CN102498405A - 用于液体样本的测量变量的自动化测定的分析仪器 - Google Patents

Abstract

一种用于液体样本的测量变量的自动化测定的分析仪器包括：液体蓄存器，该液体蓄存器包括用于一种或者多种液体的一个或者多个液体容器；测量池，该测量池用于容纳液体样本、特别是已经从液体蓄存器向其添加了一种或者多种液体的液体样本，和容纳用于提供与测量变量相关的一个或者多个测量信号的测量布置；电子器件单元，该电子器件单元包括用于控制分析仪器并且用于基于由测量布置提供的测量信号测定测量变量的控制单元；处置单元，该处置单元包括用于将液体样本和液体从液体容器供应和计量到测量池中的供应和配量或者计量系统，其中该分析仪器包括至少一个可更换盒体，至少部分液体蓄存器和/或至少部分处置单元被集成到该至少一个可互换盒体。

Description

用于液体样本的测量变量的自动化测定的分析仪器

技术领域

本发明涉及一种用于液体样本的测量变量的自动化测定的分析仪器。

背景技术

例如在过程测量技术中或者在工业测量技术中应用这种分析仪器。例如，分析仪器能够用于在监测活化池(activation basin)和澄清装置(clarification plant)出口时或者在控制添加剂计量的情形中监测并且优化澄清装置的清洁效果。进而，能够应用分析仪器来监测饮用水或者用于食物的质量监测。测量和监测的例如是关于特殊物质的样本含量，该特殊物质例如诸如铵、磷酸盐或者硝酸盐的离子，或者例如激素的生物学或者生物化学化合物，以及甚至微生物。

通常在分析仪器中，一种或者多种试剂被添加到待分析的样本，从而在液体样本中发生化学反应。优选地，试剂选择为使得能够借助物理方法，例如通过光学测量来跟踪化学反应。例如，化学反应能够实现的颜色变化，该颜色变化能够利用光度计因此利用光学设备检测。

为了例如在工业应用中以自动化方式使用这种分析方法，有必要提供一种以自动化方式执行所要求的分析方法的分析仪器。除了足够的测量准确度，对于这种分析仪器的最重要的要求是鲁棒性、简单适用性和确保充分的工作安全性和环境安全性。因为被用于分析的试剂有时不能被排放到供水系统中，所以它们的安全的废弃类似地起非常重要的作用。

根据现有技术，已经存在已知的半自动和自动分析仪器。这些分析仪器经常具有相对复杂的构造并且因此易于发  生故障，并且通常仅仅能够由熟练的技术员操纵。因此，例如，DE10222822A1和DE10220829A1公开了用于分析测量样本的在线分析器。该在线分析器在每一种情形中均实现为一种柜式仪器，在其中布置了控制单元、试剂供应容器、用于将试剂传送和配量或者计量到用于将试剂与液体混合的混合试管中的泵、废物容器，以及用于对在混合试管中利用试剂处理的液体样本进行光学测量的光学单元。试剂经由软管联接件被从试剂容器供应到混合试管中。相应地，已用的液体被从混合试管依次地经由软管联接件转移到废物容器中。如果应该替换废物容器或者试剂供应容器中的一个或者多个，则应该注意使得软管联接件然后被正确地再次连接。软管和供应泵易于发生材料疲劳并且应该类似地不时地得到维护或者替换。

发明内容

因此本发明的一个目的在于提供一种克服了现有技术缺点的分析仪器。特别地，该分析仪器应该满足用于在过程测量技术中使用的要求，即它应该是鲁棒的、高性能价格比的并且操纵和维护是简单的，特别地还应该避免分别地污染操纵人员和环境的危险。

利用一种用于液体样本的测量变量的自动化测定的分析仪器实现了该目的，其中该分析仪器包括：

-液体蓄存器，该液体蓄存器包括用于一种或者多种液体的一个或者多个液体容器；

-测量池(measuring cell)，该测量池用于容纳液体样本、特别是已经从液体蓄存器向其添加了一种或者多种液体的液体样本，和容纳用于提供与测量变量相关的一个或者多个测量信号的测量布置；

-电子器件单元，该电子器件单元包括用于控制分析仪器并且用于基于由测量布置提供的测量信号测定测量变量的控制单元；

-处置单元，该处置单元包括用于将液体样本和液体从液体容器供应和计量到测量池中的供应和配量或者计量系统，

其中该分析仪器包括至少一个可更换盒体，至少部分液体蓄存器和/或至少部分处置单元被集成到该至少一个可互换盒体。

液体蓄存器的液体容器可以例如是供应容器，在该供应容器中保持可消耗液体，诸如例如用于与液体样本混合并且在给定情形中与液体样本发生化学反应的试剂、用作校准或者漂洗液体的标准液体。液体蓄存器的液体容器可以进而包括用于容纳已用液体的至少一个废物容器。

该盒体可以拥有除了一个或者多个连接器而相对于环境密封盒体内部的外罩，经由该连接器，在盒体内的液体线路或者液体容器和盒体外部的液体线路或者液体容器之间的流体连接可以形成。优选地，这些连接液密地可关闭。

术语“在两个构件之间的流体连接”在这里和在以下意味着在构件之间的结构连接，经由该结构连接，流体、优选地液体能够从第一构件传输到第二构件。特别地，不应该排除布置在处于流体连接中的第一构件和第二构件之间的另外的构件。流体连接进而特别地被以如此方式密封，使得流体在第一构件和第二构件之间的无损失传输是可能的。

术语“可更换盒体”意味着这样一种盒体，该盒体可以经由一个或者多个连接而与分析仪器的至少一个另外的单元、特别地与液体容器连接、与处置单元、特别地与供应和配量系统连接、与测量池连接和/或与电子器件单元连接，并且然后能够在以后从那里断开，并且被相同类型的盒体替换。相同类型的盒体具有等同的连接，从而每一个这种盒体均能够可释放地与另外的单元连接而不用进一步地修改分析仪器。优选地，相同类型的盒体还拥有具有基本相同的几何形状、特别地具有基本相同尺寸的外罩。由此，相同类型的盒体具有相同的空间要求，并且从而能够相互替换而不用对其余分析仪器构造作出其它改变。然而，具有相同类型的盒体可以是相互不同的，特别地关于所包含的液体容器的数目、在液体容器中包含的液体的类型、被设置在盒体中的液体线路的数目，特别地还关于处置单元的液体线路的路径的实施例，例如在液体线路之间的分支的数目。因此，例如可以存在整个系列的、相同类型的盒体，其中集成至少部分液体蓄存器、或者至少部分处置单元、或者至少部分液体蓄存器以及至少部分处置单元这两者一起，该盒体被设计用于非常不同的分析方法，但是关于它们的连接和它们的空间要求而言是基本相同的。这些不同的盒体可以经由它们的相同类型的连接被直接地安装在同一分析仪器构造中，例如，安装在实现为柜式仪器的分析仪器的预定腔室基本结构中，并且当需要时用另一个替换。以此方式，制造商可以得到一种“积木成套组件(kit of building blocks)”，根据该“积木成套组件”以构建大量的可消耗液体和处置选项组合。

而且，这种构造对于分析仪器的使用者是有利的，因为它显著地限制了维护花费：特别地，当例如用于可消耗液体的一个或者多个供应容器在执行一系列分析测量后被完全地或者几乎完全地排空时，或者当废物容器不再能够容纳液体时，将液体蓄存器集成到可更换盒体中允许以非常简单的方式改变液体蓄存器。然后可以利用具有被完全地填充的供应容器和分别地空的废物容器的、新的相同类型的盒体替换该盒体。以此方式，可消耗液体的替换被非常大地简化，因为操纵人员仅仅需要替换盒体，而不必直接地涉及化学品，或者不必关注于对正确的液体容器做出正确的连接。处置单元的维护也显著地变得方便，因为处置单元、特别地配量、计量和供应系统的磨损部件，诸如例如用作液体线路的软管被设置在可更换盒体中。当磨损部件需要被新的部件替换时，操纵人员仅仅需要利用新的、相同类型的盒体替换该盒体。与替换单独液体线路相比，这样的时间消耗明显地更小，而同时减小了单独液体线路的连接错配的危险。

除了控制单元，该电子器件单元可以进而包括用于分析仪器的能量供应单元。控制单元可以主要服务用于控制测量布置的配量、计量和供应单元、用于控制阀门、特别地属于处置单元的阀门，和用于控制分析仪器的进一步的功能。在这种情形中，涉及到具有处理器和一个或者多个存储器的数据处理单元。

测量布置实现为测定存在于测量池中的液体样本的测量变量，该液体样品在给定情形中与来自液体蓄存器的液体混合或者与来自液体蓄存器的试剂进行化学反应。该测量布置可以特别地是例如光度计或者分光计的一种光学设备。该测量设备还可以是例如离子选择电极的一种电化学设备。该测量布置产生测量信号。在通常包括辐射源和光电接收器的光学设备的情形中，测量信号在这种情形中例如是与所接收的辐射强度相关地由接收器输出的电流或者电压信号。在离子选择电极的情形中，输出与在电极的离子选择膜上建立的电势相关的电压信号。这些测量信号由控制单元接收并且进一步得到评估，从而由此确定对于当前液体样本待测定的测量变量的测量值。

除了被用于计量液体样本以及用于计量将与液体样本混合的、特别是试剂的液体的供应和配量系统，该处置单元还可以包括用于在一种或者多种试剂和液体样本之间执行化学反应的混合池和反应池。因此，用于测定液体样本的化学需氧量的分析仪器包括例如可以在其中执行液体样本与氧化剂的反应的可加热反应池。该处置单元可以进而包括加热装置、冷却元件、特别地热电元件或者热管。该供应和配量系统可以例如包括还被称作软管泵或者管式泵的一个或多个蠕动泵，或者一个或多个注射泵。相应地，处置单元和分别地供应和配量系统包括特别地可以实现为软管的、一系列的液体线路，和液体线路到液体蓄存器的液体容器或者到测量池、混合池或者反应池或者设置在处置单元中的其它功能元件的、相应的连接。

在一个实施例中，该分析仪器可以包括(至少一个)可更换盒体可释放地与之连接的结构框架。该结构框架确定可更换盒体在分析仪器内的位置。因此，确保了盒体相对于该设备的其它部件、特别地相对于可能地存在的另外的可更换盒体总是位于分析仪器中为了预期使用而提供的位置中。测量布置和具有控制单元的电子器件单元优选地被集成到该结构框架中，即不是可更换盒体的构件。

在一个有利的实施例中，该至少一个可更换盒体可以包括数据处理单元，其中该数据处理单元可以特别地包括集成在可更换盒体的外罩中的数据存储器和微处理器。如在下面解释地，能够使用这种在盒体内的“移动”数据处理单元来处理设置在盒体中的传感器的测量信号。可以在数据处理单元的存储器中存储包括关于盒体的信息的数据。例如，可以在数据存储器中存储它涉及哪种类型的盒体，例如具有部分处置单元的盒体或者具有液体蓄存器的液体容器的盒体。进而，可以存储该盒体适合的分析方法，例如用于测定液体样本中的化学物质或者用于测定液体样本的化学需氧量。在数据存储器中的其它数据可以涉及盒体的最后一次维护、在液体容器中包含的试剂的体积和浓度或者关于应该替换或者维护盒体的可能的下一个时间点的信息。

该数据处理单元可以包括接口，经由该接口，数据处理单元与上级单元、特别地与分析仪器的控制单元、外部服务装置或者过程控制站的通信、特别是无线通信是可能的。所述通信可以例如经由RFID、GSM、WLAN或者Bluetooth接口进行。

分析仪器的控制单元可以设计成在例如在盒体已经与分析仪器的结构框架连接并且从而布置其在分析设备中的限定位置中之后而替换盒体时，自动地或者由于操纵人员的输入而读出被存储在盒体的数据处理单元的数据存储器中的数据，例如以上指出的数据。

在一个可替代的形式更加简单的实施例中，盒体的识别数据可以被存储在RFID芯片中或者紧固在盒体上的例如条形码的光学可读出代码中。借助属于分析仪器的读取装置，识别数据可以在替换盒体的情形中被自动地或者在操纵人员输入时读出并且被前送到控制单元。

为了便于将盒体安装到其在分析仪器中的限定位置中，该至少一个盒体可以包括引导装置，该引导装置与结构框架的互补引导装置或者分析仪器的至少一个另外的盒体的互补引导装置互相作用。

基本上，该盒体可以包括例如整个处置单元。当变得有必要替换处置单元的磨损部件、例如用作液体线路的软管时，能够利用相同地实现的、新的盒体替换整个盒体。然而，因为处置单元还包括不要求维护的构件，特别地还包括昂贵的构件，例如，除了别的以外，供应和配量或者计量单元的驱动器、供应和配量或者计量单元的泵的部件，所以在此情形中，优选的是例如通过替换磨损部件而复原被替换的盒体。这种复原能够由分析仪器的制造商或者由分析仪器的使用者中经过专门训练的人员执行。然而，一种实施例是有利的，其中可更换盒体包括处置单元的需要维护的部件或者磨损部件、特别是软管，并且其中处置单元的不需要维护的部件、特别是驱动器或者驱动轴被紧固到分析仪器的结构框架。在此情形中，能够废弃被替换的盒体而不需要复原。在这个实施例的情形中，特别有利的是例如通过选择相应的材料，而将包含在盒体中的、不同的磨损部件设计为使得它们拥有相似的寿命。

在另外的实施例中，补充性地，测量池被集成到该至少一个可更换盒体中。

当液体蓄存器的至少两个液体容器被集成到可更换盒体中时，该盒体可以具有包围液体容器的外罩，其中在外罩的壁中集成了与处置单元的互补连接互相作用从而将集成在盒体中的液体容器与处置单元的液体线路流体地连接的连接。在这个实施例的情形中，能够无需另外的花费而将多个液体容器连接到处置单元。

当所述连接，在每一个情形中，均具有封闭开口或者阀门开口时是特别地有利的，该封闭开口或者阀门开口被以如此方式实现：使得它在将液体容器与处置单元连接的情形中自动地打开，并且在将液体容器从处置单元隔离的情形中自动地关闭。假设除了所述连接，该盒体无任何将盒体的内部、特别是液体容器与环境相互连接的、另外的开口，则该盒体在被从分析仪器隔离的状态中被完全地封闭，从而无任何液体能够泄漏到环境中。以此方式，在移除盒体的情形中和在输送盒体的情形中防止了对于操纵人员或者环境的污染。当在这种盒体中集成所有的液体容器时，对于从制造商到分析仪器的使用者装运用于分析仪器的新的试剂而言是非常有利的。然后能够将已经在盒体中的试剂发送到使用者。使用者然后仅仅需要将盒体连接到处置单元。由于连接的封闭开口或者阀门开口，不存在试剂能够泄漏到环境中的任何危险。能够以相应的方式从使用者到制造商发送回具有空的供应容器和已被填充的废物容器的、已用的盒体以用于废弃或者再次填充，而不存在任何危险。

可替代地，使用者将需要的试剂再次填充到盒体中和废弃在盒体中收集的废物也是可能的。为此目的，可以在盒体的外罩中设置另外的开口。这种开口可以类似地被关闭件或者阀门可关闭。

该处置单元可以包括适配器，该适配器以如此方式空间地固定处置单元的互补连接：使得当盒体位于它在分析仪器内的预期位置中时，互补连接与集成在盒体的外罩的壁中的连接互相作用。以此方式，在液体容器和处置单元的相应的液体线路之间的连接的错配得以排除。

在该分析仪器的另外的实施例中，在与盒体的连接器流体地连接的处置单元的液体线路中的至少一条之中，特别地在处置单元和供应和配量系统的互补连接器之间的液体线路中，布置了介质检测器，特别是挡光板。以此方式，能够监测进入到测量池中或者在给定情形中到存在的混合和/或反应池中的液体的计量。

该盒体可以进而包括用于监测盒体的至少一个传感器，该传感器与盒体的数据处理单元连接以传输测量信号。例如，该传感器可以是温度传感器或者填充水平传感器，该填充水平传感器布置为使得它记录在至少一个液体容器中的填充水平。传感器信号或者由数据处理单元从传感器信号获得的测量值可以被传输到分析仪器的控制单元。该控制单元可以基于测量值确定何时需要维护措施，特别地何时需要替换盒体。在最简单的情形中，这可以基于阈值比较进行。该控制单元还能可以用用于预测性诊断的方法，即用于测定在将来的维护时间点的方法。

进而，该控制单元可以实现为以在盒体替换后自动地执行初始化例程，其中该初始化例程特别地包括以下步骤中的至少一个：

-清洁处置单元的液体接触构件和测量池；

-执行至少一个校准测量；

-调节分析仪器；和

-通过从与液体线路连接的液体容器供应可消耗液体而填充处置单元的液体线路。

处置单元的液体接触构件特别地包括液体线路、可能地存在的混合池或者反应池、和测量池。为了执行校准测量，可以将标准校准液体从液体蓄存器供应到测量池中。

附图说明

现在将基于在附图中的实施例的图示实例更加详细地解释本发明，附图中的图如下地示出：

图1根据现有技术的分析仪器的示意性表示；

图2具有可更换盒体的分析仪器的实施例的第一实例的示意性表示，该可更换盒体中集成了分析仪器的液体蓄存器；

图3具有可更换盒体的分析仪器的实施例的第二实例的示意性表示，该可更换盒体中集成了分析仪器的部分处置单元。

具体实施方式

图1示意性地示出根据现有技术的分析仪器1。分析仪器1包括具有单独的液体容器14、17、18、20的液体蓄存器2、具有供应和配量系统4的处置单元3、具有控制单元12的电子器件单元5，和光学测量布置6。可以借助供应和配量系统4将液体样本从例如澄清池的样本供应(未示出)或者从供水线路经由液体线路7供应到处置单元3中，该供应和配量系统4在图示的实例中包括两个蠕动泵8.1和8.2。蠕动泵8.1可以进一步经由液体线路37将液体样本输送到测量池9中。液体容器14包含将与液体样本混合的试剂。液体容器14经由液体线路15和蠕动泵8.2与用于液体样本的液体线路37连接，从而试剂可以借助蠕动泵8.2而从液体容器14供应到与液体线路37的结合部并且在那里与液体样本混合，与液体样本混合是在如此形成的液体混合物被供应到测量池9中之前进行的。

在本实例中，分析仪器1设计用于以光度计方式的测定。它包括具有辐射源10和辐射敏感接收器11的光学测量布置6。辐射源10可以例如是在UV/可见光谱范围中发射辐射的辐射源，例如在这种光谱范围中发射的闪光灯或者发光二极管。接收器11可以包括例如一个或者多个光电二极管。辐射源10和接收器11彼此相对地布置于测量池9的相对侧上，从而测量路径在辐射源10和接收器11之间延伸通过容纳在测量池9中的液体混合物。这种液体混合物包括液体样本、从液体容器14供应的试剂、和在给定情形中包含在液体样本中的物质与试剂的反应产物。

分析仪器1进而包括具有控制单元12的电子器件单元5。控制单元12在一方面评估测量布置6的信号，特别地评估接收器11的测量信号，并且在另一方面还控制光度计测量布置6。进而，控制单元12还用于控制处置单元3，例如，控制供应和配量系统4，例如蠕动泵8，或者控制处置单元3的阀门36。为了输出测量信号，控制单元12包括显示器13。操纵人员能够经由显示器13读取数据并且能够经由输入单元(未示出)操纵控制单元12，和由此操纵分析仪器1。

测量池9经由液体线路16与液体容器17连接。在执行测量之后，能够经由液体线路16将测量池9中的液体混合物作为废物排放到液体容器17中。

该分析仪器包括经由阀门36和蠕动泵8.1利用液体线路37连接到测量池9的、另外的液体容器18。液体容器18包含用于清洁分析仪器1的液体接触部件的清洁液体，该清洁液体可以借助蠕动泵8.1经由液体线路19供应到分析仪器的另一条液体线路中并且经由测量池9供应到液体容器17中。分析仪器的、进一步的液体容器20包含用于校准测量的标准液体。这个液体容器20经由液体线路21、阀门36和蠕动泵8.1与通向测量池9的液体线路37连接。可以通过在给定情形中，借助蠕动泵8.1，经由液体线路21从液体容器20将标准液体作为液体样本，与存在于液体容器14中的试剂一起供应到测量池9中，而定期地执行校准测量。基于校准测量，分析仪器1的调节能够得以执行。

分析仪器1包括包围并且保护分析仪器的单独部件、特别地包围并且保护处置单元3、电子器件单元5和液体蓄存器2的外罩22。当将在户外操作分析仪器1时，这是特别地有利的。外罩22可以特别地实现为具有至少一个门的柜。

除了定期的校准测量和调节，在这里描述的分析仪器1的情形中，定期地要求一系列的、进一步的维护措施。因此，例如用于试剂、清洁液体和用作校准的标准液体的液体容器14、18和20应该被定期地再次填充或者替换。相应地，用于废物的液体容器17也应该被定期地排空或者替换。在这种情形中，应该注意被排空的、再次填充的或者替换的液体容器被与正确的液体线路15、16、19和21再次连接。在交换排空或者再次填充液体容器14、18、20和17的情形中，进而存在污染操纵人员或者环境的危险。

在这里图示的实例中被实现为用于利用蠕动泵8操作的软管的液体线路7、15、16、19和21经历材料老化并且因此应该类似地被以规律的间隔替换。这里同样地要注意，在替换液体线路的情形中，到蠕动泵8和到液体容器14、17、18和20的连接不发生任何混淆。进而，在连接新的软管时，要注意这些软管与液体容器14、17、18和20的相应的连接器、测量池9或者这些软管相互间以防止液体泄漏方式密封地连接，以形成分支位置。在替换的时间点仍然存在于液体线路7、15、16、19和21中的试剂能够导致污染操纵人员和环境。

在替换液体容器和/或线路之后，操纵人员应该执行分析仪器的初始化。这个初始化至少包括填充液体线路，从而借助蠕动泵8将液体供应到每一条液体线路中，无论如何至少供应到用于样本和用于试剂的液体线路7和14中。

所有的这些措施不仅与消耗的大量时间相关，它们还要求受到良好训练的操纵人员。随后，现在将在不要求这些维护测量或者至少对于操纵人员明显简化的情形中解释关于起初描述的类型的分析仪器的实施例的两个实例。

图2示出在液体蓄存器102被集成到可更换盒体123中的情形中，分析仪器101的示意性表示。在图2中图示的分析仪器101的结构和操作在其它方面基本上与在图1中图示的分析仪器1相同：它除了液体蓄存器102，包括具有供应和配量系统104的处置单元103、电子器件单元105和光学测量布置106。被集成到可更换盒体123中的液体蓄存器102包括四个液体容器，即用于试剂的第一液体容器114、用于清洁液体的第二液体容器118和用于标准溶液的第三液体容器120，标准溶液用于执行校准测量。借助供应和配量系统104的蠕动泵108.1，可以经由液体线路107将液体样本从源(未示出)供应到通向测量池109的液体线路137中。具有试剂的液体容器114经由液体线路115和蠕动泵108.2与液体线路137连接，从而借助蠕动泵108.2，试剂可以被供应到液体线路137中。在液体线路137和液体线路115之间的结合部处，液体样本和试剂发生混合，该混合是在如此形成的液体混合物被供应到测量池109中之前进行的。

如图1的实例中的测量布置6，测量布置106被实现为具有辐射源110和接收器111的光度计测量布置。辐射源110和接收器111在测量池109的相对侧上彼此相对，使得测量路径在辐射源110和接收器111之间延伸通过被容纳在测量池109中的液体混合物。评估测量设备106的测量信号以测定液体样本的测量变量是通过控制单元112进行的。而且，控制单元112控制处置单元103，例如供应和配量系统104，特别地控制处置单元103的蠕动泵108和阀门136。控制单元112具有用于显示测量值和其它数据的显示器113。进而，控制单元具有用于使用控制单元112的输入功能，例如旋转压力开关。测量池109经由液体线路116与用作废物容器的液体容器117连接。借助配量、计量和供应系统104，在测量之后，能够经由液体线路116将液体混合物从测量池109排放到液体容器117中。

包含清洁液体的、进一步的液体容器118经由液体线路119、阀门136和蠕动泵108.1与液体线路137和测量池109连接。为了清洁分析仪器101的液体接触构件，清洁液体可以经由液体线路119借助蠕动泵108从液体容器118供应到处置单元103中并且由此漂洗/清洗测量池109。控制单元112为此目的相应地控制阀门136，从而蠕动泵108.1代替经由线路107供应液体样本，而是经由液体线路119供应清洁液体。为了校准测量，在液体容器120中包含的标准液体可以相应地经由液体线路121供应到测量池109中。然后可以经由液体线路116将已用的清洁或者标准液体排放到液体容器117中。

分析仪器101具有包围分析仪器101的单独部件，特别地包围处置单元103、电子器件单元105和测量布置106的外罩122。外罩122在一方面用于例如当在户外应用分析仪器101时保护分析仪器免受天气的影响。在另一方面，外罩122还用作在其上紧固分析仪器101的单独构件和功能元件的结构框架。为此，外罩122可以在它的内部中具有另外的支撑壁、支撑板或者支柱。

在图2的实例中，液体容器120、118、114和117被集成到盒体123中。盒体123包括包围液体容器120、118、114和117并且相对于环境基本紧密地密封液体的外罩。优选地，在盒体123的外罩中形成腔室，该腔室用作液体容器，或者可以在其中容纳用作液体容器的插入件。具有外罩的盒体能够被引入分析器101的外罩122中并且被布置和紧固在预期位置中，即相对于分析器101的其它元件，特别地相对于处置单元103具有预定定向。为了确保维持盒体123的预期位置，盒体在它的侧面上具有可以实现为例如引导轨道或者中空柱体的引导装置124。这些引导装置与外罩122的结构框架的例如引导件或者杆的互补引导装置125接合，并且与这些互补引导装置互相作用。为了更加易于在外罩122的结构框架中插入或者从其结构框架移除盒体123，可以在盒体外罩的侧面上设置把手128。

为了将液体容器114、117、118和120连接到液体线路115、116、119和121，盒体123包括连接器126，连接器126可以例如作为固定地安装在盒体123的外罩壁中的软管连接器实现，并且连接器126在每一个情形中均将液体容器114、117、118和120的内部与在每一个情形中相关联的、处置单元103的液体线路115、116、119和121连接。软管连接器可以有利地在每一个情形中均具有封闭开口或者阀门开口，该封闭开口或者阀门开口在液体线路115、116、119和121连接时优选地自动地打开并且在液体线路115、116、119和121分离时相应地再次关闭。还有一个选项是设置操纵人员能够在从连接器126分离液体线路115、116、119和121之前人工关闭并且相应地能够在再次连接之后人工打开的阀门。以此方式，防止了液体从被从分析仪器101移除的盒体123泄漏。可选地，该盒体可以具有另外的、类似地自动地或者人工地可关闭的填充开口127以将液体再次填充到液体容器114、118和120中。

盒体123进而包含具有微处理器129和能够在其中存储数据和/或程序的存储器130的数据处理单元。在存储器130中，可以存储包括关于盒体123的信息的数据。例如，可以存储盒体是哪种类型。进而，可以存储该盒体适合于哪种分析方法，例如测定液体样本中的化学物质或者测定液体样本的化学需氧量。在数据存储器中的其它数据可以关于盒体123的最后一次维护、试剂或者用于校准的标准液体的体积和浓度、关于液体的可存储性数据或者关于盒体需要被替换或者得到维护的可能的下一个时间点的信息。数据处理单元可以从数据存储器将数据传输到分析仪器101的控制单元112。为此，数据处理单元具有接口131，经由该接口，可以在盒体123的数据处理单元和控制单元112之间交换数据。可以有线地或者优选地无线地实现这个接口131。例如，该接口可以是无线电接口，特别是RFID接口、GSM接口或者WLAN或Bluetooth接口。在替代实施例中，代替具有微处理器和存储器的完整的数据处理单元，盒体123也可以使用相应的盒体数据在其中被编码的、简单的RFID应答器。经由与控制单元112连接的用于数据交换的读取装置，可以从RFID应答器读出这些数据。这个实施例是简单的，但是比具有集成的数据处理单元的盒体123的实施例稍不灵活。

被与数据处理单元的微处理器129连接的传感器132被布置在液体容器117中。可以在液体蓄存器102的每一个液体容器114、117、118、120中设置一个或者多个这种传感器。微处理器129可以与传感器连接以交换数据，并且特别地处理传感器132的测量信号并且在存储器130中存储经处理的测量信号或者从测量信号获得的值，和/或将经处理的测量信号或者从测量信号获得的值经由接口131传输到控制单元112。传感器132例如可以是温度传感器或者填充水平传感器。基于填充水平传感器的数据，能够检测液体容器117何时被废液填充至存储在数据存储器130中的、预定的最大填充水平。在达到这个最大填充水平时，数据处理单元可以向控制单元112输出警告信号。还有一个选项是在控制单元112中存储填充水平阈值，控制单元112比较经由接口131从数据处理单元传输的填充水平测量值与该填充水平阈值。在达到阈值时，控制单元然后可以输出警告信号或者阻止进一步地将液体引入液体容器117中。以类似的方式，可以应用填充水平传感器，从而监测在液体容器114、118和120中包含的可消耗液体何时达到预定的最小填充水平。

传感器132还可以是温度传感器。当然，还可以在一个或者多个液体容器中布置温度传感器以及填充水平传感器这两者。温度传感器的测量信号可以以与前面关于填充水平测量信号描述的相同的方式被盒体123的数据处理单元和/或被控制单元112处理。在盒体123的寿命期间，以及在盒体123未安装在分析仪器101中的时期期间，例如在输送或者存储时间期间，所确定的温度测量值可以被存储在存储器130中或者控制单元112的存储器中。从这些测量值，盒体123的“温度历史”能够得以确定，基于该“温度历史”能够对关于在液体容器114，118和120中包含的液体的可存储性作出预测。可以经由控制单元112的显示器113输出所确定的、剩余的可存储性。

操作传感器和数据处理单元要求的能量可以来自分析仪器101的中央能量供应单元或者来自被集成到盒体123中的、另外的能量供应单元(未示出)。在后一情形中，这种能量供应单元可以特别地是一次性电池，或者是借助例如珀尔帖(Peltier)元件而从环境温度、从振动、从空气流或借助例如太阳能电池而从电磁辐射产生电流的、自给自足地发挥功能的能量供应单元。

通过在之前描述的、将液体蓄存器102集成到可更换盒体中，分析仪器101的维护显著地得到简化：如果液体容器114、118或者120中的一个或者多个包含不足以用于进一步的测量的液体或者液体容器117不能再容纳来自测量池109的液体，则这可以基于控制单元112的一个或者多个传感器132的测量值而得以检测，并且可以经由控制单元112的显示器113输出警告信号。借助根据现有技术基本上已知的预测性诊断例程，例如通过利用一个或者多个传感器132确定的测量值的外推，控制单元112可以确定在将来液体容器在每一个情形中均应该被排空、被重新填充或者被替换的时间点。以此方式，操纵人员能够及时地安排相应的维护措施。

在相应的时间点，可以利用被同样地实现的新的盒体123替换盒体123。有利地，在这种情形中，在从外罩122移除盒体123的情形中可密封的连接器126被密封，由此，如已经描述地，防止了来自盒体123的液体污染操纵人员和环境。因为液体容器被固定地安装在盒体中，所以也不再存在错误地置放液体容器的危险。已用的盒体123可以被废弃或者复原。

通过使将与盒体123的连接器126连接的液体线路115、119、121和116具有与连接器126互补的连接器，并且在被固定地与外罩122的结构框架连接的适配器中集成液体线路连接器，可以实现替换盒体123的进一步的简化。以此方式，液体线路115、119、116和121的连接器可以被以如此方式空间地固定：使得当盒体置放在其在分析仪器内的预期位置中时，连接器与集成在盒体的外罩的壁中的连接器互相作用以形成液体容器与相关联液体线路的不透流体的、特别地不透液体的连接。该连接可以以已知的方式被以如此方式实现：使得在将连接器126与液体线路115、116、119和121的互补连接器连接时，无任何泄露发生。特别地，这个实施例防止了液体线路的任何错位。

在连接新的盒体之后，控制单元112可以经由接口131读出新的盒体的数据，并且基于这个数据重置诊断例程。进而，控制单元112可以在连接新的盒体123时执行初始化例程。该初始化例程可以包括例如以在之前描述的方式清洁、校准和/或调节分析仪器101。进而，该初始化例程可以包括填充液体线路107、115、119和121。为此，当在液体线路中或者连接器126的区域中布置介质检测器(未示出)时是有利的。这些介质检测器与控制单元112连接。基于介质检测器的测量信号，控制单元能够确定液体线路107、115、119和121是否分别被样本、试剂、清洁液体和用于校准的标准液体填充。

图3示出在部分处置单元203被集成到可更换盒体233中的情形中，分析仪器201的实施例的进一步的实例，。分析仪器201在其它方面与在图1和图2中图示的分析仪器1和分析仪器101类似地构造并且包括相似的功能。

分析仪器201的液体蓄存器202包括用于试剂的液体容器214、用于清洁液体的液体容器218和用于用作校准的标准液体的液体容器220。为了容纳废物设置了进一步的液体容器217。液体容器和液体样本源(未示出)经由液体线路207、215、219和221、在给定情形中经由阀门236并且经由蠕动泵208.1或者208.2与通向反应池234的液体线路237连接。液体样本、试剂、清洁液体和标准液体可以以与在以前描述的实施例的实例的情形中类似的方式被供应和配量系统204的蠕动泵208.1和208.2供应到处置单元203中，或者供应到液体线路237中，并且进一步供应到反应池234中。

反应池可以借助加热元件(未示出)加热。加热元件用于在预定时间跨度中加热包括液体样本和试剂的反应混合物，从而加速在液体样本中包含的成分和试剂之间的化学反应。例如，可以在反应池234中执行液体样本的氧化分解。反应池234经由液体线路235与测量池209连接，从而在反应终止之后，反应混合物能够被转移到测量池209中。借助包括辐射源210和接收器211的光度计，以及控制测量布置206并且评估测量布置206的测量信号的控制单元212，可以以对于以上实施例的实例描述的方式，对于液体测定待确定样本的测量变量的测量值。测量池209经由液体线路216与液体容器217连接，从而在测量终止之后能够将反应混合物作为废物排放到该液体容器217中。

如在图2的分析仪器101的盒体123的情形中，在图3的实例中的部分处置单元203被集成到其中的盒体233也拥有相对于环境基本密封盒体233的内部的外罩。在外罩壁中集成了例如实现为软管连接器的连接器226。连接器226将被集成到盒体中的液体线路207、216、215、219和221、235与相关联的液体蓄存器202的液体容器、与测量池209和与样本供应源(未示出)连接。

类似地如在图2中图示的分析仪器101的盒体123的情形中，该盒体可以被引入分析仪器201的外罩222中，并且凭借与外罩222的结构框架的互补引导装置225互相作用的引导装置224而被置于在外罩222内的限定位置中。为了更加易于将盒体233插入外罩222中或者从外罩222中移除盒体233，把手228被置放在外罩的侧面上。

盒体233包括具有微处理器229和数据存储器230的数据处理单元。如在基于图2描述的盒体123的情形中，数据处理单元包括有线的或者优选地无线的接口231，经由该接口，数据处理单元和控制单元212能够交换数据。特别地，控制单元212可以读出被存储在数据存储器230中的关于盒体233的性质的数据。替代地，代替数据处理单元，还可以设置这些数据在其中被编码的RFID应答器。然后，设置控制单元212能够经由其读出数据的RFID读取装置。

温度传感器232布置在反应池234的区域中。该温度传感器与数据处理单元连接以进行数据交换，从而微处理器229接收并且处理温度传感器的测量信号。测量信号或者从测量信号获得的值可以被存储在数据存储器230中或者经由接口231而被前送到控制单元212。加热元件的控制能够经由盒体233的数据处理单元或者中央控制单元212进行。

并非所有处置单元203的元件都是磨损部件。因此，诸如、例如泵驱动器或者轴的构件具有比较长的寿命。因此，在可更换盒体中集成处置单元203的这些构件将是不经济的，特别地当在使用之后盒体将不被复原时。因此，在本实例中，仅仅将实现为软管的液体线路216、215、219、221、235、237和部分液体线路207、部分蠕动泵208.1和208.2，特别是辊子转子、软管基座和紧紧地保持软管的夹持元件，以及作为非磨损部件的反应池234、数据处理单元和温度传感器232集成到盒体233中。相反，蠕动泵208的轴235被紧固到外罩222的结构框架并且不随盒体233替换。蠕动泵208.1和208.2的驱动器(未示出)也被集成到外罩222的结构框架中。而且，在盒体中包含的磨损部件，关于其材料性质而被设计为使得它们拥有相似地长的寿命预期，从而尽可能地无需替换长寿命构件。

借助介质检测器，能够检测配量、计量和供应系统204的蠕动泵208是否仍然在可靠地工作，介质检测器与数据处理单元连接使得其测量信号能够被数据处理单元接收和处理，并且在给定情形中能够被前送到控制单元212。基于测量结果，特别地使用用于预测性诊断的已知方法，例如通过外推，能够确定将需要替换盒体233的时间点。在替换盒体的情形中，实现了与以上基于图2所述相同或者相似的优点。

在这里图示的实例中，以常规方式利用单独液体容器214、217、218和220实现了液体蓄存器202。然而，将液体蓄存器集成到第二盒体中也是可能的，该第二盒体可以以使得在液体容器和相关联的液体线路之间形成流体连接的方式经由连接器226直接地与盒体233连接。同等地，液体容器214、217、218和220可以与部分处置单元203一起被集成到同一个可更换盒体中。而且，测量池209可以被集成到可更换盒体233中。在之前描述的实施例的实例的其它变化和组合是可能的。

Claims (15)

1.一种用于液体样本的测量变量的自动化测定的分析仪器(101、201)，包括：

-液体蓄存器(102、202)，所述液体蓄存器(102、202)包括用于一种或者多种液体的一个或者多个液体容器(114、117、118、120、214、217、218、220)；

-测量池(109、209)，所述测量池(109、209)用于容纳所述液体样本、特别是已经从所述液体蓄存器(102、202)向其添加了一种或者多种液体的液体样本，和容纳用于提供与所述测量变量相关的一个或者多个测量信号的测量布置(106、206)；

-电子器件单元(105、205)，所述电子器件单元(105、205)包括用于控制所述分析仪器(101、201)并且用于基于由所述测量布置(106、206)提供的所述测量信号测定所述测量变量的控制单元(112、212)；

-处置单元(103、203)，所述处置单元(103、203)包括用于将所述液体样本和液体从所述液体蓄存器(102、202)供应和计量到所述测量池(109、209)中的供应和配量或者计量系统(104、204)，

其特征在于，

所述分析仪器(101、201)包括至少一个可更换盒体(123、233)，至少部分所述液体蓄存器(102)和/或至少部分所述处置单元(203)被集成到所述可更换盒体中。

2.根据权利要求1所述的分析仪器(101、201)，

其中所述分析仪器(101、201)包括结构框架，所述至少一个可更换盒体(123、233)可释放地与所述结构框架连接，并且特别地所述测量布置(106、206)被集成到所述结构框架中。

3.根据权利要求1或者2所述的分析仪器(101、201)，

其中所述至少一个可更换盒体(123、233)包括数据处理单元、特别是包括至少一个数据存储器(129、229)和微处理器(130、230)的数据处理单元，其中所述数据处理单元被集成到所述可更换盒体(123、233)的外罩中。

4.根据权利要求3所述的分析仪器(101、201)，

其中所述数据处理单元包括接口(131、231)，经由所述接口(131、231)，所述数据处理单元与上级单元、特别地与所述分析仪器(101、201)的所述控制单元(112、212)、外部服务装置或者外部数据处理系统的通信、特别是无线通信是可能的。

5.根据权利要求3或者4所述的分析仪器(101、201)，

其中所述控制单元(112、212)设计成在所述盒体(123、233)与所述结构框架连接时，自动地或者经由所述控制单元(112、212)的输入系统的输入触发，以读出在所述盒体(123、233)的所述数据处理单元的所述数据存储器(129、229)中存储的数据。

6.根据权利要求2到5中的一项所述的分析仪器(101、201)，

其中所述至少一个盒体(123、233)包括引导装置(124、224)，所述引导装置与所述结构框架的互补引导装置(125、225)或者所述分析仪器(101、201)的至少一个另外的盒体的互补引导装置互相作用。

7.根据权利要求2到6中的一项所述的分析仪器(201)，

其中所述可更换盒体(233)包括所述处置单元(203)的需要维护的部件或者磨损部件、特别是软管，并且其中所述处置单元(203)的不需要维护的部件、特别是驱动器或者轴(235)被紧固到所述分析仪器(201)的所述结构框架。

8.根据权利要求1到7中的一项所述的分析仪器，

其中补充性地，所述测量池被集成到所述至少一个可更换盒体中。

9.根据权利要求1到8中的一项所述的分析仪器(101)，

其中所述液体蓄存器(102)的至少两个液体容器被集成到所述可更换盒体(123)中，其中所述盒体(123)具有包围所述液体容器的外罩，并且其中在所述外罩的壁中集成了连接器(126)，所述连接器与所述处置单元(103)的互补连接器互相作用，从而将被集成到所述盒体(123)中的液体容器(114、117、118、120)流体地与所述处置单元(103)的液体线路(115、116、119、121)连接。

10.根据权利要求9所述的分析仪器(101)，

其中所述连接器(126)在每一个情形中均具有封闭开口或者阀门开口，所述封闭开口或者阀门开口特别地以如此方式实现：使得所述封闭开口或者阀门开口在所述液体容器(114、117、118、120)与所述处置单元(103)连接时自动地打开，并且在所述液体容器(114、117、118、120)从所述处置单元(103)分离时自动地关闭。

11.根据权利要求10所述的分析仪器，

其中所述处置单元包括适配器，所述适配器以如此方式空间地固定所述处置单元的所述互补连接器：使得当所述盒体位于其在所述分析仪器内的预期位置中时，所述互补连接器与集成在所述盒体的所述外罩的壁中的所述连接器互相作用。

12.根据权利要求9到11中的一项所述的分析仪器(101)，

其中在与所述盒体(123)的所述连接器(126)流体地连接的所述处置单元(103)的所述液体线路(115、119、121)中的至少一条之中，特别地在所述处置单元(103)的所述互补连接器和所述供应和配量系统(104)之间的液体线路中，布置介质检测器，特别是挡光板。

13.根据权利要求3到12中的一项所述的分析仪器(101、201)，

其中所述盒体(123、233)包括用于监测所述盒体(123、233)的至少一个传感器(132、232)，其中为了数据交换、特别地为了传输测量信号，所述传感器(132、232)与所述盒体(123、233)的所述数据处理单元连接。

14.根据权利要求13所述的分析仪器(101、201)，

其中所述至少一个传感器(132、232)是温度传感器或者填充水平传感器，所述填充水平传感器布置为使得所述填充水平传感器记录在至少一个液体容器中的填充水平。

15.根据权利要求1到14中的一项所述的分析仪器(101、201)，

其中所述控制单元(112、212)实现为在替换所述盒体之后自动地执行初始化例程，所述初始化例程特别地包括以下步骤中的至少一个：

-清洁所述处置单元(103)的液体接触构件；

-执行至少一个校准测量；

-调节所述分析仪器(101、201)；

-通过从被与液体线路连接的液体容器供应可消耗液体而填充所述处置单元的液体线路。

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