DE69411713T2

DE69411713T2 - Vorrichtung zur automatischen filtrierung und extraktion

Info

Publication number: DE69411713T2
Application number: DE69411713T
Authority: DE
Inventors: Robert S. Hampstead N.H. Johnson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-03-03
Filing date: 1994-03-01
Publication date: 1999-04-01
Anticipated expiration: 2014-03-02
Also published as: JPH08507859A; US5753105A; EP0687361B1; JP3355488B2; WO1994020852A1; EP0687361A1; DE69411713D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Filtration und Extraktion.
Ein steigendes Interesse sowie auch Bedenken bezüglich der Umwelt hat mehr und mehr dazu geführt, die Qualität von Luft und Wasser zu kontrollieren. Die von Laboratorien verwandten analytischen Verfahren, um wasserhaltige Proben bezüglich organischer Komponenten zu analysieren, verlangen es von dem Laborpersonal, sehr spezifische und zeitaufwendige Operationen durchzuführen. Da mehr Proben zu analysieren sind, interessieren sich Laboratorien für neue Wege, um diese angestiegene Probenbelastung handhaben zu können und um gleichzeitig akkurate und reproduzierbare Daten zur Verfügung zu stellen.
Um diese Bemühungen zu unterstützen, hat kürzlich verfahrensmäßige Verbesserungen das US EPA ein Filtrierverfahren eingeführt, wodurch organische Stoffe chemisch von der Wasserprobe entfernt werden. Die Wasserprobe wird durch ein Filtermedium hindurchgeleitet, welches eine chemische adsorbierende Substanz enthält. Sobald die Wasserprobe durch das Filter durchgetreten ist, wird das Filter mit einem organischen Lösungsmittel extrahiert. Dieses Lösungsmittel wird gesammelt und später analysiert.
Es ist aber eine Anzahl von Problemen mit dieser Filtrationsweise verbunden. Erstens, um sicherzustellen, daß das Filtermedium geeignet konditioniert ist, muß das Filter gewaschen und mit organischen Lösungsmitteln in einer geeigneten Reihenfolge getränkt werden, um die Polarität des Filtermediums zu ändern. Wenn das Filtermedium konditioniert ist, ist es kritisch, daß die Oberfläche des Filtermediums nicht der Luft ausgesetzt wird. Sobald die Wasserprobe gefiltert worden ist, muß das Filtermedi um vorsichtig getränkt und gespült werden, um eine adäquate Wiedergewinnung der interessierenden organischen Stoffe sicherzustellen. Diese zeitkritischen und zeitraubenden Schritte machen es schwierig, konsistente und reproduzierbare Wiedergewinnungen zu erzielen.
Es besteht ein großer Bedarf an präzisen automatisierten Vorrichtungen und Verfahren für die Probenanalyse.
Die vorliegende Erfindung stellt daher zur Verfügung eine Vorrichtung zur automatischen Filtration und Extraktion, mit einem Basiselement, welches an einem oberen Ende davon einen wesentlich erweiterten Hohlraumbereich festlegt, der ein Kammerelement für einen Abschnitt davon und dann des weiteren eine Vielzahl von Abwasser-Auslaßeinrichtungen an einem Bodenende davon definiert, die sich von dem Kammerelement zu einer äußeren Oberfläche des Basiselementes erstrecken, Abdichtelementen, die an jeder der Abwasser-Auslaßeinrichtungen angepaßt sind, sowie bewegbar sind zwischen einer ersten geschlossenen Position, in welcher diese Abwasser-Auslaßeinrichtungen abgedichtet sind, und einer zweiten geöffneten Position, um den Durchlaß des Abwassers durch diese Abwasser-Auslaßeinrichtungen zuzulassen, Filterelementen, die abnehmbar und entfernbar über den wesentlich erweiterten Hohlraumbereich angepaßt sind, einer ein Lösungsmittel zuführenden Einrichtung, die an das Basiselement angepaßt ist, wodurch verschiedene Lösungsmittel diesem wesentlich erweiterten Hohlraumbereich zugeführt werden können, Unterdruck erzeugenden Einrichtungen, die an jeder der Abwasser-Auslaßeinrichtungen angepaßt sind, wobei jede eine "Ein"-Position aufweist, wodurch ein Unterdruck erzeugt wird, um einen Abwasserfluß durch diese Abwasser-Auslaßeinrichtung zu induzieren und um alle übrigen Auslaßeinrichtungen abzudichten, sowie eine "Aus"- Position aufweist, die den an der Abwasser-Auslaßeinrichtung anliegenden Unterdruck eliminiert, und mit einem Schaltungselement, das an einem Ende an einer Energiequelle sowie an einer programmierbaren Speichereinrichtung angeschlossen ist, um auf eine Abfolge von Ereignissen nach einem Anfangsereignis zuzu greifen und diese Abfolge zu leiten, wobei diese programmierbare Speichereinrichtung im Betrieb eine Abfolge von Ereignissen steuert, die an diesem Basiselement angeschlossen ist, wodurch eine spezifische Reihenfolge von Aktivitäten und Nichtaktivitäten dieser ein Lösungsmittel zuführenden Einrichtung und diesen einen Unterdruck erzeugenden Einrichtung zeitlich festgelegt ist, um eine bestimmte Extraktion zur Verfügung stellen.
Die vorliegende Erfindung stellt des weiteren zur Verfügung eine Vorrichtung zur automatischen Filtration und Extraktion, mit einem Basiselement, das an einem oberen Ende davon einen wesentlich erweiterten Hohlraumbereich festlegt, der sich nach unten und nach innen von diesem oberen Ende davon verjüngt, um des weiteren ein Kammerelement für einen Abschnitt davon sowie des weiteren eine Vielzahl von Abwasser-Auslaßeinrichtungen an einem Bodenende davon zu definieren, die sich jeweils ausgehend von diesem Kammerelement zu einer äußeren Oberfläche dieses Basiselementes erstrecken, Abdichtelementen, die an jeder dieser Abwasser-Auslaßeinrichtungen angepaßt sowie bewegbar sind zwischen einer ersten geschlossenen Position, die diese Abwasser- Auslaßeinrichtung abdichtet, und einer zweiten geöffneten Position, um ein Durchtreten von Abwasser durch diese Abwasser-Auslaßeinrichtungen zuzulassen, wobei jedes Abdichtelement eine Abdichtkugel aufweist, die bewegbar ist zwischen einer ersten abdichtenden Position, die diese Abwasser-Auslaßeinrichtung verschließt, und einer zweiten nichtabdichtenden Position, die diese Abwasser-Einlaßeinrichtung öffnet, sowie Federelemente enthält, die an jeder der Abdichtkugeln befestigt sind und in einer ersten Position diese Abdichtkugeln in dieser abdichtenden Position halten und in einer zweiten Position diese Abdichtkugel in diese zweite nichtabdichtende Position freisetzen, Filterelementen, die lösbar und entfernbar über diesen erweiterten Hohlraumbereich angepaßt sind, einer ein Lösungsmittel zuführenden Einrichtung, die an dieses Basiselement angepaßt ist, wodurch im Gebrauch verschiedene Lösungsmittel diesem wesentlich erweiterten Hohlraumbereichen zugeführt werden, sowie mit einem Probenzuführelement, das oberhalb dieser Filterelemente angeord net ist und darin eine Einlaßöffnung für die Zuführung einer Probe da hinein sowie einer Auslaßöffnung festlegt, die eine geöffnete Position aufweist, in welcher die Probe von dieser Auslaßöffnung auf dieses Filterelement fließt, und eine geschlossene Position aufweist, in welcher diese Probe in dieser Probenzuführeinrichtung zurückgehalten wird, und wobei des weiteren ein Reservoir zwischen dieser Einlaßöffnung und dieser Auslaßöffnung festgelegt ist, und Einrichtungen aufweist, um diese Auslaßöffnung zu öffnen und zu schließen, die an diese Probenzuführeinrichtung angepaßt ist, einem Schaltungselement, das an einem Ende an eine Energiequelle sowie an eine programmierbare Speichereinrichtung angeschlossen ist, um auf eine Abfolge von Ereignissen nach einem Anfangsereignis zuzugreifen und diese Abfolge zu leiten, wobei diese programmierbare Speichereinrichtung im Betrieb eine Abfolge von Ereignissen steuert, die an diesem Basiselement angeschlossen ist, Unterdruck erzeugenden Einrichtungen, die an jede der Abwasser-Auslaßeinrichtung angepaßt sind, wobei jede eine "Ein"-Position aufweist, wodurch ein Unterdruck erzeugt wird, um einen Abwasserfluß durch diese Abwasser-Auslaßeinrichtung zu induzieren und alle übrigen Auslaßeinrichtungen abzudichten, sowie eine "Aus"-Position aufweist, die den an dieser Abwasser-Auslaßeinrichtung angelegten Unterdruck eliminiert, einer Probensammeleinrichtung, die lösbar und entfernbar über dieses Bodenende dieses Basiselementes angepaßt ist, einer Flüssigkeitserfassungseinrichtung, die in einer Einfassung über diesem Filterelement angeordnet ist, wodurch die Probenflüssigkeit auf einem bestimmten Pegel während der Filtration gehalten wird, ringförmigen Einfassungseinrichtungen, die fest innerhalb jeder dieser Abwasser-Auslaßeinrichtungen angrenzend an dieses Kammerelement montiert sind, um für dieses Abdichtelement einen Sitz zu bilden, wenn dieses Abdichtelement sich in dieser ersten geschlossenen Position befindet, und einem Lösungsmittelwaschelement, das an einem Lösungsmittelspender an einem ersten Ende angschlossen ist und sich davon in dieses Probenzuführelement bis zu einem zweiten Ende erstreckt, um Lösungsmittel in dieses Probenzuführelement einzusprühen, wodurch die innere Oberfläche dieses Probenzuführelementes zwi schen Proben ausgewaschen werden kann, wobei dieses Lösungsmittelwaschelement ein Widerhakenelement aufweist, wodurch eine abgedichtete Probe durchstochen werden kann und ein Fließen der Probe ermöglicht wird.
Ich habe eine verbesserte automatische Vorrichtung zur Filtration und Extraktion entdeckt, mit einer Basiseinrichtung, die an einem oberen Ende davon einen wesentlich aufgeweiteten Hohlraumbereich festlegt, von diesem oberen Ende davon nach unten und nach innen sich verjüngt, um des weiteren eine Kammereinrichtung für einen Teil davon festzulegen und um dann weiter eine Vielzahl von Abwasser-Auslaßeinrichtungen an dem Bodenende davon festzulegen, die sich jeweils von dieser Kammereinrichtung zu einer äußeren Oberfläche dieser Körpereinrichtung erstreckt. Eine Vielzahl von Dichtungseinrichtungen sind an jeder der Auslaßeinrichtungen angepaßt. Jede ist zwischen einer ersten geschlossenen Position, die diese Auslaßeinrichtung abdichtet, und einer zweiten offenen Position bewegbar, die den Durchlaß von Abwasser zuläßt. Eine Filtereinrichtung ist über den wesentlich erweiterten Hohlraumbereich anbringbar und entfernbar angepaßt. Lösungsmittelzuführungseinrichtungen sind an diesem Gehäuse angepaßt, wodurch verschiedene Lösungsmittel diesem wesentlich erweiteten Hohlraumbereich zuführbar sind. Programmierbare Speichereinrichtungen sind an dem Gehäuse angeschlossen und stellen eine Reihe von Ereignissen zur Verfügung. Es sind Schaltungseinrichtungen und die programmierbare Speichereinrichtung an eine Energiequelle angeschlossen, um auf die Folge von Ereignissen zuzugreifen und diese zu leiten, und zwar nach einem Anfangsereignis. Die Vakuumeinrichtungen sind an jede Abwasser-Auslaßeinrichtung angepaßt, wobei jede Vakuumeinrichtung eine "EIN"- Position aufweist, wodurch Vakuum erzeugt wird, um einen Abwasserfluß durch diese Abwasser-Auslaßeinrichtung zu induzieren und um die anderen Abwasser-Auslaßeinrichtungen abzudichten, um ein "Rückfließen" zu verhindern, und eine "AUS"-Position enthält, zur Beseitigung des Vakuums.
Mein Verfahren für eine verbesserte automatische Filtration und Extraktion enthält die Schritte des Platzierens eines Filters, der speziell für eine spezifische Adsorption ausgelegt ist, und zwar in die Extraktionsvorrichtung. Das Filter wird dann mit einer Reinigungslösung gewaschen. Die Probe wird dann mit den gewünschten Chemikalien, die in dem Filter adsorbiert sind, filtriert. Die Testprobe wird dann aus dem Filter mittels eines bevorzugten Lösungsmittels extrahiert und in eine Probenröhre eingegeben.
Bevorzugt, aber wahlweise, enthält meine Vorrichtung zur automatischen Filtration und Extraktion einen leitenden Lösungsmittelflußring, so daß die Einführung von Lösungsmitteln so einheitlich wie möglich durchgeführt werden kann, um die inneren Wandungen meiner Vorrichtung sorgfältig abzuwaschen.
Bevorzugt, aber wahlweise, enthält die Filtereinrichtung in meiner verbesserten Vorrichtung zur Extraktion ein Filter derart, in der ein gewünschtes Adsorptionsmittel spezifisch adsorbiert und dann extrahiert wird. Genauer gesagt, diese Filter, wie z.B. 3M-s EMPORE -Filter können für eine spezifische Adsorption verschiedener organische Stoffe in Trinkwasser hergestellt werden.
Bevorzugt, aber wahlweise, sind alle aktiven Oberflächen, einschließlich der Kugel in den Auslaß-Dichtungseinrichtungen meiner verbesserten Vorrichtung zur automatischen Filtration und Extraktion aus einem inerten Material hergestellt, genauer gesagt einem thermoplastischen Material, und insbesondere ein chloriertes Fluorkohlenstoff-Polymer, insbesondere Teflon ®.
Bevorzugt, aber wahlweise, enthält meine verbesserte Vorrichtung zur Extraktion einen Fluidproben-Sensor, so daß, wenn die Probe eingeführt wird, immer ausreichend Probenmaterial vorhanden ist, um das Filter naß zu halten. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Paar von Thermistoren übereinander angeordnet, um einen vorbestimmten Pegel aufrechtzuerhalten.
Bevorzugt ist meine "Kammereinrichtung" so klein wie praktikabel ausgestaltet, um ein "Totvolumen" in der Kammer auf ein Minimum zu halten, so daß so wenig wie möglich gegenseitige Kontamination auftreten kann. Alle Aspekte dieser Kammer sind gewissenhaft untersucht, um die gegenseitige Kontamination oder eine "Rückfluß-Kontamination" zu minimieren. Verschiedene Materialien einschließlich Rubin und Saphir, wurden studiert, und es wurde Teflon ausgewählt.
Bevorzugt, aber wahlweise, weist das an die "Kammereinrichtung" angrenzende Ende einer jeden Abwasser-Auslaßeinrichtung einen ringförmigen Kragen auf, in welchem die Kugel des Dichtungsmechanismus ruht, um die Abdichtung dieser Abwasser-Auslaßeinrichtung zu maximieren.
Meine Erfindung stellt eine Anzahl von Vorteilen gegenüber denjenigen Vorrichtungen zur Verfügung, die in dem Stand der Technik zu finden sind.
Es ist ein Vorteil meiner verbesserten Vorrichtung zur automatischen Extraktion und Filtration, daß Proben rasch und sehr akkurat verarbeitet werden können. Die Vorrichtung stellt einen gerichteten Flüssigkeitsfluß von jeder Lösungsmitteleinführung zur Verfügung, wodurch jede Extraktion einheitlicher durchgeführt werden kann.
Meine Erfindung stellt des weiteren eine minimale gegenseitige Kontaminationsmöglichkeit von Lösungsmitteln und Extraktionsprodukten zur Verfügung.
Andere Vorteile meiner verbesserten Extraktionsvorrichtung bestehen darin, daß sie robust und haltbar, einfach herzustellen, effizient und ökonomisch ist.
Diese und andere Vorteile meiner Erfindung werden klar, wenn sie im Licht der beigefügten Zeichnungen und der folgenden detaillierten Beschreibung betrachtet werden.
Fig. 1 ist eine geschnittene Vorderansicht meiner verbesserten Vorrichtung zur automatischen Filtraktion und Extraktion.
Fig. 2 ist eine isometrische Ansicht eines Segmentes des leitenden Lösungsmittelflußringes von Fig. 1.
Fig. 3 ist ein Gesamtschema.
Fig. 4 ist eine geschnittene Seitenansicht des Probenspenders und der Probenflaschenkappe.
Fig. 5 ist eine geschnittene Seitenansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels des Filtermoduls.
Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht eines modifizierten Probenspenders oberhalb der Vorrichtung zur Filtraktion und Extraktion von Fig. 1.
Es wird nunmehr insbesondere auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen meine verbesserte Vorrichtung zur automatischen Filtraktion und Extraktion allgemein in Fig. 1 mit 10 bezeichnet ist und eine Basis 12 aufweist. Ein erweiterter Hohlraum 20 verjüngt sich nach unten zu einer Kammer 30, welche sich nach unten zu Abwasser-Auslaßeinrichtungen 40, 50, 60 erstreckt, die jeweils eine Kugelabdeckung 42 und einen Kugelhaltesitz und eine Feder 44 aufweisen.
Der Abwasserauslaß 40 ersteckt sich zu dem Ende der Basis 12. Ein abnehmbarer Sammelbehälter 80 ist um das Ende der Basis 12 angepaßt. Eine Auslaßröhre 17 leitet Vakuum von dem lösbaren Sammelbehälter 80 ab.
Eine Einrichtung zur Verfügungstellung von Lösungsmittel enthält einen leitenden Lösungsmittelflußring 90, der um einen Kragen 85 montiert ist. Der Kragen 85 paßt in der Basis 12 und enthält Thermistoren 120, 122, deren Enden sich hinaus in den Hohlraum bereich 20 erstrecken. Der leitende Lösungsmittelflußring 90 (Fig. 2) paßt über den Kragen 85 um die Peripherie der Basis bei dem oberen Ende 18 und enthält Öffnungen 92 (Fig. 2) in einer Lippe davon. Ein Fließkanal 94 erstreckt sich um den Lösungsmittelring 90 und enthält Verbindungskanäle (nicht dargestellt).
Ein Lösungsmittelspender (nicht dargestellt) ist an einer Reihe von Lösungsmittelreservoiren (nicht gezeigt) und an dem Lösungsmittelring 90 angeschlossen.
Die Fig. 1 zeigt ein Filter 110, das auf einem Filtergitterträger 121 positioniert ist, der in Schlitzen 21, 22 des erweiterten Hohlraumbereichs 20 paßt. Die Thermistoren 120, 122 (Fig. 1) sind in dem Kragen 85 positioniert, und zwar etwas oberhalb der Filteroberfläche, um den Pegel der Flüssigkeit zu steuern. Wenn der Pegel der Flüssigkeit oberhalb des ersten Thermistors 120 ansteigt, aktiviert sie diesen Thermistor, und wenn der Flüssigkeitspegel über den zweiten Thermistor 122 ansteigt, aktiviert der Flüssigkeitspegel diesen Thermistor, so daß immer dann mehr Probenmaterial zugeführt wird, wenn immer der Flüssigkeitspegel unterhalb des zweiten Thermistors fällt. Eine Vakuumeinrichtung 140 ist an jedem Abwasser-Auslaß 40, 50, 60 angeschlossen, um die Entfernung von Abwasser zu unterstützen. Ein Mikroprozessor (Fig. 3) steuert die Tätigkeit des Lösungsmittelsspenders sowie die Thermistersteuerung und das Öffnen und Schließen der Kugelabdeckungen in jedem Abwasser-Auslaß mittels Öffnen und Schließen von elektromagnetischen Ventilen.
Die Fig. 3 zeigt detailliert ein Schema der verbesserten Vorrichtung oder "Station" 200 zur Filtraktion und Extraktion, die an einem zentralen "Controller" 210 angeschlossen ist, der eine oder mehrere "Stationen" steuer. Der Controller 210 ist mit jeder Station 200 verknüpft unter Verwendung eines Kabelverbinders des achtdrahtigen Telkco-Typs. Es gibt einen Mikroprozessor für den Controller und einen Mirkoprozessor in jeder Station.
Der Kabelverbinder enthält die Kommunikation von dem Mikroprozessor in dem Controller zu jeder Station. Er enthält des weiteren die Energie, die benötigt wird, um die Ventile und den Mikroprozessor in der Station zu betreiben. Jede Station enthält einen Mikroprozessor, Ventile und Relais, um die Station zu steuern. Von dem Controller werden Kommandos zu jeder aktiven Station übertragen. Diese Kommandos werden lokal von den Mikroprozessoren in jeder Station verarbeitet. Der Mikroprozessor verwendet die Kommando-Information, um den Status der Ventile zu ändern. Der Controller hat lediglich einen externen ROM-Speicher zum Ablegen von Standardprogrammen. Er verwendet den 128-Byte internen Speicher des Mirkoprozessors für alle anderen Aktivitäten. Die Ventile in der Station werden von einem Festkörperrelais gesteuert.
Die Fig. 4 zeigt ein Reservoir 130 mit einer verbesserten Vorrichtung zur automatischen Filtraktion und Extraktion. Es werden Wasserproben in Flaschen (nicht gezeigt) gesammelt. Die Spitze der Wasserprobe ist entfernt. Ein durchstechbares Folienmaterial wird an die Stelle über die Spitze der Probenflasche gelegt und es wird eine Schraubspitze 132, die eine Öffnung 133 aufweist, auf die Spitze der Probenflasche aufgeschraubt. Die Probenflasche ist auf den Kopf gestellt und wird oberhalb des Probenzuführers 137 platziert und auf eine Stechfeder 180 abgesenkt, die die Folie und das Material durchsticht und es ermöglicht, daß die Probe in den Probenzuführer fließen kann. Eine Zufalls-Lösungsmittelsprühwaschröhre 90 enthält Sprühlöcher (nicht gezeigt) innerhalb der Stechfeder 180, die Rippen 180 aufweist. Ein Kolben 170 enthält ein Flanschende 172, welches die Probenöffnung 130 schließt und öffnet. Wenn er so geleitet ist, um über den Thermistor 122 Wasser zuzuführen, zieht sich der Kolben von der Öffnung zurück, und es kann Wasser auf das Filter fließen. Im Betrieb ist das selektive Filter auf dem Filtergitterträger positioniert. Das System wird aktiviert, und Lösungsmittel wird automatisch von den Öffnungen in dem Lösungsmittelring abgegeben und spült das Filter und deh erweiterten Hohlraumbereich. Dieses Lösungsmittel wird dann durch die Kammer 30 und dem Abwasserauslaß 50 entleert (obwohl das Ausführungsbeispiel so programmiert werden kann, daß jeder andere Abwasserausfluß verwendet wird).
Am Ende von diesem Spülvorgang schließt der Abwasserausfluß 50 automatisch, und es wird eine Testprobe auf das Filter von dem Reservoir ausgegeben. Wenn die Probenflasche leer ist, wird Lösungsmittel in die Probenflasche von der Spitze der Stechfeder eingesprüht, um eine maximale Ansammlung von Probenmaterial sicherzustellen.
Es werden Wasserproben in den Flaschen gesammelt, die an der Spitze eine zerstörbare Folienabdeckung aufweisen. Die Wasserflasche wird auf den Kopf gestellt und die Foliendichtung wird von der Stechfeder zerstört, wenn die Flaschenkappe auf die Spitze des Reservoirs platziert wird. Das Wasser fließt in das Reservoir, wo es solange gehalten wird, bis der höhere Thermistor signalisiert, daß mehr Wasser auf dem Filter benötigt wird. Aufgrund eines Signales des Thermistors öffnet der Kolben die Reservoiröffnung, und es fließt Wasser auf das Filter bis der Thermistor signalisiert zu schließen, oder die Wasserprobe ist aufgebraucht.
Der Flüssigkeitspegel der Probe wird ausreichen aufrechterhalten, um das Filter naß zu halten.
Die Wasserprobe wird dann filtriert, und es werden die organischen Stoffe auf dem Filter adsorbiert. Ein zweiter Abwasserauslaß 60 wird geöffnet, und das Wasser wird durch diesen abgelassen. Dieser zweite Abwasserauslaß wird dann geschlossen und das extrahierende Lösungsmittel wird dann eingeführt und nimmt die adsorbierte Probe von dem Filter durch den Abwasserauslaß 40 in die entfernbare Sammelröhre weg. Es wird die entfernbare Sammelröhre abgenommen und eine andere an ihre Stelle eingeführt, und der Zyklus wird wiederholt.
Ein modifiziertes Probendiagramm, das über die Vorrichtung zur Filtration und Extraktion von Fig. 1 positioniert wird, ist in der Fig. 6 dargestellt. Sobald die Wasserflasche in dem Flaschenhalter 300 platziert ist, durchsticht die Stechfeder 182 das Folienmaterial und ermöglicht es der Wasserprobe, in einen Wasserventilkörper 306 hineinzufließen. Zu einer geeigneten Zeit während der Sequenz öffnet ein Vakuumventil und zieht ein Vakuum durch eine Vakuumöffnungs-Passung 305. Das Vakuum zieht an der Feder 302, die den Kolben 303 von seinem Sitz wegzieht. Dies ermöglicht es der Wasserprobe, unten in den Scheibenbereich 20 abzufließen und damit zu beginnen, diesen aufzufüllen. Wenn der Wasserpegel den oberen Flüssigkeitssensor 22 erreicht, schließt das Vakuumventil (nicht gezeigt), wodurch es der Feder 302 möglich wird, den Kolben 303 zu schließen, wodurch der Wasserfluß angehalten wird. Die Wasserprobe wird von dem Scheibenbereich entfernt, indem sie durch die Öffnung ausfließt.
Wenn der Wasserpegel den unteren Flüssigkeitssensor erreicht, öffnet das Vakuumventil (nicht dargestellt), wodurch der Kolben 303 von seinem Sitz weggezogen wird, wodurch es der Wasserprobe ermöglicht wird, in den Scheibenbereich abzufließen. Wenn der Wasserpegel den oberen Flüssigkeitssensor erreicht, schließt der Kolben, wodurch der Wasserfluß angehalten wird. Diese Sequenz wird solange wiederholt, bis das gesamte Wasser entfernt worden ist.
Die Fig. 5 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel des Filterbereichs. Der Filtermodul 240 enthält ein sägezahnförmiges Filterbett 242, einen Hohlraumanpassungsabschnitt 244 sowie Befestigungseinrichtungen 248, 250, die den Lösungsring 90 an Ort und Stelle halten. Die Sammelkanäle 250 (nicht dargestellt) erstrecken sich radial auswärts von dem Auslaß 40 bis zu dem Rand des sägezahnförmigen Bettes, um ein Sammeln der Probe zu ermöglichen. Befestigungsstifte 270, 272 verbinden lösbar den Hohlraumfilermodul mittels entsprechender Befestigungsaussparungen 274, 176 mit der Basis.
Dieses alternative Ausführungsbeispiel ermöglicht es, daß das Filter gewechselt oder für eine Analyse gemäß der Erfindung mit einer minimal möglichen Kontamination entfernt werden kann.

Claims

1. Vorrichtung zur automatischen Filtration und Extraktion, mit:

einem Basiselement (12), welches an einem oberen Ende davon einen wesentlich erweiterten Hohlraumbereich (20) festlegt, der ein Kammerelement (30) für einen Abschnitt davon und dann des weiteren eine Vielzahl von Abwasser- Auslaßeinrichtungen (40,50,60) an einem Bodenende davon definiert, die sich von dem Kammerelement zu einer äußeren Oberfläche des Basiselementes erstrecken;

Abdichtelementen (42), die an jeder der Abwasser- Auslaßeinrichtungen angepaßt sind, sowie bewegbar sind zwischen einer ersten geschlossenen Position, in welcher diese Abwasser-Auslaßeinrichtungen abgedichtet sind, und einer zweiten geöffneten Position, um den Durchlaß des Abwassers durch diese Abwasser-Auslaßeinrichtungen zuzulassen;

Filterelementen (110, 121, 240), die abnehmbar und entfernbar über den wesentlich erweiterten Hohlraumbereich angepaßt sind;

einer ein Lösungsmittel zuführenden Einrichtung (85, 90), die an das Basiselement angepaßt ist, wodurch verschiedene Lösungsmittel diesem wesentlich erweiterten Hohlraumbereich zugeführt werden können;

Unterdruck erzeugenden Einrichtungen (140), die an jeder der Abwasser-Auslaßeinrichtungen angepaßt sind, wobei jede eine "Ein"-Position aufweist, wodurch ein Unterdruck erzeugt wird, um einen Abwasserfluß durch diese Abwasser-Auslaßeinrichtung zu induzieren und um alle übrigen Auslaßeinrichtungen abzudichten, sowie eine "Aus"- Position aufweist, die den an der Abwasser-Auslaßeinrichtung anliegenden Unterdruck eliminiert, und mit

einem Schaltungselement (210), das an einem Ende an einer Energiequelle sowie an einer programmierbaren Speichereinrichtung angeschlossen ist, um auf eine Abfolge von Ereignissen nach einem Anfangsereignis zuzugreifen und diese Abfolge zu leiten, wobei diese programmierbare Speichereinrichtung im Betrieb eine Abfolge von Ereignissen steuert, die an diesem Basiselement (12) angeschlossen sind, wodurch eine spezifische Reihenfolge von Aktivitäten und Nichtaktivitäten dieser ein Lösungsmittel zuführenden Einrichtung (85, 90) und diesen einen Unterdruck erzeugenden Einrichtung (40) zeitlich festgelegt, um eine bestimmte Extraktion zur Verfügung stellen.

2. Vorrichtung zur automatischen Filtration und Extraktion nach Anspruch 1, des weiteren aufweisend:

eine Probensammeleinrichtung (80) die lösbar und entfernbar über diesem Bodenende des Basiselements angepaßt ist.

3. Vorrichtung zur automatischen Filtration und Extraktion nach Anspruch 1, des weiteren umfassend:

Flüssigkeitserfassungseinrichtungen (120, 122), die in einer Einfassung (85) oberhalb dieser Filterelemente angeordnet sind, wodurch die Probenflüssigkeit während der Filtration auf einen bestimmten Pegel erhalten wird.

4. Vorrichtung zur automatischen Filtration und Extraktion nach Anspruch 1, worin die ein Lösungsmittel zuführende Einrichtung des weiteren aufweist:

ein Lippenelement auf einem Lösungsmittelring (90), das oberhalb dieses wesentlich erweiterten Hohlraumbereichs angeordnet ist, sowie eine Vielzahl von Perforationen (92) darin festlegt; und

eine Lösungsmittel abgebende Einrichtung, die an einer oder mehrerer dieser Vielzahl von Perforationen in diesem Lippenelement angeschlossen und angeordnet ist, um Lösungsmittel in der gleichen Richtung bei jeder Einführung zuzuführen.

5. Vorrichtung zur automatischen Filtration und Extraktion nach Anspruch 1, worin die Filterelemente (110, 121) aufweisen:

einen Filter (110), um ein bestimmtes Filtrat speziell zu extrahieren.

6. Vorrichtung zur automatischen Filtration und Extraktion nach Anspruch 1, des weiteren umfassend:

ringförmige Einfassungselemente, die fest innerhalb jeder dieser Abwasser-Auslaßeinrichtungen (40, 50, 60) angrenzend an diesem Kammerelement (30) montiert sind, um für jedes dieser Abdichtelemente (42) einen Sitz zu bilden, wenn dieses Abdichtelement (42) sich in seiner ersten geschlossenen Position befindet.

7. Vorrichtung zur automatischen Filtration und Extraktion nach Anspruch 1, worin diese Vielzahl von Abwasser- Auslaßeinrichtungen (40, 50, 60) des weiteren umfaßt:

variable Ablaufsteuereinrichtungen, die an diese programmierbare Speichereinrichtung angepaßt sind, um eine Reihenfolge von diesen Wasser-Auslaßeinrichtungen (40, 50, 60) vorzuwählen, die für eine bestimmte Filtration und Extraktion verwandt wird.

8. Vorrichtung zur Filtration und Extraktion nach Anspruch 1, des weiteren umfassend:

eine Probenzuführungseinrichtung (137), die oberhalb dieses Filterelements (110, 121) angeordnet ist und darin eine Einlaßöffnung zum Einführen einer Probe dort hinein sowie Einlaßöffnung (138) festlegt mit einer offenen Position, in welcher die Probe von dieser Aus laßöffnung (138) auf dieses Filterelement (110, 121) fließt, und mit einer geschlossenen Position, in welcher diese Probe in diesem Zuführelement (137) zurückgehalten wird, wobei es des weiteren ein Reservoir (130) zwischen dieser Einlaßöffnung und dieser Auslaßöffnung (138) festlegt; und

Einrichtungen (172) zum Öffnen und Schließen dieser Auslaßöffnung (138) des Probenzuführelements (137).

9. Vorrichtung zur automatischen Filtration und Extraktion nach Anspruch 8, des weiteren umfassend:

ein Lösungsmittelwaschelement (190), das an einem Lösungsmittelspender an einem ersten Ende angeschlossen ist und sich davon in dieses Probenzuführelement (137) bis zu einem zweiten Ende hinein erstreckt, um Lösungsmittel in dieses Probenzuführelement (137) einzusprühen, wodurch die innere Oberfläche dieses Probenzuführelements (137) zwischen. Proben gewaschen werden kann.

10. Vorrichtung zur automatischen Filtration und Extraktion nach Anspruch 9, worin dieses Lösungsmittelwaschelement (190) an diesem zweiten Ende ein Widerhakenelement (180) aufweist, wodurch eine abgedichtete Probe durchstochen werden kann und somit den Fluß der Probe ermöglicht.

11. Vorrichtung zur automatischen Filtration und Extraktion nach Anspruch 8, worin dieses Probenzuführelement (137) des weiteren aufweist:

ein Kolbenelement (170), das auf diese programmierbare Speichereinrichtung anspricht und bewegbar ist zwischen einer ersten Position, die diese Auslaßöffnung des Probenzuführelements (137) öffnet, und einer zweiten Position, die diese Auslaßöffnung verschließt.

12. Vorrichtung zur automatischen Filtration und Extraktion, nach Anspruch 1, worin jedes dieser Abdichtelemente (42) umfaßt:

eine Abdichtkugel (42), die bewegbar ist zwischen einer ersten abdichtenden Position, die diese Abwasser- Auslaßeinrichtung (40, 50, 60) verschließt, und einer zweiten nichtdichtenden Position, die diese Abwasser- Auslaßeinrichtung (40, 50, 60) öffnet; und

ein Federelement, das an jeder dieser Abdichtkugeln (42) befestigt ist und in einer ersten Position diese Abdichtkugeln (42) in dieser Abdichtposition hält und in einer zweiten Position diese Abdichtkugeln (42) freisetzt und in diese zweite nichtdichtende Position versetzt.

13. Vorrichtung zur automatischen Filtration und Extraktion, mit:

einem Basiselement (12), das an einem oberen Ende davon einen wesentlich erweiterten Hohlraumbereich (20) festlegt, der sich nach unten und nach innen von diesem oberen Ende davon verjüngt, um des weiteren ein Kammerelement (30) für einen Abschnitt davon sowie des weiteren eine Vielzahl von Abwasser-Auslaßeinrichtungen (40, 50, 60) an einem Bodenende davon zu definieren, die sich jeweils ausgehend von diesem Kammerelement (30) zu einer äußeren Oberfläche dieses Basiselementes (12) erstrekken;

Abdichtelementen (42), die an jeder dieser Abwasser- Auslaßeinrichtungen (40, 50, 60) angepaßt sowie bewegbar sind zwischen einer ersten geschlossenen Position, die diese Abwasser-Auslaßeinrichtung (40, 50, 60) abdichtet, und einer zweiten geöffneten Position, um ein Durchtreten von Abwasser durch diese Abwasser-Auslaßeinrichtungen (40, 50, 60) zuzulassen, wobei jedes Abdichtelement (42) eine Abdichtkugel (42) aufweist, die bewegbar ist zwischen einer ersten abdichtenden Position, die diese Abwasser-Auslaßeinrichtung verschließt, und einer zweiten nichtabdichtenden Position, die diese Abwasser-Einlaßeinrichtung öffnet, sowie Federelemente (44) enthält, die an jeder der Abdichtkugeln (42) befestigt sind und in einer ersten Position diese Abdichtkugeln (42) in dieser abdichtenden Position halten und in einer zweiten Position diese Abdichtkugel (42) in diese zweite nichtabdichtende Position freisetzen;

Filterelementen (110, 121), die lösbar und entfernbar über diesen erweiterten Hohlraumbereich (20) angepaßt sind;

einer ein Lösungsmittel zuführenden Einrichtung (85, 90), die an dieses Basiselement (12) angepaßt ist, wodurch im Gebrauch verschiedene Lösungsmittel diesem we sentlich erweiterten Hohlraumbereichen (20) zugeführt werden, sowie mit einem Probenzuführelement (137), das oberhalb dieser Filterelemente (110, 121) angeordnet ist und darin eine Einlaßöffnung für die Zuführung einer Probe da hinein sowie einer Auslaßöffnung (138) festlegt, die eine geöffnete Position aufweist, in welcher die Probe von dieser Auslaßöffnung (138) auf dieses Filterelement (110) fließt, und eine geschlossene Position aufweist, in welcher diese Probe in dieser Probenzuführeinrichtung (137) zurückgehalten wird, und wobei des weiteren ein Reservoir (130) zwischen dieser Einlaßöffnung und dieser Auslaßöffnung (138) festgelegt ist, und Einrichtungen (172) aufweist, um diese Auslaßöffnung (138) zu öffnen und zu schließen, die an diese Probenzuführeinrichtung (137) angepaßt ist;

einem Schaltungselement (210), das an einem Ende an eine Energiequelle sowie an eine programmierbare Speichereinrichtung angeschlossen ist, um auf eine Abfolge von Ereignissen nach einen Anfangsereignis zuzugreifen und diese Abfolge zu leiten, wobei diese programmierbare Speichereinrichtung im Betrieb eine Abfolge von Ereignissen steuert, die an diesem Basiselement (12) angeschlossen ist;

Unterdruck erzeugenden Einrichtungen (140), die an jede der Abwasser-Auslaßeinrichtung (40, 50, 60) angepaßt sind, wobei jede eine "Ein"-Position aufweist, wodurch ein Unterdruck erzeugt wird, um einen Abwasserfluß durch diese Abwasser-Auslaßeinrichtung zu induzieren und alle übrigen Auslaßeinrichtungen abzudichten, sowie eine "Aus"-Position aufweist, die den an dieser Abwasser- Auslaßeinrichtung angelegten Unterdruck eliminiert;

einer Probensammeleinrichtung (80), die lösbar und entfernbar über dieses Bodenende dieses Basiselementes (12) angepaßt ist;

einer Flüssigkeitserfassungseinrichtung (120, 122), die in einer Einfassung (85) über diesem Filterelement (110, 121) angeordnet ist, wodurch die Probenflüssigkeit auf einem bestimmten Pegel während der Filtration gehalten wird;

ringförmigen Einfassungseinrichtungen, die fest innerhalb jeder dieser Abwasser-Auslaßeinrichtungen (40, 50, 60), angrenzend an dieses Kammerelement (30) montiert sind, um für dieses Abdichtelement (42) einen Sitz zu bilden, wenn dieses Abdichtelement (42) sich in dieser ersten geschlossenen Position befindet; und

einem Lösungsmittelwaschelement (190), das an einem Lösungsmittelspender an einem ersten Ende angeschlossen ist und sich davon in dieses Probenzuführelement (137) bis zu einem zweiten Ende erstreckt, um Lösungsmittel in dieses Probenzuführelement (137) einzusprühen, wodurch die innere Oberfläche dieses Probenzuführelementes (137) zwischen Proben ausgewaschen werden kann, wobei dieses Lösungsmittelwaschelement (190) ein Widerhakenelement (180) aufweist, wodurch eine abgedichtete Probe durchstochen werden kann und ein Fließen der Probe ermöglicht wird.

14. Vorrichtung zur automatischen Filtration und Extraktion nach Anspruch 10 in Kombination mit einer in einer Flasche abgefüllten Probe, bestehend aus einer Probenflasche sowie aus einem abgerundeten Kappenelement (132) das in der Mitte davon eine Öffnung (133) definiert, wodurch, wenn dieses Kappenelement (132) auf der Probenflasche aufgesetzt ist, die Probenflasche umgedreht, in diesem Probenzuführelement (137) plaziert sowie mit den Widerhakenelementen (180) durch diese Öffnung (133) durchstochen werden kann, wodurch diese Probe in dieses Probenzuführelement (137) einfließen kann.