DE3116321C2 - - Google Patents
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- DE3116321C2 DE3116321C2 DE3116321A DE3116321A DE3116321C2 DE 3116321 C2 DE3116321 C2 DE 3116321C2 DE 3116321 A DE3116321 A DE 3116321A DE 3116321 A DE3116321 A DE 3116321A DE 3116321 C2 DE3116321 C2 DE 3116321C2
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/483—Physical analysis of biological material
- G01N33/487—Physical analysis of biological material of liquid biological material
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- G—PHYSICS
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Description
Die Erfindung betrifft eine Durchströmzelle gemäß Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
Aus der DE-AS 25 57 542 ist eine Durchströmzelle für ein
Analysengerät bekannt, in die ein Meßfühler durch eine
Bohrung eines Kugelhahns einbringbar ist. Der Kugelhahn ist
in beliebiger Stellung montierbar und dient zum Absperren
von Wasserleitungen oder Galvanik-Bädern, mithin zum
Absperren verhältnismäßig großer Leitungsquerschnitte.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Durchström
zelle für ein Analysengerät zu schaffen, in dem eine genaue
Messung von zwei oder mehreren Bestandteilen einer kleinen
Fluidprobe, beispielsweise einer Blutprobe, erfolgt. Dabei
soll die Gefahr von Fehlmessungen durch Blasenbildung in der
Nähe der Meßsonde ausgeschaltet werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merk
male des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit dessen Ober
begriff.
Dadurch ist es möglich, die einzelnen Bestandteile einer
Blutprobe zu Diagnosezwecken sowie für die Steuerung von
medizinischen Geräten zu messen. Der pH, der pCO2 und der
pO2-Wert der Blutproben liefert nämlich wichtige klinische
Informationen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sch aus
den Unteransprüchen.
Obgleich das nachfolgende Ausführungsbeispiel die Messung
eines Ionen-Parameters sowie die Messung von Partial
drücken für Blutgase und Blut-Derivate betrifft, ist die
Erfindung nicht auf derartige Messungen beschränkt, son
dern läßt sich auch auf andere Messungen anwenden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs
beispiels näher erläutert; es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Blutgas-Analy
sengeräts;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Rückseite des
Geräts gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine auseinandergezogene Vorderansicht von Tei
len des Geräts gemäß Fig. 1;
Fig. 4 eine perspektivische Vorderansicht einer Unteran
ordnung von Zellenkörper und Elektrodenbuchsen;
Fig. 5A eine Seitenansicht des Zellenkörpers;
Fig. 5B einen schemtischen Schnitt durch den Zellenkör
per unter Darstellung des Probenströmungspfades;
Fig. 6 einen Schnitt durch einen Drehschieber in Eich
stellung;
Fig. 7A eine auseinandergezogene Rückansicht von Heiz
blöcken und von einer Montageplatte;
Fig. 7B ein Schaltbild für eine Heizung;
Fig. 8 einen Schnitt durch einen Heizblock unter Dar
stellung von Einzelheiten eines Probenvorwärmers;
Fig. 9 eine auseinandergezogene Vorderansicht von Tei
len des Gerätes gemäß Fig. 1, bei dem der Zel
lenkörper und die Heizblöcke zusammengesetzt
sind;
Fig. 10A einen Schnitt durch den Zellenkörper unter Dar
stellung des Probenströmungspfades;
Fig. 10B einen vergrößerten Schnitt durch einen Teil des
Probenströmungspfades gemäß Fig. 10A;
Fig. 11 eine Schemaansicht zu Darstellung der Anbrin
gungsorte von Ortsfühlern am Probenströmungspfad
des Geräts gemäß Fig. 1;
Fig. 12 und 13 Schemaansichten ähnlich wie Fig. 11, die zwei
Wege für eine kleinere Analysenprobe erkennen
läßt;
Fig. 14 eine Schemaansicht gemäß Fig. 11 zur Darstel
lung des Spülfluid-Strömungspfades; und
Fig. 15 eine Schemaansicht ähnlich wie Fig. 11, die den
Strömungspfad des Eichfluids in einem der Eichzu
stände verdeutlicht.
Fig. 1 zeigt ein Blutgasanalysengerät mit einem Gehäuse
10, das ein vorderes Sichtfenster 12 aufweist und in des
sen einem Ende eine pO2-Elektrodenanordnung 14 sowie eine
pH-Elektrodenanordnung 16 steckt. Wie in der Rückansicht
des Gerätes gemäß Fig. 2 dargestellt, stecken im anderen
Ende des Gehäuses 12 eine pCO2-Elektrodenanordnung 18 und
eine Bezugselektrodenanordnung 20. Das Gerät weist eine
Probeneinlaßöffnung 22 in einer Endfläche unter den Kohlen
dioxid-Elektrodenanordnung 18 und eine Auslaßöffnung 24 in
seiner Rückwand auf. Ferner ragt eine Ventilachse 26 aus
der Rückwand des Gerätes. In der Deckfläche des Gerätes
ist ein Fenster 28 vorgesehen, durch welches Licht in eine
im Gehäuse 10 vorgesehene Durchström-Probenzelle 30
fällt. An jeder Seite des Sichtfensters 12 ist eine Kammer
vorgesehen, die durch eine Füllkappe 32 verschlossen ist
und die Wasser zu Befeuchtung der Eichgase sowie für die
Eichung jeder Gaselektrode enthalten. An der linken Seite
des Gerätes sind Öffnungen 34, 35, 36 und 37 zum Anschließ
en der Eichfluidquellen vorgesehen.
Weitere Einzelheiten des Analysengeräts sind anhand von
Fig. 3 erkennbar. Die Durchströmzelle 30 ist aus einem
durchsichtigen, farblosen Stoff, beispielsweise Acrylglas,
hergestellt und weist vier Buchsen 40, 42, 44 und 46 auf,
die alle aus dem gleichen Material bestehen und leckdicht
mit dem Körper der Durchströmzelle 30 verbunden sind. Die
Rückwand 48 der Durchströmzelle 30 ist mit einer reflektie
renden Beschichtung versehen, die in Verbindung mit dem
lichtdurchlässigen Fenster 28 die zu analysierende Probe
bsser sichtbar machen, welche sich in dem durch die Durch
strömzelle 30 verlaufenden Strömungspfad 50 befindet. Man
erkannt anhand der perspektivischen Darstellung von
Fig. 4, sowie anhand der Seitenansicht von Fig. 5A und der
schematischen Schnittansicht gemäß Fig. 5B, daß sich der
Strömungspfad von einer Einlaßöffnung 52 mit einem Durch
messer von etwa 0,7 mm als erster Kanalabschnitt 54 unter
einem Winkel von etwa 50° nach oben zu einem Fühlerraum 56
erstreckt, der einen Einlaßdurchmesser von etwa 2,8 mm und
eine Tiefe von etwa 1,3 mm aufweist. Der Strömungspfad
verläuft weiter durch einen zweiten Kanalabschnitt 58, der
nach oben unter einem Winkel von etwa 30° geneigt ist und
in einen zweiten Fühlerraum 60 mit einem Öffnungsdurchmes
ser von etwa 4 mm und einer Tiefe von etwa 2,3 mm führt. Der
Strömungspfad verläuft weiter durch einen dritten Kanalab
schnitt 62, der unter einem Winkel von etwa 50° nach oben
in eine Zylinderkammer 64 führt, in der ein Strömungssteu
erventilkörper 66 mit einer Durchgangsbohrung 68 sitzt. Da
nach verläuft der Strömungspfad durch einen Kanalab
schnitt 70 in einen dritten Fühlerraum 72, der eine Öff
nung von etwa 3,5 mm Durchmesser und eine Tiefe von etwa
2,5 mm besitzt. Ferner verläuft der Strömungsweg durch Ka
nalabschnitte 74 und 76, die an ihrer Übergangsstelle eine
Spitze 77 aufweisen und in eine Bezugseletrodenöffnung 78
von 0,8 mm Länge münden. Die Spitze 77 liegt am Übergang
der Kanalabschnitte 74 und 76 etwa 1 mm über der Bezugselek
trodenöffnung 78. Durch Kanalabschnitte 80 und 82 verläuft
der Strömungspfad schließlich zu einer in der Rückwand 48
der Durchströmzelle 30 vorgesehenen Auslaßöffnung 83. Die
Einlässe der Fühlerräume 56 und 72 münden in der ebenen
Zellenfläche 84, während die Einlässe der Fühlerräume 60
und 70 in der gegenüberliegenden, ebenen Zellenfläche 86
angeordnet sind. Der Durchmesser jedes Kanalabschnitts be
trägt etwa 0,7 mm. Der Abstand der beiden Zellenflächen 84
und 86 beträgt etwa 13 mm. Das Innenvolumen des Probenströ
mungspfades von der Einlaßöffnung 52 zur Auslaßöffnung 83
in der Rückwand der Durchströmzelle 30 beträgt etwa 55µl.
Es sind zwar die verschiedensten Fluidsteuerungen verwend
bar, als besonders zweckmäßig hat sich jedoch ein Dreh
schieber gemäß US-Patentanmeldung 1 04 296 erwiesen. Gemäß
Fig. 4 weist der Absperrkörper 66 eine Durchgangsbohrung
68 auf. Außerdem sind in dem Absperrkörper 66 vier Eichka
näle 88 vorgesehen, von denen Fig. 6 zwei im Schnitt
zeigt. Jeder Eichkanal 88 erstreckt sich bis zu einer
Öffnung 90 in der Zylinderfläche des Absperrkörpers 66.
Jede Öffnung 90 ist durch einen eingeschlossenen O-Ring 92
sowie eine Halteplatte 94 abgedichtet, die mit Hilfe eines
Befestigungselements 96, vorzugsweise einer Schraube, be
festigt ist.
Fig. 3 zeigt an jeder Seite der Zelle 30 einen Heizblock
100 bzw. 102 aus Aluminium, von denen jeder eine ebene
Fläche 104 aufweist, die zur Wärmeübertragung an die ent
sprechende ebene Fläche 84 bzw. der 86 der Zelle 30 ge
klemmt ist. An die Vorderseite jedes Heizblocks ist eine
Heizungsplatte 106 mit Anschlußverbindungen 108 ange
bracht. Eine gemeinsame Montageplatte 110 gemäß Fig. 7
ist mit der Rückseite der Heizblöcke 100 bzw. 102 ver
schraubt. Eine Temperatursteuersonde 112 sitzt in einer
Vertiefung 114 des Heizblocks 102 zwischen Elektrodenbuch
senbohrungen 116 und 118. Ähnliche Elektrodenbuchsenbohrun
gen 120 und 122 sind in dem Heizblock 100 vorgesehen.
Gemäß Fig. 7B ist der die Temperatursteuersäule 112 bil
dende Meßthermistor in eine Brückenschaltung 113 geschal
tet, die eine geregelte Spannung von einer Bezugspannungs
quelle 111 erhält. Abgeglichene Spannungsverstärker 115 A
und 115 B speisen eine Stromverstärkerschaltung 117, die
einen Leistungstransistor 119 steuert, der seinerseits den
Stromfluß durch die Heizplatten 106 steuert. Über einen
Widerstand 121 wird eine Rückkopplungsschleife gebildet
und durch ein Grobeinstellungspotentiometer 123 sowie ein
Feineinstellungspotentiometer 125 wird eine Bezugsspannung
erzeugt. Ein Temperaturanzeiger 127 ist über einen elektro
nischen Schalter 129 an die Schaltung angeschlossen. Die
Heizplatte 106 sind parallel an eine Proportionalsteue
rung verdrahtet, welche die Temperatur der Heizblöcke 100
und 102 regelt. Ein Ausschnitt 124 bildet eine Sicherung
vor Überhitzung.
In der in Fig. 8 erkennbaren Bohrung 126 des Heizblocks
102 ist ein Probenvorwärmer 30 untergebracht, der eine
Aluminiumbuchse 132, einen konischen Fitting 134 aus rost
freiem Stahl und ein ebenfalls aus rostfreiem Stahl beste
hendes Durchgangsrohr 136 aufweist. Eine auf der Außenflä
che der Aluminiumbuchse 132 vorgesehene Epoxidharzbeschich
tung mit hohem elektrischen Widerstand isoliert die Buch
se 132 vom Heizblock 102. Eine Elastomerdichtung 138 sitzt
im Heizblock 102 und dichtet das konische Ende des Fit
tings 134 ab. An der Außenfläche des Heizblocks 102 ist
eine Isolierplatte 140 angeschraubt. Eine Klemmplatte 142
berührt eine unbeschichtete Fläche 144 der Aluminiumbuch
se 132 und stellt über ein Befestigungselement 146, vor
zugsweise eine Schraube, eine elektrische Verbindung zu
einer Fühlerleitung 148 dar, die alle ein Teil der elek
trischen Leitfähigkeits-Probenort-Messung darstellen.
Man erkennt in Fig. 3 ferner die Vorderwand des Gerätes,
die ein durchsichtiges Kunststoffteil 150 (aus Acrylglas)
aufweist, in der ein Sichtfenster 12 gebildet ist. An
beiden Seiten des Sichtfensters 12 sind Befeuchtungskam
mern 152 bzw. 154 vorgesehen, die jeweils durch eine Füll
kappe 32 verschlossen sind. Von der Öffnung 37 einströmen
des Eichgas gelangt durch eine Leitung 156 in die Befeuch
tungskammer 152 und strömt weiter durch eine Leitung 158,
die durch eine Bohrung 160 im Heizblock 100 führt. Von der
Öffnung 36 strömt ein zweites Eichgas durch eine Leitung
162 in die Befeuchtungskammer 154 und von dieser durch
eine in einer Bohrung 106 im Heizblock 102 liegende Lei
tung 164. Die Temperatur des Befeuchtungswassers in jeder
der Befeuchtungskammern 152 und 154 wird genau auf der
stabilen Gerätetemperatur gehalten, die durch die Tempera
tur der Heizblöcke 100 und 102 bestimmt wird, da das
Acrylglas 150 an den Vorderflächen der Heizblöcke
anliegt. Die Gasströmungsgeschwindigkeit durch jede Kammer
läßt sich durch Beobachtung der Blasen in den Befeuchtungs
kammern 152 und 154 steuern.
Gemäß Fig. 9 sind die Buchsen 40 und 42 durch die Elektro
denbohrungen 120 und 122 im Heizblock 100 und die Buchsen
44 und 46 durch die Bohrungen 116 und 118 im Heizblock 102
eingesetzt. Gemäß Fig. 10A sind die O2-Elektrodenanord
nung 14, ein Halteelement 170 und eine Elastomerdichtung
172 durch die Buchse 40 gesteckt und in dem Fühlerraum 56
der Durchströmzelle 30 in Stellung gebracht. In ähnlicher
Weise sind die CO2-Elektrodenanordnung 18, die pH-Elektro
denanordnung 16 und die Bezugselektrode 20 in den Fühler
räumen 60, 72 und 78 installiert. Jeder kugelförmige Fort
satz 174 einer Elektrodenanordnung liegt dabei in seinem
zugehörigen Fühlerraum, wobei die Elastomerdichtung 172
den Fühlerraum abdichtet. Eine Druckfeder drückt jede der
Elektroden in axialer Richtung gegen die Dichtung. Jeder
Einlaßkapillarkanalabschnitt erstreckt sich gemäß den
Fig. 10A und 10B unter einer Neigung nach oben und mündet
in einer Einlaßöffnung 173, die am Übergang von der Hohl
raumfläche 176 und der ebenen Wandfläche liegt, an der die
Elastomerdichtung 172 angeordnet wird. Jeder Auslaßkapil
larkanal verläuft von einer Auslaßöffnung 175, die in der
Oberseite des Fühlerraums vorgesehen ist, schräg nach
oben. Jeder Fühlerraum ist so bemessen, daß der gesamte
pH-empfindliche Teil 177 des kugelförmigen Fortsatzes 174
in dem Fühlerraum liegt und zur Gänze einer auf dem
Strömungspfad befindlichen Probe ausgesetzt wird, wobei
der Umfang des kugelförmigen Fortsatzes 174 einen Abstand
von etwa 0,5 mm zur Hohlraumwand 176 aufweist, während die
Spitze des kugelförmigen Fortsatzes 174 einen Abstand von
etwa 1,5 mm zur Basis des Hohlraums hat. Probenflüssigkeit
strömt von unten nach oben durch den Strömungspfad und
damit um und über die gesamte Meßfläche 177 der Meßelektro
de, wobei die Analysenkammer ein minimales Volumen auf
weist, was zusammen mit dem geneigten Kapillarkanal-Durch
strömpfad das Festhalten von Spüllösung oder Probenflüssig
keit in dem Fühlerraum reduziert. Die an der Oberseite
jedes Fühlerraums vorgesehene Auslaßöffnung 175 ist in
einer Ausführung durch eine Nut 178 erweitert, um mög
licherweise eingeschlossenes Gas zusätzlich abzuleiten.
Auf der Oberseite der Heizblöcke 100 und 102 ist auf einer
elektrischen Isolierplatte 190 ein Reinigunslösungs-Vor
wärmer 192 montiert. Ähnliche Pufferlösungs-Vorwärmer 194
und 196 sind an den Bodenflächen der Blöcke 100 bzw. 102
montiert. Eine glasfaserisolierte Muffe 198 liegt über der
Oberwand, der Rückwand und der Bodenwand und ist im Gehäu
se 10 untergebracht. Auf diese Weise stabilisieren die auf
37°C gehaltenen Aluminium-Heizblöcke 100 und 102 die Tempe
ratur der Durchströmzelle 30, der zur Gasaufbereitung
dienenden Befeuchtungskammern 152 und 154 und der Vorwär
mer 192, 194 und 196 in einem Gerät, das etwa 15 cm lang,
etwa 8 cm hoch und etwa 6 cm breit ist. Die Heizblöcke 100
und 102 sind elektrisch geerdet und liefern eine Abschir
mung für die Elektroden 14, 16, 18 und 20.
Fig. 11 zeigt den Probenströmungspfad durch das Gerät.
Die zu analysierende Probe wird von einem Probengefäß 200
durch eine Probennadel 202 entnommen und strömt durch
einen ersten Positionsfühler 204 zur Probeneinlaßöffnung
22 des Probenvorwärmers 103. Die Probe tritt an der ko
nischen Spitze des Fittings 134 aus dem Vorwärmer 130 aus
und strömt auf einem schlangenförmigen Pfad in der Durch
strömzelle 30 von der Einlaßöffnung 52 nacheinander zum
Fühlerraum 56, zum Fühlerraum 60, durch den Drehschieber
66, zum Fühlerraum 72 und schließlich zur Bezugselektroden
öffnung 78, worauf die Probe durch einen zweiten Positions
fühler 206, durch einen dritten Positionsfühler 208 und
durch einen vierten Positionsfühler 210 in den Reinigungs
lösungs-Vorwärmer 192 strömt, der an der Oberseite des
Heizblocks liegt. Von dort gelangt die Probe zur Auslaßöff
nung 24 in der Rückseite des Geräts. Die Positionsfühler
204, 206, 208 und 210 arbeiten auf dem Prinzip der elek
trischen Leitfähigkeitsmessung, wobei der Widerstand der
Probe eine elektrische Schaltung komplettiert. Zu der Posi
tionsmeßanordnung gehören außerdem der Probenvorwärmer 130
und der Drehschieber 66. An den Probenvorwärmer 130 und an
den Drehschieber 66 wird zur Probenortbestimmung ein
210 Hz-Signal gelegt.
Der Strömungssteuerschieber 66 hat drei Funktionsstellun
gen: Eine Analysenstellung, bei der die Durchgangsbohrung
68 mit den Kanalabschnitten 62 und 70 fluchtet; eine erste
Eichstellung gemäß Fig. 6, bei der das Eichgas von der
Öffnung 37 durch die Befeuchtungskammer 152 perlt und an
schließend zum Schieberkanal 88 a im Schieberkörper strömt,
der an den Kanalabschnitt 62 angeschlossen ist, während
eine Pufferflüssigkeit von der Öffnung 35 durch den Vorwär
mer 194 und den oberen Einlaß 88 b in den Kanalabschnitt 70
gelangt; und eine zweite Eichstellung, in der der Absperr
schieber 66 um 60° weitergedreht ist, so daß Eichgas von
der Zelle 30 durch die Befeuchtungskammer 154 und die Öff
nung 88 c des Absperrschiebers in den Kanalabschnitt 62 ge
langt, während eine Pufferlösung von der Öffnung 34 durch
den Vorwärmer 196 über den Schieberkanal 88 d in den Kanal
abschnitt 70 strömt.
Das Meßgerät hat fünf Funktionszustände: Zwei Eichzustän
de, zwei Probenanalysenzustände, nämlich für 65 µl Proben
und für 120 µl Proben, sowie einen Spülzustand. Eine exter
ne Mikroprozessorsteuerung wählt den jeweiligen Fluidströ
mungsverlauf für jede der Funktionen aus.
Im 120 µl Probenanalysenzustand wird der Drehschieber 66
in die in Fig. 11 erkennbare Stellung gebracht. Die Proben
nadel 202 wird in das Probengefäß 200 gesteckt und eine an
die Auslaßöffnung 24 angeschlossene, nicht dargestellte
peristaltische Pumpe wird derart angesteuert, daß sie etwa
120 µl Blut zum Vorwärmer 130 saugt. Die Leitfähigkeit der
Blutprobe geht als Widerstand eines Schaltkreises ein, der
den Vorwärmer 130 und den Positionsfühler 206 umfaßt, die
die Einführung einer Probe anzeigen und die Pumpe anhal
ten, wodurch die Probennadel 202 aus dem Probengefäß 200
zurückziehbar ist. Hierauf fördert die Pumpe die Probe zum
Drehschieber 66 und wird wieder angehalten, um ein Gleich
gewicht zwischen der Sauerstoffelektrodenanordnung 14 und
der Kohlendioxid-Elektrodenanordnung 18 auszubilden. An
schließend fördert die Pumpe die 120 µl Probe zum Posi
tionsfühler 210. Die Spitze 77 liefert eine Elektrolyttren
nung zwischen der Bezugselektrode 20 und der pH-Elektrode
16. Nachdem die zu analysierende Blutprobe derart geför
dert wurde und aufeinanderfolgend an drei Fühleröffnungen
sowie an der Bezugsöffnung festgestellt worden ist, werden
datenübertragende Schaltkreise freigegeben und es werden
gleichzeitig die pH, pCO2 und pO2-Werte gemessen.
Soll eine kleinere Analysenprobe von beispielsweise 65 µl
untersucht werden, dann wird die Probe lediglich bis zum
Positionsfühler 204 gefördert und anschließend wird die
Probennadel aus dem Probengefäß zurückgezogen. Die Probe
wird wiederum zunächst durch den Vorwärmer 130 zum Posi
tionsfühler 206 gemäß Fig. 12 gefördert, worauf der
Transportvorgang unterbrochen wird, um einen Gleichge
wichtszustand an den Kohlendioxid- und pH-Elektroden herzu
stellen. Dann wird die Datenübertragungsschaltung für die
Sauerstoffelektrode 14 freigegeben und es erfolgt eine
pO2-Messung der Mikroprobe. Die Probe wird dann weiter zum
Positionsfühler 208 gemäß Fig. 13 gefördert und es er
folgt die Messung des pH- und des Kohlendioxid-Wertes.
Nach dem Abschluß dieser Messungen wird die Probe aus dem
Gerät gespült.
Fig. 14 zeigt den Spülungspfad, wobei der Steuerschieber
66 in der Probenstellung verbleibt. Die Reinigung erfolgt
durch Rückwärtsströmung unter Druck, wobei Spüllösung
durch den Reinigungslösungs-Vorwärmer 192 und durch den
schlangenförmigen Pfad in der Durchströmzelle 30 bis durch
den Vorwärmer 30 und die Probennadel 202 gepumpt wird.
Anschließend wird die verbrauchte Reingungslösung abgelas
sen.
Fig. 15 zeigt den Strömungspfad im Eichzustand, wobei der
Drehschieber 66 zunächst in eine erste Eichstellung um 60°
und schließlich um weitere 60° in eine zweite Eichstellung
verdreht wird. In jeder Eichstellung wird eine Gasbla
sen-Eichkammer an den Einlaß des Drehschiebers 66 ange
schlossen und das Eichgas wird beim Perlen durch die
Blasenkammer befeuchtet. Anschließend strömt es durch den
Drehschieber in den Kanalabschnitt 62 und an den Fühler
räumen 60 und 56 vorbei und verläßt das Gerät durch den
Vorwärmer 130. Zur gleichen Zeit wird Pufferlösung durch
die an die Auslaßöffnung 24 angeschlossene Pumpe über den
gewählten Puffervorwärmer und den Schieberkanal zum Kanal
abschnitt 70 gefördert und strömt an dem Fühlerraum 72 und
an der Bezugselektrodenführung 78 vorbei.
Claims (20)
1. Durchströmzelle für ein Analysengerät zu Messung von
Parametern einer Fluidprobe, die eine Öffnung zu einem
in der Durchströmzelle (30) angeordneten Fühlerraum (72)
aufweist, eine in die Öffnung eingesetzte Meßelektrode
(16), und eine Einlaßöffnung (173) sowie eine Auslaß
öffnung (175) in dem Fühlerraum (72) besitzt, dadurch
gekennzeichnet, daß die Durchströmzelle (30) eine
im wesentlichen vertikale Zellenfläche (84)
besitzt, in der die Öffnung zu dem Fühlerraum (72)
angeordnet ist;
- - daß der Fühlerraum (72) halbkugelförmig ist;
- - daß die Einlaßöffnung (173) unten und die Auslaß öffnung (175) oben im Fühlerraum (72) angeordnet ist;
- - daß ein schräg nach unten verlaufender erster Kanalabschnitt (70) die Einlaßöffnung (173) des Fühlerraumes (72) mit einer Zellen-Einlaßöffnung (52) verbindet; und
- - daß ein schräg nach oben verlaufender zweiter Kanalabschnitt (74) an die Auslaßöffnung (175) des Fühlerraumes (72) anschließt und letzteren mit einer Zellen-Auslaßöffnung (83) verbindet.
2. Durchströmzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
sie gegenüberliegende Flächen
(84, 86) aufweist,
daß in jeder der Flächen (84 bzw. 86) mindestens ein Fühlerraum (56, 60, 72) vorgesehen ist,
und daß die Fühlerräume (56, 60, 72) durch einen schlangenförmigen Strömungspfad durch die Durchström zelle (30) seriell miteinander verbunden sind, wobei von einem Fühlerraum (56; 72) in einer Fläche (84) ein geradliniger Strömungskanalabschnitt (58, 70) zu einem Fühlerraum (60) in der gegenüberliegenden Flä che (86) verläuft.
daß in jeder der Flächen (84 bzw. 86) mindestens ein Fühlerraum (56, 60, 72) vorgesehen ist,
und daß die Fühlerräume (56, 60, 72) durch einen schlangenförmigen Strömungspfad durch die Durchström zelle (30) seriell miteinander verbunden sind, wobei von einem Fühlerraum (56; 72) in einer Fläche (84) ein geradliniger Strömungskanalabschnitt (58, 70) zu einem Fühlerraum (60) in der gegenüberliegenden Flä che (86) verläuft.
3. Durchströmzelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der schlangenförmige Durchströmpfad eine Anzahl gera
der Kanalabschnitte (54, 58, 62, 68, 70) aufweist,
die sich jeweils unter einer Neigung von einem Fühler
raum (56, 72) in einer Fläche (84) zu einem Fühler
raum (60) in der gegenüberliegenden Fläche (86) er
strecken.
4. Durchströmzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeich
net durch eine Heizung (100, 102) zur Aufrechterhal
tung einer bestimmten Temperatur in der Durchströmzel
le (30).
5. Durchströmzelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Heizung einen an jeder Seite der Durchströmzelle
(30) angeordneten Heizblock (100, 102) aus Metall auf
weist, der in wärmetaschendem Kontakt mit der gegen
überliegenden Zellenfläche (84, 86) liegt, und daß
jeder Heizblock (100, 102) Durchgangsbohrungen (116,
118, 120, 122) aufweist, die mit einem entsprechenden
Fühlerraum (56, 60, 72) fluchten.
6. Durchströmzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
einer der Heizblöcke (102) eine Bohrung (126) auf
weist, die mit einer Einlaßöffnung (52) der Durch
strömzelle (30) fluchtet, und daß ein Probenvorwär
mer (130) in die Bohrung (126) eingesetzt ist und zum
Einleiten der Probe durch den Vorwärmer (130) in die
Einlaßöffnung (52) dient.
7. Durchströmzelle nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch
einen Temperaturfühler zur Messung der Temperatur des metallischen Heizblocks (100, 102);
durch eine von dem Temperaturfühler angesteuerte Steu erschaltung zur Aktivierung der Heizung für die Auf rechterhaltung einer bestimmte Temperatur im metal lischen Heizblock (100, 102) und in der Durchströmzel le (30); und durch
eine Durchström-Wärmeaustauscheinrichtung, die die metallischen Heizblöcke (100, 102) berührt und an die Auslaßöffnung des Strömungspfades angeschlossen ist, um die Temperatur einer durch den Probendurchström pfad durchzuleitenden Spülungslösung zu stabilisie ren, wobei eine Vorwärmer-Durchströmeinrichtung in einem der metallischen Heizblöcke (100 bzw. 102) vor gesehen und an den Zelleneinlaß (52) angeschlossen ist, um die durch die Durchströmzelle (30) zu Analyse zwecken zu leitende Probe zu erwärmen.
einen Temperaturfühler zur Messung der Temperatur des metallischen Heizblocks (100, 102);
durch eine von dem Temperaturfühler angesteuerte Steu erschaltung zur Aktivierung der Heizung für die Auf rechterhaltung einer bestimmte Temperatur im metal lischen Heizblock (100, 102) und in der Durchströmzel le (30); und durch
eine Durchström-Wärmeaustauscheinrichtung, die die metallischen Heizblöcke (100, 102) berührt und an die Auslaßöffnung des Strömungspfades angeschlossen ist, um die Temperatur einer durch den Probendurchström pfad durchzuleitenden Spülungslösung zu stabilisie ren, wobei eine Vorwärmer-Durchströmeinrichtung in einem der metallischen Heizblöcke (100 bzw. 102) vor gesehen und an den Zelleneinlaß (52) angeschlossen ist, um die durch die Durchströmzelle (30) zu Analyse zwecken zu leitende Probe zu erwärmen.
8. Durchströmzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß sie aus durch
sichtigem Material besteht, so daß sie die auf dem Strö
mungspfad befindliche Probe optisch beobachtbar ist.
9. Durchströmzelle nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine
durchsichtige Vorderwand (150) mit einem Sichtfen
ster (12), wobei die durchsichtige Vorderwand (150)
Kammern (152, 154) zur Aufnahme von Behandlungsflüs
sigkeit aufweist, durch die ein Fühlereichgas leitbar
ist.
10. Durchströmzelle nach einem der Ansprüche 2 bis 9, gekennzeich
net durch einen in dem schlangenförmigen Strömungs
pfad der Durchströmzelle (30) vorgesehenen Drehschie
ber (66), der in einer ersten Stellung die Fühlerräu
me (5, 60, 72) seriell mit der Einlaßöffnung (52)
verbindet und in einer zweiten Stellung eine erste
Meßöffnung an einen ersten Eichfluideinlaß und eine
zweite Meßöffnung an einen zweiten Eichfluideinlaß
anschließt, wobei die beiden Meßöffnungen strömungs
mäßig voneinander derart getrennt sind, daß sich die
Fühler gleichzeitig und unabhängig voneinander eichen
lassen.
11. Durchströmzelle nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß ein erster Fühler zur Messung von
Gasparametern der Fluidprobe in einer ersten Meßöff
nung und ein zweiter Fühler zur Messung von Ionenpara
metern der Fluidprobe in einer zweiten Meßöffnung
vorgesehen ist.
12. Durchströmzelle nach einem der Ansprüche 2 bis 11, gekennzei
chnet durch eine Bezugsöffnung in einer der Zellenflä
chen (86), die strömungsmäßig an den schlangenförmi
gen Strömungspfad angeschlossen ist und eine Falle
(77) zur Verhinderung der Strömung von Bezugselektro
lyt von der Bezugsöffnung zu einer Meßöffnung auf
weist.
13. Durchströmzelle nach einem der Ansprüche 2 bis 12, gekennzeich
net durch eine Anzahl von entlang dem Strömungspfad
verteilten Positionsfühlern (204, 206, 208, 210) zur
Feststellung der jeweiligen Position der Fluidprobe
im Strömungspfad.
14. Durchströmzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß sie eine
ringförmige Dichtfläche um jede der Meßöffnungen auf
weist und daß eine Fläche des Strömungspfades die
ringförmige Dichtfläche schneidet.
15. Durchströmzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kanalabschnitt kapillare Ab
messungen hat, nämlich im Durchmesser kleiner als 1 mm
ist, und daß die gegenüberliegenden Zellenflächen
(84, 86) eben sind und einen Abstand von weniger als
5 cm haben.
16. Durchströmzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß das Volumen des Strömungspfades
zwischen Zelleneinlaß (52) und Auslaß weniger als
200 µl beträgt.
17. Durchströmzelle nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß der schlangenförmige Strömungspfad
in der Durchströmzelle (30) im wesentlichen in verti
kaler Richtung verläuft und daß Einrichtungen vorgese
hen sind, die die zu analysierende Probe aufwärts
durch den schlangenförmigen Strömungspfad fördern.
18. Durchströmzelle nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
an den Zellenauslaß eine Pumpe angeschlossen ist und
daß Einrichtungen vorgesehen sind, um eine Spüllösung
abwärts durch den schlangenförmigen Strömungspfad zu
leiten.
19. Durchströmzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß der halbkugelförmige Fühlerraum
(56, 60, 72) eine Tiefe von weniger als 5 mm und einen
Durchmesser von weniger als 5 mm hat, und daß die
Spitze des kugelförmigen Fortsatzes (174) in einem
Abstand von weniger als 2 mm von der Wand (176) des
halbkugelförmigen Fühlerraums (56) liegt.
20. Durchströmzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (173) für den
Formraum (56) unmittelbar an der Fläche (84) der
Durchströmzelle (30) mündet und einen Durchmesser von
weniger als 1 mm hat.
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