DE1598260A1

DE1598260A1 - Verfahren und Einrichtung zum Auswerten von Konzentrationsgradienten in kapillaren Leitungen von Analysatoren durchstroemenden Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE1598260A1
Application number: DE1966C0038962
Authority: DE
Inventors: Hrdina Dr-Ing Jiri
Original assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Current assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Priority date: 1965-05-05
Filing date: 1966-05-04
Publication date: 1970-12-17
Also published as: CH448566A; DE1598260B2; AT285213B; SE336476B; GB1150501A; BE680543A; US3422667A

Description

p. Db. CLeUed Ckciestedt 1 5 9 8 2 C Q

PATENTANWALT

9. Juli 1969 Anw. Akte 75/12 Patentanmeldung Aktenzeichen: P 15 98 260.2-52

Anmelder: Ceskoslovenska akademie ved, Praha 1

Titel: Verfahren und Einrichtung zum Auswerten von Konzentrationsgradienten in kapillaren Leitungen von Analysatoren durchströmenden Flüssigkeiten

In manchen Fällen zeigt sich bei den in der Laboratoriumstechnik verwendeten Apparaturen, insbesondere bei den überaus leistungsfähigen modernen Typen von Analysatoren für Gemische von Aminosäuren und ähnl. Stoffen die Notwendigkeit, dass die Auswertung mit einer möglichst geringen und auch nichtgewünschten Herabsetzung der Konzentrationsgradienten, die zum Beispiel durch Trennen der Gemische auf einer chromatographischen Kolonne erzielt , wurden, verlaufen soll. Die Entwertung dieser Trennung, die das gewöhnlich angewendete Verfahren verursacht, wenn das Gemisch des Eluats mit dem Reaktionsreagens einen langen, kapillaren Reaktor bei erhöhter Temperatur durchläuft, kann in einer Reihe von Fällen durch die Anwendung von Blasenkolben, die den Strom der Flüssigkeit auf einzelne von einander getrennte Abschnitte aufteilen, herabgesetzt werden. Vor der eigentlichen Aucwerteeinrichtung, zum Beispiel einem Photometer, kann die erwähnte Aufteilung auf Abschnitte gewöhnlich dadurch beseitigt

Unteren

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werden, dass die Blasen (im allgemeinen jede Art von mit der Reaktionsflüssigkeit unmischbaren Medium) von der Auswerteeinrichtung aus dem Strom entfernt werden. Nach dieser Beseitigung fliessen die voneinander abgetrennten Abschnitte von Neuem in einem kontinuierlichen Strom zusammen, allerdings mit dem Nachteil, dass wiederum der unerwünschte Beitrag zur Entwertung der Konzentrationsgefälle eintritt. Dies ist aber bei Einrichtungen, die mit einer maximalen Effektivität arbeiten sollen, unzulässig. In solchen Fällen muss Vorsorge getroffen werden, dass die endgültige Auswertung in den einzelnen von den Blasenkolben getrennten Abschnitten vor sich geht. Hierbei liegt die Schwierigkeit darin, dass auch bei völlig genauer Dosierung in gleichen Zeitintervallen, in denen die Blasen vor dem Reaktor in den Strom eingedrückt werden, am Ende der ganzen Einrichtung an den Stellen der Auswertung eine bestimmte Instabilität in den Lagen der einzelnen Blasen im Augenblick des Eindrückens der Blasen entsteht. Selbstverständlich sollten unter idealen Verhältnissen bei den regelmässigen Zeitintervallen, in denen die Blasen vor dem Reaktor eingedrückt werden, auch die Blasen hinter dem Reaktor eine genaue Lage gegen die Auswerteeinrichtung bewahren.

Durch den Einfluss verschiedener, schwer kontrollierbarer Umstände ist jedoch das Einhalten dieses idealen Zustandes praktisch unmöglich. Die Lagen der Blasen in den angeführten Augenblicken bleiben nicht konstant, sondern sie ändern sich in der Regel laufend in einer solchen Weise, dass sie sich manchmal systematisch etwas verspäten und manchmal beschleunigen. Hierbei besteht jedoch die Grundbedingung, die für eine ordentliche Auswertigung erfüllt werden muss, dass immer diejenigen Abschnitte

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(zum Beispiel immer der x-te Abschnitt mit einer Ordnungszahl gerechnet von Null an der Stelle des Eindrückens) ausgewertet werden muß und dass es auf keinen Fall dazu kommen darf, dass sich im Augenblick der Auswertung an der Stelle der Auswertung eventuell eine den gegebenen Abschnitt auch nur teilweise beschränkende Blase zeigt; umsoweniger darf ein Übergang in den Zustand eintreten, wenn zum Beispiel der Nachbarabschnitt durchgemessen wird.

Das Verfahren und die Einrichtung gemäss der Erfindung geht von der Erkennung des geschilderten Standes aus und durch die Erfindung wurden Mittel gefunden, durch die erreicht werden kann, dass alle oben angeführten Bedingungen erfüllt werden, insbesondere die Bedingung, dass nach Möglichkeit immer nicht nur ein einziger Abschnitt, sondern nur der mittlere Teil dieses Abschnittes, der von den begrenzenden Blasen mit genügenden Reserven entfernt ist, durchgemessen wird. Diese Reserven sind insbesondere im Hinblick darauf notwendig, dass sich in den Räumen dicht vor und nach den Blasen in der Regel manchmal segregierte feste, flüssige oder gasförmige Teile anhäufen, und dass an diesen Stellen eine weit geringere Wahrscheinlichkeit einer völligen Homogenität, die eine Bedingung einer richtigen Auswertung ist, besteht.

Die Erfindung besteht bei einer optischen Einrichtung zum Auswerten von Konzentrationsradienten in Flüssigkeiten, welche in kapillaren Leitungen von physikalisch-chemischen Analysatoren strömen und durch Gasblasen in kleine FlUssigkeitsabschnitte geteilt werden, darin, dass entlang des Auswerteteiles der Kapillare ein photoelektrischer Abnehmer, bestehend aus einer Lichtquelle, Linsen und einem lichtempfindlichen Element auf einer Gewindemutter befestigt ist, durch welche eine Gewindezugspindel geht, die von

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einem Servomotor gesteuert wird, welcher durch den Photostrom des photoelektrischen Abnehmers geschaltet wird, wobei entlang der Leitung für die anzuwertende Flüssigkeit eine durchleuchtete Platte und ein Vielkantprisma vorgesehen ist, welches von einem Antrieb mit gesteuerter Drehzahl bewegt wird, um eine Unbeweglichkeit der gemessenen Stelle in der Leitung gegenüber dem lichtempfindlichen Element zu erreichen.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht und schematisch dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 zeigt ein Schema, auf dem die gegebene Problematik und auch die Mittel zu ihrer Lösung zu erkennen sind;'

Figuren 2 und 3 stellen einige Details der Durchführung dar.

Es geht um den beispielsweisen Fall eines Analysators, zum Beispiel für ein kompliziertes Gemisch von Aminosäuren und ähnlichen Stoffen.

Die Pumpe Ί sichert den Durchlauf des Eluenten durch die Kolonne 3, die mit der Pumpe durch die Leitung 2 verbunden ist. Das aus der Kolonne 3 durch die Leitung 4 ausfliessende Eluat wird mit dem Auswertereagens, zum Beispiel mit dem Ninhydrinreagens vermischt, das mit der Pumpe 5 gefördert wird und durch die Leitung 6 in den Mischknoten 7 gelangt. In diesen Mischknoten 7 oder nahe ihm mündet auch die Leitung 8, welche die genau programmierten, gaskolbenbildenden Gasdosen mittels der Pumpe 9 zuführt, welche beinahe augenblicklich die zugehörigen Dosen durch Einwirkung des Nockenmechanismus, dargestellt durch die in Richtung des Pfeilers 11 sich drehende Nocke 10, austreibt. Das Eluat fliesst durch die Leitung 4 in den Mischknoten 7 mit einer mehr oder weniger

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gleichmässigen Geschwindigkeit; das Ninhydrin-Auswertersagens fliesst durch die Leitung 6 in einzelnen voneinander abgetrennten Pulsen zu, am besten immer zwischen den Zeitpunkten, wenn die Gasblase durch die Leitung 8 in den Knoten 7 eingedruckt wird. Das Erreichen eines solchen Standes liegt in der zugehörigen Synchronisierung der Pumpen. Das Reaktionsgemisch, das sich aus den einzelnen voneinander durch Gaskolben abgetrennten Abschnitten zusammensetzt, wird durch die Leitung 12 in den kapillaren Reaktor resp. in die Kapillare 13 zugeführt und strömt von dort nach abgelaufener Reaktion durch die Leitung 14 in die eigentliche Auswerteeinrichtung, die in der Abbildung 1 durch die die Wunde der Durchflussauswerteeinrichtung darstellenden Doppellinie dargestellt ist. In der bbildung sind die Abschnitte der Flüssigkeit 15 und die abtrennenden Blasenkolben 16 gekennzeichnet.

Mit einigen Punkten 17 ist das Zusammenballen der Segregate in der Nahe einer von den Blasen 16 angedeutet. Der mittlere Teil des Abschnittes 15, in dem die eigentliche Auswertung vorsichgeht, ist durch die Klammer 18 angezeigt; dieser Teil bewegt sich einigermassen in der Weise, dass sich seine Mitte nach vorn oder rückwärts in der Richtung des Stromes bewegt, wie durch den Doppelpfeil 19 dargestellt ist. Die Auswerteleitung mündet entweder in den freien Raum oder in den Abgeschlossenen Raum 20, in dem der Druck reguliert werden kann·

Die angeführte unerwünscht· Bewegung des Teiles 18 entsteht durch unkontrollierbare, resp· schwer auf einer bestimmten Höhe erhaltbare Einflüsse, wie zum Beispiel durch geringe Änderung des Heizbades 21, das die Reaktionskapillare 13 auf erhöhter Temperatur hält. Auch geringe Änderungen der Temperatur können verhältnismäseig bedeutenden Einfluss auf die Grosse der einzelnen Blasen und

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dadurch auch auf die resultierende Lage der Blasen 16 in Hinblick auf die Auswerteeinrichtung haben* Ein anderer solcher Einfluss ist zum Beispiel auch der äussere Druck, der den Druck in der Leitung beeinflussen kann und zwar einerseits durch die Kommunikation mit dem Endteil der Auswerteeinrichtung und andererseits durch die Kompressionswirkung auf die Reaktionskapillare und die Übrigen Leitungen, die gewöhnlich aus Kapillaren aus Kunststoff, welche einen niedrigen Elastizitätsmodul haben, hergestellt sind und bei einem bestimmten Grad der elastischen Nachwirkung und ähnl. schwer kontrollierbare Eigenschaften zeigen.

Es ist klar, dass durch eine zweckmässige Regelung des Druckes im Raum 20 eine Kompensation der angeführten schwer kontrollierbaren Einflüsse mit dem Ziel erreicht werden kann, dass der mittlere T^iI 18 im gegebenen Augenblick des Durchmessens des auszuwertenden Abschnittes in der gleichen relativen Lage gegen die Auswerteeinrichtung derart bleibt, dass durch die angeführte Regulierung des Druckes im Raum 20 die Blasen 16 bei einer unbeweglichen Auswerteeinrichtung immer an der gleichen Stelle sind. Die gleiche Wirkung zum Erreichen einer relativen Unbeweglichkeit des mittleren Teiles 18 des durchgemessenen Abschnittes und des Auswertefühlers kann dadurch erzielt werden, dass die Lage des Fühlers so geändert wird, dass diese im Augenblick der Messung den event, veränderlichen Lagen de« mittleren Abschnittes 18 des durchgemessenen Abschnittes entspricht. Dies kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass die Lage der Blasen in bestimmten programmierten Augenblicken, zum Beispiel photoelektrisch festgestellt wird und die zugehörige Einrichtung die Lage dieser Blasen in den zugehörigen Augenblicken des Messens gemeinsam mit der Lageänderung des AuswertefUhlers so sicherstellt, daß

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die oben angeführte relative Unbeweglichkeit des Fühlers gegen den Abschnitt erreicht wird. Dieser Fall ist schematisch in der Abbildung 2 dargestellt, die den Endteil der Leitung 14 mit der Auswerteeinrichtung zeigt. Die Lage der Blase 16, resp. ihres rückwärtigen Meniskus, wird in den gegebenen Augenblicken durch den photoelektrischen Fühler festgestellt, der im Prinzip aus der Lichtquelle 22, der Linse 23 und der weiteren Linse 24 besteht, von denen die Strahlen auf das lichtempfindliche Element 25 fallen. Das elektrische Signal 26 spricht darauf an, ob der Lichtfluss an der Stelle der Blase den flüssigen oder den gasförmigen Abschnitt durchschreitet und wird nach bekannten Prinzipien durch die Einrichtung 27 so ausgewertet, dass es durch die gestrichelt gezeichnete Verbindung 28 auf den Servomotor 29 einwirkt, der die Gewindezugspindel 30, auf der sich die Gewindemutter 31 nach rechts oder links verschiebt, in Rotation versetzt, und zwar so, dass die oben angeführte Bedingung erfüllt wird, dass der mittlere Teil 18 des durchzumessenden Abschnittes mit der Lage des nichteingezeichneten eigentlichen Fühlers, der die Bewegung gemeinsam mit der Schraubenmutter 31 vollführt, übereinstimmt. Die Abbildung 3 zeigt schematisch die Ergänzungseinrichtung zur vorherigen Zeichnung. Ihr Zweck liegt darin, auch bei einer Bewegung des Abschnittes, resp. der Blasen 16 die Blase 16 resp. zum Beispiel ihr rückwärtiger Meniskus in dauernder Raumkoinzidens mit dem photoelektrischen Fühler bleibt. Als Lichtquelle dient hier zum Beispiel die durchgeleuchtete Platte 32 oder der Faden der Lampe, die entlang der Auswerteröhrel4 angeordnet ist. Das optische System ist in diesem Fall ergänzt durch das rotierende Vielkantprisma 33, das im Sinne des Pfeiles 34 mit einer solchen Geschwindigkeit rotiert, dass das Bild des rückwärtigen Meniskus der Blase 16 auch bei ihrer Bewegung unbeweglich bleibt gegen das lichtempfindliche Element 25 nach der bildhaften Darstellung durch die Optik 24, die eventuell eine einfache Linse

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oder ein kompliziertes System sein kann.

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Claims

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Patentanspruch

Optische Einrichtung zum Auswerten von Konzentrationsradienten in Flüssigkeiten, welche in kapillaren Leitungen von physikalisch-chemischen Analysatoren strömen und durch Gasblasen in kleine Flüssigkeitsabschnitte geteilt werden, dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Auswerteteiles der Kapillare ein photoelektrischer Abnehmer, bestehend aus einer Lichtquelle (22), Linsen (23,24) und einem lichtempfindlichen Element (25) auf einer Gewindemutter (31) befestigt ist, durch welche eine Gewindezugspindel (30) geht, die von einem Servomotor (29) gesteuert wird, welcher durch den Photostrom des photoelektrischen Abnehmers geschaltet wird, wobei entlang der Leitung für die anzuwertende Flüssigkeit (14) eine durchleuchtete Platte (32) und ein Vielkantprisma vorgesehen ist, welches von einem Antrieb mit gesteuerter Drehzahl bewegt wird, um eine Unbeweglichkeit der gemessenen Stelle in der Leitung (14) gegenüber dem lichtempfindlichen Element (25) zu erreichen.

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Neue Unterlagen (Art l i J Aüh. 2 Ur. 1 Satz 3 dee Änderung«··· v. 4.

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