DE2224385A1

DE2224385A1 - Vorrichtung zum Verdünnen von flüssigen Proben

Info

Publication number: DE2224385A1
Application number: DE19722224385
Authority: DE
Inventors: Gerard Fontenay-aux-Roses; Rousselet Andre Eaubonne; Lartigue (Frankreich)
Original assignee: F Hoffmann La Roche AG
Current assignee: F Hoffmann La Roche AG
Priority date: 1971-05-18
Filing date: 1972-05-18
Publication date: 1972-11-30
Also published as: IT955247B; FR2137308B1; BE783569A; FR2137308A1; CH533463A; NL7206198A; US3810720A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdünnen von flüssigen Proben mittels einer Flüssigkeit, insbesondere für chemische und biologische Analysen»

Bei chemischen oder biologischen Analysen ist oft erforderlich, in einen oder mehrere Behälter zwei Flüssigkeiten in bestimmten Dosen zu geben, z.B. um ein flüssiges Medium mittels einer anderen Flüssigkeit zu verdünnen.

Mit der Erfindung soll eine Vorrichtung geschaffen werden, mit der ein derartiger Arbeitsgang oder eine Folge von solchen Arbeitsgängen durchgeführt werden kann, wobei der Anteil jeder Flüssigkeit nach Wunsch regulierbar sein soll.

Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Vorrichtung zwei in Reihe geschaltete Kolbenpumpen in einem offenen Kreislauf aufweist, dessen eines Ende in einen die zu verdünnende Probe enthaltenden Behälter mündet und daß ein zwischen die, Kolbenpumpen geschaltetes Ventil und ein zwischen sein ande-

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res Ende und die diesem benachbarte Kolbenpumpe geschaltetes Ventil umfaßt. Die Vorrichtung umfaßt zweckmäßig eine Antriebsvorrichtung zum gemeinsamen oder synchronen Antrieb der beiden KoI- , ben.

Mit einer Vorrichtung nach der Erfindung läßt sich bei einem Arbeitsspiel der beiden Pumpen zu einer am einen Ende des offenen Kreislaufs angeordneten Flüssigkeitsmenge eine am anderen Ende des Kreislaufs entnommene Flüssigkeitsmenge hinzufügen, und zwar in einer dosierten Menge, die von der erstgenannten Flüssigkeitsmenge abweichen kann.

Um den Kolbenhub der beiden Kolben unabhängig voneinander einstellen zu können, umfaßt die gemeinsame Antriebsvorrichtung zwei einstellbare Anschläge.

Bei einer bevorzugten Ausführung umfaßt die Antriebsvorrichtung einen Elektromotor mit automatischer Betätigung, die durch von einer elektrischen Programmsteuervorrichtung ausgelöste Signale erfolgt.

Vorzugsweise wird die Abschaltung des Motors durch die Kolbenstellung gesteuert.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind im folgenden anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung ;

Fig. 2 eine Teilansicht von hinten einer Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung; Ii

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Fig. 4 eine Draufsicht auf einen bei der Vorrichtung nach der Erfindung verwendeten Nocken;

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 4;

Fig. 6 eine schematische Ansicht eines Teils der Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Bauteils der Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 8 eine Stirnansicht der Vorrichtung nach der Erfindung und Fig. 9 ein Diagramm.

In einem Block 10 (Fig. 1), der vorzugsweise aus transparentem Kunststoff besteht, sind zwei zylindrische Bohrungen 11 und 12 mit parallelen Achsen und gleicher Länge eingebracht. Die Bohrung 11 hat einen größeren Durchmesser als die Bohrung 12. In jeder Bohrung ist ein Tauchkolben 13 bzw. 14 aufgenommen. Jeder Kolben, z.B. der Kolben 13,.hat von der Innenwand 15 der ihn aufnehmenden Bohrung einen Abstand in der Größenordnung von z.B. 1 mm. Die Dichtheit ist durch eine Dichtung 16 gewährleistet, welche von einem zweckmäßigerweise entfernbar angeordneten Ring 17 gebildet ist.

Die Kammer 21 der ersten Pumpe mit der Bohrung 11 und dem Kolben 13 steht über eine vom Oberteil 23 der Bohrung 11 ausgehende Rohrleitung 22 mit dem Unterteil des ringförmigen Zwischenraumes 24 zwischen dem Kolben 14 und der Wand der Bohrung 12 der zweiten Pumpe in Verbindung, wobei dieser Zwischenraum durch eine Dichtung 26 begrenzt ist. Die Rohrleitung 22 umfaßt einen durch Quetschen absperrbaren Schlauch 27, der in einem von einem beweglichen Aniichlap; 28 (Fig. 2 und 3) prismatischer Gestalt mit abge-

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rundetem Scheitel und eine Druckfläche 29 begrenzt am Zwischenraum aufgenommen ist, die bezüglich einer zweiten Druckfläche 31 ausgerichtet ist, deren Höhlung derjenigen der ersten Druckfläche 29 entgegengewölbt ist. Die Druckfläche 31 kann mit einem zweiten Schlauch/zusammenwirken, der auf einer beweglichen prismatischen Abstützung 41* mit gewölbtem Scheitel ruht. Der zweite Schlauch bildet einen Abschnitt einer Rohrleitung 33 (Fig.1), die vom unteren Bereich 34 der Kammer 21 ausgeht und deren äußeres Ende mit einer Hohlnadel 35 zur Entnahme einer Verdünnungsflüssigkeit, z.B. physiologischen Wassers, versehen ist. Die Hohlnadel 35 taucht in einen Behälter 36 ein.

Vom oberen Bereich 37 der Bohrung 12 geht eine Rohrleitung aus, deren anderes Ende mit einer Hohlnadel 39 versehen ist. Dieses andere Ende ist zweckmäßig derart beweglich angeordnet, daß die Nadel 39 wahlweise in die Stellung 39-j und 39₂ gebracht werden kann. In der Stellung 39^ taucht die Nadel in einen Behälter 40 und in der Stellung 39₂ ⁱⁿ den zweiten Behälter 41 ein.

Die Stellung der Anordnung mit den beiden Abstützungen 28 und 41· hängt von der Winkelstellung eines Nockens 42 (Fig. 4 und 5) ab, der mit einer Rolle 43 zum Antrieb einer beweglichen Anordnung 44 gegen die Kraft einer Feder 30 zusammenwirkt. An der Anordnung 44 sind die Abstützungen 28 und 41' angeordnet.

Der Nocken 42 bildet den hinteren Teil einer Scheibe 51 (Fig. 4 bis 6), an deren Vorderseite ein Stift 54 befestigt ist, der eine Rolle 54' trägt (Fig. 3 und 6). Dieser Stift 6 ist in dem horizontalen Langloch 55 einer Kulisse angeordnet, die mit einer gleitend auf einer vertikalen Achse 46, welche an der Grundplatte 47 der Vorrichtung befestigt ist, angeordneten Buchse 45 und mit einem Antriebsstück 56 (Fig. 7) fest verbundr-n ist. Das Antriebsstück dient zum Erzeugen der Hin-und Herbewegung der Kolben 13, 14 und ist dazu mit zwei Aussparungen 57 und 58 mit ab-

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gerundetem Grund 59 und 59' versehen. In den Aussparungen 57 und 58 sind die Kolbenstangen 60 und 61 (Fig. 8) der Kolben 13 und 14 aufgenommen. Diese Kolbenstangen haben Schultern 62 und 63, welche mit der Oberfläche 64 des Antriebsstückes 56 zusammenwirken» Auf der Kolbenstange 60 kann ein mit einem Zeiger versehener Anschlag 6? angeordnet sein, der sich bei Betätigung der Vorrichtung bezüglich einer Skala 69 bewegen kann. Auf■ der.Kolben-- -. stange 61 kann in gleicher Weise ein Anschlag 70 mit einem Zeiger. 71 angeordnet sein, der sich bezüglich einer Skala 72 bewegen kann.

Die Vorrichtung umfaßt einen Elektromotor M, auf dessen Welle eine Brems- und Kupplungsvorrichtung sowie Mittel zum Steuern dieser Vorrichtung angeordnet sind, die durch ein von einer Programmsteuervorrichtung abgegebenes elektrisches Signal betätigt wird, wobei beim Eintreffen eines Stromimpulses an der Brems-und Kupplungsvorrichtung die Scheibe 51 iü Drehung versetzt wird.

Es sind Mittel zum Abschalten des Antriebes der Vorrichtung vorgesehen, die beispielsweise nach einer vollständigen Umdrehung der Scheibe ausgelöst werden..

Mittels eines Knopfes 81 kann automatischer Betrieb eingestellt werden, d.h. das Starten durch Abgeben eines elektrischen Signals von der Programmsteuervorrichtung und Anhalten nach einem Arbeitszyklus, oder im Handbetrieb, wobei Starten und Anhalten von Hand gesteuert werden.

Ein Unterbrecher 82 (Fig. 3) ermöglicht das Einstellen einer Ausgangsstellung der Vorrichtung in eine vorbestimmte Stellung ihrer beweglichen Teile. . ..·

■ Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Zunächst wird der hydraulische Kreislauf einschii«ßlich der • /6

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Pumpenkammern mit einer Flüssigkeit, z.B. physiologischem Wasser, gefüllt. " "

Beim Eintreffen eines von der Programmsteuervorrichtung abgegebenen Stromimpulses wird das Antriebsstück 56 aus seiner ursprünglichen oberen Totpunktstellung durch die Drehung der Scheibe. -51 mittels der Rolle 54 nach unten getrieben. Die translatorische Abwärtsbewegung des Antriebsstückes 56 ist durch das Gleiten der Buchse 45 auf der Achse 46 gewährleistet. Während dieser Bewegung wird der Schlauch 27 zusammengequetscht und die Verbindung zwischen der Kammer 24 der kleinen Pumpe und der Kammer 21 der großen Pumpe unterbrochen. Der Schlauch 32 wird nicht gequetscht, so daß eine freie Verbindung zwischen der Kammer 21 und dem Behälter 36 aufrechterhalten bleibt.

Wenn das Antriebsstück 56 an dem auf der Kolbenstange 61 befestigten Anschlag 70 aufläuft, wird der Kolben 14 von oben nach unten angetrieben, bis er seinen unteren Totpunkt erreicht. Dabei vergrößert sich fortlaufend das Volumen der Kammer 24 und der in diese Kammer über die Rohrleitung 38 aus dem Behälter 40 angesaugten Flüssigkeit. Während dieser Phase ist die Verbindung zwischen der Kammer 24 und der Kammer 21 durch die Quetschung des Schlauches 27 unterbrochen. Die angesaugte Flüssigkeitsmenge ist also genau dem Hub des Kolbens 14 proportional. Während seiner Abwärtsbewegung wirkt das Antriebsstück 56 auch mit dem beweglichen Anschlag 67 zusammen, der auf der Kolbenstange 60 befestigt ist, und treibt dabei den Kolben 13 nach unten. Dabei gewährleistet der unzusammengequetschte Schlauch 32 eine freie Verbindung zwischen der Kammer 21 und dem Behälter 36, so daß Flüssigkeit, z.B. physiologisches Wasser, aus dem Behälter 36 angesaugt wird. Die dabei angesaugte Flüssigkeitsmenge ist genau proportional dem Hub des Kolbens 13, weil, wie schon gesagt, die Verbindung zwischen der Kammer 21 und der Kammer 24 während dieser Bewegungsphase durch Zusammenquetschen des Schlauches 27 unterbrochen ist.

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Das Anhalten der Hubbewegung der Kolben ist durch die .Antriebsvorrichtung der Vorrichtung selbst gesteuert. Dadurch wird eine stets gleichbleibende Stopstellung sichergestellt, so daß sowohl das in der Kammer 24 als auch das in der Kammer,21 angesaugte Volumen den auf den Skalen-72 und 69 unter*den Zeigern 71. und 68 ablesbaren Zahlenwerten entspricht. In der folgenden Phase, die durch ein von der Programmsteuervorrichtung abgegebenes Signal eingeleitet wird, wird der Schlauch 32 zusammengequetscht, und der Schlauch 27 freigelassen. Dies geschieht durch.Zusammenwirken des Nockens mit der bewegten Anordnung 44, die gegen die Kraft der Feder 30 vom Nocken 42 in den Zeichnungen gesehen nach oben bewegt wird. Das Antriebsstück 56 wird durch die Drehung der. Scheibe 51 nach oben bewegt. Hierbei wirkt es mit den Schultern 62 und 63 der Kolben 13 und 14 zusammen, so daß diese gleichzeitig nach.oben bewegt werden und infolge der Quetschung des Schlauches 32 die gesamte in den Pumpenräumen gesammelte Flüssigkeit durch die HpI-nadel oder -spritze 39 in einen Behälter 41 ausgetrieben wird, in den die /-nadel in der Zwischenzeit eingetaucht ist. Die gestaute oder gesammelte Flüssigkeitsmenge setzt sich aus der aus dem Behälter 40 während der ersten Bewegungsphase angesaugten Flüssigkeitsmenge und einer aus dem Behälter 36 ebenfalls während der ersten Bewegungsphase angesaugten Menge an physiologischem Wasser zusammen. ■·"-..

Man verfügt daher im Behälter 41 über eine Mischflussigke.it, welche die aus dem Behälter 40 angesaugte Flüssigkeit,umfaßt, ,z.B. vollständig zentrifugiertes Blut, von.dem man.einen Bruchteil an roten Blutkörperchen zum Zwecke einer Verdünnung mit. physiologischem Wasser in einem durch die Stellung der einstellbaren Anschlage 67 und 70 definierten Verhältnis entnimmt. . . =--!·-,.,.*

Während beider Bewegungsphasen, d.h. beim Ansaugen-wie auch beim Aur;treiben,bewegt sich Flüssigkeit in der einen oder .der anfieren Knmrnor dor beiden Pumpen. .-■■'.

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Das mit der Rolle 54' zusammenwirkende Langloch 55 dient zur Umschaltung der Ventile V₁ und V₂, welche die mit den beweglichen Abstützungen 28 und 41' zusammenwirkenden Schläuche 27 und 32 bilden, beim Stillstand der Kolben.

Die Vorrichtung zum Absperren der Schläuche 27 und 32 durch Zusammenquetschen, welche mit einer Feder 30 mit geeichter Charakteristik versehen ist, ermöglicht ein wiederholtes Arbeiten ohne Verschlechterung oder Beschädigung der Schläuche.

Fig. 9 zeigt in ihrem unteren Teil die Öffnungs- und Schließzustände der Ventile V₁ und V₂.

Die Kurve 74 im oberen Teil von Fig. 9 verdeutlicht die Arbeitsweise der Ventilsteuerung. Die Punkte 75 und 76 entsprechen dem oberen und unteren Totpunkt der Rolle 43. Der Winkelabstand zwischen dem Punkt 75 und dem Punkt 76 entspricht der entsprechenden Bewegung der Rolle 54' im Langloch 55. Ein von der Programmsteuervorrichtung abgegebenes Signal steuert jeden Arbeitszyklus.

Wenn eine Spülung vorgenommen werden soll, wird der Schalter 81 auf Handbetrieb umgeschaltet, um einen ununterbrochenen Ablauf von mehreren Arbeitszyklen sicherzustellen, wobei die Ventile V₁. und V₂ nacheinander die im unteren Teil der Fig. 9 dargestellten Öffnungs- und Schließstellungen einnehmen. Auch das Arbeiten der Vorrichtung ohne Flüssigkeitsfüllung ist ohne Schaden möglich. Das Füllungsvolumen der einen und/oder der anderen Pumpe kann in einfacher Weise dadurch verändert werden, daß die Kolben mit ihren Dichtringen ausgetauscht werden.

Patentansprüche: 5724

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zum Verdünnen von flüssigen Proben mittels einer Flüssigkeit, insbesondere für chemische und biologische Analysen, dadurch gekennzeichnet , daß sie zwei in Reihe geschaltete Kolbenpumpen (11, 13 und 12, 14) in einem offenen Kreislauf aufweist, dessen eines Ende (38) in einen die zu verdünnende Probe enthaltenden Behälter (40 oder 41) mündet und daß ein zwischen die Kolbenpumpen geschaltetes Ventil (V^) und ein zwischen sein anderes Ende (32) und die diesem benachbarte Kolbenpumpe (11, 13) geschaltetes Ventil (V₂) umfaßt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenpumpen4ls Tauchkolbenpumpen (11, 13; 12, 14) ausgebildet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Tauchkolben (13; 14) einen Abstand von der Innenfläche (15) des Pumpenkörpers (11; 12) hat, in dem der Tauchkolben aufgenommen ist, und daß eine auswechselbare Dichtung (16, 17» 26) zwischen jedem Tauchkolben und dem Pumpenkörper vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß sie eine Antriebsvorrichtung (51-64, 67, 70) zum gemeinsamen Antrieb der beiden Kolben (13; 14) umfaßt.
5. "Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung zwei einstellbare

Anschläge (67, 70) umfaßt.

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AO
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß sie Mittel (28, 29, 31, 41») zum Betätigen der Ventile (V₁, V₂) an den Totpunkten der Kolben (13, 14) umfassen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Ventile (V₁, V₂) durch Quetschen von zwischen den Kolbenpumpen (11, 13; 12, 14) und zwischen dem anderen Ende (32) und der diesem benachbarten Kolbenpumpe (11, 13) angeordneten Schläuchen (27, 32) absperrbar sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schläuche (27, 32) je zwischen einer ortsfesten Abstützung (29, 31} und einer beweglichen Abstützung (28, 41·) einer nockengesteuerten Quetschvorrichtung angeordnet
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Quetschvorrichtung eine geeichte Feder (30) zum Begrenzen der Schlauchquetschung umfaßt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß Mittel (81, 82) zum Starten der Kolbenbewegung mittels eines elektrischen Signals vorgesehen
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Kolbenbewegung durch ein von der Antriebsvorrichtung ausgelöstes Steuersignal gestartet wird.

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