172945. lajstromszámú szabadalom • Végtelenített méréshatárú mikromanométer kémiai-biokémiai vizsgálatokhoz
3 172945 4 kapilláris csőbe kényszeríti. Az eszközt vizsgálat közben kézben kell tartani. A praktikus egyszerűségre és könnyű kezelhetőségre törekvő eljárás és eszköz előnyös tulajdonságai azonban alkalmazási területeinek is korlátokat szabnak. Élelmiszerhigieniai területen például igen lényeges követelmény a szilárd anyagok (pld. húskészítmények) közvetlen vizsgálatára való alkalmasság, mivel a keresett enzim szilárd anyaghoz kötődve, sejten belül helyezkedik el. Nem kívánatos tulajdonsága e tekintetben az sem, hogy a vizsgálati anyaggal a mérőcső is beszennyeződik, mely körülmény sorozatvizsgálatoknál közbeesőén gondos és nehézkes tisztítást-fertőtlenítést igényéi. (A huzamosabb ideig az eszközben maradt élelmiszemyomok jó táptalajul szolgálhatnak kataláz. pozitív mikroorganizmusoknak is.) A mérőcsőbe jutott szuszpenzió fajsűlya és súrlódása, a folyékony és a finom eloszlású szilárd anyagok, valamint az azokban is képződő gázbuborékok mennyiségének és arányának függvényében változik. A vizsgálat közben kézben tartott eszköz lefelé irányuló mérőcsövében lefelé elmozduló, s a jelzett összetételű folyadékoszlop bizonyító értéke kevésbé meggyőző, mint más elrendezés esetében. Erélyesebb gázképződésnél a mérés nem fejezhető be, mert a jelentős érzékenységű eszköz méréshatára (kapilláris csövének hossza) nem növelhető korlátlanul, s a vizsgálati anyagkeverék a csőből kifolyik. Utóbbi jelenség különösen mikrobiológiai vizsgalatoknál nem lenne szerencsés. Gázképződéssel járó folyamatokat vizsgáló szerkezetekbe egyszerű beépítés, vagy rákapcsolás útján sikeresen nem alkalmazhatók az „Ipari folyamatok műszerezése” (Helm László) című könyv 147—150. old. leírt folyadékos manométerek sem. Így pld. a Roberts-féle mikromanométer, vagy a Miniméter sem, mivel csak kis nyomások viszonylag szűk tartományában használhatók. Az egyéb U-csöves manométereknél pedig az érzékenység fokozása és a méréshatár kiterjesztése ellentétesen ható igények, egyidejűleg nem valósíthatók meg. Vagyis minden előre ismert, vagy várható, viszonylag szűk nyomástartománynak megfelelően más-más érzékenységű-teljesítményű manóméiért kell szerkeszteni a tankönyvekben leírt matematikai összefüggések alapján. A vizsgált anyagban levő kataláze fermentum (vagy más aktív anyag) mennyiségét előre nem ismerjük, tehát a reakció folyamata során keletkező gáz várható térfogatát sem ismerhetjük. Lehet igen kevés, néhány mm-es vízoszlopot megemelő, de előfordulhat ezt nagyságrendekkel meghaladó többszöröse is. Következésként a mérőeszköznek valamilyen módon alkalmasnak kell lennie a jelzett határértékek közötti valamennyi lehetőség mérésére. A találmány célja az előzőekben vázolt sajátos vizsgálati igények és az adott lehetőségek közötti összhang jobb megközelítése új eszközökkel. Utóbbiak alaptulajdonságaikat tekintve olyan szeleppel zárt terű, de térfogatukat folyadékos nyomásmérőn keresztül változtatni képes rendszerek, melyek a vizsgálati anyagot befogadó reakciótartállyal, ahhoz kapcsolódó, vagy abban elhelyezett szelepes reagenstartállyal is rendelkeznek. Ennélfogva alkalmasak a vizsgálati anyag és a reagens elkülönített befogadására, s lezárásuk után a két anyag „gombnyomásra” történő kapcsolatbahozására, valamint a reakciótartályban bekövetkezett nyomásváltozások mérésére. A folyadékos nyomásmérővel ellátott szerkezeteknél - mint erre már utaltam - a nagy érzékenység igényelte vékony és a hordozhatóság érdekében rövid mérőcső ürege (a hagyományos megoldásoknál) kisebb térfogatú lenne, mint erélyesebb gázképződésnél a rendszer tágulási igénye, így az emelkedő folyadékoszlop rövidesen elérné a mérőcső végét, s a mérés folytatását-befejezését megakadályozná. Az itt ismertetésre kerülő megoldásnál azonban a mérést korlátlan ideig, a gázképződéssel járó folyamat befejeződéséig folytatni lehet. A függőleges beállítású mérőcső végéig emelkedő folyadékoszlop ugyanis meghatározott helyzeti energiával rendelkezik. A zárt rendszer „pillanatnyi” megnyitásával (nyomáskiegyenlítő szelep nyitásával) a folyadékoszlopot fenntartó túlnyomás megszűnik és az kiinduló alaphelyzetébe esik vissza. Ezáltal a mérés újra alaphelyzetből kezdődhet és ismételt megszakításokkal szükség szerint folytatható. A dolog lényegét tekintve olyan helyzetet hozunk létre, mintha a mérőcsövet végtelen hosszúra növelnénk anélkül, hogy a benne végigemelkedő folyadékoszlop hidrosztatikai nyomása ennek arányában megnövekedne. A képződő gázmennyiség nyomása a mérőcső tényleges hosszának megfelelő folyadékoszlop nyomását (a továbbiakban: „egységnyi nyomást”) soha nem haladhatja meg, s ezért az eszköz érzékenysége a tetszés szerint megnövelt méréshatár mellett is, az eredeti szinten marad. A mérés befejeztével, amennyiben a keletkezett gáz nyomása az „egységnyi nyomást” nem éri el, az eredmény a mérőcsőről leolvasható, (ismert nyomás, térfogat és hőmérséklet.) Erélyesebb gázképződés esetében pedig, a mérőcsőtérfogat és a megszakítások számának szorzata, összegezve az utolsó méréseredménnyel lényegében a képződött gázmennyiség megközelítő térfogatát adja, az ismert nyomáson és hőmérsékleten. A mérőcső beosztása az „egységnyi nyomás”-ra átszámított térfogatot tünteti fel. Az így kapott eredmény annyival kevesebb a valóságos értéknél, amennyi gáz a „pillanatnyitás” időtartama alatt keletkezett. Ez a gázmennyiség a végeredményhez képest - különösen ha tekintetbe vesszük, hogy minden összehasonlító mérésnél következetesen ugyanazt a hibát követjük el - gyakorlatilag elhanyagolható. Ha azonban az abszolút pontosságra való törekvés igénye ezt megköveteli, arról is gondoskodni lehet, hogy a mérés elől az eszközben a nyitás időtartama alatt képződött gáz se szökhessen meg. A zárt rendszert úgy kell megnyitni, hogy a gázképződés színterét, a reakciótartályt erre az időre a szerkezet többi részétől (a manométertől) és a külvilágtól izoláljuk. E feladat technikai megoldása különösebb nehézséget nem jelent, mivel egy újabb, (a már meglevő nyomáskiegyenlítő sze5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
