200392. lajstromszámú szabadalom • Számítógépvezérlésű folyadékkromatográf
1 HU 200392 B 2 A találmány tárgya számítógépvezérlésű folyadékkromatorgráf, amely fényforrásból, a fényforrás által kibocsájtott fény sugármenetét befolyásoló lencsékből, tükrökből, fénysugár útjába iktatott állítható monokromátoiból, vizsgálandó folyadékot tartalmazó, termosztált küvettát magában foglaló detektorból álló optikai rendszert, azzal villamos kapcsolatban álló elektronikus jelfeldolgozó, kiértékelő és vezérlő rendszert tartalmaz, mely utóbbi a fényforrást tápláló, valamint a jelfeldolgozó, kiértékelő és vezérlő rendszert tápláló stabilizált tápegységeket, optikai értékelő fokozathoz és referencia fokozathoz csatlakozó összehasonlító fokozatot és ahhoz kapcsolt kimeneti erősítő fokozatot foglal magában. A javasolt folyadékkromatográf elsősorban az ipar területén automatizált gyártósorokban használható előnyösen folyadékok paramétereinek gyors és pontos ellenőrzésére. A gyakorlatban számos folyadékkromatográf ismert, melyek közös tulajdonsága, hogy egy fényforrás által, adott optikai útvonalon kiválasztott monokromatikus fénnyel megvilágított folyadékadag által elnyelt, illetve visszavert fénymennyiséget mérik, és ezt a fénymennyiséget hasonlítják össze az általában közvetlenül a fényforrástól származtatott referencia fénysugárral. A mérés elve és lefolyása ugyancsak jól ismert. A kromatográfia berendezéseket általában minden egyes alkalommal igen időigényes munkával kell az adott méréshez előkészíteni, valamint a mérés folyamán szükséges beállítások, átkapcsolások, összefoglalva a berendezés működtetése ugyancsak emberi élőmunkát igényel. Mindez azt eredményezte, hogy az ismert folyadékkromatográfok a mindenkori ipari folyamatoktól elkülönítetten használhatók, és az idő- és munkaigényes mérés az az elvégezhető vizsgálatok számát korlátozta, ugyanakkor a vizsgálat költségét jelentősen megemelte. A találmánnyal célunk olyan számítógépvezérlésű folyadékkromatográf létrehozása, amely alkalmas tetszés szerinti ipari folyamat technológiai láncába illesztve emberi beavatkozást nem igénylő, automatizált mérések valósidejű elvégzésére. Célunk továbbá, hogy a folyadékkromatográf előállítási költsége ne haladja meg lényegesen az ismert berendezések gyártási költségeit, a gyártás kézimunka igényessége csökkenjen, ugyanakkor a termék megbízhatósága, élettartama nagy legyen. Felismertük, hogy a kitűzött cél úgy élhető el a legkedvezőbb módon, ha a folyadékkromatográf beállító- és kezelőszerveit olyan elektronikával egészítjük ki, illetve helyettesítjük, amely távműködtethetően képes önálló feladatrészek elvégzésére, továbbá a berendezés mérési pontossága is nagy mértékben javítható, ha a folyadékkromatográf optikai rendszerében megváltoztatjuk a referencia fénysugár kiszármaztatását, illetve módosítjuk az eddig általánosan gondot és odafigyelést igénylő küvettaillesztés módját. A kitűzött feladat megoldása során olyan folyadékkromatográfból indultunk ki, amely fényforrásból, a fényforrás fényének sugármenetét befolyásoló lencsékből, tükrökből, a fénysugár útjába iktatott állítható monokromátorból, vizsgálandó folyadékot tartalmazó termosztát küvettát magába foglaló detektorból álló optikai rendszert, azzal villamos kapcsolatban álló elektronikus jelfeldolgozó, kiértékelő és vezérlő rendszert tartalmaz, mely utóbbi a fényforrást tápláló valamint a jelfeldolgozó, kiértékelő és vezérlő rendszert tápláló stabilizált tápegységeket, optikai érzékelő fokozathoz és referencia fokozathoz csatlakozó összehasonlító fokozatot és ahhoz kapcsolt kimeneti erősítőfokozatot foglal magában. Ezt a folyadékkromatográfot találmányunk értelmében úgy fejlesztettük tovább, hogy a jelfeldolgozó, kiértékelő és vezérlő rendszer analóg jelfeldolgozó és kiértékelő egységből, valamint önmagában ismert, órajelgenerátort, központi egységet, azzal buszrendszeren át összekapcsolt párhuzamos interface-t, soros interface-t, operatív adatokat tároló ROM-ot, vezérlő és mérési adatokat tároló RAM-ot tartalmazó vezérlő mikroszámítógépből áll, ahol a mikroszámítógép soros interface-e alkotja a folyadékkromatográf vezérlőszámítógéphez kapcsolódó kétirányú csatlakozását, míg a párhuzamos interface-en át az analóg jelfeldolgozó és kiértékelő egység fényforrást tápláló stabilizált tápegységével, a küvetta termosztátjával, blokkervezérlő fokozattal, a monokromátor léptetőmotorjával, az optikai érzékelő fokozat kimenetére kötött erősítés beállító fokozattal valamint nullátmenet detektoros logikai hálózat szinkronizáló kimenetével áll kapcsolatban, továbbá az optikai rendszerben a monokromátor kilépő oldala és a küvetta közé a fénysugár útjába féligáteresztő fényreflektáló elem van beiktatva, amellyel a referencia detektor áll közvetlen optikai kapcsolatban, továbbá a küvetta átfolyó folyadékot tartalmazó furatos küvettatestének két végét egy-egy, a beeső fénysugarat a küvettatest furatának másik végében fókuszáló lencse zárja le. Előnyös a javasolt számítógépvezérlésű folyadékkromatográf olyan kiviteli alakja, amelynél a félig áteresztő fényreflektáló elem a fénysugárral merőlegestől eltérő szöget bezáróan a fénysugár útjába helyezett kvarc ablak. Ugyancsak előnyös találmányunk értelmében ha a küvettára folyadékbevezető kapillárisból termosztáté menetek vannak ráhajtva. Előnyös végül, ha a találmány szerinti kromatográf analóg jelfeldolgozó, kiértékelő egységének nullátmenet detektora a logikai hálózat mérődetektort és referencia dektektort felváltva összehasonlító fokozathoz csatlakoztató analóg kapcsolók vezérlőbemenetével van összekötve. A találmány szerinti folyadékkromatográf a beépített mikroszámítógépnek és a beállító és működtető elemek precíziós távvezérelhető kivitelének köszönhetően bármely technológiai folyamatba beilleszthető, így ott valós idejű mérések elvégzésére alkalmas, célszerűen a folyamatvezérlő számítógéppel összekötve. A folyadékkromatográf működése, valamint a mérési eredmények ismert módszerekkel dokumentálható és szükség esetén tovább feldolgozható. A jelfeldolgozó és kiértékelő elektronikai hálózathoz szinkronizált működésmódja messzemenően zavarmentes mérést és jelfeldolgozást biztosít, a referencia fénysugár optikai út végén történő kicsatolása pedig biztosítja, hogy a referencia detektor és a mérődetektor jelében kizárólag a mérendő közeg következtében legyen eltérés. A találmányt az alábbiakban a rajz segítségével ismertetjük részletesebben. A rajzokon az 1. ábra a találmány szerinti számítógépvezérlésű folyadékkromatográf lehetséges kiviteli alakjának tömbvázlata, a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
