CN103547927B - 模块化流体注射分析系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有样本接口、试剂入口和排液导管的模块化流体注射分析系统。该模块化流体注射分析系统由多个彼此堆叠的功能模块组成。所述功能模块包括：具有剂量管道的剂量模块，该剂量管道设有入口和出口；具有混合管道的混合模块，该混合管道设有入口和出口；具有溶液室的分析模块，该溶液室与混合管道的出口相连；以及溶液控制模块。这些模块通过排列成行的溶液管道相连。所述溶液管道取代了传统的软管连接。在模块装配时，溶液管道自动连接。

Description

模块化流体注射分析系统
技术领域
本发明涉及一种具有样本接口、试剂入口和排液导管的模块化流体注射分析系统。
背景技术
已知流体注射分析(Flow Injection Analysis，FIA)是分析化学中作为用于验证样本中的特定物质并且测定其中各种物质浓度的自动化方法。这一方法也应用于临床领域，以及环境和药学领域。例如流体注射分析系统也可以实现饮用水的控制。
在用于流体注射分析或者说用于类似分段工作的流体分析(连续流体分析(Continuous Flow Analysis，CFA))的传统仪器中，各样本部分通过气泡分隔，所述仪器则由用于提供和输送所需试剂的分配设备、注射单元、混合单元和检测单元组成。所述单元均为单独的仪器，通过软管相互连接。如需更换单个单元以适用于另一分析任务时，则必须分开软管之间的连接，然后重新建立新的连接。而由于受到所用软管允许的最小弯曲半径的限制，也决定了带有上述各个单元的传统的流体注射分析系统需要占用大量空间。
因此，值得期望的是，不必使用大量软管连接并且由此达到更小的结构尺寸和更低的复杂程度。同时，无须更换整个系统以及建立新的软管连接，就可以针对不同的测量任务简单地进行调整。其中，该分析系统应该是可扩展的，从而可以完成更复杂的多级任务。
发明内容
本发明提供了一种具有样本接口，试剂入口和排液导管的模块化流体注射分析系统，该系统由多个彼此堆叠的功能模块组成。根据权利要求1的特征，所述功能模块包括至少一个具有剂量管道的剂量模块，该剂量管道设有入口和出口；具有混合管道的混合模块，该混合管道设有入口和出口；具有溶液室的分析模块，该溶液室与混合管道的出口相连；以及溶液控制模块。这些模块通过排列成行的溶液管道相连。所述溶液管道取代了传统的软管连接。在模块装配时，溶液管道自动连接。
溶液控制模块通过阀控制选择性地将样本接口或者试剂入口与剂量模块的剂量管道入口相连。由此，可以根据测量任务有目的地将所需的试剂注入样本如饮用水中。其中，剂量管道的长度和横截面决定了导入试剂的量。此外，溶液控制模块可以通过阀控制选择性地将剂量管道出口与混合管道入口或排液导管相连。为了测量特定量的试剂，将剂量管道完全用试剂填满。为此，溶液控制模块通过将试剂入口控制到剂量管道的入口，并且将剂量管道的出口与试剂导管相连一段时间，直至确保剂量管道完全被试剂充满。即使在流速轻微变化和阀控制的时间更粗略的情况下，剂量管道也可以实现极为准确的剂量。
流体注射分析系统优选地还包括溶液连接模块，该模块具有样本接口和废液接口。在分析模块完成分析后，与试剂混合的样本通过废液接口流出。
在一个优选的实施例中，溶液控制模块设有试剂入口。因此，试剂入口可在另一个模块中作为样本入口使用。例如在实验室环境中，试剂容器与样本容器在位置上是分开的，并且可以通过试剂由上方的注入以及样本由下方的注入来缩短所需软管的连接长度，这一点则十分有利。
在一个优选的实施例中，在剂量模块和混合模块之间添加密封板，密封板具有用于模块溶液管道的通道开口。其中，设有用于样本通过的溶液管道并且溶液管道将剂量管道与混合管道相连。
剂量模块优选地构造为平板，其中的剂量管道呈波纹状。所述平板例如可以是铸件。由于需根据不同的测量任务注射不同的试剂量，所以剂量管道的容量必须符合将注入的试剂量。因此，优选为模块化流体注射分析系统设置不同的剂量模块，所述剂量模块可相互替换并且具有相同的外部规格以及同样的接口。不同剂量模块区别在于剂量管道的容量，可以通过剂量管道的不同长度和/或不同横截面而实现。剂量管道优选地向上开口，从而简化拆卸单个模块后的管道清洁。剂量管道以集中装配的形式例如由溶液控制模块来进行连接。
在一个优选的实施例中，混合模块构造为平板，其中的混合管道呈波纹状。混合管道的长度则取决于测量任务。一些测量任务需要特别长的混合管道。可以通过在混合模块平板的两侧均构造波纹状的混合管道来加长混合管道，其中两部分混合管道通过通道开口彼此连接。如果通过在平板两侧均构造混合管道而形成的混合模块的外部规格仍无法达到所需长度，那么可以设置两条彼此堆叠的混合管道。
密封板构成向上开口的混合管道的盖板。这种构造方式简化了拆卸单个模块后的管道清洁。
在一个优选的实施例中，溶液控制模块配备了3/2通阀，该3/2通阀将剂量管道的入口与样本接口或者与试剂接口相连。在另一个实施例中，溶液控制模块配备了3/2通阀，该阀将剂量管道的出口与混合管道的入口或者与排液导管相连。
在一个实施例中，由至少一个光学测量区段穿过分析模块的溶液室。该光学测量区段可以由光源和光学照片接收器以公知的方式构成。通过注射试剂，通常在流体注射分析时引起分析剂的扩散，则在光学测量区段中的测量结果可能为浑浊。测量所谓的浓度分布，形成专业人员已知的峰值曲线。
在一个优选的实施例中，剂量模块与溶液控制模块相邻设置，分析模块与溶液连接模块相邻设置，并且使至少一个溶液管道由溶液连接模块导入溶液控制模块，该管道贯穿位于溶液连接模块与溶液控制模块之间的所有模块。
优选相互堆叠的模块共同形成长方体或正方体。
在一个优选的实施例中，相互堆叠的模块具有凹槽，凹槽相互排列成行并共同形成容纳空间。该容纳空间可以用于放置例如电子装置。所述电子装置例如可以控制阀和/或光路，并且可以实现与外部控制仪器的连接。电子装置也可对获得的测量信号进行处理。
在另一个实施例中，流体注射分析系统可包括多个成列的具有独立试剂接口的混合模块。由此可通过跑样工序来进行不同的分析任务。其中对于试剂导入，可以用另一种剂量注入的方式取代通过剂量模块注入的方式，例如通过剂量阀、剂量泵或者通过双T注射或类似的剂量方法。
优选地设置额外的连接模块，该额外的连接模块沿液流方向与混合模块齐平设置并且建立通向分体式总模块的流体连接。由此，可通过多个分体式总模块来建立流体注射分析系统，以用于复杂的分析任务。其中，分体式总模块优选地具有另一个混合模块和另一个分析模块。
附图说明
借助下述优选实施例的说明和附图，将详尽阐述本发明的其他优势和实施方式。其中：
图1为完整总模块的分解示意图；
图2为溶液控制模块；
图3为剂量模块；
图4为密封板；
图5为混合模块；
图6为分析模块；
图7为溶液连接模块；
图8至10为由不同模块组成的模块化流体注射分析系统的不同装配的示意图。
具体实施方式
图1示出了一种根据本发明的由多个功能模块以一种可能的装配方式构成的总模块10的分解图。溶液控制模块12包括第一3/2通阀14和第二3/2通阀16。溶液控制模块12具有图中未示出的用于导入试剂的试剂接口。
位于其下的剂量模块18具有波纹状的剂量管道20和试剂的废液接口21。在剂量模块18下方是密封板22。位于密封板22下方的混合模块24具有同样呈波纹状的混合管道26。
在混合模块24的下方是密封板28。密封板28与具有溶液室(图中未示出)的分析模块30相连。在图1所示的实施例中，总模块10利用溶液连接模块32相互连接。
所有组成总模块10的功能模块，包括其中的两个密封板在内，在宽度和长度上都具有大致相同的外部规格。模块基本为板状，并且根据各自的任务具有不同的高度。它们共同构成长方体状的总模块，也可根据模块的高度构成正方体状的总模块。这样选定制作模块的材料：使制作模块的材料与分析任务的要求相符，例如抗样本流体和试剂。在单个模块之间可在溶液通过的位置设置具有相应凹槽的可溶的区域密封平面，或者通过连接技术实现密封。
所有模块和密封板都具有凹槽34，各凹槽34彼此排列成行，共同形成容纳空间。其中可以放置例如电子装置。
在图1中还能看到溶液连接模块32、分析模块30、密封板22和28以及混合模块24上的通道开口36，各通道开口36彼此排列成行并且形成贯通的溶液管道。该溶液管道与溶液连接模块32侧面上的样本接口38相连，在该实施例中通过样本接口38导入样本流体。溶液连接模块32还设有废液接口39，可以将其与图中未示出的废液容器相连。
图2显示了未设置3/2通阀14和16的溶液控制模块12。如图1所示，凹槽34与其他模块中的凹槽共同形成容纳空间。孔40用于容纳固定装置，以便将单个功能模块连接到总模块上。当然，也可以设想模块之间的其他连接方式。孔42则用于固定阀14和16。
溶液控制模块12包括试剂接口44，在试剂接口44上可以通过试剂导管导入试剂。通道开口46、48和50连接到3/2通阀14上，通过3/2通阀14可选择性地将通道开口46与48或者将通道开口48与50相连。通道开口46与在图1中以36标示的通道开口齐平设置，共同形成溶液管道，通过该管道将样本流体从溶液连接模块32导入溶液控制模块12。通道开口48形成通向剂量模块18中位于下部的剂量管道20的入口的流体连接。试剂接口44经剂量模块中的试剂注入形成与通道开口50之间的流体连接。
3/2通阀16控制通道开口52、54和56之间的连接，使得可选择性地形成通道开口52与54之间或者通道开口54与56之间的相连。通道开口52形成通向剂量模块18中的试剂排出导管的流体连接，通道开口54形成通向剂量管道20的出口的流体连接，而通道开口56则形成通向混合模块24中混合管道26的入口的流体连接。
图3显示位于溶液控制模块12下面的剂量模块18，剂量模块18以平板58的形式构成。孔40同样用于放置固定装置，孔42用于固定如在溶液控制模块12上的阀14和16。溶液控制模块12和剂量模块18共同构成注射模块。剂量管道20向溶液控制模块12方向开口，并通过溶液控制模块12向上限定剂量管道20。因此，在拆卸状态下，剂量管道20可以自由使用并且便于其清洁。在本实施例中，剂量管道20在平板58中呈波纹状。在剂量模块18的其他实施例中，剂量管道20可以以最短的距离通过剂量模块。如希望延长剂量管道并因此扩大试剂体积时，可使剂量管道形成多个环形，或者扩大剂量管道的横截面。从而总模块10可根据要求而配置不同的剂量模块。
样本入口60与溶液控制模块12上的通道开口46形成流体连接。剂量管道20的入口62形成通向溶液控制模块12上的通道开口48的流体连接。试剂入口64形成通向溶液控制模块12上的通道开口50的流体连接。样本入口60或者试剂入口64可以通过阀14与剂量管道20的入口62连接。
剂量管道20的出口66与溶液控制模块12的通道开口54形成流体连接。试剂导管68形成通向溶液控制模块12的通道开口52的流体连接，并提供了通向试剂废液接口21的通道，该通道未在图3中示出。通道开口70形成通向溶液控制模块12上的通道开口56的流体连接，并提供了通向混合模块24中混合管道26入口的通道。
图4显示了具有孔40的密封板22，所述孔40用于放置可将整个总模块连接起来的固定装置。密封板22还设有用于容纳固定装置的孔72，通过该孔可将密封板22与位于其下的混合模块24并且在必要情况下也与位于混合模块24下面的另一密封板28连接起来。显然密封板22也设有用于形成容纳空间的凹槽34。密封板具有向上限定位于其下的混合管道或者也包括混合模块中的混合区段26的作用。通道开口74与剂量模块18上的通道开口70形成流体连接，并形成通向混合区段26的通道。通道开口36形成通向样本入口60的流体连接，并且如图1中所述，与位于其下的模块中的另一个通道开口36共同形成通向样本接口38的溶液管道。
在图5中显示的混合模块24由包含混合管道26在其中的平板构成。混合模块24还设有凹槽34，以及孔40和孔72，如上所述，这些孔均用于固定目的。
混合管道26构造为与剂量管道20类似的波纹状。混合管道的长度可以根据管道引导而形成或多或少的环形。当混合管道26可达成的长度不足以满足分析目的的要求时，可以在混合模块的相对的面上也设置混合管道。
混合管道26的入口78形成通向密封板22中的通道开口74的流体连接。混合管道26的出口80形成通向位于其下的分析模块30的入口的流体连接。如需更长的混合区段，那么将位于混合模块24所示一面上的混合管道26的出口80导向位于平板背面上的混合管道26的第二部分。这时在相对面上的混合管道26的出口与分析模块30的入口形成流体连接。混合管道26的两部分则依次接通。
如混合模块26在其背面也设有混合管道，那么设置限定混合管道的第二密封板28。对于需要混合区段的分析任务，而其中基于混合模块的预设规格无法实现在混合模块平板的双面均设置混合区段，则可以将两块混合模块相互堆叠放置，其间通过密封板分开。那么第二块混合模块可以根据需要仅在一个面设置管道，或可以在双面均设置管道。因此，可扩展具有既定的宽度和长度规格的总模块，以用于不同的分析目的。
混合模块24同样还具备通道开口36，所述开口与密封板22的通道开口36形成流体连接，并形成通向样本接口38的溶液管道。
图6显示了具有凹槽34、孔40和孔72的分析模块30。入口84形成通向混合模块24中混合管道26的出口80的流体连接。经入口84将通过混合管道26的流体导入分析模块30的溶液室(图中未示出)。光学测量区段则穿过该溶液室。分析模块30的窄面86上有光源，这例如可以由LED构成。在分析模块30相对的窄面88上设有照片接收器90。光学测量区段位于光源和照片接收器之间。在流体注射分析系统中，试剂与样本发生反应从而形成浑浊或改变颜色。由此改变光学区段中的溶液的光学性质，并且在照片接收器的接收信号中得到专业人员熟知的峰值曲线。
模块化流体注射分析系统也可以根据测量任务配置其他分析模块。例如分析模块也可包括电化学传感器、可导电传感器或其他分析常用的传感器。
其他用于准备样品的方法或其他方法步骤如萃取、气体扩散室或透析盒也可以作成模块装配。
通道开口36又与混合模块24中的通道开口36形成流体连接，并作为通向样本接口38的溶液管道的一部分。
图7显示溶液连接模块32，它同样具有孔40和凹槽34。在侧面94设有用于样本流体的样本接口38，所述接口未在图7中示出。样本接口38与通道开口36形成流体连接，而该通道开口36又与分析模块30上的通道开口36形成流体连接。
在侧面98上设有用于连接废液容器的排液导管39，该导管也未在图7中示出。显然，样品接口和排液导管也可以设在其他侧面或背面。设计在侧面的优势在于，总模块10与溶液连接模块32处于同一平面，溶液的流入和流出在侧面进行。也可完全放弃溶液连接模块，并且例如将样本接口设在注射模块中，排液导管设在分析模块中。
通道开口100形成通向分析模块30的溶液室的流体连接，并在溶液连接模块32内与排液导管39形成流体连接。
在运行状态下，各所述模块，即溶液控制模块12、剂量模块18、密封板22、混合模块24、以及密封板28(在必要情况下)、分析模块30和溶液连接模块32相互堆叠，并通过成列的孔40插入固定装置，该固定装置将所述模块堆叠共同连结为总模块10。
首先，可以将密封板22和28以及混合模块24和分析模块30额外地通过成列的孔72借助固定装置彼此连接。凹槽34同样排列成行并且形成容纳空间，在其中可放入例如用于控制总模块10以便分析计算的电子组件。电子控制装置也可以与上级的控制设备相连。也可以与网络连接，从而使分析计算可以在另一位置在线完成。
相互堆叠的模块在其结构形式上基本为立方体规格，即总模块10的长宽高相同。其中包括设置于其上的阀14和16。这一构造简易的总模块10可以一个平面直立，其中，待研究的样本，在本示例中是饮用水，通过溶液连接模块32中的接口从侧面经软管引入。样本穿过整个总模块10，自样本接口38，通过由分析模块30、密封板28、混合模块24和密封板22中的通道开口36形成的溶液管道，通向剂量模块18中的样本入口60。试剂从上方经过溶液控制模块12中的试剂接口44导入试剂入口64。
例如测量首先从并不注射试剂的参考测量开始。在此，阀14接通样本入口60与剂量管道20的入口62，阀16则接通剂量管道出口66与通道开口70，其中通道开口70与混合管道26的入口78形成流体连接。样本通过不包含在总模块10中的泵或者经预压被引入总模块10中。其中要尽可能地保持恒定流量。样本经剂量管道20流入混合管道26，并且经过混合管道的出口流入分析模块30的溶液室。其后，在光源和照片接收器90之间的照片区段中仅存在样本，并可以进行参考测量。样本离开分析模块30的溶液室并且在溶液连接模块32中从通道开口100流向位于侧壁98中的排液导管39，然后进入废液容器。由此，样本穿过整个总模块，也从上至下地通过由剂量管道构成的第二溶液管道、混合管道和溶液室，以及分别位于其间的通道开口。
为了注射试剂，打开阀14和阀16，以便试剂入口64与剂量管道20的入口62相连并且剂量管道20的出口66与试剂导管68相连，而试剂导管68又形成通向试剂废液接口21的流体连接。
例如用泵将试剂导入剂量管道20，直至其完全盘绕剂量管道20。其中，注射量通过剂量管道的长度和剂量管道的横截面来定义。为确保剂量管道20得以完全盘绕，过量的试剂通过试剂导管68引入废液接口21，并从该处流出总模块10。
之后接通两个阀14和16。从而将样本重新置于剂量管道入口62，而且剂量管道出口66将与混合管道26的入口70相连。通过混合区段或者说混合管道26使样本和试剂溶合进入分析模块30的溶液室，所述分析模块在此处示出的包含光学测量区段的实例中具有流量光度计。其中，时间决定了衰减。测量分析显示为典型的峰值曲线，也可以按照流体注射分析的常规方法进行自动分析。样本和试剂经溶液连接模块32中的排液导管39排出总模块10。
所述流体注射分析系统可以作为在线分析仪器运行，其中通过控制将样本远程控制地从储存中取出并自动分析。可以借助提取单元实现提取。也可以单独进行每个样本的分析(例如自动取样器)，并且在此由容器中泵出。总模块10既可进行流体注射分析，也可进行所谓的反向(回转)流体注射分析。在第一种情况下，向样本中注射试剂，样本形成所谓的载流体；在第二种情况下，向试剂中注射样本，试剂形成所谓的载流体。为此必须在样本接口38处输入试剂，并且在试剂接口44处输入样本。否则，过程则如上所述。
图8仅示意性地显示总模块中另一种可能的功能模块组合。注射模块由设有阀的溶液控制模块组成，并且剂量模块具有两个接口，一个用于试剂的流入，另一个用于样本的流入，其中试剂或样本起到载流体的作用。载流体可以如图1至7所示地在总模块下方输入。但在实施例中也可将溶液控制模块上的接口用于载流体。
根据图8的结构包括两个混合模块，以便形成特别长的混合区段。两个混合模块优选地都在其上面和下面分别配有混合管道，并且相互堆叠。最下方的模块是检测模块，其可以由分析模块30和溶液连接模块32组成。分析后，样本和试剂被倒入废液容器中。
图9仅示意性地显示了用于构造多试剂流程的总模块10的方法。最上方设置为由具有两个阀的溶液控制模块和剂量模块组成的注射模块。在该示意性示例中，简述了注射模块中试剂和样本的输入。其下是混合模块，其中样本和试剂1在混合区段中进行溶合。在第一混合模块之后为具有第二混合管道的第二混合模块。在这种情况下，该第二混合模块并未延长混合区段，而是将第二试剂从外部导入第二混合模块。通过剂量泵或剂量阀可以有效地进行试剂的导入。在位于其下的检测单元中进行真正的分析。检测单元又设有通向废液容器的接口，用于排出样本以及试剂1和2。
如果例如限定预设的结构高度或者应该重新组合现有模块，那么另一个实施例则在于，由多个总模块组成流体注射分析系统。其中设置连接模块，其沿液流方向与混合模块齐平设置，并建立通向分体式总模块的流体连接。
图10以已知的方式示出注射模块，其中导入例如第一试剂作为载流体以及样本。在其下设置的混合模块中，将样本和试剂1溶合。与图9相反的是，具有试剂1的混合模块不和具有试剂2的另一模块相堆叠，而连接模块则作为总模块1中最下方的模块。该模块向外具有接口，可以与软管相连。该软管形成与导入试剂2的第二混合模块的入口接口之间的流体连接。具有试剂2的混合模块装配在检测模块上，该检测模块如图9所示对两种试剂反应进行分析，并具有向外通向废液容器的接口。图9和图10之间的区别仅在于后者具有使其不超过规定的结构高度的分体式结构。

Claims (17)

1.一种模块化流体注射分析系统，该模块化流体注射分析系统具有样本入口(60)、试剂入口(64)和排液导管(39)，且由多个相互堆叠的功能模块构成，该功能模块至少包括：
a)具有剂量管道(20)的剂量模块(18)，该剂量管道设有入口(62)和出口(66)；
b)具有混合管道(26)的混合模块(24)，该混合管道设有入口(78)和出口(80)；
c)具有溶液室的分析模块(30)，该溶液室与该混合管道(26)的该出口(80)相连；
d)溶液控制模块(12)；以及
e)溶液连接模块(32)，所述溶液连接模块(32)包括样本接口(38)，
其特征在于：
该剂量管道(20)具有决定导入试剂的量的长度和横截面；
该分析模块(30)和混合模块(24)具有通道开口(36)，所有所述通道开口(36)彼此排列成行以形成贯通的溶液管道，所述分析模块(30)和混合模块(24)通过所述溶液管道相连，并且所述溶液管道与所述样本接口(38)相连；
该溶液控制模块(12)通过阀控制选择性地将该样本入口(60)或者该试剂入口(64)与该剂量模块(18)的该剂量管道(20)的该入口(62)相连；
该溶液控制模块(12)通过阀控制选择性地将该剂量管道(20)的该出口(66)与该混合管道(26)的该入口(78)或者与试剂导管(68)相连；并且
该溶液控制模块(12)通过将试剂入口(64)控制到该剂量管道(20)的入口(62)，并且将该剂量管道(20)的出口(66)与该试剂导管(68)相连一段时间以确保该剂量管道(20)被试剂完全充满，来测量特定量的试剂。
2.根据权利要求1所述的模块化流体注射分析系统，其特征在于，该溶液连接模块(32)还包括所述排液导管(39)。
3.根据权利要求1或2所述的模块化流体注射分析系统，其特征在于，所述溶液控制模块(12)具有试剂接口(44)。
4.根据权利要求1或2所述的模块化流体注射分析系统，其特征在于，在所述剂量模块(18)和所述混合模块(24)之间添加密封板(22)，该密封板(22)设有用于所述剂量模块(18)和所述混合模块(24)的溶液管道的通道开口(36、74)。
5.根据权利要求1或2所述的模块化流体注射分析系统，其特征在于，所述剂量模块(18)构造为平板(58)，其中所述剂量管道(20)形成波纹状。
6.根据权利要求1或2所述的模块化流体注射分析系统，其特征在于，所述混合模块(24)构造为平板，其中所述混合管道(26)形成波纹状。
7.根据权利要求1或2所述的模块化流体注射分析系统，其特征在于，在所述混合模块(24)和所述分析模块(30)之间添加密封板(28)，该密封板(28)设有用于所述混合模块(24)和所述分析模块(30)的溶液管道的通道开口。
8.根据权利要求1或2所述的模块化流体注射分析系统，其特征在于，所述溶液控制模块(12)设有3/2通阀(14)，该3/2通阀(14)使所述剂量管道(20)的所述入口(62)与所述样本入口(60)或者与所述试剂入口(64)相连。
9.根据权利要求1或2所述的模块化流体注射分析系统，其特征在于，所述溶液控制模块(12)设有3/2通阀(16)，该3/2通阀(16)使所述剂量管道(20)的所述出口(66)与所述混合管道(26)的所述入口(78)或者所述试剂导管(68)相连。
10.根据权利要求1或2所述的模块化流体注射分析系统，其特征在于，由至少一个光学、电化学或物理测量区段穿过所述分析模块(30)的所述溶液室。
11.根据权利要求2或3所述的模块化流体注射分析系统，其特征在于，所述剂量模块(18)邻近所述溶液控制模块(12)设置，并且所述分析模块(30)邻近所述溶液连接模块(32)设置，其中至少一条溶液管道自所述溶液连接模块(32)被导向所述溶液控制模块(12),并且穿过位于该溶液连接模块(32)与该溶液控制模块(12)之间的所有模块。
12.根据权利要求1或2所述的模块化流体注射分析系统，其特征在于，所述多个相互堆叠的功能模块共同构成长方体或正方体。
13.根据权利要求1或2所述的模块化流体注射分析系统，其特征在于，所述多个相互堆叠的功能模块设有凹槽(34)，该凹槽(34)相互排列成行并且共同形成容纳空间。
14.根据权利要求1或2所述的模块化流体注射分析系统，其特征在于，所述试剂接口(44)和所述样本接口(38)可根据需要互换。
15.根据权利要求1或2所述的模块化流体注射分析系统，其特征在于，多个所述混合模块(24)成列设置，并且具有独立的试剂接口。
16.根据权利要求1或2所述的模块化流体注射分析系统，其特征在于，所述模块化流体注射分析系统具有额外的连接模块，该额外的连接模块沿着液流方向与所述混合模块齐平设置，并且形成通向分体式总模块的流体连接。
17.根据权利要求16的模块化流体注射分析系统，其特征在于，所述分体式总模块具有另外的混合模块和分析模块。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010030489A1 (de) * 2010-03-25 2011-09-29 Endress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH + Co. KG System zu Behandlung von Flüssigkeiten
CN102822680B (zh) 2010-03-25 2015-10-21 恩德莱斯和豪瑟尔测量及调节技术分析仪表两合公司 用于处理液体的系统
CN105813748B (zh) * 2013-03-16 2020-08-11 莱斯利·唐·罗伯茨 整装式模块化分析筒及可编排试剂输送系统
DE102016200960B4 (de) 2016-01-25 2018-02-15 Festo Ag & Co. Kg Pumpvorrichtung
CN108435265A (zh) * 2017-01-25 2018-08-24 富士康(昆山)电脑接插件有限公司 微流体盒及其堆叠测试组件
DE102018004448A1 (de) 2018-06-05 2019-12-05 Ecm Gmbh Durchflusselement
DE102018004450A1 (de) 2018-06-05 2019-12-05 Ecm Gmbh Verfahren zur Aktivhaltung und Reaktivierung von elektrochemischen Sensoren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
WO2020167391A1 (en) * 2019-02-11 2020-08-20 Exxonmobil Research And Engineering Company Processes and apparatus for the modular analysis of a fluid sample
DE102020000677B4 (de) 2020-02-01 2023-01-12 Hochschule Anhalt Universaldurchflussmessgerät und Verfahren zur Steuerung eines Universaldurchflussmessgeräts

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5250263A (en) * 1990-11-01 1993-10-05 Ciba-Geigy Corporation Apparatus for processing or preparing liquid samples for chemical analysis

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3941162A1 (de) * 1989-12-13 1991-06-20 Biotechnolog Forschung Gmbh Sensoranordnung fuer die fliessinjektionsanalyse
WO1998053300A2 (en) * 1997-05-23 1998-11-26 Lynx Therapeutics, Inc. System and apparaus for sequential processing of analytes
DE19507638C2 (de) * 1995-03-04 1997-09-25 Danfoss As Analysenvorrichtung
DE29703788U1 (de) 1997-03-03 1997-06-26 Buerkert Werke Gmbh & Co Modularer Steuerblock für die Analysentechnik
AU1517999A (en) 1997-10-15 1999-05-03 Aclara Biosciences, Inc. Laminate microstructure device and method for making same
US6852291B1 (en) * 2000-10-11 2005-02-08 Innovadyne Technologies, Inc. Hybrid valve apparatus and method for fluid handling
US6827095B2 (en) 2000-10-12 2004-12-07 Nanostream, Inc. Modular microfluidic systems
US20040086872A1 (en) * 2002-10-31 2004-05-06 Childers Winthrop D. Microfluidic system for analysis of nucleic acids
DE102006044091A1 (de) * 2006-09-20 2008-04-03 Carl Zeiss Microimaging Gmbh Steuermodul und Steuersystem zur Beeinflussung von Probenumgebungsparametern eines Inkubationssystems, Verfahren zur Steuerung einer Mikroskopanordnung und Computerprogrammprodukt
CN101563614A (zh) * 2006-10-31 2009-10-21 波凯特有限及两合公司 用于液体分析和合成的实验室模块装置及液体分析和合成方法
EP2095125A2 (en) * 2006-11-22 2009-09-02 3M Innovative Properties Company Systems and methods for preparing and analyzing samples
DE202008009938U1 (de) * 2008-07-23 2008-10-09 Bürkert Werke GmbH & Co.KG Sensorsystem

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5250263A (en) * 1990-11-01 1993-10-05 Ciba-Geigy Corporation Apparatus for processing or preparing liquid samples for chemical analysis

Also Published As

Publication number Publication date
EP2470915A1 (de) 2012-07-04
CN103547927A (zh) 2014-01-29
US9494613B2 (en) 2016-11-15
US20120136491A1 (en) 2012-05-31
EP2470915B1 (de) 2019-10-02
WO2010139398A1 (de) 2010-12-09
DE202009007800U1 (de) 2009-08-20

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