargestellten geöffneten Stellung in die gezeigte geschlossene Stellung geschwenkt werden, bei der der Pumpenschlauch 36 an der Unterseite der Platte fest anliegt. Dabei folgt der Pumpenschlauch der Gestalt der Unterseite der Pumpenplatte und wird von den Pumpenwalzen 50 fest gegen die Platte gedruckt, wie es im einzelnen in der US-PS 3 227 091 beschrieben ist.

Als Pumpenantriebseinrichtung 56 kann man einen Elektromotor verwenden, der das Kettenrad 58 antreibt, wie es durch die gestrichelt eingezeichnete Linie angedeutet ist. Die Arbeitsweise der Antriebseinrichtung 26 für die Probenzufuhreinrichtung ist mit der Arbeitsweise der Pumpenantriebseinrichtung 56 synchronisiert. Die Synchronisationsverbindung ist durch eine Leitung 58 angedeutet. Abweichend davon kann man aber auch eine einzige Antriebseinrichtung in Form eines geeignet gewählten Elektromotors verwenden, der über herkömmliche mechanische Kupplungseinrichtungen die Pumpe 10 und die Probenzufuhreinrichtung 12 synchron antreiben kann.

Wenn das Kettenrad 48 im Uhrzeigersinn angetrieben wird, bewegen sich bei der Darstellung nach der Fig. 1 die jeweils oben befindlichen Pumpenwalzen 50 von links nach rechts und quetschen in diesegftichtung den Pumpenschlauch 36 fortschreitend zusammen. Auf diese Weise wird der Probenstrom

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von dem Probenentnahmerohr 20 über den Pumpenschlauch 36 zu einer Probenstromzufuhrleitung 62 gepumpt, die an der Stelle 64 mit dem Pumpenschlauch verbunden ist. Die Probenstromzufuhrleitung 62 führt zu der nicht gezeigten Probenbehandlungsund Analysiereinrichtung. An dieser Stelle sei nocheinmal erwähnt, daß die einzelnen Probenschüb.e voneinander durch einen Luftschub A1, einen Waschflüssigkeitsschub W und einen weiteren Luftschub A2 getrennt sind.

Eine Behandlungsfluidzufuhreinrichtung 66 führt dem die Leitung 62 durchströmenden Probenstrom ein Fluid zum Behandeln der Proben zu. Dabei sollen sich die Proben in einem vorgegebenen Mengenverhältnis mit dem Sehandlungsfluid mischen.

Die Zufuhreinrichtung 66 für das Probenbehandlungsfluid kann beispielsweise einen Behälter 68 mit Luft enthalten, die unter einem Druck von 154 kg/cm (2200 psi) steht. Dem Behälter 68 ist über eine Leitung 70 ein Druckregler 72 naehgeschaltet, der in einem sich an den Druckregler anschlieiBenden T-Stück 74 einen konstanten Druck von etwa 66,8 cm Quecksilbersäule aufrecht erhellt. Wenn es sich bei den Proben beispielsweise um Blutserumproben verschiedener Patienten handelt, ist das Probenbehandlungsfluid eine farberzeugende Reagenzflüssigkeit, die nach ihrer Durchmischung mit den Probsnschüben deren kolorimetrischequantitative Analyse in bezug auf eine vorgegebene, in der Blutprobe enthaltene Substanz ermöglicht, wie es im einzelnen in der US-PS 3 241 432 beschrieben ist.

Vom Auslaß des T-Stücks 74 erstreckt sich eine Leitung 78 durch einen Schraubdeckel 80 eines Reagenzflüssigkeitskolbens 82, um im Kolbeninneren einen praktisch konstanten Druck zu erzeugen. Vom Inneren des Kolbens 82 führt eine Auslaßleitung 84 zum Eintrittsende einer Schlange 86, die einen genau geeichten hohen Strömungswiderstand aufweist. Das Austritts-

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ende der Strömungswiderstandsschlange 86 ist an eine Reagenzflüssigkeit szuführleitung 88 angeschlossen, die zu dem einen Einlaß eines T-Stücks 90 führt, das in die Probenstromzufuhrleitung 62 eingeschaltet ist.

Der andere Auslaß des T-Stücks 74 ist über eine Leitung 92 an das Eintrittsende einer Schlange 94 angeschlossen, die ebenfalls einen genau geeichten hohen Strömungswiderstand aufweist. Das Austrittsende der Schlange 94 führt über eine Leitung 96 zu einem T-Stück 98, das in der gezeigten Weise in die Reagenzflüssigkeitszufuhrleitung 88 eingeschaltet ist.

Wenn es sich, wie im vorliegenden Fall, um die kontinuierliche Untersuchung von Blutserumproben in einem Analysierautomaten handelt, ist die Strömungswiderstandsschlange 86 vorzugsweise in ein Temperaturegelbad 99 eingesetzt, um die Temperatur der Schlange auf einem etwa konstanten Wert zu halten, beispielsweise auf 37 ⁰C. Falls es erforderlich und bzw. oder erwünscht ist, können auch der Kolben 82 und Teile der Leitungen 84 und 88 in das Temperaturregelbad eingesetzt sein.

Die Druckluft in dem Behälter 68 pumpt die Reagenzflüssigkeit R vom Kolben 82 mit einem praktisch konstanten, vorgegebenen. Durchfluß durch die Strömungswiderstandsschlange 86 und durch die Reagenzflüssigkeitszufuhrleitung 88 zur Probenstromzufuhrleitung 62, um die Reagenzflüssigkeit mit den Probenschü-. ben zu durchmischen. Gleichzeitig strömt Druckluft von dem Behälter 68 ebenfalls mit praktisch konstantem, vorgegebenem Durchfluß durch die Strömungswiderstandsschlange 94 zur Luftzufuhrleitung 96, um den Reagenzflüssigkeitsstrom in der Rea-_; genzflüssigkeitszufuhrleitung 88 in der gezeigten Weise durch' Luftschübe zu unterteilen. Dadurch wird sichergestellt, daß sich der Probenstrom mit dem Reagenzflüssigkeitsstrom im richtigen Mengenverhältnis mischt.

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Obwohl sich Proportionierpumpen nach Art der Schlauchquetschpumpe 10 zum Betrieb von automatisch arbeitenden Analysierautomaten mit praktisch konstantem Durchfluß bewährt haben, beispielsweise von Analysiergeräten nach der US-PS 3 241 432, muß man dennoch einem Betriebsmerkmal dieser Pumpen besondere Beachtung schenken, wenn die Pumpe mit verbesserten Analysierautomaten zusammen arbeiten soll, die bei einer beträchtlich erhöhten Probenanalysiergeschwindigkeit mit einem kleineren Probenvolumen auskommen. In diesem Zusammenhang wird auf die Fig. 3 Bezug genommen, in der der Kurvenverlauf 100 die Förderleistung der Pumpe in Abhängigkeit von der Zeit bzw. der Laufzeit von einer der Pumpenwalzen 50 durch einen Schlauchquetschzyklus darstellt. Wie man sieht, treten in der Förder,-leistung Pulsationen 102 und 104 auf, und zwar wenn die Pum penwalze zu Beginn des interessierenden Pumpenzyklus den Pumpenschlauch 36 berührt und ihn zusammendrückt und wenn die Pumpenwalze am Ende des Pumpenzyklus von dem zusammenquetschbaren Pumpenschlauch abhebt.

Die angesprochene Probenbehandlungs- und Analysiereinrichtung arbeitet jedoch nur bei einem konstanten Durchfluß zufriedenstellend. Außerdem muß zwischen den zusammengeführten Probenschüben und der Reagenzflüssigkeit ein genau vorgegebenes Mengenverhältnis bestehen. Dazu ist es auch notwendig, daß zwischen den Probenschüben eine genau vorgegebene Phasenbeziehung besteht. Es ist daher wichtig, daß die Wirkung der in der Fig. 3 dargestellten Pulsationen 102 und 104 auf den Durchfluß, das Mengenverhältnis und die Phasenbeziehung so klein wie möglich gehalten, jedoch vorzugsweise vollkommen ausgeräumt wird.

Zuerst soll die Pulsation 102 näher betrachtet werden, die auftritt, wenn eine Pumpenwalze beginnt, den zusammenquetschbaren Pumpenschlauch 36 zusammenzudrücken. Dieser Betriebszustand der Schlauchquetschpumpe 10 ist in der Fig. 1 dargestellt. Dabei setzt gerade die Pumpenwalze 3OB auf dem zu-

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sammenquetschbaren Pumpenschlauch 36 auf. Bei diesem Aufsetzen läuft von der Berührungsstelle der Pumpenwalze mit dem
Pumpenschlauch nach beiden Richtungen eine Pulsation 102 durch
den Probenstrom S in dem Pumpenschlauch. Die bei der Darstellung der Fig. 1 von links nach rechts laufende Pulsation
endet an der Pumpenwalze 5OA, da diese den zusammenquetschbaren Pumpenschlauch 36 vollkommen zusammendrückt. Die Pulsation 102 kann daher über die Pumpenwalze 5OA nicht hinaus.

Die bei der Darstellung nach der Fig. 1 von rechts nach links
laufende Pulsation erreicht ohne Hindernis das Einlaßende des
Probenentnahmerohrs 20. Danit dies keine nachteilige Wirkung
hat, werden das Entnahmerohr 20, der Drehtisch 14 und die
Schlauchquetschpumpe 10 durch sorgfältige Yorherbestinunung
und Steuerung des Arbeitstaktes der Antriebseinrichtung 26 > für die Probenzufuhreinrichtung und der Antriebseinrichtung
56 für die Pumpe derart betätigt, daß sich das Einlaßende dos
Probenentnahmerohrs nicht in der Umgebungsluft befindet, wenn

. die Pulsation 102 das Einlaßende des Entnahmerohrs erreicht. : Hierzu sei nocheinmal erwähnt, daß es äußerst wichtig 1st, ; zwischen den einzelnen Probenschüben in dem zusammenquetsch- :. baren Pumpenschlauch 36 eine genaue Phasenbeziehung aufrecht- ■■ zuerhalten. Um dies zu erreichen, benötigt man auch Luftsegmen- . !■ te A mit einem vorgegebenen gleichen Volumen. Das entsprechen" 'j de gilt für den Waschflüssigkeitsschub W, der eine Verseu- ! chung des nachfolgenden Probenschubs durch den vorangegangenen j. verhindert. Wenn nun der Einlaß des Entnahaerohrs 20 der Um- ■ gebungsluft ausgesetzt wäre, wenn die Pulsation dort ankommt, j, würde zu diesem Zeitpunkt die angesaugte Luftmenge, die einen ' , ι Luftschub A bildet, beträchtlich kleiner sein. Unter Umstän- | den könnte sogar der gesamte Luftschub verloren gehen. . 1

I Wenn die angesaugte Luftmenge geringer ist, aber dennoch aus- J reicht, ein vorderes Luftsegment A1, wie es in der Fig. 1 ι

dargestellt ist, zu bilden, und zwar mit einem minimalen VoIu- '

men, das gerade ausreicht, den Querschnitt des Pumpenschlauchs
36 auszufüllen, dann hat dieses Luftsegment At ein geringeres

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Volumen als das hintere Luftsegment A2, so daß es zu einer ' ' nachteiligen Phasenverschiebung zwischen den Probenschüben kommt. Wenn aber gar die angesaugte Luftmenge nicht ausreicht, ein trennendes Luftsegment A mit einem minimalen Volumen zum Ausfüllen des Pumpenquerschnitts zu bilden, also nur eine kleine Luftblase in dem Probenstrom vorhanden ist, oder wenn überhaupt keine Luft angesaugt wird, kommt es nicht nur zu einer Phasenstörung, sondern es geht auch die reinigende und trennende Wirkung des fehlenden Luftsegments A verloren.

Um dies zu veranschaulichen, wird angenommen, daß zum Ansaugen jedes Probenschubs und des trennenden gesamten Fluidschubs, der sich aus zwei Luftschüben A und einem Waschflüssigkeitsschub W zusammensetzt, insgesamt 12 Sekunden zur Verfügung stehen. Von diesen 12 Sekunden entfallen lediglich 1,5 Sekunden auf das Ansaugen der Luftsegmente und des Wasch-, flüssigkeitsschubs. Wenn nun die Pulsation 102 eine Dauer von einer Sekunde hat und die Anordnung 8 derart getroffen ist, daß die angesaugten Luftsegmente A gerade das minimale Volumen haben, um den Querschnitt des Pumpenschlauchs 36 auszufüllen, wird höchst wahrscheinlich, wenn die Pulsation 102 während der 1,5-Sekunden-Zeitdauer zum Ansaugen der Luft- und Waschflüssigkeitsschübe am Einlaß des Probenentnahmerohrs 20 auftritt, ein zu geringes oder überhaupt kein Luftvolumen angesaugt, so daß der oben beschriebene unerwünschte Zustand auftritt.

Wie es in der Fig. 1 dargestellt ist, wird das Probenentnahmerohr 20 derart gesteuert, daß sein Einlaß gerade in einen Probenbehälter 16 eingetaucht ist, wenn die Pulsation 102 am Einlaß des Probenentnahmerohrs 20 ankommt. Dadurch wird die Pulsation absorbiert, so daß ihre Wirkung in dem mit konstanten Durchfluß strömenden Probenstrom nicht feststellbar ist. Vorzugsweise befindet sich das Probenentnahmerohr 20 mitten im Ansaugen eines Probenschubs, wenn die Pulsation am Entnahmerohreinlaß auftritt.

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Andererseits kann man die Anordnung aber auch derart treffen, daß das Probenentnahmerohr 20 gerade in den Waschflüssigkeitsbehälter 24 eingetaucht ist, wenn die Pulsation 102 am Einlaß des Probenentnahmerohrs 20 auftritt. Dies kann Jedoch ungünstig sein, wenn die Zeit zum Ansaugen der Waschflüssigkeit im Vergleich zur Dauer der Pulsation 102 derart kurz ist, daß die Ansaugzeit für die Waschflüssigkeit die Pulsationsdauer nicht hinreichend überdeckt, so daß der angesaugte Waschflüssigkeitsschub W zu klein werden kann.

Als nächstes wird die Wirkung der Pulsation 104 betrachtet, die auftritt, wenn eine Pumpenwalze von dem zusammenquetschbaren Pumpenschlauch 36 abhebt. Dieser Betriebszustand der Schlauchquetschpumpe 10 ist in der Fig. 2 dargestellt. Dabei hebt die Pumpenwalze 3OA gerade von dem Pumpenschlauch ab und beendet dessen Zusammenquetschen. Die bei der gezeigten Darstellung von.rechts nach links laufende Pulsation 104 endet an der Pumpenwalze 5OB, die den zusammenquetschbaren Pumpenschlauch 36 zu diesem Zeitpunkt fest zusammendrückt. Die von links nach rechts laufende Pulsation 104 gelangt über den Probenstrom zu dem T-Stück 90, in dem der Probenstrom mit dem Reagenzflüssigkeitsstrom der Reagenzflüssigkeitszufuhrleitung 88 zusammengeführt wird. Dadurch kann es beim Zusammenführen der beiden Ströme zu einem falschen Probenschub-Reagenzflüssigkeitsschub-Mischverhältnis kommen. Wenn die Pulsation am T-Stück mit einem Probenschub und einem Reagenzflüssigkeitsschub R zusammenfällt, hat die momentane Verminderung des Probenschubdurchflusses zur Folge, daß diesem Probenschub anstatt des gewünschten ein wesentlich größerer . Anteil an Reagenzflüssigkeit beigemengt wird, so daß es zu einer ungewöhnlich hohen Verdünnung dieses Probenschubs kommt. Um diese nachteilige Wirkung zu vermeiden oder minde- · stens herabzusetzen, ist die Länge der FluidstxJömungsstrecke von dem Punkt an, bei dem die Pumpenwalzen von dem zusammenquetschbaren Pumpenschlauch 36 abheben, wie es für. die Pumpenwalze 5OA in der Fig. 2 dargestellt ist, bis zum T-Stück 90 in Übereinstimmung mit dem Fluiddurchfluß durch diese

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Strecke derart genau vorbestimmt, daß die Ankunft der Pulsation 104 am T-Stück 90 mit der Ankunft eines Luftsegments A1 oder A2 zusammenfällt. Dadurch wird die Wirkung der Pulsation 104 auf das Mengenverhältnis zwischen der Probe und der Reagenzflüssigkeit ausgeschaltet oder so gering wie möglich ge-¹ halten.In jedem Falle findet höchstens am Beginn oder am Ende eines Probenschubs eine Störung des Mischungsverhältnisses statt, die sich jedoch auf das Analysenergebnis nicht auswirkt .

Die nicht gezeigte Probenbehandlungs- und Analysiereinrichtung enthält ein Kolorimeter, durch das die behandelten Probenschübe, die dann den Probenstrom S bilden; aufeinanderfolgend strömen. Dem Kolorimeter 1st ein Streifenblattschreiber mit Nullabgleich nachgeschaltet, der die Analysenergebnisse der Probenschübe aufzeichnet. Dies ist im einzelnen in der US-PS 3 241 432 beschrieben. Der in der Fig. 3 dargestellte Kurvenzug 106 stellt nun die optische Dichte der behandelten Probenschübe in Abhängigkeit von der Zeit dar, und zwar für drei aufeinanderfolgende Probenschübe, die durch die Durch-r flußzelle des Kolorimeters strömen. Dabei soll erwähnt werden, daß zur kolorimetrischen quantitativen Analyse lediglich der Mittelabschnitt der behandelten Probenschübe herangezogen und aufgezeichnet wird. Änderungen in der optischen Probenschubdichte, die beispielsweise durch ein nicht geeignetes Proben-Reagenzflüssigkei+^-Ycr^lUij.s am Anfang und am Ende eines Probenschubs auftreten könnten, haben keine Wirkung auf die Aufzeichnungen.

Obwohl bei den Darstellungen nach den Figuren 1 und 2 vor dem Ansaugen eines neuen Probenschubs aus den Probenbehältern 16 ein Luftschub A, ein Waschflüssigkeitsschub W und ein weiterer .Luftschub A angesaugt werden, kann man die Probenzufuhreinrichtung 12 auch derart abändern, daß der Waschflüssigkeitsbehälter 24 weggelassen wird und die Probenentnahmeeinrichtung 18 derart gesteuert wird, daß sie wiederholt kleine Vo-

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lumen Jeder Probe ansaugt, die voneinander durch kleine Luft- ■ Schübe A getrennt sind, bevor der Hauptschub der Probe angesaugt wird. Die kleinen Probenschübe übernehmen dabei in Verbindung mit den Luftschüben als Trennungsfluid die Funktion der Waschflüssigkeit und beseitigen die Rückstände der vorangegangenen Probe, um eine Verseuchung der nachfolgenden Probe zu vermeiden. In der Fig. 5 ist ein Fluidstrom gezeigt, der als Ergebnis der oben beschriebenen Arbeitsweise entsteht. Der Drehtisch 14, das Probenentnahmerohr 20, die Schlauchquetschpumpe 10 und das T-Stück 90 sind dabei in der oben beschriebenen Weise angeordnet und ausgebildet, um ebenfalls sicherzustellen, daß der Einlaß des Probenentnahmerohrs in einen Probenbehälter eingetaucht ist, wenn die Pulsation jeder Pumpenwalze 50 am Einlaß ankommt, und daß die Ankunft der Pulsation 104 jeder Pumpenwalze am T-Stück 90 mit der Ankunft eines Luftsegments A zusammenfällt.

Die gesamte Anordnung ist vorzugsweise derart getroffen, daß die Pumpenwalzen den zusammenquetschbaren Pumpenschlauch innerhalb eines Probenschubs S1, S2, S3 usw. zusammenquetschen, anstatt bei einem Trennungsfluidschub. Dadurch wird vermieden, daß durch das Zusammenquetschen ein Luftschub A in zwei Luftblasen unterteilt wird, die sich vielleicht nicht mehr zu einem einzigen Luftsegment A vereinigen und dann nicht mehr in der Lage sind, den gesamten Querschnitt des zusammenquetschbaren Pumpenschlauchs 36 auszufüllen. Die Aufteilung eines Luftsegments in zwei getrennte Luftblasen, die nicht mehr den gesamten Schlauchquerschnitt ausfüllen, hätte die oben erwähnten Nachteile zur Folge.

Abweichend von der oben beschriebenen Anordnung kann man die Schlauchquetschpumpe 10 aber auch derart ausbilden, daß ein Pumpenschlauchquetschpunkt nicht auf einen Probenschub, sondern auf zwei oder mehrere Probenschübe kommt, In jedem Fall sollte die Anzahl der Berührungsstellen der Pumpenwalzen mit dem Pumpenschlauch pro Probenschub so gering wie möglich sein, um die Abnutzung des Pumpenschlauchs möglichst gering zu halten.

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Obwohl die Erfindung an Hand einer Probenzufuhranordnung beschrieben ist, die Blutserumproben zum· Mischen mit einer farberzeugenden Reagenzflüssigkeit zuführt, findet die Erfindung auch auf Probenzufuhranordnungen Anwendung, die andere Fluide verwenden. Weiterhin ist die Erfindung nicht auf eine Zufuhranordnung beschränkt, in der eine Schlauchquetschpumpe den Probenstrom fördert. Die Erfindung kann vielmehr in Verbindung mit allen Pumpeinrichtungen verwendet werden, die Pulsationen der beschriebenen Art erzeugen. .

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Claims

21U122 Patentansprüche

1.) Verfahren zum Vermindern der Wirkung von Pulsationen in einem intermittierend arbeitenden Pumpsystem mit einer Pumpe, die abwechselnd ein erstes Fluid und ein Trennfluid über eine Pumpeneinlaßeinrichtung ansaugt, um einen ersten Fluidstrom zu bilden, der aus einer Reihe von Fluidschüben aus dem ersten Fluid besteht, die jeweils durch einen Trennfluidschub voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpsystem derart betrieben wird, daß die Pumpeinlaßeinrichtung gerade das erste Fluid ansaugt, wenn die von der Pumpe ausgelösten Pulsationen an der Einlaßeinrichtung ankommen.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpsystem derart betrieben wird, daß die Schübe aus dem ersten Fluid praktisch ein gleiches Volumen haben und daß auch die Trennfluidschübe ein praktisch gleiches Volumen haben.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe einen zusammenquetschbaren Pumpenschlauch enthält und daß die Trennfluidschübe ein minimales, Volumen haben, das gerade ausreicht, um den Querschnitt des Pumpenschlauchs auszufüllen.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die'Schübe aus dem ersten Fluid ein größeres Volumen als Trennfluidschübe haben.

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5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum anteiligen Zusammenführen des ersten Fluids mit einem zweiten Fluid an einem Verbindungsstück, bei dem die Strömungsbahn eines aus dem zweiten Fluid gebildeten zweiten Fluidstroms auf die Strömungsbahn des ersten Fluidstroms trifft, die Strömungsbahnen derart ausgebildet sind, daß die von der Pumpe ausgelösten Pulsationen gleichzeitig mit den Trennfluidschüben an dem Verbindungsstück ankommen.

6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Strömungsbahn des ersten Fluidstroms von der Auslaßseite der Pumpe an bis zum Verbindungsstück in Abhängigkeit vom Durchfluß in dieser Strömungsbahn derart gewählt wird, daß die von der Pumpe ausgelösten Pulsationen gleichzeitig mit den Trennfluidschüben an dem Verbindungsstück ankommen.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennfluid Umgebungsluft ist.

Li/Gu '

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