FI91041B

FI91041B - Procedure for mixing a fluid composition in a vessel for analysis

Info

Publication number: FI91041B
Application number: FI922804A
Authority: FI
Inventors: Niilo Kaartinen
Original assignee: Niilo Kaartinen
Priority date: 1992-06-17
Filing date: 1992-06-17
Publication date: 1994-01-31
Also published as: FI91041C; FI922804A0

Abstract

The invention concerns a procedure for the mixing of a fluid composition for analysis. The invention is particularly suitable for use in automatic clinical chemistry analysers. According to the invention, the mixing is effected by the use of a needle 3 which incorporates a flow channel 5, which has at its end at least one suction/outlet opening 6. Mixing occurs by holding the opening in a cuvette 2 or similar mixing vessel beneath the surface 8 of the fluid, and carrying out the mixing by to-and-fro movements whereby the fluid is alternately sucked from the vessel into the flow channel contained in the needle, then sprayed from the said flow channel back into the vessel, whereby the fluid quantity being moved amounts to a maximum of about 20% of the total volume of fluid composition being mixed. The mixing can be combined with dosing of the fluid simultaneously using the needle, whereby the needle during mixing gradually empties itself of the fluid to be dosed. The needle's flow channel 5 may include a conical taper 7 extending to the suction/outlet opening 6, with a flow resistance increasing along its length which brings about a "vena contracta" effect in the out-flowing fluid jet 9, which effect turbulently dissolves the fluid jet 9 flowing out from the needle. <IMAGE>

Description

5 910415,91041

Menetelmä neste-erän sekoittamiseksi astiassa analyysiä varten - Förfarande för blandning av en vätskesats i ett kärl för analysMethod of mixing a batch of liquid in a vessel for analysis - Method of mixing the liquid batch for analysis

Keksinnön kohteena on menetelmä astiassa olevan neste-erän sekoittamiseksi. Menetelmä on erityisesti tarkoitettu mit-takyveteissä tapahtuvaan, kliinisen kemian automaattisilla analysaattoreilla analysoitavien nestenäytteiden sekoituk-10 seen.The invention relates to a method for mixing a batch of liquid in a container. The method is especially intended for the mixing of liquid samples to be analyzed with automatic chemistry analyzers in measuring waters.

Kyvetissä sekoitettavan neste-erän komponentit annostellaan tyypillisesti annosteluneulalla, joka on joustavasti yhdistettynä automaattiseen mikroruiskuun. Annostelu tapahtuu 15 siten, että ruiskulla imetään annosteluneulaan näyte sekä laimenninta tai reagenssia ja mahdollisesti ilmakuplia erottamaan nämä toisistaan. Annosteluneulan kärki viedään kyvettiin, johon näyte laimentimineen tai reagensseineen tyhjennetään. Tämän jälkeen annostellut komponentit ja ky-20 vetissä mahdollisesti ennestään olleet reagenssit sekoite taan keskenään. Sekoitus on suoritettu mekaanisesti esim. liikuttamalla annosteluneulan kärkeä kyvetissä käyttämällä erillistä sekoitinta tai suorittamalla sekoitus ultraäänellä. Sekoituksen jälkeen kyvetti siirretään inkubaatioon, 25 mittaukseen tms. jatkokäsittelyyn.The components of the liquid batch to be mixed in the cuvette are typically dispensed with a dispensing needle flexibly connected to an automatic microsyringe. The dosing takes place by injecting a sample and the diluent or reagent and possibly air bubbles into the dosing needle with a syringe to separate them. The tip of the dosing needle is inserted into a cuvette into which the sample with diluent or reagents is emptied. The dosed components and any reagents previously present in the water are then mixed together. The mixing is performed mechanically, e.g. by moving the tip of the dosing needle in the cuvette using a separate mixer or by performing the mixing with ultrasound. After mixing, the cuvette is transferred to incubation, 25 measurements or the like for further processing.

Mainitut tunnetut neste-erän sekoitustavat ovat kaikki enemmän tai vähemmän hitaita ja hankalia. Erillisen mekaanisen sekoittimen käyttö on työlästä ja muodostaa yli-30 määräisen vaiheen neste-erän preparoinnissa analyysiä var ten. Annosteluneulan kärki puolestaan on kapeutensa vuoksi mekaanisena sekoittimena tehoton.Said known liquid batch mixing methods are all more or less slow and cumbersome. The use of a separate mechanical stirrer is laborious and constitutes an over-30 step in the preparation of a liquid batch for analysis. The tip of the dosing needle, on the other hand, is inefficient as a mechanical stirrer due to its narrowness.

Tämän keksinnön tarkoituksena on muodostaa ratkaisu, jolla 35 analysoitava neste-erä on sekoitettavissa encistä tehok kaammin ilman, että astiassa tarvittaisiin minkäänlaista erillistä, liikkuvaa sekoitinta. Keksinnön mukaisessa menetelmässä sekoitus tapahtuu neulalla, joka käsittää virtaus- 2 kanavan, jonka päässä on ainakin yksi imu- ja purkausaukko, pitämällä aukkoa astiassa nestepinnan alapuolella ja suorittamalla sekoitus edestakaisin liikkein, jolloin nestettä vuoroin imetään astiasta neulassa olevaan virtauskanavaan 5 ja vuoroin suihkutetaan virtauskanavasta takaisin astiaan. Menetelmälle on tunnusomaista se, että sekoituksessa, joka suoritetaan neste-erän analyysiä varten, käytetään neulaa, jonka virtauskanavassa on oleellisesti sen päässä olevaan aukkoon saakka ulottuva kavennus, jonka pituudella kanavan 10 virtausvastus kasvaa ainakin kymmenkertaiseksi, jolloin purkausvaiheissa aukosta purkautuu vena contracta -ilmiön mukaisesti aluksi suppeneva ja sen jälkeen turbulenttisesti hajoava nestevirtaus, ja että edestakaiset sekoitusliikkeet suoritetaan siten, että liikkuva nestemäärä on enintään n. 15 20 % sekoitettavan neste-erän kokonaistilavuudesta.The object of the present invention is to provide a solution by which the batch of liquid to be analyzed can be mixed more efficiently than enc without the need for any separate, mobile mixer in the vessel. In the method according to the invention, the mixing takes place with a needle comprising a flow channel 2 at the end of which there is at least one suction and discharge opening, keeping the opening in the container below the liquid surface and recirculating, the liquid being alternately sucked from the container into the flow channel 5 . The method is characterized in that the mixing carried out for the analysis of the liquid batch uses a needle with a constriction in the flow channel extending substantially up to the opening at which the flow resistance of the channel 10 increases at least tenfold, whereby vena contracta converging and then turbulently disintegrating the liquid flow, and that the reciprocating mixing movements are performed so that the moving liquid volume does not exceed about 15 to 20% of the total volume of the liquid batch to be mixed.

Keksinnön mukaan neste-erä sekoitetaan analyysiä varten neulalla, jota on mahdollista käyttää myös neste-erän komponenttien annosteluun astiaan. Analyyseissä tähän asti 20 käytetystä menettelystä poiketen neulaa ei kuitenkaan tarvitse liikutella vaan sekoitus perustuu pelkästään neulan avulla aikaansaataviin nesteen liikkeisiin. Tavanomainen annostelu, jossa suoran, vakioläpimittaisen annosteluneulan sisältämä neste suihkutetaan kerralla astiaan, ei yleensä 25 riitä aikaansaamaan astiassa mainittavaa nesteen sekoittumista, kun taas keksinnössä, jossa pienehköä nestemäärää sekoitetaan edestakaisin liikkein, sekoittuminen tapahtuu osaksi sen johdosta, että neste voidaan imeä neulaan läheltä sen virtauskanavan päässä olevaa aukkoa ja sen jälkeen 30 suihkuttaa paineella oleellisesti suoraviivaisesti etäälle mainitusta aukosta, ja aivan erityisesti astiaan suihkutettavan virtauksen vena contracta -ilmiön mukaisesti nesteessä synnyttämän turbulenssin johdosta. Lisäksi nesteen sekoittumiseen voidaan vaikuttaa neulan imu- ja purkausaukon 35 tai -aukkojen sijainnin avulla, jota selostetaan yksityiskohtaisemmin jäljempänä.According to the invention, the liquid batch is mixed for analysis with a needle, which can also be used to dispense the components of the liquid batch into a container. However, in contrast to the procedure used so far in the analyzes, the needle does not need to be moved and the mixing is based solely on the movements of the liquid produced by the needle. Conventional dosing, in which the liquid contained in a straight, constant-diameter dosing needle is sprayed at once into a container, is generally not sufficient to cause significant mixing of the liquid in the container, whereas in the invention, a smaller amount of liquid is mixed back and forth. and then 30 is sprayed at a pressure substantially linearly away from said opening, and in particular due to the turbulence generated in the liquid by the flow to be sprayed into the vessel according to the vena contracta effect. In addition, the mixing of the liquid can be influenced by the location of the needle suction and discharge port 35 or ports, which will be described in more detail below.

i! 91041 3i! 91041 3

Keksinnön eräälle edulliselle sovellutusmuodolle on tunnusomaista se, että sekoitus on yhdistetty neulalla samaan aikaan tapahtuvaan nesteen annosteluun, jolloin astiasta neulaan imetyt nestemäärät ovat keskimäärin pienemmät kuin 5 neulasta astiaan suihkutetut nestemäärät. Annosteltava neste tulee ts. vähin erin puretuksi astiaan annostelu- ja sekoitusprosessin aikana. Tällainen menettely on nopeampi kuin annostelun ja sekoituksen suorittaminen erikseen, minkä lisäksi etuna on se, että annosteltava neste jatkuvasti 10 huuhtelee neulan sisäpuolista virtauskanavaa ja estää sen kontaminoitumisen.A preferred embodiment of the invention is characterized in that the mixing is combined with the simultaneous dispensing of liquid by the needle, the amounts of liquid drawn from the container into the needle being on average less than the amounts of liquid sprayed from the 5 needles into the container. The liquid to be dispensed is thus discharged into the container in small portions during the dispensing and mixing process. Such a procedure is faster than performing the dosing and mixing separately, in addition to the advantage that the liquid to be dispensed continuously flushes the flow channel inside the needle and prevents its contamination.

On tietenkin myös mahdollista, että neulalla suoritetaan ensin annostelu, jossa annosteltava neste puretaan neulasta 15 astiaan, minkä jälkeen astiassa oleva neste sekoitetaan mainituin edestakaisin sekoitusliikkein. Tässä tapauksessa neulaan imettävä ja siitä takaisin astiaan suihkutettava nestemäärä voidaan pitää koko sekoitustapahtuman ajan vakiona .Of course, it is also possible for the needle to be dispensed first, in which the liquid to be dispensed is discharged from the needle into the container 15, after which the liquid in the container is mixed with said reciprocating mixing movements. In this case, the amount of liquid sucked into the needle and sprayed back into the container can be kept constant throughout the mixing operation.

2020

Keksinnön mukaisessa neste-erän sekoituksessa edestakaisin liikuteltava nestemäärä voi keksinnön mukaan olla n. 0,1-5 %, edullisimmin n. 0,1-2 % sekoitettavan neste-erän kokonaistilavuudesta. Kliinisten analysaattorien käsittelemien 25 neste-erien tilavuus vaihtelee välillä 1-1000 μΐ, ja tyy pillinen sekoituksessa liikuteltava nestemäärä on suuruusluokkaa 1 μΐ. Mikäli sekoitukseen on yhdistetty nesteen annostelu, voi annosteltava nestemäärä olla esim. n. 10 % neste-erän kokonaistilavuudesta.According to the invention, the amount of liquid to be reciprocated in the liquid batch mixing according to the invention may be about 0.1-5%, most preferably about 0.1-2% of the total volume of the liquid batch to be mixed. The volume of the 25 fluid batches handled by the clinical analyzers ranges from 1 to 1000 μΐ, and the typical volume of fluid to be agitated during mixing is on the order of 1 μΐ. If liquid dosing is combined with the mixture, the amount of liquid to be dispensed can be e.g. about 10% of the total volume of the liquid batch.

3030

Sekoituksessa edestakaisten sekoitusiiikkeiden taajuus voi olla välillä n. 5-200 Hz, edullisesti välillä 10-100 Hz, riippuen mm. neulaan kytketyn syöttöjohdon materiaalin pehmeydestä tai johdon mahdollisesti sisältämästä ilmasta.In mixing, the frequency of the reciprocating mixing movements may be between about 5-200 Hz, preferably between 10-100 Hz, depending on e.g. the softness of the material of the supply line connected to the needle or any air contained in the line.

35 Esimerkiksi 50 Hz:n taajuus on aikaansaatavissa yksinkertaisesti tasasuunnatulla verkkojännitteellä.35 For example, a frequency of 50 Hz can be obtained simply by a rectified mains voltage.

44

Keksinnön mukaisen sekoituksen kesto voi olla n. 0,1-2 s, edullisesti n. 0,2-1 s. Jos sekoitus kestää esim. 0,5 s, merkitsee tämä 50 Hz:n taajuudella 25 nesteen imu- ja suih-kutusvaihetta. Tunnetuilla menetelmillä sekoitukseen kuluva 5 aika on tyypillisesti 2-4 s, minkä lisäksi on laskettava annosteluun kuluva aika. Kuten edellä mainittiin, mahdollistaa keksintö sekoitukseen käytetyn ajan puitteissa myös annostelun, joka maksimoi keksinnöllä saavutettavan ajallisen säästön.The duration of the mixing according to the invention can be about 0.1-2 s, preferably about 0.2-1 s. If the mixing lasts e.g. 0.5 s, this means 25 liquid suction and spraying steps at a frequency of 50 Hz. . With known methods, the time taken for mixing is typically 2-4 s, in addition to which the time taken for dosing must be calculated. As mentioned above, the invention also allows for dosing within the time spent on mixing, which maximizes the time savings achieved by the invention.

1010

Keksinnön edellyttämät edestakaiset sekoitusiiikkeet aikaansaadaan edullisesti neulan jatkeena olevaan, joustavaa ainetta olevaan johtoon kohdistuvin toistuvin puristuksin, joiden vaikutuksesta johdon tilavuus muuttuu. Puristus pie-15 nentää johdon tilavuutta ja pakottaa nestettä purkautumaan neulasta astiaan. Puristuksen lakkaaminen vastaavasti lisää johdon tilavuutta, mikä aikaansaa astiasta neulan virtaus-kanavaan suuntautuvan imun. Toistuvat puristukset ovat aikaansaatavissa esim. saattamalla johto solenoidiventtiilin 20 männän ja sitä vastassa olevan kiinteän pinnan väliin ja liikuttelemalla mäntää jousivoiman ja sähkövirran kiinnittämän magneettivoiman avulla edestakaisin. Vaihtoehtoisesti voidaan toistuvat puristukset aikaansaada kahden pietsoki-teen muodostamalla haarukalla, jossa johto sijaitsee toi-25 siaan vasten taipuvien keraamisten, metallipinnoitettujen levyjen välissä.The reciprocating mixing movements required by the invention are preferably effected by repeated compression of the needle-extending, flexible material line, as a result of which the volume of the line changes. Compression pie-15 increases the volume of the lead and forces fluid to discharge from the needle into the container. Correspondingly, the cessation of compression increases the volume of the line, which causes suction from the container to the flow channel of the needle. Repeated compressions can be achieved, for example, by placing a line between the piston of the solenoid valve 20 and a fixed surface opposite it and by moving the piston back and forth by means of a spring force and a magnetic force applied by an electric current. Alternatively, repetitive compression can be provided by a fork formed by two piezoelectric crystals, with the wire located between ceramic, metal-coated plates bending against each other.

Keksinnön mukaisesti käytettävän neulan virtauskanavan sisäpuolinen kavennus, jolla aikaansaadaan mainittu vena 30 contracta -ilmiö astiaan suihkutettavassa virtauksessa, on edullisesti kartiomainen, jolloin sen kartiokulma voi vaihdella välillä n. 15-60°.The internal narrowing of the flow channel of the needle used according to the invention, which causes said vena 30 contracta phenomenon in the flow to be sprayed into the vessel, is preferably conical, whereby its conical angle can vary between about 15-60 °.

Mainittu vena contracta -ilmiö, johon keksinnön mukainen 35 sekoitus oleellisesti perustuu, on tuotettavissa neulalla, jonka virtauskanava päättyy suoraviivaisesti neulan kärjessä olevaan purkausaukkoon, mikäli kanavassa on mainittu kavennus, jonka pituudella virtausvastus voimakkaasti kas-Said vena contracta phenomenon, on which the mixing according to the invention is essentially based, can be produced by a needle whose flow channel terminates directly in the discharge opening at the tip of the needle, provided that the channel has a narrowing along which the flow resistance strongly increases.

IIII

91041 5 vaa. Sekoittumisen kannalta on kuitenkin vielä tehokkaampi neula, jossa virtauskanava päättyy ennen neulan kärkeä yhteen tai useampaan purkausaukkoon, jotka on suunnattu sivuun neulan pituusakselista. Nestevirtaukset ovat tällöin 5 suunnattavissa neulan sivuille kohti astian sivuseinämiä ja niistä edelleen kohti astian pohjaa. Tuloksena on nestevir-tauksien sisältämän liike-energian sammuminen kyvetissä syntyvään turbulenssiin ja virtausten törmäilyyn toinen toisiinsa.91041 5 vaa. However, from the point of view of mixing, the needle is even more efficient, in which the flow channel terminates before the tip of the needle in one or more discharge openings directed away from the longitudinal axis of the needle. The fluid flows are then directed to the sides of the needle towards the side walls of the container and from there further towards the bottom of the container. The result is the quenching of the kinetic energy contained in the fluid flows into the turbulence generated in the cuvette and the collisions of the flows with each other.

1010

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin esimerkkien avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen neste-erän sekoituksen 15 imuvaihetta, jossa nestettä imetään astiasta neulan virtaus kanavaan , kuvio 2 esittää sekoituksen purkausvaihetta, jossa neste suihkutetaan neulasta takaisin astiaan, kuviot 3 ja 4 esittävät keksinnön mukaisen sekoituksen imu-20 ja purkausvaiheita, joissa käytetty neula eroaa kuviossa 1 ja 2 esitetystä, ja kuvio 5 esittää edestakaisten sekoitusliikkeiden aikaansaamista neulan jatkeena olevaan letkuun kohdistuvin toistuvin puristuksin.The invention will now be described in more detail by way of example with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows a suction step of a liquid batch mixture 15 according to the invention, in which liquid is sucked from a vessel into a needle flow channel, Figure 2 shows a mixture discharge stage suction-20 and discharge steps of the mixing according to Fig. 1, in which the needle used differs from that shown in Figs. 1 and 2, and Fig. 5 shows the reciprocating mixing movements by repeated compressions on the tube extending the needle.

2525

Kuvioiden 1 ja 2 mukainen neste-erän 1 sekoitus tapahtuu astiassa 2, jonka muodostaa automaattisissa analysaattoreissa käytettävä kyvetti. Sekoitus tapahtuu neulalla 3, joka käsittää putkimaisen varren 4, varren sisäpuolisen 30 virtauskanavan 5 sekä neulan kärjessä, virtauskanavan päässä olevan imu- ja purkausaukon 6. Muutoin vakioläpimittai-nen virtauskanava 5 päättyy neulan 3 kärjessä olevaan aukkoon 6 saakka ulottuvaan kartiomaiseen kavennukseen 7, jonka pituudella kanavan läpimitta supistuu esim. n. 1 mm:stä 35 alle 0,5 mm:n.The mixing of the liquid batch 1 according to Figures 1 and 2 takes place in a vessel 2 formed by a cuvette used in automatic analyzers. Mixing takes place by means of a needle 3 comprising a tubular shaft 4, a flow channel 5 inside the shaft 30 and a suction and discharge opening 6 at the tip of the needle, otherwise the constant diameter flow channel 5 terminates in a conical constriction 7 extending to the diameter of the channel decreases, for example, from about 1 mm 35 to less than 0.5 mm.

Sekoitus tapahtuu kuvioiden 1 ja 2 mukaan edestakaisin liikkein, joissa neulalla 3, jonka kärki 6 on kyvetissä 6 olevan nestepinnan 8 alapuolella vuoroin imetään nestettä kyvetistä neulan sisäpuoliseen virtauskanavaan 5 ja vuoroin suihkutetaan nestettä kanavasta takaisin kyvettiin. Tällöin kyvettiin virtaavan nestesuihkun lineaarinen nopeus sekoi-5 tettavan nesteen keskimääräisellä etäisyydellä on moninker tainen verrattuna neulaan virtaavan nesteen nopeuteen samalla kohdalla. Edestakaisin liikuteltava nestemäärä on tyypillisesti suuruusluokkaa 1 μΐ, mikä on sopivasti 0,1-5 % kyvetissä olevan sekoitettavan neste-erän l kokonaisti-10 lavuudesta, joskin voi olla suurempikin. Nesteen imu tapah tuu kuviossa 1 olevien nuolten mukaisesti imu- ja purkaus-aukon 6 lähettyviltä jokseenkin tasaisesti aukon eri puolilta. Kuvion 2 mukaisessa purkausvaiheessa sitävastoin nestesuihku 9 etenee kauas aukosta 6 kohti kyvetin pohjaa 15 10, josta se kiertyy nuolten mukaisesti takaisin kohti nes teen pintaa 8 aikaansaaden neste-erän 1 koko tilavuudessa tapahtuvan sekoittumisen. Tätä sekoittumista edistää olennaisesti virtauskanavan 5 kartiomaisella kavennuksella 7 aikaansaatu vena contracta- ilmiö, jonka mukaan aukosta 6 20 purkautuva nestesuihku 9 ensin suppenee ja sen jälkeen levenee ja alkaa hajota turbulenssiksi suihkun reunoilla vaikuttavan imun johdosta.According to Figures 1 and 2, the mixing takes place in reciprocating movements, in which the needle 3, the tip 6 of which is below the liquid surface 8 in the cuvette 6, alternately sucks liquid from the cuvette into the inner channel 5 and injects liquid from the channel back into the cuvette. In this case, the linear velocity of the liquid jet flowing into the cuvette at the average distance of the liquid to be mixed is a multiple of the velocity of the liquid flowing into the needle at the same point. The amount of liquid to be reciprocated is typically of the order of 1 μΐ, which is suitably 0.1-5% of the total volume of the liquid batch 1 to be mixed in the cuvette, although it may be larger. According to the arrows in Fig. 1, the suction of the liquid takes place approximately evenly from different sides of the opening in the vicinity of the suction and discharge opening 6. In the discharge step according to Fig. 2, on the other hand, the liquid jet 9 advances far from the opening 6 towards the bottom 15 10 of the cuvette, from where it rotates back towards the liquid surface 8 according to the arrows, causing mixing of the liquid batch 1 over its entire volume. This mixing is substantially promoted by the vena contraction phenomenon provided by the conical constriction 7 of the flow channel 5, according to which the liquid jet 9 discharged from the opening 6 20 first converges and then widens and begins to disintegrate into turbulence due to suction at the edges of the jet.

Kuvioiden 1 ja 2 mukaisesti voidaan sekoittaa kyvettiin 2 25 millä tahansa tavalla edeltäkäsin annosteltu neste-erä 1.According to Figures 1 and 2, a batch of liquid 1 pre-dispensed in any way can be mixed into the cuvette 2.

Annosteluun voidaan kuitenkin käyttää samaa neulaa 3, jolla neste-erä 1 sen jälkeen keksinnön mukaisesti sekoitetaan. Edelleen on mahdollista, että nesteen annostelu kyvettiin 2 ja sekoitus tapahtuvat samanaikaisesti. Annosteltava neste 30 on tällöin neulan 3 virtauskanavassa 5, ja neulasta kyvet tiin 2 suihkutetaan kulloinkin hieman suurempi nestemäärä kuin kyvetistä imetään neulaan. Tällöin neula 3 samanaikaisen annostelun ja edestakaisin liikkein aikaansaadun sekoituksen aikana tyhjenee annosteltavasta nesteestä.However, the same needle 3 can be used for dosing, with which the liquid batch 1 is then mixed according to the invention. It is further possible that the liquid is dispensed into the cuvette 2 and the mixing takes place simultaneously. The liquid 30 to be dispensed is then in the flow channel 5 of the needle 3, and in each case a slightly larger amount of liquid is sprayed from the needle into the cuvette 2 than is drawn from the cuvette into the needle. In this case, during simultaneous dosing and recirculation, the needle 3 is emptied of the liquid to be dispensed.

Esimerkkinä keksinnön mukaisesta samanaikaisesta sekoituksesta ja annostelusta voidaan esittää seuraava: Kyvetissä oli 90 μΐ nestettä, joka sekoituksen testaamiseksi oli sa- 35 i 91041 keutettu ylimääräisellä valkuaisaineella 100-kertaisesti. Tähän annosteltiin 10 μΐ toista veden sakeutta vastaavaa nestettä neulalla, jonka kahden imu- ja purkausaukon läpimitta oli 0,25 mm. Toimenpiteen kesto oli 1 s ja edesta-5 kaisten liikkeiden taajuus 50 Hz, jolloin toimenpide käsit ti 50 peräkkäistä imu- ja suihkutusvaihetta. Kussakin imu-vaiheessa neulaan imetty nestemäärä oli 1 μΐ ja kussakin suihkutusvaiheessa neulasta kyvettiin purettu nestemäärä oli 1,2 μΐ. Kyvettiin purkautuvien nestesuihkujen lineaari-10 nen virtausnopeus oli n. 5 m/s ilmassa mitattuna, kun se koittava turbulenssi nesteen sisässä ei mahdollistanut mittausta. Imuvaiheen lineaarinen virtausnopeus mitattuna mik-roskooppisesti käyttäen mikropartikkeleita on alle 0,01 m/s. Sekoitus oli optisesti täydellinen annostelun päätty-15 essä, kun heiluttelemalla neulaa ko. heilutusmenetelmän nopeudella sekoitus ei ollut täydellinen 5 sekunnin sekoi-tusajälläkään annostelun jälkeen.As an example of the simultaneous mixing and dosing according to the invention, the following can be shown: The cuvette contained 90 μΐ of liquid which had been boiled 100 times with additional protein to test the mixing. To this, 10 μΐ of a second liquid corresponding to the consistency of water was dispensed with a needle with a diameter of 0.25 mm for the two suction and discharge openings. The duration of the procedure was 1 s and the frequency of the frontal movements was 50 Hz, in which case the procedure consisted of 50 consecutive suction and spraying steps. In each suction step, the amount of liquid drawn into the needle was 1 μΐ and in each spraying step, the amount of liquid discharged from the needle into the cuvette was 1.2 μΐ. The linear flow velocity of the jets of liquid discharged into the cuvette was about 5 m / s measured in air, when the turbulence inside the liquid did not allow the measurement. The linear flow velocity of the suction phase, measured microscopically using microparticles, is less than 0.01 m / s. The mixing was optically complete at the end of the dosing when the needle was shaken. at the rate of the shaking method, mixing was not complete even with a mixing time of 5 seconds after dosing.

Kuvioissa 3 ja 4 esitetyt kyvetissä 2 olevan neste-erän 1 20 sekoituksen peräkkäiset, toistuvat imu- ja purkausvaiheet vastaavat yleisesti ottaen sitä, mitä edellä on esitetty. Eroavuutena on kuitenkin sekoitukseen käytetty neula 3, jossa kartiomaisesti kapeneva virtauskanava 5 päättyy ennen neulan kärkeä 11 kahteen imu- ja purkausaukkoon 6, jotka on 25 suunnattu etuviistoon neulan pituussuunnasta. Neulan 3 kär ki 11 on terävästi suippeneva ja umpinainen.The successive, repeated suction and discharge steps of the mixture of the liquid batch 1 in the cuvette 2 shown in Figures 3 and 4 generally correspond to what has been described above. However, the difference is the needle 3 used for mixing, in which the conically tapering flow channel 5 terminates before the needle tip 11 in two suction and discharge openings 6 which are directed obliquely in the longitudinal direction of the needle. The tip 11 of the needle 3 is sharply tapered and closed.

Kuviossa 3 nähtävässä imuvaiheessa neula 3 imee nestettä aukoista 6 neulan sisäpuoliseen virtauskanavaan 5 oleelli-30 sesti samaan tapaan kuin kuvioiden 1 ja 2 mukainen neula.In the suction step shown in Fig. 3, the needle 3 draws liquid from the openings 6 into the flow channel 5 inside the needle in substantially the same way as the needle according to Figs. 1 and 2.

Kuvion 4 mukaisessa purkausvaiheessa nestesuihkut suuntautuvat aukoista 6 aluksi kohti kyvetin 2 sivuseinämiä 12, joista ne kääntyvät kohti kyvetin pohjaa 10 ja toinen toisiaan. Samalla tapahtuu edellä mainitun vena contracta -il-35 miön mukaista suihkujen hajoamista, joka osaltaan vaikuttaa koko nestetilavuudessa l syntyvään, nesteen tehokkaasti sekoittavaan turbulenssiin. Sekoittuminen on vielä voimakkaampaa kuin kuvion 2 esittämässä tapauksessa, minkä lisäk- 8 si etuna on se, että neulan 3 sivuille suunnatut nestesuihkut pitävät sekoitettavan nesteen 1 paremmin ilman roisku-misvaaraa paikallaan kyvetissä.In the discharge step according to Figure 4, the liquid jets are directed from the openings 6 initially towards the side walls 12 of the cuvette 2, from which they turn towards the bottom 10 of the cuvette and the other towards each other. At the same time, the disintegration of the jets according to the above-mentioned vena contracta-il-35 takes place, which contributes to the effectively mixing turbulence of the liquid in the entire liquid volume l. The mixing is even stronger than in the case shown in Fig. 2, which further has the advantage that the liquid jets directed to the sides of the needle 3 hold the liquid 1 to be mixed better without the risk of splashing in the cuvette.

5 Kuviossa 5 on esitetty kärjestään kyvetissä 2 olevaan sekoitettavaan nesteeseen 1 työnnetty neula 3, joka on liitettynä syöttöjohtoon, jonka muodostaa joustava kumiletku tai joustava muovi- tai metalliputki 13. Letku 13 on johdettu kahden metallipinnoitetun keraamisen levyn 14 muodos-10 tämän pietsokiteen välitse. Näiden taipuvien levyjen 14 aikaansaamat, letkuun 13 kohdistuvat toistuvat puristukset vuoroin supistavat ja laajentavat letkun tilavuutta siten, että neula 3 letkun laajetessa imee nestettä kyvetistä 2 ja letkun supistuessa suihkuttaa nesteen takaisin kyvettiin.Figure 5 shows a needle 3 inserted at its tip into a stirring liquid 1 in a cuvette 2, connected to a supply line formed by a flexible rubber hose or a flexible plastic or metal tube 13. The hose 13 is guided between two piezoelectric plates of a metal-coated ceramic plate 14. The repeated pressures exerted on the hose 13 by these flexible plates 14 alternately reduce and expand the volume of the hose so that the needle 3, as the hose expands, draws liquid from the cuvette 2 and, as the hose contracts, sprays the liquid back into the cuvette.

15 Levyt 14 ovat edullisimmin toisiinsa nähden hieman vinossa niin, että puristus sulkee letkun 13 alkaen puristuskohdan siitä päästä, joka sijaitsee kauempana kyvetistä 2. Tällä varmistetaan se, että suihkutus suuntautuu kulloinkin kohti kyvettiä 2.The plates 14 are most preferably slightly oblique to each other so that the compression closes the hose 13 from the end of the compression point further away from the cuvette 2. This ensures that the spraying is directed towards the cuvette 2 in each case.

2020

Vastaavat nesteen edestakaiset liikkeet voitaisiin aikaansaada myös solenoidiventtiilillä saattamalla letku 13 kiinteän vasteen ja vuoroin jousivoiman ja sähkövoiman synnyttämän magneettivoiman vuorotellen eri suuntiin kuormittaman 25 männän väliin.Corresponding reciprocating movements of the fluid could also be effected by a solenoid valve by placing a fixed response between the hose 13 and the piston 25, which is alternately loaded in different directions by the magnetic force generated by the spring force and the electric force.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön erilaiset sovellutusmuodot eivät rajoitu edellä oleviin esimerkkeihin vaan voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten puit-30 teissä.It will be apparent to those skilled in the art that the various embodiments of the invention are not limited to the above examples but may vary within the scope of the appended claims.

Claims

A method of mixing a fluid set (1) in a vessel (2), in which the process is done by means of a needle (3) comprising a flow channel (5) having at its end at least one intake and outlet port ( 6), by fully opening the opening in the vessel below the liquid surface (8) and performing the mixture with reciprocating movements, the liquid being sucked from the vessel into the flowing channel entering the ridge and then being injected back from the flow channel to the vessel, characterized in that in the mixture carried out for the analysis of the liquid kit (1), a needle (3) is used which in its flow channel (5) has a taper extending to its end (6) extending (7) with a ten-fold flow resistance along its length, at least ten times the flow, from which the opening at the outlet stage flows out a tapered and then turbulent dissolving liquid, according to the vein contract phenomenon. flow (9), and that the reciprocating mixing movements are carried out such that the movable amount of liquid constitutes a maximum of about 20% of the total volume of the liquid set for the mixture.

2. A method according to claim 1, characterized in that the mixture is combined with a dosage of the liquid co-operated with the needle (3), whereby the amounts of fluid injected from the vessel (2) to the needle are less than the amounts injected from the needle into the vessel. .

3. A method according to claim 1, characterized in that with the needle (3), dosing is first performed in which the liquid to be dosed flows from the nails to the vessel (2) and then the liquid (1) located in the vessel is mixed by said reciprocating means. mixing movements. 35

4. A process according to any of the preceding claims, characterized in that the amount of liquid which is reciprocated during mixing comprises about 0.1-5% of the total volume of the liquid batch (1) added to the mixture. 12

Method according to any of the preceding claims, characterized in that the frequency of the reciprocating mixing movements is about 5-200 Hz, advantageously about 50 Hz. 5

Method according to any of the preceding claims, characterized in that the mixture takes a time of about 0.1-2 s, preferably about 0.5 s.

Process according to any of the preceding claims, characterized in that the reciprocating mixing movements are effected by repeated printing of a conduit (12) of a flexible material which constitutes an extension of the neli (3), which causes a change in the volume of the line. 15

Method according to any of the preceding claims, characterized in that the flow channel (5) entering the nib (3) taper conically at an angle of about 15-60 ° towards the opening (6) located at the end of the channel. 20

Method according to any of the preceding claims, characterized in that the flowing liquid flow is directed from the nails (3) before its tip (11) located, open sides (6) towards the sides of the vessel (2). walls (12).