專利名稱：分析方法和分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分析方法，按照這種方法，使若干份樣品順序通過(guò)一個(gè)反應(yīng)管至一個(gè)檢測(cè)器，并且將至少一種反應(yīng)試劑輸入該反應(yīng)管，以便同這些樣品反應(yīng)。本發(fā)明還涉及一種分析裝置，該裝置包括一條進(jìn)樣導(dǎo)管、至少一條供給反應(yīng)試劑的導(dǎo)管、一個(gè)用于輸送樣品和反應(yīng)試劑的泵裝置，一個(gè)反應(yīng)管和一個(gè)檢測(cè)器。
在許多領(lǐng)域，對(duì)化學(xué)分析完善的要求正在不斷地增長(zhǎng)。可以舉出環(huán)保領(lǐng)域作為一個(gè)例子。例如，在這里，當(dāng)對(duì)若干蓄水池進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，必須連續(xù)地從蓄水池中取出水樣然后對(duì)水樣中的污染物進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)待提純的水中所含的具體物質(zhì)操作污水處理設(shè)備，例如，注入空氣。不得不頻繁地進(jìn)行這樣的分析，結(jié)果，不僅分析的次數(shù)很高，而且還必須盡可能快地完成這些分析。這樣的分析還應(yīng)用于醫(yī)學(xué)和環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域。在大型實(shí)驗(yàn)室中，通常要檢測(cè)非常多的樣品。這樣的工作不能再使用常規(guī)的手工操作方法來(lái)進(jìn)行，按照常規(guī)的手工操作方法，要將待檢驗(yàn)樣品在如燒杯一類的容器中與若干反應(yīng)物相混合，然后記錄和評(píng)價(jià)所生成的反應(yīng)產(chǎn)物的類型和數(shù)量。還有一個(gè)復(fù)雜的因素是這種方法通常要進(jìn)行的不只是一個(gè)單一的反應(yīng)步驟，而且是許多反應(yīng)步驟。這不僅需要人力，而且還需要提供相當(dāng)大的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，在該場(chǎng)地中可以暫時(shí)存放已加入了反應(yīng)試劑的樣品，直至它們反應(yīng)和/或直到反應(yīng)產(chǎn)物測(cè)定為止。此外，對(duì)于手工操作方法來(lái)說(shuō)，必需大量的樣品和反應(yīng)試劑，這使得廢料的管理變得更為困難。
為此，在幾十年前就開始對(duì)可以使用較少樣品運(yùn)行的連續(xù)的或半連續(xù)的方法進(jìn)行研究。由于這些方法業(yè)已實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，所以還可以在相同的時(shí)間里檢測(cè)數(shù)量更多的樣品。在這里仍然保留著該方法的基本構(gòu)成，也就是說(shuō)，將樣品與一種或多種反應(yīng)試劑混合并使用一個(gè)檢測(cè)器檢測(cè)所生成的反應(yīng)產(chǎn)物。
美國(guó)專利US2,797,149和US2879141描述了所謂的“分段流動(dòng)分析”(SFA)，即通過(guò)這種方法在樣品管道中利用空氣泡分隔出依序相接的樣品段。在將每個(gè)樣品段同一種或多種反應(yīng)試劑混合后，可以在每一段中單獨(dú)測(cè)定反應(yīng)產(chǎn)物。通過(guò)選擇反應(yīng)管的長(zhǎng)度可以調(diào)節(jié)適合的反應(yīng)的時(shí)間。然而，在反應(yīng)管中利用空氣泡分隔出若干單獨(dú)的樣品產(chǎn)生了一個(gè)可壓縮的流體柱，結(jié)果不能準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)流動(dòng)速度，因而也不能準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)反應(yīng)時(shí)間。
美國(guó)專利US4022575和德國(guó)專利DE2806157C2公開了一種更新的方法，這個(gè)方法被稱為“流動(dòng)注射分析”(FIA)。按若干隔開的指定距離將若干單獨(dú)的樣品注入載體流體中，使得若干順序相接的樣品始終被純載體流體段分隔開。而后，使這種部分地注有樣品的載體流體同上述一種或幾種反應(yīng)物相混合。按照類似的方式用一個(gè)可根據(jù)類型和/或量來(lái)記錄反應(yīng)產(chǎn)物的檢測(cè)器完成對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的分析測(cè)定。一方面由于樣品被在樣品區(qū)段內(nèi)的載體流體稀釋，另一方面由于在作為樣品-載體流體混合物的區(qū)段和純載體流體區(qū)段之間發(fā)生相互轉(zhuǎn)移，而導(dǎo)致了在每一區(qū)段樣品的首部、尾部的樣品濃度的進(jìn)一步脫離其真值變化，所以在該方法中，只有很小的范圍才能最后等到建立一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。因此，檢測(cè)器檢測(cè)的已經(jīng)不是存在一個(gè)恒定不變的反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)生的信號(hào)，而是檢測(cè)一個(gè)通常是峰值信號(hào)脈沖形式的瞬態(tài)信號(hào)。在單獨(dú)的樣品區(qū)段和載體流體區(qū)段之間的純載體流體區(qū)段(以下簡(jiǎn)稱“樣品以線分開的部分”或“樣品”)可以用于定義每次測(cè)量的起點(diǎn)。然而，稀釋因子(也稱為“分散系數(shù)”)不得不采用一個(gè)單獨(dú)的試驗(yàn)來(lái)確定。只有通過(guò)將該分散系數(shù)同所得到的測(cè)量信號(hào)比較才能定量地確定分析結(jié)果。因此，實(shí)際上最好要用已知濃度的樣品進(jìn)行校正。此外，樣品與樣品之間在粘度方面的差別對(duì)稀釋作用的影響可能達(dá)到通過(guò)校正不能消除那些測(cè)量誤差的程度。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種更易于模擬樣品的不同的流動(dòng)特性的分析方法。
按照在簡(jiǎn)介中所提到的那種分析方法，該方法的特征是將每個(gè)樣品同與它相關(guān)的反應(yīng)物按照一種受控方式加入反應(yīng)通道中，使它們形成一個(gè)區(qū)段，并使沿著該區(qū)段的長(zhǎng)度對(duì)一個(gè)預(yù)定長(zhǎng)度的以線分開的部分內(nèi)取過(guò)平均的樣品和反應(yīng)試劑之間的局部體積比大體上是恒定的，該以線分開的部分的長(zhǎng)度大體上短于該區(qū)段的長(zhǎng)度的一半。
該局部平均體積比在這里指的是在一個(gè)對(duì)稱地圍繞為所選擇的定位位置的假想的通道的以線分開的部分中所存在的體積比。因此，這個(gè)假想的通道的以線分開的部分從選定位置在流動(dòng)方向和與流動(dòng)方向相反的方向上延伸相等的距離。它具有所述的預(yù)定長(zhǎng)度。當(dāng)確定這一長(zhǎng)度的尺寸時(shí)，應(yīng)該牢記它小于所述區(qū)段的全長(zhǎng)。它大體上小于該長(zhǎng)度的一半。因此，該區(qū)段的體積小于反應(yīng)通道的總體積。并且同樣，小于相應(yīng)區(qū)段的體積。另一方面，因?yàn)樘匾庠试S在吸入以線分開的部分的體積比的局部波動(dòng)，所以，該以線分開的部分的長(zhǎng)度不應(yīng)太短。然而，要對(duì)它們進(jìn)行補(bǔ)償，原因在于在反應(yīng)通道中同樣局部地發(fā)生了由于參與的流體(即樣品和反應(yīng)試劑)的對(duì)流和擴(kuò)散而引起的相互混合。因此，將對(duì)上述區(qū)段的長(zhǎng)度進(jìn)行選擇，結(jié)果，在這一以線分開的部分范圍內(nèi)對(duì)體積比取平均值相當(dāng)于消除了該體積比的波動(dòng)。
采用這種方式控制樣品和反應(yīng)物的輸入確保了在被輸往檢測(cè)器的那一特定的以線分開的部分中樣品和反應(yīng)試劑之間的成分比大體上是恒定的。因此，利用反應(yīng)產(chǎn)物，實(shí)際可以提供在樣品中待檢測(cè)的那部分物質(zhì)的數(shù)據(jù)。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，根據(jù)反應(yīng)通道的尺寸和該區(qū)段的長(zhǎng)度，將處在反應(yīng)管中的每一區(qū)段的流動(dòng)速率選擇得如此之小，以至于在每一以線分開的部分僅僅含有樣品和它的反應(yīng)試劑。因此，在這個(gè)以線分開的反應(yīng)部分中，具有大體不變的反應(yīng)產(chǎn)物分布，結(jié)果記錄反應(yīng)產(chǎn)物的檢測(cè)器產(chǎn)生一個(gè)實(shí)際上始終穩(wěn)定地持續(xù)存在該以線分開的反應(yīng)部分通過(guò)該檢測(cè)器所需要的那么長(zhǎng)的時(shí)間的信號(hào)。這就相當(dāng)明顯地簡(jiǎn)化了計(jì)算評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的過(guò)程?？梢灾苯訉?duì)該信號(hào)進(jìn)行評(píng)價(jià)而無(wú)需校正。而不必借助于基準(zhǔn)變量或信號(hào)梯度。
在比從線分開的反應(yīng)部分的體積小的一個(gè)體積內(nèi)使該檢測(cè)器進(jìn)行積分測(cè)量也是可取的。一方面，這個(gè)實(shí)施例使得可以通過(guò)積分消除局部波動(dòng)，而另一方面，積分體積小得足以保證不出現(xiàn)由于偶然摻入了相鄰樣品而引起的誤差。
每個(gè)單獨(dú)樣品和它的反應(yīng)試劑之間的局部平均體積比在任意時(shí)刻在反應(yīng)通道的任意位置大體上是恒定的。因此，例如通過(guò)采用適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)控制可以在整個(gè)反應(yīng)通道中只保持在注入時(shí)占優(yōu)勢(shì)的初始狀態(tài)。
最好將順序相接的樣品一個(gè)接一個(gè)地輸入反應(yīng)管中。與該技術(shù)目前情況相反，省去了在下一個(gè)樣品之前用載體流體流洗去各個(gè)樣品。洗滌流體或載體流體要涉及到這種流體在可以讀取測(cè)量信號(hào)之前首先不得不用下一個(gè)樣品洗出的問題。載體流體在這里發(fā)生了相當(dāng)高的溶解，溶解度的大小還取決于粘度，可因樣品而異。這反過(guò)來(lái)又可以對(duì)檢測(cè)器的信號(hào)輸出上的信號(hào)特性產(chǎn)生的難以預(yù)料的有害影響。這一優(yōu)越的結(jié)構(gòu)使人們?cè)瓌t上擺脫了曾被專家們預(yù)見為通常是必要的內(nèi)含的先決條件的束縛。用后面的樣品洗去前一個(gè)樣品就足夠了。采用這一步驟可以大大地縮短時(shí)間和降低流體的消耗。此外，還由于降低了粘度作用的影響，而提高了分析結(jié)果的精度。
最好把預(yù)先測(cè)定過(guò)體的各個(gè)樣品和反應(yīng)試劑高精度地輸送入反應(yīng)通道。這樣高的輸送精度(即保證比容和/或流速)通常不可能利用從美國(guó)專利US2,797,149和德國(guó)專利DE2,806,157C2中所給出的蠕動(dòng)泵達(dá)到。這蠕動(dòng)泵通常具有至少一個(gè)經(jīng)常受到變形的彈性軟管。這種變形最終會(huì)不可避免地導(dǎo)致輸送體積的變化。然而，這種變化是不可預(yù)料的，結(jié)果，即使輸送從一開始就相當(dāng)精確，也不可能保證對(duì)樣品和反應(yīng)試劑的輸送達(dá)到各自預(yù)先確定的體積。因此，相當(dāng)準(zhǔn)確的輸送(即與樣品和反應(yīng)試劑的流動(dòng)速率相一致)可以保證待導(dǎo)入樣品和反應(yīng)試劑的精確預(yù)定的體積比。準(zhǔn)確的輸送還可以改善反應(yīng)過(guò)程的一致性，因而可以使現(xiàn)有的機(jī)械化的方法可以按實(shí)際上與常規(guī)的、用手工操作完成的方法的相同的精度完成。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中，采取了以層狀形式將樣品和反應(yīng)試劑輸入反應(yīng)通道的措施。然而，“以層狀形式”這個(gè)詞僅涉及輸入的一瞬間。當(dāng)產(chǎn)生層流時(shí)，人們可以觀察到在樣品和反應(yīng)試劑之間的接觸界面或區(qū)域上出現(xiàn)樣品和反應(yīng)試劑的相互擴(kuò)散。因此，在導(dǎo)入后的某一時(shí)刻，樣品和反應(yīng)試劑的層不可能再完全分隔開。盡管如此，至少在理論上可以想象在輸入瞬間的這樣一種分層狀態(tài)?？梢哉J(rèn)為樣品和反應(yīng)試劑這兩種流體的位置是彼此相靠的，這種分布簡(jiǎn)化了樣品和反應(yīng)試劑在層流區(qū)域的相互混合。通過(guò)適當(dāng)?shù)販p緩樣品和反應(yīng)試劑通過(guò)反應(yīng)通道時(shí)的前進(jìn)速度可以實(shí)現(xiàn)理想的反應(yīng)時(shí)間。在這里，樣品和反應(yīng)試劑的相互混合可能部分地是借助于擴(kuò)散。然而，在方向變化的反應(yīng)通道中，也會(huì)出現(xiàn)橫向流動(dòng)區(qū)，這樣，借助于對(duì)流增強(qiáng)了流體的相互混合。
在一個(gè)特別可取的結(jié)構(gòu)中，采取了在輸入過(guò)程中形成兩層以上的流體的措施，使相鄰層分別由樣品和反應(yīng)試劑形成。這樣便增加了樣品和反應(yīng)試劑之間的界面。例如，如果使用的不是由樣品和反應(yīng)試劑構(gòu)成的兩層而是由它們構(gòu)成的三層，(根據(jù)相鄰層分別由樣品和反應(yīng)試劑形成的要求，這三層形成一種類似三明治的結(jié)構(gòu))，那么就有兩個(gè)界面，從而使相互混合所需要的時(shí)間減少。
最好是將樣品和反應(yīng)試劑在流動(dòng)方向上相互平行地輸入反應(yīng)通道。在這種情況下，存在一種沿反應(yīng)通道的軸線伸展的相當(dāng)大的界面。因此，具有可用于樣品和反應(yīng)試劑的相互擴(kuò)散的足夠大的界面。樣品和反應(yīng)試劑之間的交換一直保持到各個(gè)濃度相等為止。這種交換不依賴由樣品和反應(yīng)試劑形成的區(qū)段是否移動(dòng)通過(guò)反應(yīng)通道。
在這里，特別可取的是彼此相對(duì)應(yīng)同步地輸入樣品和反應(yīng)試劑。完成這樣的同步輸入例如可以借助于同步可控泵(例如借助于同步運(yùn)行活塞泵)。也就是說(shuō)按照這樣一種結(jié)構(gòu)，由樣品和反應(yīng)試劑組成的二種流體的位置是并列的。
按照另一種可供選擇的結(jié)構(gòu)，可以將樣品和反應(yīng)試劑交替地按順序和一個(gè)接一個(gè)地輸入反應(yīng)通道，單獨(dú)的樣品和反應(yīng)試劑以線分開的部分的長(zhǎng)度大體上短于該區(qū)段的長(zhǎng)度。盡管只有反應(yīng)通道的橫斷面區(qū)域可用作交換區(qū)域，即可流動(dòng)穿過(guò)的區(qū)域，但是在這里若干單獨(dú)的樣品以線分開的部分和反應(yīng)試劑以線分開的部分相當(dāng)短，結(jié)果，使得在一個(gè)由一系列這樣的以線分開的部分形成的樣品-反應(yīng)試劑區(qū)段之內(nèi)形成相當(dāng)大的界面。而后，沿軸向，即在流動(dòng)方向上完成相互混合。
最好將相應(yīng)于至少3倍于反應(yīng)通道體積的總體積的樣品和反應(yīng)試劑輸入反應(yīng)通道。由于使用了這么大量的體積的流體量，可以確保前面區(qū)段，也就是說(shuō)前面的樣品的遺留痕跡已被安全從反應(yīng)通道中除去。盡管使用了三倍的總體積，由于該裝置的結(jié)構(gòu)和它的微型化，化學(xué)藥品的消耗仍然相當(dāng)少。
當(dāng)流體總?cè)莘e的中間那個(gè)三分之一流過(guò)時(shí)檢測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物是有利的。在這段時(shí)間中，不僅可以以相當(dāng)高的概率確保前面的樣品不再對(duì)此刻被測(cè)樣品的反應(yīng)產(chǎn)物有任何影響，而且還可以避免后續(xù)的樣品對(duì)該反應(yīng)產(chǎn)物有任何影響。
樣品最好是由沿一個(gè)膜的一側(cè)透過(guò)的一種流體形成，該膜的另一側(cè)暴露于含有待測(cè)成分的介質(zhì)中。尤其是當(dāng)分析污水時(shí)，可省去了為了將污水輸入反應(yīng)通道而進(jìn)行的清除機(jī)械雜質(zhì)的操作。相反，待分析的成分，例如鹽、磷酸鹽、硝酸鹽或類似物，穿過(guò)該膜被轉(zhuǎn)移到該流體中。這個(gè)過(guò)程基本上是依據(jù)透析原理。因此，該方法可以在沒有附加的機(jī)械操作步驟下進(jìn)行。
流速最好選擇得在給定的反應(yīng)通道的橫截面積下可以得到不大于5的樣品和反應(yīng)試劑的雷諾數(shù)。因此，使流動(dòng)速率保持極小，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是在由樣品和反應(yīng)試劑形成的區(qū)段的首部向外膨脹擴(kuò)展和在該區(qū)段的尾部相應(yīng)地向內(nèi)膨脹保持相當(dāng)小。這樣，使順序連接的各區(qū)段在軸向上的相互混合保持最小，結(jié)果，可以使用相當(dāng)短的區(qū)段部分而不必?fù)?dān)心順序連接的各個(gè)樣品的有害的相互作用。這樣，可以使樣品的體積，因而也使反應(yīng)試劑的體積在保證檢測(cè)質(zhì)量的同時(shí)保持很少。緩慢的流動(dòng)速率還能使反應(yīng)通道的長(zhǎng)度在保持相同的反應(yīng)時(shí)間的同時(shí)相應(yīng)地保持很短，結(jié)果，使得反應(yīng)通道的總體積也能保持很小。
單個(gè)的樣品的以線分開的部分的長(zhǎng)度最好也保持小到可以連續(xù)地或半連續(xù)地進(jìn)行分析。在許多情況下，不僅將若干單獨(dú)的樣品順序地輸入樣品通道是切實(shí)可行的，而且使連續(xù)的樣品流通過(guò)樣品通道傳送也是切實(shí)可行的。在這里，這是因?yàn)楸景l(fā)明的一個(gè)特殊的優(yōu)點(diǎn)，這就是無(wú)需將單個(gè)的樣品彼此分隔開。通過(guò)按照使樣品和反應(yīng)試劑的體積比保持不變的方式控制樣品流體和反應(yīng)試劑流體的輸入，獲得了理想的高精度。
借助于在以上介紹中所述的那種分析裝置，解決了每一種樣品和/或反應(yīng)試劑的輸送裝置需要有一個(gè)相應(yīng)的其輸送量可控制的泵的問題。
當(dāng)人們希望利用這種方法和這種裝置獲得精確的測(cè)量結(jié)果時(shí)，對(duì)本發(fā)明來(lái)說(shuō)選擇泵是具有一定的重要性的。在這種情況下，通過(guò)對(duì)泵的適當(dāng)?shù)目刂?，可以得到與常規(guī)手工操作分析方法的結(jié)果相當(dāng)?shù)慕Y(jié)果。
利用這種結(jié)構(gòu)，可以使樣品流體和反應(yīng)試劑流體以可控制的和恒定的流動(dòng)速率進(jìn)入反應(yīng)通道。借助于這種裝置，得到了一種與反應(yīng)通道橫切的層狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)樣品供給導(dǎo)管與反應(yīng)試劑供給導(dǎo)管相會(huì)合時(shí)，樣品和反應(yīng)試劑的相互擴(kuò)散或相互混合不是直接進(jìn)行，而是在反應(yīng)通道中的稍靠后部分逐漸進(jìn)行，而后徑向擴(kuò)散或混合占了優(yōu)勢(shì)。通過(guò)這樣的測(cè)量，就避免了順序相連的若干區(qū)段的軸向混合。
在這種情況下的泵最好是采用由直流馬達(dá)或步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的活塞泵形式。借助于活塞泵可以使輸送的容積以很高的精度與要求相一致。此外，還可以對(duì)活塞泵進(jìn)行高精度的同步控制，結(jié)果，可以對(duì)樣品和反應(yīng)試劑的輸送進(jìn)行精確地和同步的控制。
最好是使樣品供給導(dǎo)管和反應(yīng)試劑供給導(dǎo)管與一個(gè)供給閥的二個(gè)輸入端相連，該閥將這二個(gè)供給導(dǎo)管交替地連接到反應(yīng)通道上。在這個(gè)實(shí)施例中，在反應(yīng)通道中產(chǎn)生三層狀結(jié)構(gòu)，樣品流體和反應(yīng)試劑流體以彼此直接鄰接的層的形式排列。由于在供給閥換向操作過(guò)程中并不總是保證輸送，所以按這種方式由樣品和反應(yīng)試劑形成的區(qū)段的向前運(yùn)動(dòng)不必連續(xù)進(jìn)行，而是是可選擇地分步前進(jìn)的。盡管如此，即使對(duì)該區(qū)段采取這種分步前進(jìn)的方式，仍然可以實(shí)現(xiàn)樣品和反應(yīng)試劑的令人滿意的擴(kuò)散和隨后進(jìn)行的反應(yīng)。
反應(yīng)通道的流動(dòng)橫斷面在一個(gè)方向上的尺寸最好大于在與這個(gè)方向呈直角的那個(gè)方向上的尺寸。尤其是在樣品和反應(yīng)試劑被平行饋送時(shí)，這種情況可以形成較大的界面，反過(guò)來(lái)又促進(jìn)了徑向相互混合。
流動(dòng)橫斷面最好大體上呈矩形的。沿基本上平行于該矩形的縱向側(cè)的方向進(jìn)行橫切輸送，結(jié)果，可以得到用于樣品和反應(yīng)試劑交換的相當(dāng)大的界面。
反應(yīng)通道最好具有不大于0.5mm2的流動(dòng)橫斷面和不大于250mm的長(zhǎng)度，泵裝置可產(chǎn)生不大于100μl/分的流體體積。因此，反應(yīng)通道的總體積相當(dāng)小。這還意味著這種分析只需要極少量的流體。極少量體積的流動(dòng)有利于使化學(xué)藥品的消耗量保持極小。盡管如此，這種反應(yīng)通道的結(jié)構(gòu)仍然能夠獲得良好的結(jié)果。
此外，檢測(cè)器的體積最好小于反應(yīng)以線分開的部分的反應(yīng)容積。因此，該檢測(cè)器只在狀態(tài)不受擾動(dòng)的，即在其中沒有相鄰樣品的影響的體積內(nèi)求積分。
以下將結(jié)合附圖、參考若干優(yōu)選的實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明。在這些附圖中，
圖1示出了一個(gè)分析裝置，圖2示出了一個(gè)處在第一位置的轉(zhuǎn)換閥，圖3示出了處在第二位置的該轉(zhuǎn)換閥，圖4示出了一個(gè)混合點(diǎn)的第一結(jié)構(gòu)，圖5示出了一個(gè)混合點(diǎn)的第二結(jié)構(gòu)，圖6示出了一個(gè)混合點(diǎn)的第三結(jié)構(gòu)，圖7示出了一個(gè)用于產(chǎn)生樣品流體的裝置，以及圖8是對(duì)混合的圖解說(shuō)明和一個(gè)信號(hào)曲線。
分析裝置1包括一個(gè)載體流體源2，該流體源在所說(shuō)明的這個(gè)實(shí)施例中是由一個(gè)載體流體3和一個(gè)泵4構(gòu)成。載體流體源2借助于一個(gè)載體流體導(dǎo)管5(在其中可任選地設(shè)置一個(gè)流量計(jì)6)連接到轉(zhuǎn)換閥7上，即連接在它的載體輸入端8上。流量計(jì)并非絕對(duì)必須。如果需要，被輸送的流體的體積可以由泵4的輸送體積(例如泵的活塞沖程)來(lái)確定。反過(guò)來(lái)這又可以例如借助驅(qū)動(dòng)功率來(lái)間接地確定或控制。
轉(zhuǎn)換閥7具有一個(gè)與樣品導(dǎo)管10相連的樣品出口9。樣品導(dǎo)管10本身按照一種已知的方法與連接在若干個(gè)混合點(diǎn)11之一上，反應(yīng)試劑R1，R2借助于相應(yīng)的第一和第二反應(yīng)試劑導(dǎo)管12，13被輸入混合點(diǎn)，在反應(yīng)試劑導(dǎo)管12，13中設(shè)置有相應(yīng)的泵14，15。在其中設(shè)置有一個(gè)檢測(cè)器17的反應(yīng)通道16連接這些混合點(diǎn)11。檢測(cè)器17的輸出端與一個(gè)廢水收集容器18相連。
轉(zhuǎn)換閥7具有一個(gè)與樣品導(dǎo)管20相連的樣品進(jìn)口19(樣品導(dǎo)管又與一個(gè)采樣裝置相連)和一個(gè)廢水出口21，該廢水出口與廢水管道22相連。一個(gè)泵24設(shè)置在廢水管道中，該泵的輸出端與一個(gè)廢水收集容器23相連。在取樣裝置中保持有不同的樣品26-28，隨時(shí)可順序地被收入轉(zhuǎn)換閥。
此外，還提供了一個(gè)控制裝置29，該裝置與一個(gè)流量計(jì)6(如果有的話)相連并接收由流量計(jì)提供的信息。控制裝置29控制載體流體泵4和廢水管道22中的泵24。此外，控制裝置29還借助于一個(gè)是活塞-汽缸結(jié)構(gòu)的操作裝置來(lái)控制轉(zhuǎn)換閥。每一個(gè)泵4的驅(qū)動(dòng)裝置又可選擇的反饋連接到該控制裝置上，但并非必須如此。
轉(zhuǎn)換閥7在其中包括一個(gè)呈柱塞狀的并且以可旋轉(zhuǎn)的方式被安裝在閥殼32中的可旋轉(zhuǎn)的閥體31。可旋轉(zhuǎn)閥體31具有一個(gè)第一通道33和一個(gè)第二通道34。在圖2所示的位置上，第一通道33將載體入口8與樣品出口9相連，同時(shí)第二通道34將樣品入口19與廢水出口21相連。在圖3所述的位置上(在該位置可旋轉(zhuǎn)閥體31相對(duì)于圖2中的位置被旋轉(zhuǎn)了90°)，第一通道將樣品入口19與廢水出口21相連，同時(shí)第二通道將載體入口8與樣品出口8相連。可旋轉(zhuǎn)閥體31的位置可借助于圖1中用轉(zhuǎn)換閥7和控制裝置29之間的雙端箭頭所說(shuō)明的線傳送給控制裝置29。
在圖2中所述的位置，泵24將樣品26通過(guò)樣品導(dǎo)管20收入第二通道34，直到這條通道被第二樣品充滿為止。被收入的樣品是否比充滿該通道所需要的樣品多并不重要。然而，樣品26將第二通道34完全充滿卻應(yīng)該得以確保。當(dāng)將可旋轉(zhuǎn)的閥體31旋轉(zhuǎn)90°時(shí)，被這樣充滿的第二通道34正在圖3中所述的位置狀態(tài)下。在這個(gè)位置上，第二通道34將載體入口8與樣品出口9相連。這時(shí)，控制裝置29啟動(dòng)載體流體泵4。正在被輸送的載體流體進(jìn)入第二通道34并因此迫使位于第二通道34中的樣品通過(guò)樣品出口9進(jìn)入樣品導(dǎo)管10。第二通道34的容積(當(dāng)然還有第一通道33的容積)和泵4的輸送容積都是已知的。在載體流體通過(guò)第二通道34進(jìn)入樣品出口9之前控制裝置29可以使載體流體泵4停止運(yùn)行并將可旋轉(zhuǎn)閥體31再轉(zhuǎn)動(dòng)90°到變成圖2中所示的位置。
只要可旋轉(zhuǎn)閥體31處在圖3中所述位置(在這一位置上第二通道34在載體流體進(jìn)入樣品出口9的影響下被抽空)，第一通道33可以用后續(xù)樣品(例如樣品27)充滿。如果樣品泵24的輸出能力大于載體流體泵4的輸出能力，也就是說(shuō)，大于載體流體源2，那么在載體流體進(jìn)入樣品出口9之前，樣品進(jìn)口19和廢水出口21之間的通道總是完全被充滿的。按照這種方式，等待時(shí)間減少了。轉(zhuǎn)換閥7的控制得到明顯的簡(jiǎn)化。
在樣品導(dǎo)管10中產(chǎn)生了一個(gè)流體液柱，在該流體液柱中，在一個(gè)樣品以線分開的部分之后無(wú)間隙地立即接下一個(gè)樣品區(qū)段。在混合點(diǎn)11加入反應(yīng)試劑R1。在下一個(gè)混合點(diǎn)(沒有單獨(dú)示出)加入反應(yīng)試劑R2。當(dāng)然還可以存在用于加入其他反應(yīng)試劑的其他的混合點(diǎn)。而后，反應(yīng)試劑R1和R2在反應(yīng)通道16中與處在若干單獨(dú)的樣品區(qū)段中的樣品反應(yīng)并產(chǎn)生可以借助于檢測(cè)器17檢測(cè)的一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)產(chǎn)物。一旦反應(yīng)產(chǎn)物被檢測(cè)器17成功地檢測(cè)，可以將反應(yīng)通道16中的流體排出到廢水收集容器18中。
圖4示出了混合點(diǎn)11的第一種結(jié)構(gòu)。選擇“混合點(diǎn)”這個(gè)詞只是為了簡(jiǎn)化。從以下所述可明顯地看出來(lái)實(shí)際混合并不發(fā)生在這一點(diǎn)。樣品導(dǎo)管10和第一反應(yīng)試劑R1的反應(yīng)試劑導(dǎo)管12彼此成直角在這里交會(huì)。盡管如此，由于采用了適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)控制，樣品流體和反應(yīng)試劑流體還是基本上平行地流入反應(yīng)通道16，只是使流動(dòng)速率慢到過(guò)程只發(fā)生在層流區(qū)。疊線36(其若干線段變得越來(lái)越短)表示直接出現(xiàn)在會(huì)合點(diǎn)的樣品流體和反應(yīng)試劑流體的層狀化緩慢地消失。在某一長(zhǎng)度之后，不可能檢測(cè)出在反應(yīng)通道16中樣品流體和反應(yīng)試劑流體之間的清晰的邊界線。相反，沿線36將形成越來(lái)越擴(kuò)大的區(qū)域，在該區(qū)域中樣品流體和反應(yīng)試劑流體彼此相混合。在這里，混合過(guò)程最初是通過(guò)擴(kuò)散，也就是通過(guò)平衡樣品和反應(yīng)試劑之間在濃度上的差別來(lái)完成的。因?yàn)檫@種平衡是在兩個(gè)方向上，也就是從樣品到反應(yīng)試劑和從反應(yīng)試劑到樣品，進(jìn)行的，所以這就提供了非常良好的相互混合，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后，會(huì)實(shí)現(xiàn)樣品和反應(yīng)試劑的完全相互混合。為了減小混合和反應(yīng)時(shí)間，使反應(yīng)通道多次改變方向，例如將反應(yīng)通道作成螺旋狀。于是橫切流動(dòng)部分出現(xiàn)在每條曲線和拐角部分，通過(guò)對(duì)流增強(qiáng)了樣品和反應(yīng)試劑的相互混合。
第二反應(yīng)試劑導(dǎo)管13的混合點(diǎn)具有相同的結(jié)構(gòu)。一旦樣品和反應(yīng)試劑相混合，即一旦樣品流體的分子進(jìn)入反應(yīng)試劑流體或者一旦反應(yīng)試劑流體的分子進(jìn)入樣品流體，就可以發(fā)生最終產(chǎn)生可用檢測(cè)器17檢測(cè)的反應(yīng)產(chǎn)物的反應(yīng)。
圖5示出了混合點(diǎn)11′的一個(gè)經(jīng)過(guò)改進(jìn)的實(shí)施例，在該實(shí)施例中，兩個(gè)反應(yīng)試劑導(dǎo)管12和12′按照這樣一種方式來(lái)確定其方位，這種方式使得這兩條導(dǎo)管在樣品導(dǎo)管10的每一側(cè)與反應(yīng)通道銜接。兩個(gè)反應(yīng)試劑導(dǎo)管12、12′可以由相同的源供給，或者甚至可以形成一個(gè)公共供給導(dǎo)管的兩端。因此，存在兩個(gè)界面36，36′。顯然，能更準(zhǔn)確地把握住樣品和反應(yīng)試劑相互混合的時(shí)機(jī)，可以使獲得滿意的相互混合所花費(fèi)的時(shí)間減少。
圖6示出了混合點(diǎn)11′的第三個(gè)實(shí)施例，在該實(shí)施例中，樣品和反應(yīng)試劑并沒有被平行引入反應(yīng)通道，而是借助于一個(gè)轉(zhuǎn)換閥37順序地被引入反應(yīng)通道。如圖6中所明顯示出的那樣，樣品P和反應(yīng)試劑R的若干個(gè)很短的以線分開的部分的位置在該區(qū)段之中是一個(gè)接在另一個(gè)后面。樣品P和反應(yīng)試劑R交替地一個(gè)緊接在另一個(gè)后面。這樣就形成了一系列界面36″，通過(guò)這些界面可以進(jìn)行相應(yīng)的混合。
圖7示出了一個(gè)經(jīng)過(guò)改進(jìn)的取樣移動(dòng)裝置25′。樣品導(dǎo)管20的一端被插入流體(例如蒸餾水)容器38中。使用泵24將蒸餾水從容器38中抽出。樣品導(dǎo)管20被連接在被膜40限定在一側(cè)的混合通道39上。在膜的另一側(cè)有一個(gè)借助于供給導(dǎo)管42與一個(gè)待分析一種特定成分的物質(zhì)或流體的容器相連的供給導(dǎo)管41。輸送裝置(未示出)通過(guò)供給導(dǎo)管41輸送待分析流體。如果出現(xiàn)這種情況，那么與膜40相適應(yīng)的待分析成分就通過(guò)膜40擴(kuò)散到混合通道39中。這種成分被通過(guò)混合通道流動(dòng)的流體帶上來(lái)。而后，可以借助轉(zhuǎn)換閥7供給待分析成分的流體給樣品導(dǎo)管10，或甚至可以直接輸送給樣品導(dǎo)管10。在后一種情況下，分析是連續(xù)進(jìn)行的。為了說(shuō)明操作過(guò)程，可以將單個(gè)的樣品的以線分開的部分的長(zhǎng)度看作無(wú)限小。在這種情況下，樣品和反應(yīng)試劑之間的體積比不僅在一個(gè)區(qū)段范圍內(nèi)，而且在若干個(gè)區(qū)段內(nèi)保持不變，或甚至永久保持不變。
控制裝置29不僅控制載體流體和樣品的泵4和24，還控制反應(yīng)試劑的泵14和15。為了保證泵的同步運(yùn)轉(zhuǎn)，可以使所有的泵或它們的驅(qū)動(dòng)裝置再與控制單元29反饋連接，從而可以使控制單元29監(jiān)控各個(gè)獨(dú)立的輸送容積。應(yīng)該指出的是，當(dāng)然也可以使用兩種以上的所需要的試劑。在某些情況下，只使用一種反應(yīng)試劑就足夠了?？刂蒲b置29可以控制那些相應(yīng)的泵，這些泵或由直流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，或由步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。按照這種方式可以很精確地設(shè)定各個(gè)泵的輸送容積?？刂蒲b置29按照一種把受到精確控制的流量的流體輸送到反應(yīng)通道16中方式驅(qū)動(dòng)各個(gè)泵，4，25，14和15。這樣操作的優(yōu)點(diǎn)是可以在反應(yīng)通道16中基本上實(shí)現(xiàn)樣品和反應(yīng)試劑的層化。
控制裝置29可以定期地使泵14、15和24停止，并且停止相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，只使泵4操作，以便用載體流體漂洗裝置1。
圖8以圖解的方式說(shuō)明了新的分析方法相鄰的樣品以線分開的部分Sn與同它們相關(guān)的反應(yīng)試劑Rn一起按照使樣品和反應(yīng)試劑之間的局部平均體積比保持不變的方式導(dǎo)入反應(yīng)通道，對(duì)樣品和反應(yīng)試劑的以線分開的部分的數(shù)目進(jìn)行計(jì)算本身并不是必需的，但是使“解釋”和后續(xù)的說(shuō)明變?yōu)槿菀?。?dāng)然，可以對(duì)所有的樣品使用一種反應(yīng)試劑。
每一個(gè)樣品Sn與它的反應(yīng)試劑Rn一起構(gòu)成一個(gè)區(qū)段B在將區(qū)段B導(dǎo)入的那一瞬間，各區(qū)段的前部和尾部的界面基本上平滑并與流動(dòng)方向垂直。樣品Sn和反應(yīng)試劑Rn的體積比用下面的起首有數(shù)字的排成一行的線表示，那條最低線表示反應(yīng)試劑的體積與樣品和反應(yīng)試劑的總體積之比。
在反應(yīng)通道16的端部(區(qū)段B通過(guò)該端流動(dòng)形成層流)，與輸入時(shí)的狀態(tài)相比較出現(xiàn)兩個(gè)變化。首先，樣品層和反應(yīng)試劑層變得彼此不能再區(qū)分開。相反，每一個(gè)樣品已經(jīng)與和它相關(guān)的反應(yīng)試劑相混合化。其次，在相鄰區(qū)段之間發(fā)生了軸向分散，即，相鄰區(qū)段之間的界面不再是平滑的，并且基本上與運(yùn)動(dòng)方向正交。相反，這些區(qū)段如同層流輪廓所看到的那樣，其首部在流動(dòng)方向已向外凸出，而其尾部在流動(dòng)方向上向內(nèi)凹下。在這里重要的是把流動(dòng)速率和還應(yīng)包括這些區(qū)段的各自的變形程度要選擇得非常低，以便使得在每一區(qū)段保持一僅含有相應(yīng)的樣品Sn和與其相關(guān)的反應(yīng)試劑Rn的以線分開的部分b。因此，在這個(gè)以線分開的部分b中只存在對(duì)于樣品Sn具有重要性的反應(yīng)物。
這個(gè)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)可以在圖8的右上角所示出的檢測(cè)器17輸出端的信號(hào)曲線上表現(xiàn)出。該信號(hào)曲線已經(jīng)分出平直部分，這些平直部分在一個(gè)確定的時(shí)間周期內(nèi)是穩(wěn)定的，并且與若干個(gè)獨(dú)立的過(guò)渡部分相連。評(píng)價(jià)曲線的這些平直部分是比較容易的。
樣品和反應(yīng)試劑的體積比的曲線繪在反應(yīng)通道16“端部分”的下方。為了簡(jiǎn)單起見，假設(shè)在相鄰區(qū)段之間的過(guò)渡區(qū)中樣品或反應(yīng)試劑線性變化。因?yàn)闃悠泛头磻?yīng)試劑的體積比在兩個(gè)相鄰區(qū)段之間的過(guò)渡區(qū)中同步地和均勻地變化，所以樣品和它的相關(guān)反應(yīng)試劑之間的體積比在這些區(qū)也保持恒定。
在某一時(shí)刻始終估價(jià)某一體積流體的檢測(cè)器具有積分功能，并在這個(gè)區(qū)域內(nèi)檢測(cè)樣品Sn和其它的反應(yīng)試劑Rn的反應(yīng)產(chǎn)物和一個(gè)相鄰區(qū)段的反應(yīng)產(chǎn)物(即樣品Sn+1和它的反應(yīng)試劑Rn+1的反應(yīng)產(chǎn)物)。由此在分開的平直部分之間產(chǎn)生了短暫的過(guò)渡部分。但這對(duì)在這樣一個(gè)過(guò)渡之后又獲得一個(gè)穩(wěn)定的平直部分沒有影響。由于可歸因?yàn)榈偷牧鲃?dòng)率的低的軸向分散，所以使單獨(dú)的區(qū)段彼此完全不能混合。但是在一個(gè)區(qū)段內(nèi)部卻混合得很充分，這主要是靠徑向分散的貢獻(xiàn)。檢測(cè)器具有積分的功能，也就是說(shuō)，測(cè)量信號(hào)反應(yīng)的是在檢測(cè)器體積內(nèi)的平均值。該檢測(cè)器的體積小于以線分開的反應(yīng)部分的體積。這一方面可以消除局部干擾，另一方面又能避免相鄰樣品對(duì)測(cè)量的影響。
低流動(dòng)率具有可以把反應(yīng)通道制得相當(dāng)短的優(yōu)點(diǎn)，然而，利用低流動(dòng)率還可以獲得必需的反應(yīng)時(shí)間。
通過(guò)使用彼此相鄰接的樣品和反應(yīng)試劑的若干個(gè)區(qū)段，可以把前面的樣品-反應(yīng)試劑用后面的樣品-反應(yīng)試劑沖洗出來(lái)。這將使個(gè)別樣品在測(cè)量之前進(jìn)行校正是有用的。為此要使?jié)舛葴?zhǔn)確已知的分析溶液。對(duì)分析溶液進(jìn)行恰當(dāng)?shù)奶幚碜鳛榉治鋈芤河?。為了提高?zhǔn)確度和精度，最好使包括載體和反應(yīng)試劑溶液在內(nèi)的分析系統(tǒng)1的所有部分保持在恒定的預(yù)定溫度下。
第二個(gè)例子示出連續(xù)分析在污水處理設(shè)備中的硝酸鹽的數(shù)據(jù)，為此，采用圖7所示的結(jié)構(gòu)，即借助于透析法將硝酸鹽吸收到樣品溶液中。應(yīng)當(dāng)指出的是使用圖7所示的結(jié)構(gòu)，不僅代替了樣品移動(dòng)裝置25，還代替了轉(zhuǎn)換閥7.7。為了吸收硝酸鹽而使載體流體在此情況下流動(dòng)透過(guò)膜40。通過(guò)控制裝置29控制泵4，可以調(diào)節(jié)在膜40前面的分開的載體流體以線分開的部分或區(qū)段的停留時(shí)間。也可以把膜的外側(cè)直接浸沒在污水中，以便可以省去供給導(dǎo)管41和供給導(dǎo)管42。這個(gè)分析可以連續(xù)進(jìn)行，也就是說(shuō)，使載體流體連續(xù)地透過(guò)膜40。
為了分析硝酸鹽，需要三種反應(yīng)試劑溶液，即肼，磺胺和N-(1-萘基)己二胺。使載體流體的泵4和三種反應(yīng)試劑的泵都連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)?？偟牧鲃?dòng)速率為60μl/分。利用DE2806157C2中的公知方法按指定的間隔采樣和進(jìn)行分析，在該方法中使用鎘代替肼用于還原硝酸鹽。
表2時(shí)間硝酸鹽(ppm)發(fā)明 硝酸鹽(ppm)DE2806157C216.13 0.8 0.616.21 1.3 1.116.26 1.7 1.516.31 2.1 2.516.38 2.9 3.216.44 3.5 4.216.55 5.1 5.217.01 5.8 6.117.08 7.1 7.316.16 8.4 8.117.21 9.3 8.917.33 10.5 10.5在連續(xù)操作的系統(tǒng)中，樣品和反應(yīng)試劑的平均反應(yīng)時(shí)間保持恒定，這意味著當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)物通過(guò)檢測(cè)器時(shí)化學(xué)反應(yīng)不一定完全結(jié)束。然而，在某些應(yīng)用中，使系統(tǒng)不是連續(xù)地操作而是間斷地操作，以便獲得一個(gè)比較長(zhǎng)的并且可以精確控制的化學(xué)反應(yīng)時(shí)間，這樣做可能是有利的。例如，如果當(dāng)樣品和反應(yīng)試劑混合物已經(jīng)到達(dá)檢測(cè)器時(shí)，流動(dòng)中斷，則可以在一段所需要的時(shí)間內(nèi)監(jiān)控化學(xué)反應(yīng)或者直到達(dá)到所需要的水平。中斷連續(xù)流動(dòng)的第二個(gè)理由是通過(guò)精確地控制等待的時(shí)間，可以使待分析成分的大部分透過(guò)可能采用的膜40，用所建議的方法，不再用空氣泡或載體流體以線分開的部分將個(gè)別的樣品區(qū)段分隔開。與此相反，它們是一個(gè)接一個(gè)和無(wú)間隙的。將樣品和反應(yīng)試劑同步地輸送到一個(gè)窄小的反應(yīng)通道中，并且保持相當(dāng)精確可控的個(gè)別流動(dòng)率。反應(yīng)通道16的形狀和尺寸具有一定的重要性。因?yàn)榉磻?yīng)通道16的橫截面積小于0.5mm2，特別是小于0.2mm2，其長(zhǎng)度小于250mm，特別是小于200mm，所以化學(xué)藥品的消耗量非常少。此外，最好采用細(xì)長(zhǎng)的橫截面，而不采用圓形的正方形，以便使樣品和反應(yīng)試劑之間的界面盡可能地大，從而改善了相互混合?？梢允棺畲蟮牧鲃?dòng)率低于100μl/分，特別是低于50μ1/分，并且使雷諾數(shù)不大于5。
由于采用圖6所示的結(jié)構(gòu)，而同樣可以把非常精確的預(yù)定體積百分比的樣品和反應(yīng)試劑導(dǎo)入反應(yīng)通道16中。在這種情況下，可以假定在保持容積比不變的條件下，定期地非常精確地添加樣品和反應(yīng)試劑。在這種情況下，每次添加量要很少。以便在混合點(diǎn)11″之后的一段短距離上在反應(yīng)通道中達(dá)到所要求的樣品反應(yīng)試劑比例。在此反應(yīng)通道16的形狀和尺寸可以用與圖4和圖5中所示的實(shí)施例的反應(yīng)通道的形狀和尺寸。如果按照要求的精度交替地啟動(dòng)那些泵，則可以將樣品導(dǎo)管10和反應(yīng)試劑導(dǎo)管12直接引入到反應(yīng)通道16而不用轉(zhuǎn)換閥37。這個(gè)方案可以相當(dāng)容易地實(shí)現(xiàn)，特別是如果這些泵是由直流馬達(dá)或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)。這些承擔(dān)輸送樣品流體和試劑流體的泵交替地接收一個(gè)脈沖，然后把所需要的少量樣品流體和反應(yīng)試劑流體分別交替地輸送到反應(yīng)通道中。
如果把這樣的分析裝置用于污水處理設(shè)備上的污水分析，則可以使所需要的化學(xué)藥品的量減少到每月3升的程度。
權(quán)利要求
1.一種分析方法，在其中，使若干個(gè)樣品順序地通過(guò)一個(gè)反應(yīng)通道到達(dá)一個(gè)檢測(cè)器，并且將至少一種反應(yīng)試劑導(dǎo)入該反應(yīng)通道以便同這些樣品反應(yīng)，其特征在于按照一種可控的方式將每一個(gè)樣品和它的相關(guān)的反應(yīng)試劑導(dǎo)入反應(yīng)通道，以便使它們形成一個(gè)區(qū)段；并使沿著該區(qū)段的長(zhǎng)度對(duì)在一個(gè)預(yù)定長(zhǎng)度的以線分開的部分內(nèi)取平均的樣品與反應(yīng)試劑的局部體積比基本上是恒定的，該以線分開的部分的長(zhǎng)度基本上短于該區(qū)段長(zhǎng)度的一半。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在反應(yīng)通道中每一區(qū)段的流動(dòng)速率根據(jù)與該區(qū)段的長(zhǎng)度的變化關(guān)系選擇小到使在每一區(qū)段部分之內(nèi)保持一個(gè)只含有該樣品和它的反應(yīng)試劑的以線分開的反應(yīng)部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于使檢測(cè)器在一個(gè)小于反應(yīng)通道的體積的體積范圍內(nèi)進(jìn)行積分測(cè)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于使在任意時(shí)刻在反應(yīng)通道的任意位置上每一單獨(dú)的樣品和它的反應(yīng)試劑之間的局部平均體積比基本上恒定不變。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于順序相接的若干樣品被一個(gè)接一個(gè)地導(dǎo)入反應(yīng)通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的方法，其特征在于將每一個(gè)都在前面確定了的體積的樣品和反應(yīng)試劑高精度地輸送到反應(yīng)通道中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的方法，其特征在于使樣品和反應(yīng)試劑以層狀形式導(dǎo)入反應(yīng)通道中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于在橫切饋送過(guò)程中產(chǎn)生2個(gè)以上的層，相鄰層分別由樣品和反應(yīng)試劑形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于將樣品和反應(yīng)試劑沿流動(dòng)方向彼此平行地輸送到反應(yīng)通道中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于樣品和反應(yīng)試劑的輸送是彼此對(duì)應(yīng)同步進(jìn)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于使樣品和反應(yīng)試劑順序地一個(gè)接一個(gè)地交替地輸送到反應(yīng)通道中，使單獨(dú)的樣品和反應(yīng)試劑以線分開的部分的長(zhǎng)度基本上短于該區(qū)段的長(zhǎng)度。
12.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11所述的方法，其特征在于將總體積相當(dāng)于至少三倍于反應(yīng)通道體積的樣品和反應(yīng)試劑輸送到反應(yīng)通道中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于當(dāng)所述總體積的中間三分之一部分流過(guò)時(shí)對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13所述的方法，其特征在于樣品是由沿著一個(gè)膜的一側(cè)透過(guò)的流體形成的，該膜的另一側(cè)暴露在含有待檢測(cè)成分的一種介質(zhì)中。
15.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14所述的方法，其特征在于選擇流動(dòng)速率，使得利用一個(gè)給定的反應(yīng)通道的橫斷面面積所得到的樣品和反應(yīng)試劑的雷諾數(shù)不大于5。
16.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15所述的方法，其特征在于使單獨(dú)的樣品的以線分開的部分的長(zhǎng)度保持小到使分析可以連續(xù)地或半連續(xù)地進(jìn)行。
17.一種分析裝置，該裝置具有一個(gè)樣品輸送導(dǎo)管、至少一個(gè)反應(yīng)試劑輸送導(dǎo)管、一個(gè)用于樣品和反應(yīng)試劑的輸送裝置、一個(gè)反應(yīng)通道和一個(gè)檢測(cè)器，該裝置專門用于實(shí)施權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14所述的方法，其特征在于用于每一個(gè)樣品和/或反應(yīng)試劑的輸送裝置(4，14，15)具有一個(gè)輸送量可以控制的相應(yīng)的泵。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于所述的泵(4，14，15)采用由直流馬達(dá)或步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的活塞泵。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的裝置，其特征在于樣品導(dǎo)管(10)和反應(yīng)試劑導(dǎo)管(12，13)與一個(gè)饋送閥(37)的兩輸入端相連，該饋送閥將兩個(gè)輸送導(dǎo)管(10，12，13)交替地連接到反應(yīng)通道(16)上。
20.根據(jù)權(quán)利要求17、18或19之一所述的裝置，其特征在于反應(yīng)通道(16)在一個(gè)方向上的流動(dòng)橫斷面的尺寸大于在與這個(gè)方向成90°角的另一個(gè)方向上的尺寸。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于流動(dòng)橫斷面基本上是矩形的。
22.根據(jù)權(quán)利要求17、18、19、20或21所述的裝置，其特征在于反應(yīng)通道(16)的流動(dòng)橫斷面的面積不大于0.5mm2，長(zhǎng)度不大于250mm，而輸送裝置(4，14，15)產(chǎn)生的體積流量不大于100μl/分。
23.根據(jù)權(quán)利要求17、18、19、20、21或22之一所述的裝置，其特征在于檢測(cè)器(17)的檢測(cè)體積不大于反應(yīng)以線分開的部分的體積。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分析方法，在該方法中，使若干個(gè)樣品順序通過(guò)一個(gè)反應(yīng)通道(16)到達(dá)一個(gè)檢測(cè)器(17)，并將至少一種反應(yīng)試劑導(dǎo)入反應(yīng)通道(16)以便與樣品反應(yīng)，還公開了一個(gè)用于實(shí)施該方法的裝置。使用了該方法和該裝置的目的在于提供一種更易于模擬流體形式的樣品的不同流動(dòng)特性的方法，以一種可控的方式將每個(gè)樣品和它的相關(guān)的反應(yīng)試劑導(dǎo)入反應(yīng)通道以便使它們形成一個(gè)區(qū)段，使沿著該區(qū)段的長(zhǎng)度在一個(gè)預(yù)定長(zhǎng)度的以線分開部分內(nèi)取平均的樣品和反應(yīng)試劑之間的局部體積比基本上是恒定的，該以線分開部分的長(zhǎng)度大體上短于該區(qū)段的長(zhǎng)度的一半。
文檔編號(hào)G01N35/08GK1147856SQ9519302
公開日1997年4月16日 申請(qǐng)日期1995年3月29日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月31日
發(fā)明者B·卡爾堡, O·普勞 申請(qǐng)人:丹福斯有限公司, 特卡托有限公司