CN102778575A

CN102778575A - 用于自动确定被测液体的测量变量的分析仪表

Info

Publication number: CN102778575A
Application number: CN2012101490865A
Authority: CN
Inventors: 托比亚斯·察赫曼; 乌尔里希·卡特; 托马斯·席普洛夫斯基; 拉尔夫·伯恩哈特; 克里斯蒂安·希恩; 拉尔夫·施托伊尔瓦尔德
Original assignee: Endress and Hauser Conducta Gesellschaft fuer Mess und Regeltechnik mbH and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Priority date: 2011-05-12
Filing date: 2012-05-14
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2032-05-14
Also published as: DE102011075762A1; CN102778575B; US9086156B2; US20120285224A1

Abstract

一种用于自动确定被测液体的测量变量的分析仪表，包括：用于容纳被测液体的测量室；用于记录与在测量室中包含的被测液体的测量变量相关的测量值的测量转换器；控制单元，用于基于由测量转换器记录的测量值确定测量变量；液体线路系统；第一液体容器，其经由在液体线路系统中延伸的第一液体路径而连接到测量室，能够借助于至少第一阀来阻断第一液体路径；第二液体容器，其经由在液体线路系统中延伸的第二液体路径而连接到测量室，能够借助于至少第二阀来阻断第二液体路径。

Description

用于自动确定被测液体的测量变量的分析仪表

技术领域

本发明涉及一种用于自动确定被测液体的测量变量的分析仪表。

背景技术

例如在工艺测量技术中或者在工业测量技术中应用这样的分析仪表。例如，分析仪表能够用于例如通过监视活化盆（activation basin）和澄清装置出口来监视并且优化澄清装置的清洁效力。此外，分析仪表能够被应用于监视饮用水或者用于监视食物的质量。由分析仪表确定和监视的测量变量例如是液体的分析物含量，例如，诸如铵、磷酸盐或者硝酸盐的离子、例如激素的生物或者生物化学化合物含量的含量，或者微生物的含量。在工艺测量技术中，特别是在水监测领域中，由分析仪表确定的其它测量变量例如是总碳含量（TOC）或者化学需氧量（COD）。

频繁地在分析仪表中，所要分析的样本与一种或者多种试剂混合，使得发生化学反应；化学反应能够借助于物理方法例如通过光学测量检测。例如，化学反应能够影响液体样本的颜色或者引起颜色改变，这是能够利用光度计检测的。

为了在工业中使用这样的分析方法，期望提供一种分析仪表，该分析仪表自动地执行所要求的分析方法并且要求尽可能少的、合格操作员的干预或者维护措施。除了充分的测量准确度，对于这样的分析仪表最重要的要求是鲁棒性、简单的可操作性和确保充分的职业或者环境安全性。因为在水系统中部分地不能容易地允许用于分析的试剂，所以它们的安全处置类似地扮演一种基本角色。

半自动和自动分析仪表从现有技术是已知的。这些装置经常具有相对复杂的构造，并且因此易于存在缺陷并且通常能够仅仅由经过训练的操作人员使用。因此，例如，DE 102 22 822A1和DE 102 27032A1描述了用于分析测量样本的在线分析器。在线分析器在每一种情形中均被实现为机柜装置，在其中布置控制单元、试剂供应容器、用于将液体样本和试剂从试剂供应容器传送和配量到测量室中的泵、以及用于对于在测量室中容纳并且例如通过将试剂添加到液体样本而形成的被测液体执行光学测量的测量转换器。试剂经由由软管连接形成的液体线路从试剂容器被传送并且被输送到测量室中。相应地，已使用的被测液体进而经由软管连接而被转移到废物容器。如果必须更换废物容器或者一个或多个试剂供应容器，则必须关注的是然后正确地重连软管连接。软管和传送器泵易于产生材料疲劳并且必须类似地不时地受到维护或者更换。

DE 10 2009 029 305A1描述了一种用于自动确定液体样本的测量变量的分析仪表，该分析仪表包括用于例如试剂的一种或者多种液体的一个或者多个液体容器、用于容纳通过将液体样本与一种或者多种试剂相混合而产生的被测液体的测量室、和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。此外，该分析仪表拥有一种电子单元，该电子单元包括控制单元，该控制单元用于分析仪表的控制并且用于基于由测量布置提供的测量信号来确定测量变量，并且该电子单元具有由控制单元控制的处理单元，该处理单元包括供应和配量系统，该供应和配量系统用于将液体样本和液体从液体存储器供应和配量到测量室中。该分析仪表拥有其中集成了液体容器和/或处理单元的至少多个部分的至少一个可替换盒体。

这个实施例的一个优点在于，必须不时地由操作人员更新的液体容器或者处理单元的磨损件，诸如软管或者供应和配量系统的磨损件，能够被布置在盒体中。为了提供新的液体或者为了更换磨损件，维修人员然后必须利用新的盒体仅仅更换具有要更换的液体容器或者磨损件的“已使用”的盒体。

在于DE 10 2009 029 305A1中描述的实施例的实例中，供应和配量系统包括两个蠕动泵，其中第一蠕动泵用于将来自样本供应源的液体样本、来自液体容器的清洁液体或者来自分析仪表的另一液体容器的校准标准液选择性地供应和配量到测量室中。第二蠕动泵用于将试剂供应和配量到测量室中。为了在每一种情形中选择要通过第一蠕动泵提供的液体，设置了在每一种情形中相应地由分析仪表的电子控制单元操作的阀。这个构造是相对简单的并且允许例如在可替换盒体中集成蠕动泵的磨损件。然而，借助于同一个蠕动泵供应多种液体仅仅允许有限的处理灵活性。通常，蠕动泵的配量精度差于活塞泵的配量精度并且能够通过材料老化而在软管的使用时段上显著地改变。应用要操作的多个独立阀实际上是基本可能的而不存在问题，然而，取决于如何实现阀，要求相对大的安设空间。

在文献WO 2005/064328A1中描述了一种用于经受氧化消化的液体样本的参数，例如化学需氧量（COD）或者总氮含量，的光度确定的分析仪表。该仪表包括能够借助于连接到所有液体容器的活塞泵从其将液体馈送到测量室中的多个液体容器。单独的阀与每一个液体容器相关联。阀能够阻断在每一个液体容器和活塞泵之间的液体路径。因此，例如，仅仅单一阀能够被打开，使得仅仅来自相关联的液体容器的液体被馈送到活塞泵的筒体中。替代地，多个阀能够被同时地打开，以便同时地馈送多种液体。尽管这样，在这个布置中的分析的过程指导的灵活性仍然受到限制，因为它实际上基本允许同时地供应多种液体，然而，在这个布置中为不同的液体设定各自的馈送速率或者将不同体积的、同时供应的液体配量到测量室中是不可能的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有紧凑的和耐用的构造的、前述类型的分析仪表。该分析仪表应当允许分析方法的高度灵活性并且适合于将分析仪表的维护需求保持为最小。

通过一种用于自动确定被测液体的测量变量的分析仪表来实现了这个目的，该分析仪表包括：

-测量室，用于容纳被测液体；

-测量转换器，用于记录与被容纳在测量室中的被测液体的测量变量相关的测量值；

-控制单元，该控制单元被实现用于基于由测量转换器记录的测量值来确定测量变量；

-液体线路系统；

-第一液体容器，该第一液体容器经由在液体线路系统中延伸的第一液体路径而被连接到测量室，能够借助于至少第一阀来阻断该第一液体路径；

-第二液体容器，该第二液体容器经由在液体线路系统中延伸的第二液体路径而被连接到测量室，能够借助于至少第二阀来阻断该第二液体路径；

其中用于沿着第一液体路径输送液体的第一泵与第一液体容器相关联；

并且其中用于沿着第二液体路径输送液体的第二泵（不同于第一泵）与第二液体容器相关联；并且

其中该分析仪表具有用于操作第一阀和第二阀的中央阀切换机构，特别是能够由控制单元控制的阀切换机构。

因为第一和第二液体容器中的每一个均具有它自身的泵，用于沿着在相应的液体容器和测量室之间延伸并且能够被至少一个阀阻断的液体路径输送它的液体，所以能够对于在第一液体容器中包含的液体和对于在第二液体容器中包含的液体和/或对于将各自体积的第一和分别地第二液体配量到测量室中设定各自的馈送速率。还可以以相同或者不同的馈送速率将液体中的仅仅一种或者同时地将两种液体从液体容器输送到测量室中。这导致在利用分析仪表执行分析程序时具有高度灵活性。与带有多个能够被各自地操作的阀的布置相比，中央阀切换机构的应用允许更加紧凑的构造和简化的控制。

该控制单元能够包括电子数据处理系统，该电子数据处理系统具有至少一个微控制器和一个或者多个数据存储器电路，以及用于将控制单元连接到例如工艺控制系统或者某个其它外部系统的上级单元的至少第一接口，即，不是分析仪表的一个部分的数据处理系统。该控制单元能够被实现为对于完全自动地执行分析并且对于从由测量转换器记录的测量值确认所要确定的测量变量而控制该分析仪表。

除了第一和第二液体容器，该分析仪表能够具有用于其它液体的多个其它液体容器。该分析仪表的所有的液体容器均能够经由液体输送线路的系统而被连接到测量室。液体容器中的每一个到测量室的连接均能够由通过液体线路系统延伸并且能够借助于至少一个阀阻断的独立液体路径形成。每一条路径均具有用于沿其输送液体的它自身的泵。该中央阀切换机构能够被实现为操作多个阀，特别是该分析仪表的所有的阀。此外，能够在液体线路系统中形成类似地能够通过中央阀切换机构被可操作阀阻断的至少一条另外的液体路径；该至少一条另外的液体路径将样本供应源（分析仪表从其抽取要检查的液体样本）连接到测量室。这条另外的液体路径也能够具有它自身的泵。替代地，用于将液体从液体容器输送到分析仪表中的泵之一能够补充地承担液体样本到测量室中的供应。

该分析仪表能够具有基础结构，特别是从独立模块形成的基础结构，和被连接到基础结构的可替换盒体，该可替换盒体包括至少第一和第二液体容器和在给定情形中该分析仪表的另外的液体容器。为了操作用于阻断从液体容器到测量室的液体路径的阀而应用中央阀切换机构允许特别紧凑的构造并且因此良好地适合于具有可替换盒体的这样的分析仪表。在分析仪表的操作期间，可替换盒体经由机械连接元件而被连接到基础结构。该盒体能够具有除了一个或者多个连接从环境密封盒体内部的壳体，经由所述连接，能够在盒体内的液体线路或者液体容器和盒体外的液体线路或者液体容器之间形成流体连接。优选地，这些连接能够紧密地密封液体。流体连接这里被理解为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输送到第二构件。特别地，不应该排除在第一构件和第二构件之间布置流体连接中的另外的构件。此外，流体连接特别地以以下这样的方式密封，使得流体在第一构件和第二构件之间的无损耗传输是可能的。

可替换盒体被理解成这样一种盒体，该盒体经由一个或者多个连接而被连接到基础结构并且能够从基础结构被移除并且能够用相同类型的盒体更换。相同类型的盒体具有相同的连接，使得相同类型的每一个盒体均能够被连接到基础结构而不用进一步地修改分析仪表。优选地，相同类型的盒体还拥有具有基本相同几何形状的壳体，特别是具有基本相同尺寸的壳体。这允许至少液体容器的、非常简单的更换，因为维修人员必须仅仅更换盒体而不必直接地操纵在液体容器中包含的化学品。基础结构和可替换盒体的壳体能够被如此实现实现，使得盒体相对于基础结构的位置和定向是唯一地固定的。因此确保了盒体相对于在基础结构中布置的分析仪表的构件专门地位于为了分析仪表的预期使用而提供的位置中。

基础结构能够特别地包含分析仪表的耐用的、低维护需求和/或昂贵的构件，而除了液体容器，可替换盒体优选地还包含较不耐用并且因此必须不时地更换的其它分析仪表构件。基础结构能够特别地包含控制单元。

该盒体能够包括第一泵和第二泵的至少多个部分和在给定情形中另外的泵的至少多个部分。该另外的泵能够用于沿着在每一个情形中将液体容器连接到测量室的液体路径从在给定情形中存在于分析仪表中的另外的液体容器输送液体。该泵能够例如是蠕动泵、隔膜泵或者活塞泵。

分析仪表的一个有利的实施例是这样一个实施例，其中分析仪表的第一泵、第二泵和在给定情形中存在的其它泵被实现为活塞泵，特别是被实现为注射泵。活塞泵能够在每一种情形中包括在可替换盒体内包含的筒体和能够在筒体中移动的活塞，特别是一次性注射器的筒体和活塞，其中该基础结构具有当盒体被连接到基础结构时与泵的活塞处于驱动连接中的一个或者多个泵驱动器，特别是一个或者多个线性驱动器。在可替换盒体中包含的活塞和筒体能够由例如合成材料的低成本材料形成，例如塑料。传统的一次性注射器的筒体和活塞已经特别地证明是适当的。该可替换盒体因此包含能够在盒体的使用之后只是被废弃的、非常成本有效的泵部件，而更加复杂的线性驱动器在基础结构中被布置在盒体外。线性驱动器能够在更长的时间段上使用，在此期间盒体被更换了多次。

阀能够被实现为多径阀，例如，诸如3/2多径阀，其中在第一阀位置中，从液体容器到活塞泵的筒体的第一液体路径片段被释放并且从活塞泵的筒体到测量室的第二液体路径片段被阻断，并且其中在第二阀位置中，从液体容器到活塞泵的筒体的第一液体路径片段被阻断并且从活塞泵的筒体到测量室的第二液体路径片段被释放。第一阀位置被选择用于将液体从液体容器抽吸到活塞泵中，而第二阀位置被选择用于将液体从活塞泵输送到测量室中。如上所述借助于能够由控制单元控制的中央阀切换机构来执行阀的相应阀位置的设置。

该盒体包括其中液体线路系统的至少一个部分被形成为流道结构的处理块，并且包括用于流道结构到液体容器的液密性连接的连接和用于活塞泵到流道结构的流体连接的连接。优选地，所述连接直接地即不带居中软管地将流道结构连接到活塞泵的输出和测量室或者在测量室上游的混合室。以此方式，与从现有技术已知的分析仪表相比，能够大大地减少薄弱的软管线路的数目。

处理块能够例如由单一注射模制件形成。从多个独立构件，例如被相互接触地安置的板，形成处理块也是可能的，在所述板中，在它们的平面中和/或垂直于它们的平面地形成板流道，使得在相互接触的安置板时形成液体线路的三维流道结构。

此外，该盒体能够具有阀块，该阀块包括第一阀和第二阀以及在给定的情形中存在的、用于阻断或者释放在液体线路系统中形成的液体路径的另外的阀，其中阀被实现为多径阀，特别是3/2多径阀。

多径阀能够在每一种情形中均具有在阀块中形成的中空空间；该中空空间被形成为在由柔性壁，特别是弹性可变形壁，特别是弹性可变形隔膜，覆盖的阀块的侧面中的液密性空腔，和通向该中空空间的多条液体线路，该液体线路被实现为在阀块内延伸的流道，其中多径阀中的至少一个包括在柔性壁上施加的一个或者多个阻断部件，其中每一个阻断部件均能够在运动方向上移位，该运动方向具有垂直于柔性壁延伸的至少一个分量以操作多径阀，以便通过柔性壁的变形而从通向中空空间的其它液体线路阻断通向中空空间的液体线路之一。在这样的情形中，开口能够用作用于通向中空空间的液体线路中的至少一条的阀座；阻断部件朝着阀座挤压柔性壁以阻断液体线路。

阀块能够被连接到处理块，其中液体线路系统的至少一个部分以以下这样的方式形成为流道结构，使得在阀块中形成的多径阀与在处理块中形成的液体线路互相作用以阻断和/或释放液体线路。例如，处理块和阀块能够由一件式注射模制件形成。阀块和处理块还能够是经由连接而以可释放方式连接到彼此的两个单独的构件。类似处理块，阀块能够由多个彼此邻接的构件和/或被结合到彼此的构件，例如多个彼此邻接的板，构成。

该中央切换机构能够以电气方式、以气动方式、以机械方式或者以另一种方式移位阻断部件并且从而操作阀。阻断部件能够例如被实现为借助于对应的线性驱动器移动的、能够在轴向方向上移动的座销或者插塞。在一个实施例中，中央切换机构能够包括可旋转轴，该可旋转轴具有与阀的阻断部件互相作用以便释放或者阻断能够被阀阻断的液体路径的凸轮或者空腔。在该实施例中的轴能够以以下这样的方式接触阻断部件，使得在该轴围绕它的自身轴线的旋转运动的情形中，轴的空腔或者凸轮迫使阻断部件朝着柔性壁运动或者允许阻断部件在远离柔性壁的方向上运动。

阀块和中央切换机构的多个部分能够是可替换盒体的构件。如果切换机构例如具有带有用于操作阻断部件的空腔或者凸轮的可旋转轴，则该轴能够是盒体的构件。在此情形中，基础结构能够具有能够由控制单元控制的驱动器；当盒体被连接到基础结构时，该驱动器与在盒体中包含的、中央切换机构的构件，例如可旋转轴，活动接触。以此方式，相对复杂但是高度耐磨的驱动器能够在基础结构中保留，而易受磨损影响的阀和切换机构的机械构件能够用可替换盒体定期地更换和更新。

该盒体能够包含数据存储器，该数据存储器被实现成存储盒体的数据、有关在盒体中包含的液体容器和/或有关在液体容器中包含的液体的信息，特别是有关在液体容器中包含的液体的数量的信息，其中该控制单元被实现成当盒体被连接到基础结构时，在数据存储器中存储数据和/或从数据存储器读出数据。为此，该控制单元能够具有另外的接口，在可替换盒体连接到基础结构的情况下，该接口被连接到数据存储器的互补接口。在盒体中包含的数据存储器能够是微型计算机的构件，除了数据存储器，该微型计算机包括至少一个微控制器。

在一个实施例中，该盒体能够具有用于将包含在盒体中的液体线路系统的部分连接到包含在基础结构中的测量室的连接。在该实施例中，因此在盒体外的基础结构中包含测量转换器和测量室，其中测量转换器相对于测量室被布置，使得测量转换器为了记录测量值而与包含在测量室中的被测液体接触。

然而，替代地，该测量室还能够是盒体的构件。在该实施例中，在盒体中容纳分析仪表的所有液体接触构件是可能的。如果可替换盒体被连接到基础结构，则在基础结构中布置的测量转换器与包含在测量室中的被测液体接触以记录测量值。

如果该测量转换器例如是具有发射测量辐射的辐射源和依赖于在接收器的敏感表面上入射的辐射强度而输出测量信号的接收器的光学传感器，则测量转换器与被测液体形成接触，因为由辐射源发射的辐射在辐射源和接收器之间通过被测液体延伸的辐射路径上辐射，特别是通过壁或者通过测量室的一个或者多个窗口延伸的辐射路径。如果测量转换器被实现为安培或者电位传感器，例如被实现为离子选择性电极或者导电率传感器，则测量转换器与被测液体形成接触，因为测量转换器的、被设计用于与被测液体接触的浸没区域被被测液体湿润。例如，为此目的，测量转换器或者至少测量转换器的浸没区域能够被布置在测量室内。

由测量转换器记录测量值能够被控制单元触发。从测量值确定测量变量类似地通过控制单元进行。

液体容器能够被实现为柔性试剂袋，该试剂袋在每一种情形中均具有用于在每一种情形中将试剂袋连接到液体线路的连接，特别是单一连接。能够从柔性试剂袋移除液体试剂而无需压力在液体容器内均衡。因此，为了移除液体，仅仅要求单一容器开口，即用于将试剂袋连接到液体线路的前述连接，使得能够基本上抑制空气，特别是氧气或者其它反应性气体，渗透到液体容器中。

液体容器，特别是被实现为柔性试剂袋的液体容器，能够有利地具有可见光和/或UV辐射不能透过的容器壁。由此，至少减缓或者甚至抑制了其中包含的液体的、由于辐射而加速的光化学或者老化或者分解过程。对于作为试剂袋的液体容器的实施例，能够例如通过可见光和/或UV辐射不能透过的薄膜来形成容器壁。在这个背景下特别有利的是，补充地反射IR辐射并且因此还将袋装物热绝缘的薄膜或者涂层。

在一个实施例中，例如，包括珀耳帖元件的温度控制设备，特别是冷却设备，能够与液体容器中的至少一个相关联。

如果液体容器被实现为试剂袋，则它们能够在分析仪表中，特别是在可替换盒体内，被布置在支撑容器中，该支撑容器具有横向地包围试剂袋的底板和固定壁。该温度控制设备能够例如被布置在支撑容器内或者被集成在支撑容器的至少一个容器壁中。支撑容器的容器壁和底板能够具有热绝缘性。例如，容器壁和底板能够具有双壁结构。

附图说明

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

图1分析仪表的示意性表示；

图2根据图1中的示意性表示的分析仪表的可替换盒体的示意性截面表示；

图3a 阀块的示意性截面表示，其中该截面通过阀之一延伸；

图3b 具有用于操作阀的中央阀切换机构的轴的、在图3a中示意的阀块的示意性截面表示。

具体实施方式

图1示出分析仪表1的示意性表示，分析仪表1具有多个液体容器3、5、7、9、11、13和液体线路14-29的系统，液体容器3、5、7、9、11、13经由液体线路14-29的系统经由混合室31而被连接到测量室32。通过液体线路系统从液体容器3、5、6、9、11、13延伸到测量室32的液体路径在每一种情形中均能够被至少一个多径阀V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8阻断。所有的阀V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7均能够借助于中央切换机构34操作。沿着在液体线路系统中形成的液体路径输送液体是借助于成排的活塞泵S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7进行的。

分析仪表1能够完全自动地操作。为此，它包括控制单元33，控制单元33提供用于确定测量变量的评估单元的功能以及用于控制在这里所示实例中的分析仪表中执行的方法的控制单元的功能这两者。控制单元33包括数据处理系统，例如，具有至少一个处理器和一个或者多个数据存储器的计算机或者测量发射器。控制单元33还能够具有用于由维修人员输入命令或者参数的输入设备和/或用于从例如工艺控制系统的上级单元接收命令、参数或者其它数据的接口。此外，控制单元33还能够具有用于向使用者输出数据，特别是测量结果或者操作信息，的输出设备，或者用于向上级单元输出数据的接口。控制单元33还能够通过特别地空间地分布并且相互接触以进行通信的多个数据处理单元来实现。

控制单元33被连接到活塞泵S1、S2、S3、S4、S5、S6和S7的泵驱动器36-42（在图1中，仅仅通过实例给出了到驱动器42的连接）并且与中央切换机构34的驱动器M连接，以便将液体输送到混合室31中并且从那里进一步输送到测量室32中，或者从测量室32输送出去。控制单元33进而被连接到包括光学发射器和光学接收器的光学测量转换器35，以便一方面控制测量转换器35，并且另一方面确认将从接收器35的测量信号确定的测量变量。光学发射器能够包括例如在每一种情形中均发射具有不同波长的光的一个或者多个发光二极管（LED），特别是多个LED。该接收器能够具有一个或者多个光电元件，特别是一个或者多个光电二极管。

此外，分析仪表1包括用于从样本供应源（未图示）供应液体样本的液体线路14。用于液体样本的液体线路14经由另一液体线路16而被连接到混合室31。控制单元33通过对应地操作泵驱动器36并且借助于用于操作阀V1的驱动器M操作中央切换机构34而传送用于在混合室31中预处理的液体样本。

在本实例中，要由分析仪表确定的测量变量是在液体样本中的分析物浓度。分析仪表1包括包含试剂的三个液体容器9、11和13，试剂同时地或者接连地与液体样本混合，以便在液体样本中引起能够借助于与包含在样本中的分析物的化学反应而由测量转换器35光度探测的变化，例如着色或者颜色变化。试剂能够通过与阀V5、V6和V7相组合地操作泵驱动器40、41、42而被控制单元33配量到混合室31中并且在那里与液体样本混合。为了分析物浓度的光度确定，通过混合液体样本与试剂产生的被测液体能够进一步被输送到测量室32中。测量室32包括能够透过由光学发射器发射的测量辐射的光学窗口。从被测液体透射的辐射被光学测量转换器35的接收器接收，该接收器向控制单元33输出与被透射的辐射的强度相关的测量信号。控制单元33被实现为从测量信号推导并且存储所要确定的测量变量，这里为分析物浓度的测量值，和/或经由用户接口或者向上级单元输出测量值。

此外，分析仪表1具有可用的三个另外的供应容器3、5和7。经由与经由其移除样本供应源的液体样本的液体线路14相同的液体线路16而被连接到混合室的供应容器3包含清洁溶液。两个另外的供应容器5和7在每一种情形中均包含标准溶液，例如，在一个供应容器5中的、具有已知浓度的分析物的标准溶液，和在另一供应容器7中的、不含分析物的水，特别是蒸馏水。与阀V1、V2和V3相组合地借助于活塞泵S1、S2和S3，这些液体能够经由液体线路15、16、17、18、19和20而被控制单元传送到混合室31中并且被进一步传送到测量室32中。

混合室31经由通过液体线路23和21延伸的液体路径而被连接到废物容器（未图示）；能够借助于阀V4来阻断该液体路径。泵S4用于经由混合室31和液体线路23和21将已被使用的被测液体从测量室32输送到废物容器。

液体容器3、5，7、9，11、13、活塞泵S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7的多个部分、液体线路系统的至少一个部分和混合室31能够被布置在可替换盒体中，该可替换盒体能够以可释放方式被连接到基础结构。该基础结构包括分析仪表1的另外的构件，例如测量室32、测量转换器35、控制单元33、活塞泵S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7的泵驱动器36、37、38、39、40、41、42、中央切换机构34的驱动器M和在给定情形中其它构件，诸如、例如用于分析仪表的通风系统和/或冷却系统。该基础结构能够被形成为单一件或者从多个模块特别地以可释放方式相互连接的模块形成。

在图2中示意性地示出可替换盒体50的一个实例。在这里示出的实例中，包含在盒体中的液体容器被实现为具有柔性壁的试剂袋53；试剂袋53被包含于在盒体50内形成的支撑结构52中。然而，液体容器还能够被实现为具有固体壁的、传统的容器。这里示出的试剂袋53包括不透可见光和/或UV辐射以便减缓或者抑制光化学分解过程或者被辐射加速的分解过程的壁；分解过程能够在包含于试剂袋53中的液体中发生。为了延长包含在试剂袋53中的液体的存储寿命，盒体50能够包括用于试剂袋的温度控制设备，特别是冷却系统。该温度控制设备能够包括例如被置放在支撑结构52的一个或者多个壁上的珀耳帖元件（这里未示出）。

试剂袋53包括被连接到液体线路55的连接54；液体经由连接54而被供应到在这里示出的实例中被实现为在处理块56中形成的流道结构57的液体线路系统。处理块56能够由被紧固到彼此的一个或者多个构件形成；例如，使用注射成型技术制造所述构件。流道结构57形成图1所示液体线路14-29，使得液体路径在包含于盒体5中的液体容器530和混合室31之间通过流道结构57延伸。处理块56包括在一侧上的、用于多个活塞泵58的连接和在另一侧，这里为相对侧上的、到混合室31的连接。与从现有技术已知的分析仪表相比，大大地减少了在该实施例中由软管形成的液体线路的数目。因为软管连接易于存在老化现象和缺陷，所以分析仪表的功能稳定性被显著地改进并且维护花费降低。而且，降低了在维修人员在盒体50中干预的情形中切换软管连接的风险。

活塞泵58在每一种情形中均具有筒体和用于将液体抽吸到筒体中或者用于从筒体喷射液体的、在筒体中能够轴向移动的活塞。已经发现，具有充分的配量准确度的活塞泵58能够使用环形密封由特别是由合成材料制成的传统的一次性注射器的筒体和活塞形成，该环形密封在活塞的周边空腔中紧固并且在活塞运动的情形中在筒体中滑动并且由化学惰性密封材料形成以密封用于容纳液体的筒体内部。每一个活塞泵58均能够借助于它自身的泵驱动器（见图1中的泵驱动器36-42）而被操作。泵驱动器被实现为线性驱动器并且被布置在可替换盒体50外的基础结构中。在将盒体50连接到基础结构的情形中，活塞或者被连接到活塞的连接元件接合线性驱动器的可移动构件，例如滑块。

此外，可替换盒体50包括电子单元59，该电子单元59包括至少一个数据存储器。在一个替代实施例中，电子单元59还能够被实现为具有至少一个微处理器和数据存储器的微型计算机。电子单元59包括接口，经由该接口，电子单元59能够连接到被容纳在基础结构中的控制单元33，以进行数据交换并且由控制单元33向电子单元59供应能量。关于盒体50或者包含在盒体50的液体容器中的液体的信息能够被存储在电子单元59的数据存储器中。存储在数据存储器中的、有关液体的可能的信息能够是化学组成、有效期或者包含在液体容器中的液体数量。控制单元33能够从数据存储器读出数据并且在数据存储器中写入数据。例如，控制单元33能够从数据存储器读出包含在液体容器53中的当前液体数量并且监视在分析操作期间各种液体的消耗，并且基于由控制单元33记录的液体消耗，不时地在数据存储器中写入仍然包含在液体容器53中的液体数量的更新值

而且，能够在盒体50中包含监视液体容器53的料位或者盒体50中的主导温度的传感器。传感器测量值能够由电子单元59记录和/或存储，并且为了诊断的意图而被加以考虑。基于由温度传感器记录的温度分布图，可能地存在于电子单元59中的微型计算机或者被连接到电子单元59的分析仪表1的上级控制单元33能够推导与液体的保存期限相对应的时间跨度。与在高温的情形中相比，在其中分解反应更加缓慢地进行的低温的情形中，这个时间跨度更长。因为温度曲线和/或影响液体的可存储性的其它测量变量被记录并且被存储在盒体50的电子单元59的数据存储器中，所以在确认液体的剩余保存期限时能够考虑在盒体50的操作的持续时间内记录的数据历史，诸如、例如其中液体被暴露于升高的温度下的时间段。

阀被布置于其中流道结构57形成液体线路的一个部分的处理块56的一侧上；借助于这些阀，能够阻断在液体容器和样本供应源之间延伸的液体路径（在图2中没有示出）。阀能够在处理块56中或者在连接到处理块的阀块中形成，特别是以可释放方式连接的阀块。

图3a示出这样的阀块60的示意性截面图示。阀块60能够以以下这样的方式连接到图2所示处理块56，使得借助于在阀块60中形成的阀，在液体容器3和混合室31之间通过流道结构57延伸的液体路径能够被阻断或者能够被消除阻断。图3a示出通过在阀块60中形成的阀之一的截面。

在该截面中示出的阀61由中空空间62形成，三条液体线路63、64、65通向该中空空间62。中空空间62由柔性材料制成并且还能够被实现为薄密封隔膜的密封板66覆盖并且以液密性方式密封。两个阻断部件67、68邻靠密封板66；阻断部件67、68能够在与密封板66垂直的方向上通过保持板70移动。每一个阻断部件67、68均与液体线路63、65之一的开口相对地布置。为了针对于通向中空空间62的两条其它液体线路阻断这些液体线路63、65之一，阻断部件67或者68能够朝着密封板66在轴向方向上移位，使得密封板66变形并且被阻断部件67或者68朝着相对的液体线路63或者65的开口挤压，使得以液密性方式来密封以此方式用作阀座的开口。

被布置在可替换盒体50外的基础结构中的中央阀切换机构被设置用于操作阀。在这里示出的实例中，该切换机构包括在阻断部件67、68上施加轴向作用力以阻断液体路径的一个或者多个致动器（在图3a中由箭头指示）。液体路径的释放发生，因为致动器不在对应的阻断部件67、68上施加任何轴向作用力，使得阻断部件67、68远离由液体线路的开口形成的阀座地在轴向方向上移位，并且液体线路由于可变形密封板66的恢复力或者由于在中空空间62内的液体压力而被再次释放。替代地，致动器还能够被实现为在背离密封板的方向上主动地移动阻断部件67或者68，以便解除对于相关联的液体线路63或者65的开口的阻断。

液体线路63能够例如经由形成在处理块中的流道结构而被连接到分析仪表的液体容器。液体线路64能够经由形成在处理块中的流道结构而以同样的方式连接到活塞泵。液体线路65能够被连接到分析仪表的混合室31。在第一阀位置中，其中第一阻断部件67朝着液体线路65的开口挤压密封板66但是第二阻断部件68仅仅邻靠密封板66而无任何另外的作用力，经由液体线路63和液体线路64从液体容器延伸到活塞泵的筒体的第一液体路径片段被释放，并且活塞泵能够从液体容器抽吸液体。在图3所示第二阀位置中，其中第一阻断部件67仅仅邻靠密封板66而无任何另外的作用力作用并且第二阻断部件68朝着液体线路63的开口挤压密封板，第一液体路径片段被阻断，但是经由液体线路64和液体线路65从活塞泵延伸到混合室31中的第二液体路径片段被释放。活塞泵能够因此经由被释放的第二液体路径片段将包含在它的筒体中的液体配量到测量室中。此外，存在第三阀位置，其中两个阻断部件67、68通过在密封板66上挤压而关闭液体线路63和65的相对的开口。在这个位置中，两个液体路径片段均被阻断。阀块60能够包括多个这样的阀，并且从而与在盒体50中的活塞泵和形成在处理块中的液体线路相组合地形成如图1中示意性示出的布置。

中央阀切换机构能够以电气方式、以气动方式、以机械方式或者以另一种方式移位阻断部件并且从而操作阀。阻断部件能够例如被实现为能够在轴向方向上移动的戳子（stamp），该戳子借助于对应的线性驱动器或者其它压力或者作用力供给器而移动。

在根据图3b的一个有利的实施例中，中央阀切换机构包括具有空腔的可旋转轴69，该空腔与形成在阀块中的阀的阻断部件互相作用，以便释放能够被阀阻断的液体路径。在这个变型中，阀在未被操作状态中关闭，即阀61的两个阻断部件67、68均朝着由液体线路63、65的开口形成的阀座挤压密封板66，使得例如在以上更加详细地描述的阀61在未被操作状态中位于它的第三阀位置中。通过轴69的旋转，在轴69中的空腔71能够以以下这样的方式与第一或者第二阻断部件67、68互相作用，使得在每一种情形中，液体线路64或者65之一均被释放，以便将阀61切换到它的第一或者第二阀位置。

在一个替代实施例中，该轴还能够具有凸轮，该凸轮与阻断部件互相作用以便阻断液体路径。中央阀切换机构能够至少部分地是可替换盒体50的构件。例如可旋转轴69的驱动器的中央切换机构的驱动器优选地被布置在基础结构中。在该实施例中，能够借助于轴69操作的阀块60的所有的阀均参考轴69的轴线在轴向方向上，即垂直于图3b的绘图平面，布置。以此方式，轴69能够以所描述的方式操作所有的阀。

在下文中，现在将基于图1描述由该分析仪表执行的用于确定液体样本中的分析物浓度分析的方法的操作序列：

为了开始分析循环，液体样本沿着沿液体线路14和16的第一液体路径输送到混合室31中。借助于由控制单元33控制的中央切换机构34来设定阀V1的阀位置，使得从样本供应源到活塞泵S1的第一液体路径片段被释放，而从活塞泵S1到混合室31的第二液体路径片段被阻断。经由液体线路15从包含清洁液体的液体容器3到活塞泵的另外的液体路径也在这个阀位置中被阻断。在此之后，通过泵驱动器36的相应的控制，预定的液体数量被控制单元33传送到活塞泵S1中，阀V1被切换到第二阀位置，其中第二液体路径片段被释放，而第一液体路径片段被阻断并且到包含清洁液体的液体容器3的液体路径类似地被阻断。控制单元然后以适当的方式控制泵驱动器36以将预定数量的液体样本配量到混合室31中。

来自液体容器9、11和13的试剂能够被同时地或者顺序地配量到混合室31中。为此，阀V5、V6和V7被切换到第一阀位置，其中经由液体线路24、26和28从液体容器9、11和13到活塞泵S5、S6和S7的筒体的每一个第一液体路径片段均被释放，而经由液体线路25、27和29从活塞泵S5、S6和S7到混合室31的第二液体路径片段被阻断。在阀V5、V6和V7的这个位置的情形中，活塞泵S5、S6、S7能够在每一种情形中均将由控制单元33预定的液体数量抽吸到它的筒体中。此后阀V5、V6和V7被切换到第二阀位置，其中第二液体路径片段被释放并且第一液体路径片段被阻断。控制单元然后能够操作泵驱动器40、41和42以在每一种情形中将所期望数量的试剂配量到混合室31中。因为具有独立泵驱动器的独立活塞泵与每一种试剂相关联，所以每一种试剂均能够被以不同的馈送速率和/或被以可变的体积输送到混合室31中。

试剂在混合室31中与液体样本混合以形成被测液体。如果液体样本包含其浓度要被确定的分析物，则在这样的情形中，化学反应发生，这引起能够光度探测的变化。借助于活塞泵S1，被测液体进一步被输送到测量室32，在此处光学测量转换器35记录依赖于所要确定的分析物浓度的测量信号。控制单元33从测量转换器35接收记录的测量信号，并且由此推导存在于液体样本中的分析物浓度。在终止测量之后，测量室32被排空，因为借助于阀V4，从测量室32经由混合室31和液体线路23到活塞泵S4的液体路径被释放，并且活塞泵S4被操作以便将已被使用的被测液体从测量室32抽出。在将阀V4切换到其中在测量室32和活塞泵S4之间的液体路径被阻断并且从活塞泵S4经由液体线路21到废物容器的液体路径被释放的第二阀位置之后，已被使用的被测液体然后从活塞泵S4输送到废物容器。分析循环由此结束。

而且，分析循环能够包含零线测量，其中液体样本以与以上所述类似的方式借助于活塞泵S1被传送到测量室32中，然而，并不从容器9、11或者13添加试剂。借助于测量转换器35，能够对于包含在测量室中的液体样本确认零信号；零信号的值由控制单元33存储，并且在确定通过混合液体样本与试剂而形成的被测液体的分析物浓度的测量值时被加以考虑。

分析仪表1能够反复地执行这样的分析循环。而且，能够在独立分析循环之间或者在执行一系列分析循环之后执行清洁步骤；在清洁步骤中，清洁液体借助于在这里示出的实例中还用于将液体样本供应到混合室31中的活塞泵S1而从容器3传送到混合室31中并且进一步传送到测量室32中，并且利用活塞泵S4而被抽吸回去并且被排空到废物容器中。如关于测量循环详细描述地，通过操作泵驱动器36和39并且通过借助于中央切换机构34的、阀V1和V4的对应的切换进行液体输送。

以预定的时间间隔，例如在预定数目的分析循环之后或者在执行每一个分析循环之前，能够执行一个或者多个校准测量，其中，不是来自样本供应源的液体样本，而是来自液体容器5和/或7的标准溶液以与上述从容器9、11和13供应试剂类似的方式借助于活塞泵S2和/或S3和由中央切换机构操作的对应的阀V2和V3而被传送到混合室31中。而且，校准测量的操作序列以与使用来自样本供应源的液体样本的分析循环相同的方式进行。

Claims

1.一种用于自动确定被测液体的测量变量的分析仪表（1），包括：

-测量室（32），用于容纳所述被测液体；

-测量转换器（35），用于记录与在所述测量室（32）中容纳的所述被测液体的所述测量变量相关的测量值；

-控制单元（33），所述控制单元用于基于由所述测量转换器（35）记录的测量值来确定所述测量变量；

-液体线路系统；

-第一液体容器（3、5，7、9，11、13），所述第一液体容器经由在所述液体线路系统中延伸的第一液体路径而连接到所述测量室（32），能够借助于至少一个第一阀（V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7）来阻断所述第一液体路径；

-第二液体容器（3、5，7、9，11、13），所述第二液体容器经由在所述液体线路系统中延伸的第二液体路径而连接到所述测量室（32），能够借助于至少一个第二阀（V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7）来阻断所述第二液体路径；

其中第一泵（S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7）与所述第一液体容器（3、5，7、9，11、13）相关联，以沿着所述第一液体路径输送液体；

并且其中第二泵（S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7）与所述第二液体容器（3、5，7、9，11、13）相关联，以沿着所述第二液体路径输送液体，其中所述第二泵不同于所述第一泵（S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7）；并且

其中分析仪表（1）具有用于操作所述第一阀和所述第二阀（V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7）的中央阀切换机构（34），特别是能够由所述控制单元（33）控制的中央阀切换机构（34）。

2.根据权利要求1所述的分析仪表（1），

其中，在所述液体线路系统中形成各自均能够借助于至少一个阀（V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7）阻断的其它液体路径；这些液体路径各自与一条不同于所述第一泵和第二泵的泵（S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7）相关联，以沿着相应的液体路径输送液体；并且其中中央阀切换机构（34）操作所述分析仪表（1）的所有用于阻断所述其它液体路径的阀（V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7）。

3.根据权利要求1或2所述的分析仪表（1），

其中所述分析仪表（1）具有特别是由独立模块形成的基础结构和连接到所述基础结构的可替换的盒体（50）；所述盒体（50）包括至少所述第一液体容器和第二液体容器以及在给定情形中包括分析仪表（1）的另外的液体容器。

4.根据权利要求3所述的分析仪表（1），

其中所述盒体（50）包括所述第一泵和所述第二泵的至少多个部分以及在给定情形中包括另外的泵的至少多个部分。

5.根据权利要求3或4所述的分析仪表（1），

其中所述分析仪表的所述第一泵、所述第二泵以及在给定情形中的另外的泵被实现为活塞泵（58）。

6.根据权利要求5所述的分析仪表（1），

其中活塞泵（58）各自包括在所述可替换的盒体（50）中容纳的筒体和在所述筒体中的可移动的活塞，特别是一次性注射器的筒体和在所述筒体中的可移动的活塞，并且其中所述基础结构具有当所述盒体被连接到所述基础结构时与所述泵的所述活塞处于驱动连接的一个或者多个泵驱动器（36、37、38、39、40、41、42），特别是一个或者多个线性驱动器。

7.根据权利要求5或6所述的分析仪表（1），

其中所述阀（V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7）被实现为多径阀，其中，在第一阀位置中，从所述液体容器（3、5，7、9，11、13）到所述活塞泵（58）的所述筒体的第一液体路径片段被释放并且从所述活塞泵（58）到所述测量室（32）的第二液体路径片段被阻断，

并且其中在第二阀位置中，从所述液体容器（3、5，7、9，11、13）到所述活塞泵（58）的所述第一液体路径片段被阻断并且从所述活塞泵（58）到所述测量室（32）的所述第二液体路径片段被释放。

8.根据权利要求5到7之一所述的分析仪表（1），

其中所述盒体（50）具有处理块（56），在所述处理块中至少一部分所述液体线路系统被形成为流道结构（57），并且所述处理块具有用于将所述流道结构（57）液密地连接到所述液体容器（53）的连接和用于将所述活塞泵（58）液密地连接到所述流道结构（57）的连接。

9.根据权利要求8所述的分析仪表（1），

其中所述盒体（50）具有阀块（60），所述阀块包括所述第一阀和第二阀以及在给定情形中包括所存在的阻断在液体线路系统中形成的其它液体路径的另外的阀，其中这些阀被实现为多径阀。

10.根据权利要求9所述的分析仪表（1），

其中所述多径阀（61）各自均具有在所述阀块中形成的中空空间（62），所述中空空间（62）被形成为在所述阀块（60）的侧面中在被柔性壁（66）液密地覆盖的空腔，并且通入多条被实现为在所述阀块（60）内部延伸的流道的液体线路（63、64、65），

并且其中所述多径阀（61）中的至少一个包括一个或多个位于所述柔性壁（66）上的阻断部件（67、68），其中用于操作所述多径阀（61）的每一个阻断部件（67、68）均能够在运动方向上移位，所述运动方向具有至少一个垂直于所述柔性壁（66）延伸的分量，以便通过使所述柔性壁（66）变形而相对于通向所述中空空间的其它液体线路（64）来阻断通向所述中空空间（62）的所述液体线路（63、65）中的至少一条。

11.根据权利要求9或10所述的分析仪表（1），

其中所述阀块（60）以以下方式特别是可释放地连接到其中至少一部分所述液体线路系统形成为流道结构（57）的所述处理块（56），使得在所述阀块（60）中形成的所述多径阀（61）与在所述处理块（56）中形成的液体线路互相作用以阻断和/或释放所述液体线路。

12.根据权利要求10或11所述的分析仪表（1），

其中所述中央阀切换机构（34）包括具有凸轮或者空腔（70）的可旋转轴（69），所述凸轮或者空腔与所述阀（61）的所述阻断部件（67、68）互相作用，以便释放或者阻断能够被所述阀（61）阻断的所述液体路径。

13.根据权利要求12所述的分析仪表（1），

其中所述基础结构具有能够由所述控制单元（33）控制的驱动器（M）；当所述盒体（50）连接到所述基础结构时，所述驱动器（M）以可释放的方式与所述可旋转轴（70）连接。

14.根据权利要求3到13之一所述的分析仪表（1），

其中所述盒体（50）包含数据存储器，所述数据存储器存储所述盒体（50）的数据、有关包含在所述盒体（50）中的所述液体容器（53）和/或有关容纳在所述液体容器（53）中的所述液体的信息，特别是包含在所述盒体（50）中的所述液体容器（53）中的料位或者液体量，其中所述控制单元（33）被实现成当所述盒体（50）连接到所述基础结构时，在所述数据存储器中存储数据和/或从所述数据存储器读出数据。

15.根据权利要求3到14之一所述的分析仪表（1），

其中所述盒体（50）具有用于将所述液体线路系统包含在所述盒体（50）中的部分连接到包含在所述基础结构中的所述测量室（32）的连接。