Устройство для анализа жидких проб

 

()А !:,, О П И C А Н И- -Е-

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

« i688145 (6! ) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 160476 (2!} 2346946/25-26 (23} ПРиоРитет — (32) 290575 (3!) 582059 (ЗЗ) СЩА (53)! М. Кл.

G 0l N 1/10

Государственный комитет

СССР по делан нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 250979.Бюллетень )Й 35

6 ) К 543.221 (0SS. 8) Дата опубликования описания 2809.79 (72} Автор изобретения

Иностранец

Кент N.Неджерсмит (США) Иностранная фирма

" Техникон Инструментс Корпорейшн " (США) (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА ЖИДКИХ ПРОБ

Изобретение относится к устройствам для анализа жидких проб и может быть использовано яви научных исследованиях в химической и других отраслях промышленности.

Известно устройство для взятия дискретных проб, содержащее источник питания, трубопроводы, клапаны, связанные с блоком управления, причем анализируемые образцы пропускаются от источника до датчика дискретно (1) .

Наиболее близкое к предлагаемому изобретению устройство для анализа жидких проб содержит насосы для создания потока дискретных аликвот, соединенные трубопроводами на входе. с атмосферой, воздушными насосами, источниками реактивов и с пробоотборником, состоящим из поворотного стола, вытяжного пробника, промывочного гнезда, подвижной опоры, а на выходе — с реакционными блоками, связанными через нагревательные ванны с блоками анализа продуктов реакции и блок управления (2).

Недостатком такого устройства является неэффективное использование дорогостоящих реактивов.

С целью повышения эффективности использования реактивов устройство снабжено источниками вспомогательной жидкости, управляемыми клапанами, установленными на выходе источ» ников реактивов и вспомогательной жидкости, и программным блоком, при этом источники вспомогательной жидкости через управляемые клапаны соединены,с трубопроводом, с источниками реактивов и с входом насосов для создания потока дискретных аликвот, вход программного блока соединен с блоком управления, а его выход с управляемыми клапанами.и воздушными насосами.

На фиг.l схематично изображено устройство для анализа жидких проб! на фиг.2 — схема обвязки трубопроводами устройства для анализа жидких проб, вариант, Устройство содержит пробоотборник 1, поворотный стол 2, вытяжной пробник 3, промывочные гнезда 4, подвижную опору 5, насосную трубу

6, насос 7, насосную трубу 8, источник 9 жидкого реактива, насосную трубу 10, реакционный блок ll, нагЭ,1 ревательную ванну 12 блок 13 анализа продуктов реакции, трубу 14, 688145 насосные трубы 15-17, насос 18, источник 19 жидкого реактива, реакционный блок 20, нагревательную ванну

21, блок 22 анализа продуктов реакции, управляемые клапаны 23 и 24, воздушные насосы 25 и 26, трубы 27 и 28, гибкие трубы 29 и 30, источники 31 и 32 вспомогательной жидкости,управляемые клапаны 33 и 34,блок

35 управления, программное устройство Зб,маркировочные части 37 пробоотборника,насосные трубы 38-40, 10 насос 41, источник 42 реактива,реакционный блок 43, нагревательную ванну 44, блок 45 анализа продуктов реакции, трубу 46, выпускную трубу 47, трубу 48, управляемый клапан

49, управляемый клапан 50, воздушный насос 51, трубу 52.

Устройство работает следующим образом.

Пробоотборник 1 включает поворотный стол 2, вытяжной пробник 3 для погружения в жидкость, чашки для сбора последовательных проб или держатели в круге поворотного стола, содержащего ряд различных. проб, которые могут представлять собой образ25 цы сыворотки крови. Каждый держатель пробы может поворачиваться при угловом перемещении стола 2 относительно пробника 3. Один такой держатель пробы изображен на фиг.l.

Прибор для взятия проб включает также промывочные гнезда 4, содержащие промывочный раствор, в который пробник 3 погружается между последовательными заборами проб. Когда проб-, 35 ник 3 выходит из жидкости или промывочного раствора, воздух всасывается в пробник и воздушный поток образует обычно отрезок несмешивающейся жидкости в потоке, текущем в пробник 3 при 40 повторном погружении пробника 3 в другую жидкость, образуя, таким об разом, дискретный поток жидкости, все отрезки которой вязаны парой таких пРоб несмешивающихся жидкостей. Про- 45 боотборник 1 имеет подвижную опору

5, которая позволяет пробнику 3 перемещаться между последовательными заборами проб и к проьывочному раствору между последовательными пробами. Выходная торцовая часть пробника 3 имеет Т-образное соединение, один выход которого связан с впускным концом сжимаемой насосной трубы б,проходящей через насос 7 для прохождения через него дискретного потока.

Труба 8 проходит через насос 7, а ее выходной конец расположен в источнике 9 жидкого реактива . Ниже насоса 7 выход трубы б связан с трубой 8, располагаясь между концами последней. Труба 10, имеющая входной конец, связанный с окружающей атмосферой,проходит через насос 7 и соединяется с трубой 8 ниже насоса и выше соединения трубы б с трубой 8. Я

Ниже от указанного соединения в трубе 8 помещаются реакционный блок

11, нагревательная ванна 12 и блок

13 анализа продуктов реакции.

Когда реагент подается с образцом, его поток от источника 9 течет в трубе 8 через непрерывно работающий насос 7 и прерывается газом, подаваемым от трубы 10. Дискретный поток, образца через трубу 6 добавляется к дискретному потоку реактива в трубе 8. Порции образца разрываются газом, подаваемым в поток реактива. Порции образца и реактива поступают в реакционный блок 11, и смесь, сохраняя дискретность, течет от блока 11 к нагревательной ванне

12, в которой реактив реагирует с образцом до получения продукта реакции, приводя к изменению в оптической плотности. Продукт реакции каждого последовательно среагировавшего образца течет от нагревательной ванны 12 к блоку 13 анализа продуктов реакции, после чего он выпускается в отходы. Результаты каждого анализа регистрируются. Трубопровод б или канал для анализа составляющих, например альбумина, представляет собой один иэ нескольких каналов для анализа различных компонентов таких проб, Другое выпускное отверстие Т-,:образного соединения пробника 3 (см. фиг.l) связано с входным концом трубы 14, в которой происходит разделение потока дискретного образца от пробника. В трубе 14 могут предусматриваться любые ответвительные каналы.Для упрощения описания и чертежей, показан только один канал (труба 15). Упомянутый канал имеет трубы

15 — 17, проходящие через непрерывно работающий насос 18, сходные с насосными трубами 6,8,10 и насосом 7.

Впускной конец трубы 15 связан с выпускным отверстием трубы 14. Впускной конец трубы 16 располагается в источнике 19 с жидким реагентом.

Труба 16 вставлена между реакционным блоком 20, нагревательной ванной

21 и блоком 22 анализа продуктов реакции, которые сходны с тем, что описывалось применительно к реакционному блоку ll нагревательной ванне 12 и блоку 13 анализа продуктов реакции. Ниже блока 22 труба

16 выпускает отходы. В канале (труба 15) может проверяться содержание, например, глюкозы.

При проведении анализов с какимлибо образцом, если нет необходимости проводить проверку на альбумин и/или глюкозу, подача реактива к трубе б и/или 15 прекращается. Управляемые клапаны 23 и 24 располагаются так, чтобы перекрывать трубы 8 и 16 вблизи от источников 9,19 реактивов.Воздушные насоСы 25 и 26 располагаются

688145

30 между трубами 27 и 28, при этом трубы своими выпускными торцами связаны с трубами 8 и 16, ниже соответствующих клапанов 23 и 24, Гибкие трубы 29 и 30 связаны выпускными отверстиями с трубами 5

8 и 16 ниже места соединения трубы

27 и 28 с трубами 8 и 16, и их впускные концы располагаются в источниках 31 и 32 вспомогательной жидкости, напРимер, с водой. Выходы труб 29 и 30 располагаются перед насосами 7 и 18. Управляемые клапаны 33 и 34 располагаются так, что перекрывают трубы 29 и 30.

Управляемые клапаны 23,24,33,34 и воздушные насосы 25 и 26 регулируются блоком 35 управления через программное устройство 36. Блок 35 управления представляет собой кодирующее устройство, которое может быть оптическим. Оно может регистрировать либо потребность в реагенте для образцов для различных анализов, либо ненадобность данного канала или реагента для образца. Код, связанный с каждым образцом, может 25 подаваться на маркировочные части

37 пробоотборника. Потребность в анализе образца считывается блоком

35 управления до зафиксированного перемещения поворотного стола 2 в положение, показанное на фиг.1.

Показанное положение пробника 3 является положением взятия пробы.

Сигнал от блока 35 управления направляется к программному устРойству 35

36. Программное устройство по команде от блока 35 управления включает клапаны 23,24,33,34 и подключает воздушные насосы 25 и 26.

Когда составные части образца подверглись анализу, как описано ранее, по каналам (трубы 6,15), клапаны 23 и 24 открываются, клапаны

33 и 34 закрываются и воздушные насосы 25 и 26 отключаются под контролем блока 35. Блок 35 передает сигнал к программному устройству 36 на отсоединение питания реактива по каналу (труба 6), в то время как подсоединяется подача реактива по каналу (труба 15) для образца, на- -50 пример, с глюкозой, где проводятся исследования на er. содержание, а программное устройство 36 работает синхронно по времени или фазе относительно ввода и смешивания 55 предшествующего образца с реагентом в трубе 8 и закрывает клапан 23 и открывает клапан 33. Это приводит к прекращению подачи реактива от источника 9 в трубу 8 эа клапан 23 и 60 к началу потока вспомогательной жидкости от источника 31 за клапан

33 и по трубе 8 на соединения труб

10 и 6. Вспомогательная жидкость отсекается газом из трУбы 10,и такой 65 поток вместе с дополнительным потоком от трубы 6, который включает образец, перемещается с предшествующим образцом вниз в трубе 8 через реакционный блок 11, нагревательную ванну 12, блок 13 анализа продуктов реакции и к выходу с той же скоростью.

Иэ сказанного ясно, что под влиянием блока 35 управления подача реактива в канал (труба 15) от источника 19 может прекращаться и поток вспомогательной жидкости от источника 32 подамтся вместо него в трубу 16. Это может происходить попеременно с условиями, описанными для какала (труба 6), или может иметь место в канале (трубе 6), когда образец анализируется описанным ранее способом, в зависимости от команды блока 35.

Когда блок 35 управления выдает сигнал на повторную подачу реактива в трубу 6, срабатывает программное устройство 36, синхронно настроенное с моментом входа образца в трубу 8 из трубы 6, снова открывает клапан 23 и. закрывает клапан 33.

Это приводит к повторной подаче реактива от источника 9 в трубу 8 за клапан 23 и отсоединение потока вспомогательной жидкости за клапан

33. С другой стороны, воздушный насос 25 моментально подключается программным устройством,для подачи в трубу 8 через трубу 27 объема воздуха, достаточного для образования приблизительно двух или трех воздушных отрезков в жидкости выше соединения трубы 29 вспомогательной жидкости с трубой 8. Такие воздушные отрезки очищают внутреннюю поверхность стенки трубы 8 для уменьшения загрязнения реактива, проходящего за клапан 23. Иэ сказанного совершенно очевидно, что при подаче команды от блока 35 управления для образца в трубе 15 поток реактива от истрчника 19, ранее прекращенный, снова возобновляется.

На фиг.2 показан канал другой формы, который заменяет канал (труба 15) на фиг.1. Насосные трубы

38"40 (см.фиг.2), соответствующие предшествующим насосным трубам 6, 8 и 10 со сходными функциями, проходят через непрерывно работающий насос 41, похожий на насос 7 ° Входной конец трубы 38 соединен с одним иэ выходных концов Т-образного соединения пробника 3 ° Входной конец трубы 39 располагается в источнике 42 с жидким реактивом. Труба 39 вставляется между реакционным блоком 43, нагревательной ванной 44 и блоком

45 анализа продуктов реакции так, как и для трубы 8. Блоки 43,44,45

688145 соответствуют блокам 11,12,13. Труба

46 имеет входной конец, соединенный с выходом трубы 39. Иежду концами тру бы 46 имеется поднимающаяся выпускная часть (труба) 47,направленная в атмосферу для выброса. Другой конец трубы 46,выходной конец, соединен с входным концом трубы 48,имеющей выходной конец, соединенный с трубой 39 выше насоса 41. Клапан 49, сходный с клапаном 33, сообщается с трубой 48 и соединен с программным устройством

36, показанным на фиг.1.,Клапан 50, сходный с клапаном 23, сообщается с трубой 39 и соединен с программным устройством 36.

Воздушный насос 51, сходный с воздушным насосом 25, поставлен в трубе

52, сходной с трубой 27, которая выход ным концом связана с трубой 39. Воздушный насос 51 связан с программным устройством.

Когда образец для анализа находится в канале (см.фиг.2) и смешивается с реагентом.от команды контрольного устройства фиг.1, клапан 49 эакрыва- 25 ется, а клапан 50 открывается от сигнала. программного устройства 36, настроенного так, чтобы упомянутый образец при входе в трубу 39 от трубы 38 смешивался с реактивом от ис- 30 точника 42. Когда образец проходи в трубе 39 и анализируется блоком

45 на содержание компонентов, а затем выходит из трубы 39 и попадает в трубу

46 в поднимающейся выпускной части З5

47, после возвращения к закрытому клапану 49 в трубе 48, поток выпускается наружу. Это продолжается до тех пор, пока не поступит команда от блока 35 управления, чтобы образец 4 не смешивался с реактивом и не проходил анализ. В таком случае соответствующее программное устройство 36 синхронизируется по времени или фазе с входом упомяЛутого образца в трубу 39 от трубы 38 и прекращает подачу реактива от источника 42 путем закрывания клапана 50 и открывания клапана 49. Когда клапан 49 открывается, дискретный поток в трубе 46 становится таким, что вспомогательной жидкости меньше, чем объем газа, подаваемого от трубы 40, а объем жидкости равен объему жидкости, подаваемой от трубы 38, которая подводит поток через выпускную трубу 47. Остав- 55 шая часть потока в трубе 46 ниже выпускной трубы 47, который представляет собой вспомогательную жидкость, проходит в трубу 48,иэ которой она выпускается в трубу 39 для повторной цирку- фО ляции и течет вдоль нее, разделяясь газом от трубы 40.

Поток от трубы 38,который включает упомянутый образец, смешивается с разделенной на порции жидкостью, и общий поток перемещается с предшествующими образцами,вниз в трубу 39 через реакционный блок 43, нагревательную ванну 44 и блок 45 анализа продуктов реакции и от трубы 39 в трубу 46. Таким способом последовательные пробы анализируются в канале.

Когда блок 35 управления (см.фиг.1) подает команду, чтобы была возобновлена подача реактива в канал фиг.2 для образца, включается соответствующее программное устройство 36, синхронизированное на ввод образца в трубу

39 иэ трубы 38, на повторное открывание клапана 50 и закрывание клапана

49. Это приводит к возобновлению подачи реактива от источника 42 в трубу

39 после клапана 50 и прекращению подачи вспомогательной жидкости после клапана 49. С другой стороны, воздушный насос 51 подключается программным устройством к трубе 39 через трубу

52 для подачи объема воздуха,достаточного для образования приблизительно двух или трех воздушных отрезков в жидкости, вверх от соединения трубы вспомогательной жидкости 48 с трубой

39. Такие воздушные отрезки очищают внутреннюю поверхность стенки трубы

39 и поверхности блоков 43,44 и 45 дпя уменьшения загрязнения реактива, проходящего эа клапан 50. Поток, вы1>ускаем А йз трубы 39 в трубу 46, снова выпускается наружу через выпускную трубу 47 описанным ранее способом.

Формула изобретения

Устройство для анализа жидких проб, содержащее насосы для создания потока дискретных аликвот, соединенные трубопроводами на входе с атмосферой, воздушными насосами, источниками реактивов и с пробоотборником, состоящим из поворотного стола, вытяжного пробника, промывочного гнезда, подвижной опоры, а на выходе — с реакционными блоками, связанными через нагревательные ванны с блоками анализа продуктов реакции,и блок управления; отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности использования реактивов, оно снабжено источниками вспомогательной жи 1кости, управляемыми клапанами, установленными на выходе источников реактивов и вспомогательной жидкости, и программным блоком, при этом источники вспомогательной жидкости через управляемые клапаны соединены с трубопроводом, с источниками реактивов и с входом насосов для создания потока дискретных аликвот, вход программно688145

Зб г- -41

Составитель Б. Цибульский

Редактор Л. Гребенникова Техред Л.рдферова KoppeKTop Е.Лукач

Заказ 5566/56 Тираж 1090 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5

Филиал ППП Патент, r.Ужгород, ул.Проектная,4 го блока соединен с блоком управления, а его выход с управляемыки клапанами и воздушными насосами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Арутюнов О.С. и Цеймах В.М. датчики состава и свойств вещества.—

М., Энергия, 1969, с.17-19.

2. Патент США 1 3.241.432, кл.356"

179,1968 (прототип).