DE69021912T2

DE69021912T2 - Probeneinspritzzelle.

Info

Publication number: DE69021912T2
Application number: DE69021912T
Authority: DE
Inventors: Delbert D Jackson; Samuel G Ricchio
Original assignee: Beckman Instruments Inc
Current assignee: Beckman Coulter Inc
Priority date: 1989-03-13
Filing date: 1990-02-15
Publication date: 1996-02-15
Anticipated expiration: 2010-02-16
Also published as: US5132233A; EP0388018B1; JPH0720602Y2; ES2078941T3; DE69021912D1; EP0388018A2; JPH02120073U; EP0388018A3

Description

In Bezug genommene verwandte Anmeldungen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Erfindungen und Offenbarungen, wie sie den Gegenstand der EP-A-388 012, EP-A-388 013, EP-A-388 014, EP-A-388 015 und EP-A-388 017 bilden.

Hintergrund

Die Erfindung betrifft automatische Analyseinstrumente. Im besonderen ist die Erfindung auf eine Injizier- bzw. Einspritzzelle zum Injizieren bzw. Einspritzen von Strömungsmittel- bzw. Flüssigkeitsproben in das Instrument zur Analyse gerichtet. Eine derartige Injektionszelle ist aus der US-A-4 574 850 bekannt.
Für Zwecke der automatischen klinisch-chemischen Analyse sind verschiedene Analysatoren verfügbar. Bei diesen Analysevorrichtungen finden unterschiedliche Arten von Analyseverfahren Anwendung, zur Erzielung erwünschter Eigenschaften und Vorteile.
Bei einem speziellen Typ findet eine Mehrzahl einzelner Analysemodule mit offenen Reaktions- oder Probenbechern Anwendung. Eine automatisierte Probensonde entnimmt ein Probenvolumen aus Proben in den auf einem Karussell angeordneten Probenbechern und verteilt die Probenflüssigkeit bzw. das Probenströmungsmittel auf Analysemodule gemäß Tests, die von einer Bedienungsperson des Instruments ausgewählt werden.
Bei einem anderen Typ von Analysator findet eine Strömungszelle Anwendung, durch welche die Probe und ein Verdünnungsmittel hindurchströmen, zur Bestimmung von Elektrolyten in der Probe. Diese Analysevorrichtung verwendet ebenfalls eine Probenaufnehmsonde, die sich in den Probenbecher hinein erstreckt, um Probe in die Sande aufzusaugen. Danach wird die Probe aus der Sonde in eine Injizier- bzw. Einspritzzelle ausgestoßen oder abgegeben.
Bei den bestehenden Konstruktionen der Injizier- bzw. Einspritzzelle und der zugehörigen Sonde ergeben sich gewisse Nachteile. Es ist ein periodisches Waschen der Sonde erforderlich, um eine Verunreinigung von einer Probe zu einer anderen Probe zu vermeiden. Zu diesem Zweck werden verschiedene Waschstationen vorgesehen, in welche die Sonde periodisch eingetaucht wird. Und zwar würde jeweils zwischen jedem Test eine Waschstation verwendet. Dies hat den Nachteil, daß eine bestimmte Zeitperiode zur Durchführung der Waschung erforderlich ist. Hierdurch erhöht sich der für die Analyse einer Vielzahl von Proben erforderliche Zeitzyklus. Außerdem müssen besondere Mechanismen und Vorrichtungen für die Waschung vorgesehen werden, und die Komponenten hierfür erfordern häufig Pumpvorrichtungen. Dies ist verhältnismäßig teuer und bildet einen Nachteil bestehender Einspritzzellen.
Die vorliegende Erfindung sucht diese Nachteile im Stande der Technik zu vermeiden.

Zusammenfassung

Die vorliegende Erfindung schafft eine Injizier- bzw. Einspritzzelle zum Zusammenwirken mit einer Sonde, bei welcher die Nachteile der bestehenden Einspritzzellen und Sonden vermieden werden. Die Einspritz- bzw. Injizierzelle sieht einen einzigen Arbeitsgang vor, in welchem eine Sonde Probenströmungsmittel bzw. -flüssigkeit in eine Einspritz- bzw. Injizierzelle ausstoßen oder abgeben kann. Ein besonderer Waschschritt für die Sonde, oder ein Waschsystem, ist nicht erforderlich.
Gemäß der Erfindung weist eine Probeneinspritzzelle einen Körper und eine Bohrung durch diesen Körper zur Aufnahme einer Sonde zur Leitung von Probenströmungsmittel bzw. -flüssigkeit in die Bohrung auf. Es ist ein Kanal für eine Verdünnungsmittelströmung zu der Bohrung vorgesehen, zum Mischen des Verdünnungsmittels mit der Probe in dem vorgegebenen Verhältnis mit dem Probenströmungsmittel bzw. der Probenflüssigkeit in der Bohrung. Das Verdünnungsmittel wäscht gleichzeitig die Sondenoberfläche, wenn die Sonde sich innerhalb der Bohrung befindet. Auslaßmittel von der Bohrung gestatten den Austritt der Probenflüssigkeit und des Verdünnungsmittels aus der Injektions- bzw. Einspritzzelle.
Die Probe und das Verdünnungsmittel werden von der Einspritzzelle einer Strömungszelle eines Analysators zugeführt.
Die Bohrung ist länglich ausgebildet, um eine wirksame Waschung der Sonde, die ebenfalls länglich ist, mit Verdünnungsmittel zu gewährleisten. Die längliche Ausbildung der Bohrung erhöht das Volumen zum Mischen der Probenflüssigkeit mit dem Verdünnungsmittel. Der Kanal für die Zufuhr des Verdünnungsmittels ist vorzugsweise benachbart der Eintrittsöffnung für die Sonde in die Bohrung angeordnet. Hierdurch erhöht sich die Länge der Verdünnungsmittelströmung über die Außenoberfläche der Sonde, wenn diese sich innerhalb der Bohrung befindet. Auf diese Weise fließt die Flüssigkeit an der Außenseite der Bohrung abwärts und wäscht hierbei die Außenseite der Sonde. An der Austrittsspitze der Sonde vermischt sich das Verdünnungsmittel mit dem aus der Sondenspitze ausgestoßenen Probenströmungsmittel bzw. der Probenflüssigkeit in einem vorgegebenen Verhältnis. Das Strömungsmittel und das Verdünnungsmittel strömen zusammen im unteren Teil der Bohrung nach unten.
Gemäß einer bevorzugten Form weist die Einspritz- bzw. Injizierzelle einen benachbart der Bohrung in einer gemeinsamen Einheit angeordneten Abfallbehälter auf. Der Abfallbehälter ist mit einem Auslaß aus der Strömungszelle für aus der Strömungszelle austretende Flüssigkeit verbunden.
Die Sonde weist vorzugsweise eine Dichtung um eine Außenoberfläche der Sonde auf. Die Dichtung ist zur Anlage gegen eine Sitzfläche um eine Eintrittsöffnung der Bohrung ausgebildet.
Die Erfindung wird mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben.

Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines automatischen klinischen Analysators, von welchem die Einspritz- bzw. Injizierzelle einen Teil bildet.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Einspritz- bzw. Injizierzelle in Verbindung mit einer Hebevorrichtung zur Betätigung einer Sonde in Beziehung mit der Einspritzzelle.
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht der Injizier- bzw. Einspritzzelle mit einer oberhalb der Einspritzzelle veranschaulichten Sonde.
Fig. 4 ist eine Teildrauf sicht auf ein Probentablett mit Veranschaulichung von Probenreaktionsbechern und einem Targetbereich, in welchem die Sonde und die Einspritzzelle relativ bezüglich der Probenbecher zusammenwirken.

Beschreibung

Ein automatischer klinisch-chemischer Analysator 10 umfaßt ein Gehäuse 11 mit einer offenen Oberseite 12. In dieser offenen Oberseite 12 ist eine Mulde bzw. Wanne vorgesehen, in welche ein Probenrad 13 eingepaßt ist. Das Probenrad 13 wird durch ein entlang dem Außenumfang des Probenrades 13 angeordnetes Antriebsrad angetrieben. Das Probenrad 13 umfaßt diskrete Probenbecher 14, die in Umfangsrichtung entlang dem Umfang des Probenrades 13 angeordnet sind. Die Probenbecher 14 sind entweder Becher, Rohre oder Phiolen und enthalten Probenströmungsmittel bzw. -flüssigkeit, das bzw. die in dem Analysator 10 analysiert werden soll.
An strategischer Stelle relativ bezüglich dem Probenrad 13 und wenigstens teilweise innerhalb des durch die Reaktionsbecher 14 gebildeten Umfangs befindet sich eine Targetstelle 115. An dieser Targetstelle 115 ist eine Hebe- bzw. Ladevorrichtung 15 angebracht, wobei die Anbringungsstelle unterhalb der Oberfläche einer Grundplatte 16 der in der Oberseite 12 zur Aufnahme des Probenrads 13 ausgebildeten Mulde bzw. Wanne liegt. Die Grundplatte 16 ist in Fig. 4 teilweise schematisch gezeigt. Die Grundplatte 16 befindet sich unterhalb der unteren Enden der Reaktionsbecher 14 des Probenrads 13.
Die Hebe- bzw. Ladevorrichtung 15 ist vertikal auf- und abwärts beweglich, unter der Wirkung eines Motors 17 mit einem Antriebsband 18, das um eine auf einer horizontalen Achse angeordnete Antriebsnabe 19 gewickelt ist. Dies bewirkt, daß eine in der obersten Stellung der Hebe- bzw. Ladevorrichtung 15 angeordnete Sonde 20 sich gleichzeitig auf- und abwärts bewegt. Die Sonde 20 ist mit einer Längserstreckung länglich ausgebildet, derart daß sie tief in eine Bohrung 23 einer Injizierzelle 24 hinein in Stellung gebracht werden kann.
Die Injizier- bzw. Einspritzzelle 24 ist unterhalb dem Targetbereich 115 angeordnet. Die Hebe- bzw. Ladevorrichtung 15 bewegt sich oberhalb und unterhalb der Grundplatte 16, um Probenströmungsmittel bzw. -flüssigkeit aus den Probenbechern 14 zu entnehmen, wenn die Becher 14 in ihre Stellung in Ausrichtung mit der Vertikalbewegung der Sonde 20 gebracht sind. Diese Bewegung der Probenbecher 14 wird durch einen Antriebsradmechanismus für das Probenrad 13 des klinischen Analysators 11 bewirkt. Sobald die Probenbecher 14 aus dem vertikalen Hubweg der Sonde 20 entfernt sind, veranlaßt die Hebevorrichtung 15 eine Abwärtsbewegung der Sonde 20 unter die Grundplatte 16. Aus der Sonde 20 wird Strömungsmittel bzw. Flüssigkeit in die Bohrung 23 der unterhalb der Platte 16 angeordneten Injizier- oder Einspritzzelle 24 ausgestoßen oder abgegeben.
Die Bohrung 23 weist eine Einlaßöffnung 25 und eine Auslaßöffnung 26 an der Unterseite des die Injektionszelle 24 bildenden Körpers 27 auf. Der Durchmesser der Sonde 20 ist kleiner als der Durchmesser der Bohrung 23, derart daß die Bohrung 23 problemlos die Sonde 20 aufnehmen kann. Gleichzeitig strömt ein Verdünnungsmittel, das durch einen Querkanal 28 eintritt, an der Außenseite der Sonde 20 zwischen der Wandung der Bohrung 23 abwärts, wenn die Sonde 20 sich innerhalb der Bohrung 23 befindet. Der Kanal 28 verläuft im wesentlichen unter einem rechten Winkel bezüglich der Bohrung 23 und ist benachbart der Einlaßöffnung 25 der Injizierzelle 27 angeordnet. Auf diese Weise kann Verdünnungsmittel, das durch eine mit dem Kanal 28 verbundene Leitung 29 in einer Richtung entlang dem Pfeil 30 eintritt, an der Außenoberfläche der Sonde 20 entlangstreifen und so die Außenseite der Sonde 20 wirksam waschen.
Das Verdünnungsmittel und die Probenflüssigkeit werden durch die mit einer Leitung 31 verbundene Auslaßöffnung 26 ausgestoßen und gelangen in Richtung des Pfeils 32 in eine Strömungszelle 33.
Das Probenströmungsmittel bzw. die Probenflüssigkeit tritt durch eine mit dem Einlaß der Sonde 20 verbundene Leitung 62 in Richtung des Pfeiles 63 in die Sonde 20 ein. Nach dem Austritt aus der Strömungszelle 33 fließt das Strömungsmittel längs eines Strömungswegs 44 und tritt in Richtung des Pfeiles 45 in eine Öffnung 46 ein. Von der Öffnung 46 wird die Flüssigkeit in einen Abfallbehälter 47 abgeführt, wie durch den Pfeil 48 veranschaulicht. Aus dem Abfallbehälter 47 führt ein an der Unterseite der Injizierzelle 24 angeordneter Auslaß 49, der mit einer Abflußsenke 50 zur Zufuhr unter Schwerkraftwirkung verbunden ist, wie durch den Pfeil 51 veranschaulicht. Der Abfallbehälter 47 und die Bohrung 23 können in der Injizierzelle 24 als einstückige Einheit ausgebildet sein.
Um die Sonde 20 herum ist eine Dichtung 52 vorgesehen. Diese Dichtung 52 hat einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 53 und eine Umfangsrippe 54 an der Grundfläche bzw. dem breitesten Teil des kegelstumpfförmigen Abschnitts 53. An der Einlaßöffnung 25 der Bohrung 23 ist ein hierzu passender entsprechender kegelstumpfförmiger Sitz 55 vorgesehen. Um den weitesten Bereich des kegelstumpfförmigen Abschnitts 55 ist ein gleichartiger kreisförmiger Ringsitz 56 zur Aufnahme der Rippe bzw. Lippe 54 vorgesehen. Die kegelstumpfförmige Sitzfläche 55 ist innerhalb eines größeren kegel- bzw. trichterförmigen Abschnitts 57 an der Oberseite 58 der Injizierzelle 24 ausgebildet.
Die Hebevorrichtung 15 bewegt sich abwärts, um die Sonde 20 periodisch in die Öffnung 25 einzuführen. Dabei ist eine ausreichende positive Druckausübung vorgesehen, derart daß die Dichtung 52 wirksam mit der entsprechenden Sitzfläche 56 zusammenwirkt. Die Flüssigkeitsprobe wird somit positiv und ohne Verunreinigung in die Injizierzelle 24 ausgestoßen bzw. abgegeben.
Jegliche in den größeren kegel- bzw. trichterförmigen Abschnitt 57 eintretende überschüssige oder Überlaufflüssigkeit wird durch einen Überlaufkanal 158 ausgestoßen. Dieser Kanal 158 verbindet den Trichterabschnitt 57 mit dem Abfallbehälter 47. Der Kanal 158 ist in dem die Injizierzelle 24 bildenden Körper einstückig ausgeformt. Die Injizierzelle 24 ist als Formkörper aus einem durchsichtigen Kunststoff- oder Lucite(Warenzeichen)-Material hergestellt, derart daß die Flüssigkeitsströmung in der Zelle 24 für eine Bedienungsperson nach Öffnen der Klappen 59 im Gehäuse 11 des Analysators 10 sichtbar ist.
Die Dichtung 52 besteht aus einem weichen Gummi. Die Sonde 20 ist im Vergleich zu bekannten Sonden nach dem Stande der Technik relativ länger ausgebildet, um wirksam Strömungsmittel bzw. Flüssigkeiten aus den Bechern 14 aufzusaugen und in die Bohrung 23 und von da in eine Strömungszelle 33 zuzuführen. Die bevorzugte Abmessung der Sonde 20 beträgt etwa 1 x 40 mm. In der Bohrung 23 ist unterhalb der Lage der Spitze 61 der Sonde 20 eine ausreichende Länge 60 vorgesehen, um in der Injizierzelle 24 ein wirksames Mischvolumen zu schaffen. Das bevorzugte Mischungsverhältnis zwischen in die Bohrung 23 eintretendem Verdünnungsmittel und der durch die Sonde 20 zugeführten Probe beträgt etwa 20 Teile Verdünnungsmittel auf 1 Teil Probe. Dieses große Volumen an Verdünnungsmittel strömt daher entlang der Außenseite der Sonde 20 und gewährleistet eine wirksame Spülreinigung der Außenseite der Sonde. Demzufolge besteht kein Erfordernis für einen besonderen Waschschritt oder ein System zum Waschen der Außenseite der Sonde 20.
Die Hebevorrichtung 15 wird durch das Band 18 betätigt, das um die Antriebsnabe bzw. -spule 19 gewickelt ist. Je nach der Drehrichtung der Drehung der Antriebsnabe 19 durch den Motor 17 bewegt sich die Hebevorrichtung 15 vertikal aufwärts oder abwärts. Das Band 18 ist bei 65 an der Vertikalstrebe 64 befestigt. Die Hebevorrichtung 15 ist auf einer Montagekonsole 66 montiert, auf welcher auch der Motor 17 montiert ist. Die Stellung und Lage der Hebevorrichtung 15 und der Injizierzelle 24 sind relativ bezüglich der Targetstelle 115 so gewählt und bestimmt, daß die Sonde 20 in der erforderlichen Weise zwischen der Injizierzelle 24 und den Probenbechern 14 betätigbar ist. Innerhalb der Hebevorrichtung 15 sind Schraubfedern befestigt und bewirken eine Vorspannung des Antriebsbandes während der Aufwärts- und der Abwärtsbewegung der Strebe 64. Auf diese Weise halten die Federn die Spannung aufrecht, sobald der Motor 17 mit minimalem Spiel in umgekehrter Richtung betätigt wird.
Angesichts der kleinen Anzahl von Teilen und der Erübrigung von Bauteilen wie beispielsweise Führungsschrauben, Antriebsbändern und dergleichen ist die Stellbewegung der Hebevorrichtung einfach. Die Hebevorrichtung 15 verstellt sich nur in vertikaler Richtung ohne Querbewegung. Ähnliche Bandantriebssysteme werden zur Betätigung anderer Komponenten in dem klinischen Analysator nach dem gleichen Betätigungsverfahren verwendet. Auf diese Weise wird eine vereinfachte Herstellung des Analysators erreicht.
Die vorstehende Beschreibung der Erfindung soll nur zur Erläuterung dienen. Viele andere Ausführungsformen der Erfindung, die sich untereinander nur in Einzelheiten unterscheiden, sind möglich. Die Erfindung soll nach Maßgabe des Umfangs der nachfolgenden Ansprüche aufgefaßt werden.

Claims

1. Probeninjizier- bzw. -einspritzzelle (24), umfassend einen Körper (27), eine Bohrung (23) durch den Körper zur Aufnahme einer ein- und ausfahrbaren Sonde (20) zur Einleitung eines Probenströmungsmittels bzw. einer Probenflüssigkeit in die Bohrung, wobei die Sonde koaxial relativ bezüglich der Bohrung ist, einen Kanal (28) in dem Körper zur Einleitung eines Verdünnungsmittels in die Bohrung und zum Vermischen mit der aus der Sonde austretenden Probe in einem vorgegebenen Verhältnis in der Bohrung, wobei das Verdünnungsmittel gleichzeitig eine Außenoberfläche der Sonde wäscht, wenn die Sonde sich innerhalb der Bohrung befindet, und wobei das Verdünnungsmittel und die Probe sich über eine Länge der Bohrung (31) unterhalb der Sonde mischen, wenn die Sonde sich innerhalb der Bohrung zur Abgabe der Probe befindet, sowie Auslaßmittel von der Bohrung zum Austritt der Probenflüssigkeit und des Verdünnungsmittels aus dem Körper, wobei der Körper des weiteren einen Kanal (158) zur Abfuhr von Überlaufflüssigkeit von einem Einlaß (25) der Sonde zu einem Abfallbehälter (47) aufweist.

2. Injizier- bzw. Einspritzzelle nach Anspruch 1, bei welcher ein Abfallbehälter (47) benachbart der Bohrung in einer einstückigen Einheit angeordnet ist, und bei welcher aus der Zelle austretende Flüssigkeit einer Strömungszelle (33) zugeführt wird.

3. Injizier- bzw. Einspritzzelle nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, mit Mitteln zur Verbindung eines Abfallbehälters (47) mit einer Abflußsenke (50), wobei die Mittel mit einem Auslaß (49) des Abfallbehälters verbunden sind, zur Zufuhr mittels Schwerkraftwirkung an einen Einlaß der Abflußssenke.

4. Verfahren zum Injizieren bzw. Einspritzen einer Probe in eine Injizier- bzw. Einspritzzelle, welche einen Körper mit einer durch den Körper führenden Bohrung aufweist, das genannte Verfahren umfassend: Einführen einer Sonde in die Bohrung, wobei die Sonde koaxial relativ bezüglich der Bohrung gerichtet ist, zum Durchtritt eines Probenströmungsmittels bzw. einer Probenflüssigkeit aus der Sonde in die Bohrung, Zugeben eines Verdünnungsmittels in die Bohrung, Mischen des Verdünnungsmittels mit der aus der Sonde austretenden Probe in einem vorgegebenen Verhältnis in der Bohrung, und gleichzeitiges Waschen einer Außenoberfläche der Sonde mit dem Verdünnungsmittel, wenn die Sonde sich innerhalb der Bohrung befindet, und wobei das Verdünnungsmittel und die Probe sich über eine Länge der Bohrung unterhalb der Sonde mischen, wenn die Sonde sich innerhalb der Bohrung zur Abgabe der Probe befindet, sowie Abführen von Überlaufflüssigkeit von einem Einlaß der Bohrung zu einem Abfallbehälter über einen Kanal durch den genannten Körper.

5. Verfahren nach Anspruch 4, des weiteren umfassend das Zuführen von Flüssigkeit aus der Zelle zu einer Strömungszelle, und das Zuführen eines Auslasses aus der Strömungszelle zu einem Abfallbehälter benachbart der Bohrung.