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Temperierbare Küvettenanordnung
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Die Erfindung betrifft eine temperierbare Küvettenanordnung mit einer
Küvette und einer Temperiervorrichtung, insbesondere für Messungen bei vorbestimmter
gleichbleibender Temperatur, wobei die Küvette zwei einander gegenüberliegende parallele,
durchsichtige und plane Fenster aufweist und mit den quer zu diesen Fenstern verlaufenden
Seitenwänden mit einem Wärmeleitkörper od. dgl. der Temperiervorrichtung in Berührung
bringbar ist.
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Es ist bekannt, Küvetten in Temperiervorrichtungen einzusetzen und
z. B. mittels einer Feder mit einer ihrer Wandungen in Kontakt mit einer erwärmten
Fläche des Aufnahmeschachtes der Temperiervorrichtung zu bringen. Im Fensterbereich
weist die Temperiervorrichtung z. B. Lochungen für den Durchtritt des Meßstrahles
auf. Nachteilig ist dabei, daß nur eine Fläche der Küvette intensiv einem Wärmeübergang
ausgesetzt ist. Dadurch ist auch die gleichmäßige Erwärmung innerhalb der Küvette
nicht immer ganz sichergestellt. Besteht die Küvette aus Kunststoff, ist der Wärmeübergang
weiter verringert, so daß zumindest mehr Zeit erforderlich ist, um den Küvetteninhalt
auf die gewünschte Temperatur zu bringen und dort zu halten.
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Es ist auch bereits eine Küvette mit an den Seitenwänden befindlichen
Rippen bekannt, die in einen U-förmigen Wärmeleitkörper einsteckbar ist. Dabei ist
Jedoch wegen des Fehlens einer Temperiervorrichtung mit Aufnahmeschacht zu befürchten,
daß über die Höhe des Wärmeleitkörpers die Temperatur abnimmt und so zu ungleichmäßiger
Erwärmung führt. Auch können die Fensterflächen viel Wärme abstrahlen, da der sie
abdeckende
Schacht fehlt. Darüber hinaus sind die Rippen und eventuell
mit den Rippen noch zusätzlich zu Taschen verbundene Stege aufwendig in der Herstellung.
Schließlich sind diese Küvetten nur zur optischen Untersuchung kleiner Flüssigkeitsmengen
geeignet.
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Es besteht deshalb die Aufgabe eine Küvetten-Anordnung der eingangs
erwähnten Art zu schaffen, bei der der Wärmeübergang zur Küvette bei verbesserter
Halterung schnell und gleichmäßig erfolgt, so daß insbesondere Enzym-Aktivitäts-Bestimmungen,
die bei zwingend vorgeschriebener Temperatur des Mediums erfolgen müssen, durchgeführt
werden können, aber auch alle anderen Messungen bei vorbestimmter, gleichbleibender
Temperatur.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht im wesentlichen
darin, daß wenigstens eine der quer zu den Fenstern verlaufenden Seitenwände der
Küvette von oben nach unten schräg gegen die andere Seitenwand hin verläuft und
daß in der Temperiervorrichtung die mit den Seitenwänden der Küvette korrespondierenden
Wandungen des Aufnahmeschachtes entsprechend schräg zueinander angeordnet sind.
Beim Einstecken der Küvette wird diese durch die konische Form im Bereich ihrer
Seitenwaiidungen in einen innigen und entsprechend gut wärmeleitenden Kontakt mit
den Wänden des Aufnahmeschachtes der Temperiervorrichtung gebracht. Bedingt durch
die Abschrägung kommt es nämlich in jedem Falle an den sich gegenüberliegenden Seitenwanden
zum Kontakt mit den erwärmten Wänden der Temperiervorrichtung, so daß die Küvette
von beiden Seiten her erwärmt wird. Die Schräge erlaubt ferner ein relativ festes
Eindrücken, bei dem der Kontakt unter einer gewissen Klemmwirkung erfolgt, die den
Wärmeübergang weiter verbessert.
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Es kann zweckmäßig sein, wenn die sich gegenüberliegenden Seitenwände
- vorzugsweise symmetrisch zu einer Längsmittelebene - schräg gegeneinander laufen
und die entsprechenden
Wände des Aufnahmeschachtes der Temperiervorrichtung
ebenfalls unter dem gleichen Winkel zueinander geneigt sind. Dadurch kann die Küvette
auch um 1800 um ihre in Funktionsstellung vertikale Achse gedreht in den Halter
eingesetzt werden. Nur beispielhaft sei erwähnt, daß die Seitenwände mit einer Steigung
von etwa 1 s 20 zueinander schräg stehen können.
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Eine besonders vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung
von eigener Bedeutung kann darin bestehen, daß die Schrägung der Wände des Aufnahmeschachtes
der Temperiervorrichtung durch einen lösbar in die Temperiervorrichtung einsetzbaren
Adapter gebildet ist, dessen Außenflächen etwa eben und parallel sind und deren
Abstand dem Abstand der Wandungen des Aufnahmeschachtes einer Temperiervorrichtung
für handelsübliche Küvetten entspricht, während die Innenwandungen des Adapters
die Schräge der Seitenwände der Küvette aufweisen.
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Dadurch kann die Temperiervorrichtung sowohl für handelsübliche Küvetten
als auch für die zur Erfindung zugehörigen Küvetten mit wenigstens einer abgeschrägten
Seitenwand verwendet werden. Außerdem können bereits vorhandene Temperiervorrichtungen
auf einfache Weise zur Verwirklichung der erfindungsgemäßen Anordnung herangezogen
werden.
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Durch die vorerwähnten erfinderischen Maßnahmen zur Verbesserung des
Wärmeüberganges kann auch kompensiert werden, wenn die Küvette aus Kunststoff besteht;
dann kann deren lierstellung nämlich so preiswert sein, daß sie nach einmaligem
Gebrauch vernichtet werden kann.
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Eine besonders zweckmäßige Anwendung der Erfindung ergibt sich, wenn
die Küvetten an ihren Seitenwänden einen vorzugsweise schrägen Absatz und darunter
schräg verlaufende Seitenwände aufweisen. Dadurch wird die Küvette für kleinere
Flüssigkeitsmengen ausgebildet, so daß die gleichmäßige Erwärmung dieser verminderten
Flüssigkeitsmenge noch sicherer möglich ist. Häufig genügt auch ein solcher verringerter
Querschnitt für die erforderliche Messung. Schließlich wird dadurch ein durch die
Verwendung von Kunststoff verminderter Wärmeübergang noch besser kompensielt
Der
Adapter kann im Längsschnitt gesehen U-förmig ausgebildet sein. Dabei kann der Adapter
im oberen Randbereich wenigstens einer seiner U-Schenkel od. dgl. eine Verformung,
eine Lochung od. dgl. als Entnahmehilfe aus der Temperiervorrichtung aufweisen.
In eine solche Lochung kann gegebenenfalls ein Werkzeug eingeführt werden, mit dem
der Adapter aus der Temperiervorrichtung herausgezogen werden kann, sofern er lösbar
in diese einsetzbar ist und die Temperiervorrichtung auch zum Einsetzen von handelsüblichen
Küvetten mit geraden Seitenwänden vorgesehen ist.
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Es sei noch erwähnt, daß die Temperiervorrichtung mehrere Aufnahmeschächte
für Küvetten aufweisen kann. Falls die Temperiervorrichtung mit einem Adapter zusammen
die erfindungsgemäße Anordnung bildet, können entweder mehrere Adapter oder auch
gemischt Aufnahmeschächte mit und ohne Adapter versehen werden.
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Bei einem lösbar einsetzbaren Adapter ist es vorteilhaft, wenn er
aus Metall besteht.
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Insbesondere bei Kombination einzelner oder mehrerer der vorbeschriebenen
Merkmale und Maßnahmen ergibt sich eine temperierbare Küvettenanordnung, bei der
ein guter und gleichmäßiger Wärmeübergang über den gesamten Meßbereich einer Küvette
auch dann möglich ist, wenn diese aus Kunststoff besteht. Vor allem kann beim Einsetzen
der Küvette durch das Einsetzen selbst der Kontakt zwischen den wärmeleitenden Flächen
und dcn Küvetten-Seitenwänden verbessert werden, da ein geringer Einführdruck bereits
zu einem sehr großen Flächendruck an den wärmeübertragenden Flächen führt. Verluste
durch Fugen oder Spalten werden so gering wie möglich gehalten. Enzym Aktivitäts-BestimmungenJals
auch kinetische Messungen können unter den bestmöglichen Bedingungen durchgeführt
werden.
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Nachstehend ist die Erfindung mit ihren ihr als wesentlich zugehörenden
Einzelheiten anhand der Zeichnung noch näher beschrieben. Es zeigt jeweils in schaubildlicher
Darstellung:
Fig. 1 eine Temperiervorrichtung, einen Adapter und
eine Küvette vor dem Zusammenfügen zu der erfindungsgemaßen Anordnung, Fig. 2 eine
Küvette vor dem Einsetzen in einen innerhalb der Temperiervorrichtung befindlichen
Adapter und Fig. 3 die erfindungsgemäße temperierbare Küvettenanordnung, wobei nur
ein Aufnahmeschacht der Temperiervorrichtung besetzt ist sowie Fig. 4 eine abgewandelte
Küvette mit Adapter.
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Eine im Ganzen mit 1 bezeichnete temperierbare Küvettenanordnung weist
eine oder mehrere Küvetten 2 und eine Temperiervorrichtung 3 insbesondere für Messungen
bei vorbestimmter gleichbleibender Temperatur auf, wobei die dargestellte Küvette
2 zwei einander gegenüberliegende paralle, durchsichtige und plane Fenster 4 aufweist
und mit den quer zu diesen Fenstern 4 verlaufenden Seitenwänden 5 mit einem noch
zu beschreibenden Wärmeleitkörper od. dgl. der Temperiervorrichtung 3 in Berührung
bringbar ist.
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Vor allem in den Figuren 1 und 2 erkennt man, daß die Seitenwände
5 der Küvette 2 von oben nach unten schräg gegeneinander hin verlaufen und Fig.
2 zeigt außerdem, daß in der Temperiervorrichtung 3 die mit den Seitenwänden 5 der
Küvette 2 korrespondierenden Wandungen 6 des Aufnahmeschachtes 7 entsprechend schräg
zueinander angeordnet sind. Dabei ist im Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß die
Schrägung der Wände 6 des Aufnahmeschachtes 7 der Temperiervorrichtung 3 durch einen
lösbar in die Temperiervorrichtung bzw. deren Schacht 7 einsetzbaren Adapter 8 gebildet
ist, dessen Außenflächen 9 etwa eben und parallel sind und deren Abstand dem Abstand
der ursprünglichen Wandungen 10 des Aufnahmeschachtes 7 der Temperiervorrichtung
3 für handelsübliche Küvetten entspricht, während die Innenwandungen 6 des Adapters
8 die Schräge der Seitenwände 5 der Küvette 2 aufweisen.
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Man erkennt insbesondere in Verfolgung der Figuren 1 bis 3
deutlich,
daß in eine handelsübliche Temperiervorrichtung 3 und dort in deren Aufnahmeschächte
7 Adapter 8 eingesetzt werden können, die dann die Küvetten 2 aufnehmen. Die Seitenwände
5 der Küvetten 2 werden dann über die Adapter 8 flächig und innig berührt, so daß
ein guter Wärmeübergang von der Temperiervorrichtung 3 über den Adapter 8 auf die
Küvette 2 erfolgt. Die Schräge erlaubt dabei ein gewisses Eindicken der Küvette
in den Adapter-Zwischenraum, wodurch sich ein sehr fester Sitz und eine sehr feste
Berührung der Flächen 5 und 6 mit entsprechend gutem Wärmeübergang ergibt. Dabei
laufen die sich gegenüberliegenden Seitenwände 5 im Ausführungsbeispiel symmetrisch
zu einer Längsmittelebene schräg gegeneinander, während die entsprechenden Wände
6 des Adapters unter dem gleichen Winkel zueinander geneigt sind. Die Küvette 2
kann also auch gegenüber der Darstellung in Fig. 1 um 1800 um ihre vertikale Achse
gedreht eingesetzt werden.
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Die Temperiervorrichtung 3 kann sowohl für handelsübliche Küvetten
als auch für die erfindungsgemäßen Küvetten 2 verwendet werden, indem entweder kein
Adapter eingesetzt wird oder indem der Adapter 8 benutzt wird. Außerdem können bereits
vorhandene Temperiervorrichtungen 3 auf einfache Weise zu der erfindungsgemäßen
temperierbaren Küvettenanordnung umgebaut werden, indem Adapter 8 in ihre Schächte
7 eingeführt werden.
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Es ist jedoch auch möglich, Temperiervorrichtungen 3 von vornherein
mit schräg gegeneinander verlaufenden Seitenwänden 6 zu versehen, wodurch ein gesonderter
Adapter eingespart wird.
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Man erkennt im Ausführungsbeispiel, daß die dargestellte Küvette 2
an ihren Seitenwänden 5 einen vorzugsweise schrägen Absatz 11 und darunter die eigentlichen
schräg verlaufenden Seitenwände aufweist. Dadurch werden Küvetten für kleinere Flüssigkeitsmengen
gebildet, die entsprechend gut und gleichmäßig durchwärmt werden und warm gehalten
werden können. Dabei ist der im Ausführungsbeispiel vorgesehene Adapter 8 im Längsschnitt
gesehen U-förmig ausgebildet, wodurch er besonders einfach herstellbar ist. Im oberen
- vorzugsweise
entsprechend dem Absatz 11 an der Küvette 2 stärker
abgeschrägten - Randbereich 12 wenigstens eines der U-Schenkel hat der Adapter 8
gemäß dem Ausführungsbeispiel eine Lochung 13 als Entnahmehilfe aus der Temperiervorrichtung.
Man erkennt zum Beispiel in Fig. 2, daß der Randbereich 12 mit dem Loch 13 über
die Temperiervorrichtung vorsteht, so daß an dem Loch 13 leicht ein Werkzeug od.dgl.
angesetzt werden kann. Der Meßstrahl kann durch den Meßkanal 14 ungehindert zu den
Fenstern 4 zwischen den Adapterschenkeln gelangen.
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Um einen guten Wärmeübergang von der Temperiervorrichtung 3 über den
Adapter auf die Küvette zu erreichen, besteht der Adapter zweckmäßigerweise aus
Metall insbesondere aus magnetisiertem Metall um die Fixierung in der Halterung
zu verbessern. Die Küvette kann gegebenenfalls aus Kunststoff bestehen, wenn Enzym-Aktivitäts-Bestimmungen
durchgeführt werden. Ihre Herstellung ist dann so preiswert, daß sie nach einmaligem
Gebrauch vernichtet wird. Aufgrund der besonderen Form der Kunststoff-Küvette wird
ein schnellerer Wärmeübergang gewährleistet.
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Die Temperiervorrichtung 3 weist gemäß dem Ausführungsbeispiel mehrere
Aufnahmeschächte 7 für Küvetten auf, wobei im Ausführungsbeispiel nebeneinander
Küvetten für die erfindungsgemäße Anordnung und auch Küvetten mit quadrati -schem
Querschnitt Verwendung finden können.
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Eine etwas abgewandelte Küvette 2a mit entsprechend daran angepaßtem
Adapter 8a zeigt Fig.4. Die Außenabmessungen sind dabei so, daß diese Anordnung
wiederum mit der Temperiervorrichtung 3 zusammenwirken kann. In diesem Falle hat
die Küvette 2a wiederum quer zu ihren parallelen Fenstern verlaufende schräge Seitenwände
5a, jedoch keinen Absatz, der diese Seitenwände sprunghaft einander näherbringt.
Die
Küvette 2a ist also für ein größeres Volumen vorgesehen. Die Anpassung an die Temperiervorrichtung
3 erfolgt mit dem Adapter 8a, jedoch könnte auch in diesem Falle der Aufnahmeschacht
der Temperiervorrichtung 3 von vorneherein die den Außenabmessungen der Küvette
2a entsprechenden Innenmaße haben.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Küvettenanordnung besteht
noch darin, daß auch die Küvetten aus der erfindungsgemäßen Anordnung wieder gut
entnommen werden können, was durch ihre schrägen Seitenwände erleichtert wird.
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Darüberhinaus wird insbesondere bei Kunststoff-Küvetten durch diese
schräge Anordnung der Seitenwände die Herstellung vereinfacht. Die Vorteile ergeben
sich vor allem bei der im Ausführungsbeispiel dargestellten Halbmikro-Küvette.
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Alle in der Beschreibung, den AnsprUchen und der Zeichnung dargestellten
Merkmale und Konstruktionsdetails können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination
miteinander wesentliche Bedeutung haben.
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- Ansprüche -