RU2009466C1

RU2009466C1 - Liquid sample analyzer

Info

Publication number: RU2009466C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Ишутин; Г.С. Карзанов; А.А. Кузнецов; Л.Ф. Незговоров
Original assignee: Ишутин Василий Александрович; Карзанов Геннадий Сергеевич; Кузнецов Александр Александрович; Незговоров Леонид Федорович
Priority date: 1991-09-12
Filing date: 1991-09-12
Publication date: 1994-03-15

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: analyzer has a reaction chamber in where a working reagent begins to emit light at the instant the analyzed sample is injected into it, a photoelectric sensor converting a light signal into an electric one, and a measuring device. Inside a recess in the reaction chamber between a sleeve and a wall of the casing is placed a cylindrical shutter with a window, which is rotatable around the axis of the recess in the reaction chamber with the help of an external lever and a shifter which is linked to the top cover of the reaction chamber so that, when the position of the top cover given an operator access to the test glass filled with the working reagent in the sleeve, the shutter window is displaced relative to the windows of the sleeve and casing of the reaction chamber thus keeping the light from the sleeve and casing from falling on a sensitive member of the photoelectric sensor. The light begins to fall on it only after the cover is set in the working position, corresponding to the coincidence of the windows of the shutter, sleeve and casing of the reaction chamber, and the injection of the sample to be analyzed into the test glass with working reagent by pressing on the cover thus deforming a rubber washer attached to its inside surface. EFFECT: simplified test procedure. 3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для обнаружения органических, неорганических веществ и микроорганизмов в вегетативной форме в жидких пробах. The invention relates to measuring technique and is intended for the detection of organic, inorganic substances and microorganisms in a vegetative form in liquid samples.

Известно устройство для измерения люминесценции, содержащее стакан для пробирки с жидкой пробой и реактивом, размещенный в светопроницаемом корпусе. Внутри корпуса имеется окно для прохождения света к фотоприемнику, который в процессе замены пробы закрыт затвором для исключения его засветки. A device for measuring luminescence containing a beaker for a tube with a liquid sample and a reagent, is placed in a translucent housing. Inside the case there is a window for the passage of light to the photodetector, which is closed by a shutter during the replacement of the sample to prevent its exposure.

Принцип действия анализатора концентрации микроорганизмов и устройства для измерения люминесценции основан на регистрации свечения анализируемой смеси в момент введения в рабочий реактив анализируемой пробы и преобразования ее в электрический сигнал с последующим его анализом. The principle of operation of the analyzer of the concentration of microorganisms and a device for measuring luminescence is based on the registration of the luminescence of the analyzed mixture at the moment of introducing the analyzed sample into the working reagent and converting it into an electrical signal with its subsequent analysis.

Недостатком анализатора концентрации микроорганизмов является невозможность обеспечения в нем статических условий взаимодействия рабочего реактива и анализируемой пробы в момент введения последней в реактив вследствие встряхивания его в момент фиксации подвижного стакана при опускании до упора вниз. Это резко искажает кинетику свечения реакционной смеси, что не позволяет использовать анализатор для определения концентрации микроорганизмов в анализируемой пробе. Кроме того, конструкция подвижного стакана не обеспечивает полной изоляции чувствительного элемента ФЭУ от внешнего света, так как все операции по смене отработанного реактива на свежий и заполнение дозатора анализируемой пробой проводятся при снятой крышке. При этом внешний свет попадает на чувствительный элемент ФЭУ, приводит к быстрому его старению и снижает стабильность показаний. The disadvantage of the analyzer of the concentration of microorganisms is the impossibility of providing in it static conditions for the interaction of the working reagent and the analyzed sample at the time of the introduction of the latter into the reagent due to shaking it at the moment of fixing the movable glass when lowering all the way down. This sharply distorts the kinetics of the glow of the reaction mixture, which does not allow the use of an analyzer to determine the concentration of microorganisms in the analyzed sample. In addition, the design of the movable cup does not provide complete isolation of the PMT sensitive element from external light, since all operations to change the spent reagent to fresh and fill the dispenser with the analyzed sample are carried out with the cover removed. In this case, external light falls on the sensitive element of the PMT, leads to its rapid aging and reduces the stability of the readings.

При возврате подвижного стакана в исходное верхнее положение часть рабочего реактива выплескивается из пробирки и попадает на чувствительный элемент ФЭУ, увеличивая опасность выхода его из строя. When the movable cup returns to its original upper position, part of the working reagent is spilled from the test tube and falls onto the PMT sensitive element, increasing the risk of its failure.

Недостатком устройства для измерения люминесценции является отсутствие дозирующего устройства, позволяющего постоянно вводить анализируемую пробу в реактив и наличие постоянной операции для оператора по закрытию и открытию чувствительного элемента фотодатчика. The disadvantage of the device for measuring luminescence is the lack of a metering device that allows you to constantly enter the analyzed sample into the reagent and the presence of a constant operation for the operator to close and open the sensitive element of the photosensor.

Цель изобретения - повышение чувствительности, точности и надежности прибора. The purpose of the invention is to increase the sensitivity, accuracy and reliability of the device.

Цель достигается тем, что в анализаторе жидких проб, содержащем реакционную камеру, выполненную в виде корпуса с цилиндрическим гнездом и боковым окном, соединяющим гнездо с наружной поверхностью корпуса, внутри гнезда расположен неподвижный стакан с пробиркой для рабочего реактива и боковым окном, соосным окну гнезда и связывающим полость стакана с полостью гнезда, при этом окно гнезда с наружной стороны корпуса закрыто кварцевым стеклом, а само гнездо сверху закрыто крышкой-дозатором, выполненной с внутренней конической полостью, предназначенной для размещения в ней анализируемой пробы, и осевым отверстием, связывающим полость крышки-дозатора с полостью стакана, фотоэлектронный умножитель, расположенный чувствительным элементом напротив окна и измерительный блок, связанный с фотоэлектронным умножителем. Между стаканом и корпусом помещен затвор цилиндрической формы с поводком и боковым окном, предназначенным для соединения окна стакана с окном гнезда корпуса. С наружной стороны корпуса реакционной камеры размещен запирающий механизм, состоящий из передвигающейся по направляющим в горизонтальной плоскости крышкой, на внутренней стороне которой выполнена резиновая шайба, посредством деформации которой о края крышки-дозатора осуществляется ввод анализируемой пробы в полость стакана и рычажной системы, обеспечивающей связь затвора с крышкой и включающую в себя шарнирно крепящийся к корпусу подпружиненный рычаг, на одной стороне которого имеется вращающееся колесико для обеспечения плавного и надежного контакта рычага с крышкой при передвижении ее в горизонтальной плоскости, а с другой - шарнирно связанный со свободно передвигающимся по имеющемуся на нижней части корпуса пазу сдвигателем. Сдвигатель на противоположном конце имеет окно, куда вставляется поводок затвора, вращение которого вокруг своей оси ограничено штырями-ограничителями. The goal is achieved in that in a liquid sample analyzer containing a reaction chamber made in the form of a housing with a cylindrical socket and a side window connecting the socket to the outer surface of the housing, a fixed glass is located inside the socket with a test tube for the working reagent and a side window coaxial with the socket window and connecting the cavity of the glass with the cavity of the socket, while the window of the socket on the outside of the housing is closed with quartz glass, and the socket itself is closed from above by a dispenser lid made with an internal conical cavity, pre assigned for receiving the sample to be analyzed, and an axial bore connecting the metering cavity with the cavity cover glass, a photomultiplier, positioned opposite the sensor element and the measuring window unit coupled to a photomultiplier tube. Between the glass and the housing there is a cylindrical shutter with a leash and a side window designed to connect the glass window with the housing socket window. A locking mechanism is placed on the outside of the reaction chamber body, consisting of a cover moving along the rails in the horizontal plane, on the inside of which a rubber washer is made, by deformation of which on the edge of the dispensing lid, the analyzed sample is introduced into the glass cavity and the lever system, which provides the shutter connection with a lid and including a spring-loaded lever pivotally attached to the housing, on one side of which there is a rotating wheel to ensure a smooth lever and reliable contact with the cover when moving it in a horizontal plane, and on the other - are pivotally connected with the move freely in the existing on the bottom of the housing groove shifter. The motor at the opposite end has a window where the shutter leash is inserted, the rotation of which around its axis is limited by restrictor pins.

Конструкция реакционной камеры с неподвижным стаканом, съемной крышкой дозатором, внутренним затвором и запирающим механизмом, выполненным согласно настоящему изобретению, обеспечивают статистические условия взаимодействия рабочего реактива с анализируемой пробой, что позволяет получить и зарегистрировать максимальный аналитический эффект, обеспечивающий высокую чувствительность анализа, а за счет полного предотвращения засветки чувствительного элемента фотоэлектронного умножителя в момент смены отработанного реактива на свежий - точности и надежности измерений, поскольку известно, что эти показатели прямо зависят от степени изоляции фотоэлектронного умножителя от источников внешнего света и стабильности напряжения питания. The design of the reaction chamber with a fixed beaker, a removable lid of the dispenser, an internal shutter and a locking mechanism made in accordance with the present invention provides statistical conditions for the interaction of the working reagent with the analyzed sample, which allows to obtain and record the maximum analytical effect, which provides high analysis sensitivity, and due to the full prevent exposure of the sensitive element of the photomultiplier tube at the time of changing the spent reagent to fresh - accuracy and reliability of measurements, since it is known that these indicators directly depend on the degree of isolation of the photomultiplier from external light sources and the stability of the supply voltage.

На фиг. 1 изображена схема анализатора жидких проб; на фиг. 2 - реакционная камера в продольном разрезе при положении затвора "открыто"; на фиг. 3 - вид снизу на реакционную камеру со снятой нижней крышкой при положении затвора "закрыто". In FIG. 1 shows a diagram of a liquid sample analyzer; in FIG. 2 - a reaction chamber in longitudinal section with the shutter position “open”; in FIG. 3 is a bottom view of the reaction chamber with the bottom cover removed when the shutter position is “closed”.

Анализатор жидких проб содержит (фиг. 1) реакционную камеру 1, фотоэлектронный умножитель 2 и измерительное устройство 3, включающее блок 4 питания, блок 5 усиления и блок 6 вывода данных на внешние регистрирующие устройства. The liquid sample analyzer contains (Fig. 1) a reaction chamber 1, a photomultiplier tube 2 and a measuring device 3, including a power supply unit 4, an amplification unit 5 and a data output unit 6 to external recording devices.

Реакционная камера 1 (фиг. 2) выполнена в виде корпуса 7 с цилиндрическим гнездом 8, боковым окном 9 и соосной с ним цилиндрической выточкой 10 для крепления фотоэлектронного умножителя 2, а также пазом 11, выполняющим роль направляющей для сдвигателя 12 и штырями-ограничителями 13 и 14, ограничивающими угол поворота поводка 15 затвора 16 сдвигателем 12, окно 9 с наружной стороны закрыто кварцевым стеклом 17 и выполнено с диаметром, равным диаметру чувствительного элемента фотоэлектронного умножителя 2. В гнезде 8 размещены затвор 16 с поводком 15, выполненным в виде ввинчиваемого в нижнюю часть затвора штыря и боковым окном 18, выполненным с диаметром, равным диаметру окна 9 корпуса 7 и стакан 19 с боковым окном 20, выполненным с диаметром, равным диаметру окна 9 корпуса 7. В стакан 19 помещается пробирка 21, выполненная из кварцевого стекла и устанавливаемая на поролоновую прокладку 22. Гнездо 8 корпуса 7 закрыто сверху крышкой-дозатором 23, выполненной с внутренней конической полостью 24, закрываемой фторопластовой прокладкой-воронкой 25, которая защищает металл крышки-дозатора от воздействия агрессивных жидкостей. Воронка 25 имеет осевое отверстие 26, соединяющее полость 24 крышки дозатора 23 с внутренней полостью гнезда 8 корпуса 7 реакционной камеры 1. The reaction chamber 1 (Fig. 2) is made in the form of a housing 7 with a cylindrical socket 8, a side window 9 and a cylindrical recess 10 coaxial with it for mounting the photomultiplier 2, as well as a groove 11 that acts as a guide for the shifter 12 and restrictor pins 13 and 14, limiting the angle of rotation of the lead 15 of the shutter 16 by the shifter 12, the window 9 is closed from the outside with quartz glass 17 and is made with a diameter equal to the diameter of the sensitive element of the photoelectronic multiplier 2. A shutter 16 with a lead 15 is placed in the socket 8, in the form of a pin screwed into the bottom of the shutter and a side window 18 made with a diameter equal to the diameter of the window 9 of the housing 7 and a glass 19 with a side window 20 made with a diameter equal to the diameter of the window 9 of the housing 7. A test tube 21 is placed in the glass 19, made of quartz glass and mounted on a foam pad 22. The socket 8 of the housing 7 is closed on top by a dispensing lid 23 made with an internal conical cavity 24 closed by a fluoroplastic gasket-funnel 25, which protects the metal of the dispensing lid from aggression liquids. The funnel 25 has an axial hole 26 connecting the cavity 24 of the lid of the dispenser 23 with the internal cavity of the socket 8 of the housing 7 of the reaction chamber 1.

Крышка-дозатор 23 закрывается сверху крышкой 27, передвигающейся по направляющим 28 и 29, и имеющей резиновую шайбу 30 на внутренней своей поверхности. The dispenser lid 23 is closed from above by a lid 27 moving along the guides 28 and 29, and having a rubber washer 30 on its inner surface.

Рычаг 31 связан с крышкой непосредственно с помощью закрепленного на его конце колесика 32, обеспечивающего их плавный и надежный контакт при перемещении крышки 27 по направляющим 28 и 29. На противоположном конце рычага 31 пружиной 33, прикрепленной к плите 34, шарнирно закреплен сдвигатель 12, свободно перемещающийся в пазу 11 на нижней поверхности корпуса 7 реакционной камеры 1. На противоположном конце сдвигатель 12 имеет окно 35, в которое вводится поводок 15 затвора 16. Снизу корпус 7 реакционной камеры 1 закрыт крышкой 36. The lever 31 is connected to the lid directly by means of a wheel 32 fixed at its end, which ensures their smooth and reliable contact when the lid 27 is moved along the guides 28 and 29. At the opposite end of the lever 31, a shifter 12 is pivotally fixed by a spring 33 attached to the plate 34 moving in a groove 11 on the lower surface of the housing 7 of the reaction chamber 1. At the opposite end, the shifter 12 has a window 35 into which the lead 15 of the shutter 16 is inserted. From below, the housing 7 of the reaction chamber 1 is closed by a cover 36.

Анализатор жидких проб работает следующим образом. При включении анализатора в сеть напряжение с блока питания 4 (фиг. 1) подается на все блоки и фотоэлектронный умножитель 2. Крышка 27 рукой по направляющим 28 и 29 перемещается в крайнее заднее положение для обеспечения доступа к крышке-дозатору 23. При этом благодаря наличию колесика 32 рычаг 31 утапливается под крышку 27 и переводит сдвигатель 12 в крайнее переднее положение, вследствие чего поводком 15 затвор 16 поворачивается до упора в ограничитель 13 (см. фиг. 3) и перекрывает окно 20 стакана 19 и окно 9 корпуса 7, что обеспечивает надежную изоляцию фотоэлектронного умножителя. Снимают крышку-дозатор 23, в полость стакана 19 помещают пробирку 21 со свежим рабочим реактивом, устанавливают крышку-дозатор в исходное положение и в воронку 24 помещают анализируемую пробу. Переводят крышку 27 по направляющим 28 и 29 в переднее крайнее положение. При этом колесико 32 рычага 31 выходит из-под крышки 27 и он пружиной 33 возвращается в свое исходное положение. При этом сдвигатель 12 переводит поводок 15 затвора 16 до упора в ограничитель 14 и окно 18 затвора 16 совмещается с окном 20 стакана 19 и окном 9 корпуса 7. Нажимают на крышку 27 рукой, при этом резиновая шайба 30 деформируется о края крышки-дозатора 23 в результате чего анализируемая проба в виде капли вводится в рабочий реактив в пробирку 21. При наличии в анализируемой пробе неорганических, органических веществ или микроорганизмов реакционная смесь начинает светиться. Свет через прозрачную стенку пробирки 21, окно 20 стакана 19, окно 18 затвора 16, окно 9 корпуса 7 попадает на чувствительный элемент фотоэлектронного умножителя 2, преобразуется в электрический сигнал, который поступает на блок 5 усиления (фиг. 1). Усиленный и стабилизированный сигнал подается на блок 6 вывода данных, который обеспечивает передачу его на внешние устройства регистрации и индикации. The analyzer liquid samples works as follows. When the analyzer is connected to the mains, the voltage from the power supply unit 4 (Fig. 1) is supplied to all the units and the photoelectronic multiplier 2. The lid 27 is moved by hand along the guides 28 and 29 to its extreme rear position to provide access to the dosing cover 23. Moreover, due to the presence of wheel 32, the lever 31 is recessed under the cover 27 and translates the shifter 12 to its extreme forward position, as a result of which the shutter 16 turns fully into the stop 13 (see Fig. 3) and closes the window 20 of the glass 19 and the window 9 of the housing 7, which ensures reliable isolation phot electron multiplier. The dispenser cap 23 is removed, a test tube 21 with fresh working reagent is placed in the cavity of the beaker 19, the dispenser cap is placed in its initial position, and the analyzed sample is placed in the funnel 24. The cover 27 is moved along the guides 28 and 29 to the front extreme position. When this wheel 32 of the lever 31 comes out from under the cover 27 and he spring 33 returns to its original position. In this case, the shifter 12 translates the leash 15 of the shutter 16 into the stopper 14 and the window 18 of the shutter 16 is combined with the window 20 of the cup 19 and the window 9 of the housing 7. Press the cover 27 by hand, while the rubber washer 30 is deformed against the edges of the dispenser cover 23 as a result, the analyzed sample in the form of a drop is introduced into the working reagent in the test tube 21. In the presence of inorganic, organic substances or microorganisms in the analyzed sample, the reaction mixture begins to glow. The light through the transparent wall of the tube 21, the window 20 of the glass 19, the window 18 of the shutter 16, the window 9 of the housing 7 falls on the sensitive element of the photoelectronic multiplier 2, is converted into an electrical signal, which is fed to the amplification unit 5 (Fig. 1). The amplified and stabilized signal is supplied to the data output unit 6, which ensures its transmission to external recording and indication devices.

Изобретение найдет применение в микробиологии, медицине, пищевой и легкой промышленности, в лабораториях по контролю качества воздуха, воды и почвы, в сельском хозяйстве. Оно обладает высокими эргономическими свойствами, поскольку процессы изоляции фотоэлектронного умножителя от внешнего света и дозированный ввод анализируемой пробы в рабочий реактив совмещены с переводом крышки 27 в переднее и заднее положение и нажатием на нее рукой. Оператору же оставлены функции замены реактива на свежий и внесение анализируемой пробы в полость 24 крышки-дозатора 23. (56) Патент ЕР N 0272055, кл. G 01 N 21/76, 1988. The invention will find application in microbiology, medicine, food and light industry, in laboratories for monitoring the quality of air, water and soil, in agriculture. It has high ergonomic properties, since the processes of isolation of the photomultiplier from external light and the metered input of the analyzed sample into the working reagent are combined with the transfer of the cover 27 to the front and rear positions and pressing it with a hand. The operator is left with the functions of replacing the reagent with a fresh one and introducing the analyzed sample into the cavity 24 of the dispensing cap 23. (56) Patent EP N 0272055, class. G 01 N 21/76, 1988.

Claims

AN ANALYZER OF LIQUID SAMPLES, containing a reaction chamber in the form of a housing with a socket and a test tube with working reagent placed in it, a shutter, a photoelectric sensor, the housing has a window, the shutter is rotatable around a vertical axis and placed between the window and the sensor installed sensitive element opposite the window, characterized in that, in order to increase the accuracy, sensitivity and reliability of the analysis by dosing the sample and eliminating damage and instability of the photodetector by full e light insulation during the change of the spent reagent to fresh at a constant stabilized supply voltage, it additionally contains a metering cover made with an internal conical cavity closed by a funnel gasket, a key mounted on rails with the ability to move, a lever and a shifter, while the key is connected with a shutter by means of a lever and a shifter, and the shutter is made in the form of a cylinder with a window on the side surface located in the nest of the reaction chamber.