CN107250539A - 实验室装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种实验室装置，尤其是蠕动泵，所述实验室装置具有附件部分，尤其是泵头，所述附件部分可拆卸地布置在实验室仪器上；具有用于从多个附件部分中自动识别所述附件部分的装置，所述多个附件部分，尤其是相互不同的泵头，能够可拆卸地布置在所述实验室仪器上；其中，所述识别装置具有在附件侧的编码和在实验室仪器侧的用于检测该编码的检测单元。

Description

实验室装置
本发明涉及一种实验室装置，尤其是一种蠕动泵，具有可拆卸地和/或可替换地布置在实验室装置上的附件部分，尤其是泵头。
蠕动泵通常是已知的。不同的泵头，例如在输送速度和/或输送量方面不同的泵头可附接到这些泵上。这些泵头也可以是单通道泵头或多通道泵头。单通道泵头的典型输送量为每分钟0.3ml至4200ml，或者多通道泵头为每分钟0.005ml至400ml。
在常规的蠕动泵中，在更换泵头时，用户必须对应地手动设置或调整新使用的泵头的结构类型和/或使用新泵头工作的蠕动泵的操作参数。如果这被疏忽地省略，该蠕动泵将以不正确的流量工作。
在其它实验室装置也可以证明附件部分的不正确关联具有不利影响，尤其地可以导致实验室装置的损坏或以错误的参数进行工作。
因此，本发明的目的是提供具有附件部分的实验室装置，在该装置上，该附件部分的替换是高效和简单的。
通过具有独立权利要求的特征的附件部分的实验室装置来实现该目的。
根据本发明的一个方面，具有附件部分的该实验室装置包括用于从多个附件部分(尤其是相互不同的泵头)中自动识别附件部分的装置。该附件部分是可拆卸地布置在该实验室装置上的。优选地，以这种方式可以不仅自动识别对应于一个蠕动泵的泵头或一个蠕动泵的泵头，而且还可以自动识别任何其它部件或任意实验室装置的任何附件部分。
该识别装置具有在附件侧的编码和在实验室装置侧的用于检测编码的检测单元。
由于附件部分借助于编码被自动识别，所以用户例如不必手动地调节该泵头的类型。以这种方式，在更换泵头或泵头的结构类型时，用户友好性和效率显著增加。
机械编码通常也能够用作编码，其中，尤其地可以提供针或类似物的特定排列的编码，该编码可以由检测单元(尤其是由对应的匹配编码)识别。
然而，检测单元优选地配置成，以无接触的或者非接触的方式检测该编码。以这种方式，尽管存在识别装置，实验室装置和附件部分的IP保护等级也可以尤其地被保持原状，因为不需要将机械元件导入实验室装置或附件部分的壳体，由此未改变防止接触和防止水和污垢渗透到壳体中的防护。
结构相同或者同样的附件部分可以具有相同的编码，而不同结构类型或不同种类的附件部分可以具有彼此不同的编码。例如，相同或一致的泵头可以彼此替换，并且在这种情况下可以保留蠕动泵上的相关设置。然而，如果泵头彼此不同，则可以使用编码来检测，并且可以相应地调节泵。
本发明的扩展也可以从从属权利要求、描述和附图中得出。
根据实施例，识别装置涉及基于磁编码的、非接触地工作的识别装置。因此，在实验室装置和/或该附件部分的壳体中不需要额外的开口以检测该编码。
根据另一实施例，该编码包括至少一个磁体，尤其是永磁体；并且检测单元包括至少一个磁场传感器，尤其是霍尔传感器，该磁场传感器优选地与各自的磁体相关联。其中，它们可以例如是廉价的标准组件。电磁体通常也可以用作磁体。其中，通过磁场强度的编码相对地精确。然而，必须给电磁体提供电源。通常可以想到的是，单个磁场传感器与多个磁体关联，即：检测多个磁体。然而优选地，单个的磁场传感器(尤其是霍尔传感器)与各自的磁体关联，以使得可以以特别简单和容易区分的方式进行检测。霍尔传感器尤其地可以具有模拟信号输出或电压输出。此外，编码还可以包括缺少磁体。
根据另一实施例，编码包括与永磁体的位置和/或方向有关的永磁体的状态。因此永磁体可以采用不同的状态。因此，一种状态可以由特定位置与特定方向的组合产生。
根据另一实施例，永磁体的位置至少包括与实验室装置的第一距离或第二距离。通常，也可以想到与实验室装置的两个以上的不同距离，以使得可以增加通常可能的编码的数量，并且因此可以增加附件部分的相互可区分的结构类型的数量。由于随着实验室装置的通常可能的距离的数量的增多，通常出现各个距离之间的相互间距的减少，所以当使用磁场强度通常具有高生产公差的廉价的永磁体时，可能导致分辨率的难题，因此在这种情况下应该使用更高质量的永磁体。一般来说，检测单元应当确保彼此之间不同间隔的清晰可分辨性。
根据另一实施例，永磁体的方向被设置为，使得永磁体的北极或南极朝向实验室装置。其中，例如，结合与实验室装置的两个不同距离获得总共四个不同的状态组合。永磁体通常还可以采用任意其它和/或进一步离散的方向，其中，应该再次通过检测单元确保它们的可分辨性。
根据另一实施例，编码包括多个磁体(尤其是永磁体)的状态。因此，每个附件部分优选地设置多个磁体，由此可能的状态组合的总数大大增加。尤其地，多个磁体彼此间隔，使得它们优选地彼此不相互影响。检测单元可以尤其地包括对应数量的、与各自磁体关联的多个磁场传感器，尤其是霍尔传感器。然而，通常还可以想到的是，一个磁场传感器与多个磁体关联。
根据另一实施例，每个磁体的编码包括五种可能的状态之一。其中，状态可以尤其地包括缺少磁体；磁体位于与实验室装置的第一距离的位置，其中，磁体的北极朝向实验室装置；磁体位于与实验室装置的第一距离的位置，其中，磁体的南极朝向实验室装置；磁体位于与实验室装置的第二距离的位置，其中，磁体的北极朝向实验室装置；或者磁体位于与实验室装置的第二距离的位置，其中，磁体的南极朝向实验室装置。
因此，在对应位置处缺少磁体也可以用于编码。如果设置有多个磁体，因此每个磁体产生五种状态组合。使用n个磁体，结果得出5n个可能的状态组合。然而，优选的情况是，不存在单独的磁体，不用于识别一个附件部分，从而使得可以识别总共5n-1个相互不同的部件。作为示例，在使用两个磁体时，有25个可能的状态组合，即：可以识别24个不同的附件部分。
根据另一实施例，至少一个磁体位于与实验室装置的第一距离，并且至少一个磁体位于与实验室装置的第二距离。以这种方式，可以增加编码识别的可靠性。如果所有磁体位于与实验室装置的相同距离处，则对于所有磁体将检测到至少基本上相同的磁场强度值，使得需要将该值与预定义的参考值进行比较，以确定是否所有磁体都位于与实验室装置的第一距离还是它们都位于第二间隔处。如果在这方面发生系统错误，例如以偏移的形式，可能无法再可靠地确定磁体被布置在哪个距离。由于至少一个磁体位于各自的距离处，因此创建一个相对参考。每个磁体的位置可以通过基于距离差别而不同的磁场强度可靠地确定。通过这个边界条件减少了可能的状态组合的数量，因为所有磁体都在第一距离或都在第二距离的两种状态被排除。
根据另一实施例，识别装置包括与各自磁场传感器连接的评估单元，尤其是微控制器，该评估单元配置成评估对应于每个磁体的磁场强度的磁场传感器的输出信号。如果例如不存在磁体，霍尔传感器的输出电压可以等于霍尔传感器的电源电压的一半。可选地，还可以不同地选择零点，使得例如，当不存在磁体时，则不测量输出电压。如果与此相反，设置了磁体，依赖于磁体的方向和与实验室装置的距离得出总共四个不同的电平，可以评估这些电平。其中，霍尔传感器的输出电压尤其地通过微控制器进行识别和评估。由此，可以以简单的方式检测每个状态，并且可以相应地调节实验室装置。
根据另一实施例，附件部分的壳体和/或实验室装置的壳体至少在磁体的有效区域中包括一种至少基本上不影响磁场强度的材料，或者是非金属的、非磁性的和/或非铁磁的材料。磁体场因而不被屏蔽或仅轻微地被屏蔽，并且由此容易被磁场传感器检测到。
根据另一方面，本发明涉及一种装置，用于从多个可拆卸地和/或可替换地布置在实验室装置上的附件部分(尤其是相互不同的泵头)中自动识别可拆卸地和/或可替换地布置在实验室装置(尤其是蠕动泵)上的附件部分(尤其是泵头)，其中，该识别装置具有在附件侧的编码和在实验室装置侧的用于检测编码的检测单元。
根据另一方面，本发明涉及一组相互不同的附件部分，尤其是泵头，该附件部分可以可拆卸地和/或可替换地布置在实验室装置上，尤其是在蠕动泵上，其中，附件部分各自具有编码，该编码彼此不同；并且其中每个编码可以由实验室装置的检测单元检测，用以从该组附件部分中自动识别每个附件部分。这里，不同的附件部分可以具有不同的编码，而相同或一致的附件部分可以具有同一个编码。
结合根据本发明的具有附件部分的实验室装置而描述的扩展也可以适用于根据本发明的装置，该装置用于从可拆卸地布置在实验室装置上的多个附件部分中自动识别可拆卸地和/或可替换地布置在实验室装置上的附件部分，以及也可以适用于根据本发明的、可拆卸地布置在实验室装置上的、相互不同的附件部分的组。
以下将参照附图通过示例来描述本发明。它们所示为：
图1A至E示出布置在根据本发明的的实验室装置上的各自具有不同编码的不同附件部分的示意性截面图；以及
图2示出布置在根据本发明的的实验室装置上的具有包括多个磁体的编码的附件部分的示意性截面图。
图1B中示出了例如被配置成蠕动泵10的实验室装置的壳体。在泵10上分别布置了被配置成泵头12的可拆卸的附件部分，关于泵头12，也同样仅示出了其壳体。蠕动泵10包括配置成霍尔传感器14的磁场传感器，该磁场传感器被用作检测单元，并且被配置成检测布置在泵头12中的永磁体16的磁场。通过所选择的永磁体16至蠕动泵10的距离以及所选择的永磁体16相对于蠕动泵10的方向，对布置在蠕动泵10上的泵头12进行编码。用于在蠕动泵10上识别泵头12的部件也可以相应地应用在其它附件部分和其它实验室装置。
图1A至1E中示出的五个泵头12是五个相互不同的结构类型的泵头12，示出的蠕动泵10与每个泵头12均可以工作。例如，不同的泵头结构类型可以例如在输送速度和/或输送量各不相同，和/或区别于它们是单通道还是多通道泵头。其中，不同泵头结构类型的编码通过各自的永磁体16至蠕动泵10的距离的变化以及各自的永磁体16相对于蠕动泵10的方向的变化(图1B至图1E)而彼此不同，或者永磁体16被完全省略(图1A)。相同结构的泵头12通常具有相同的编码，不同结构类型的泵头12具有相互不同的编码。
图1A中第一泵头12没有设置磁体。其中，霍尔传感器14的输出电压被设置成，使得该电压对应于霍尔传感器14的电源电压的一半。基于此，借助于微处理器(未示出)识别出以永磁体的不存在形式呈现的第一状态。该第一结构类型的泵头12被识别。
图1B中第二泵头12中设置有其北极N朝向泵10的永磁体16。磁体16位于相对靠近泵10的第一位置。在霍尔传感器14上产生对于该状态具有代表性的第二电压。第二状态可以以这种方式被检测，并且可以由此识别第二结构类型的泵头12。
根据图1C，第三泵头12的磁体16布置在比图1B中更远离泵10的第二位置。然而，方向是相同的，即：北极N在这里也朝向泵10。在这里，由于不同的距离产生第三输出电压，以使得第三状态可以被确定，并且第三结构类型的泵头12可以被识别。
图1D中，第四泵头12的磁体16的方向被设置为，使得南极S朝向泵10。其中，磁体16位于如图1B中的相同位置。通过在霍尔传感器14上测量的第四电压可以检测第四状态，并且可以从而识别第四结构类型的泵头12。
最后，图1E中，第五泵头12的磁体16的南极S朝向泵10(如图1D所示)，并且磁体16位于第二位置(如图1C所示)。由此，在霍尔传感器14上产生第五电压，使得第五状态可以被确定并且第五泵头12可以被识别。
因此，如果特定的泵头12被放置在蠕动泵10上，霍尔传感器14产生对每个泵头12具有代表性的电压，根据该电压可以自动识别哪个泵头12或哪个泵头结构类型被连接到蠕动泵10。然后，蠕动泵10可以自动地适应于使用每个检测的泵头12或每个检测的泵头结构类型的操作。以这种方式，泵头更换是特别用户友好和高效的。
通常也可以配置成，泵头12各自具有多于一个的磁体16，从而增加不同的编码可能性的数量。例如，如果在蠕动泵处设置n个霍尔传感器，并且如果在泵头处设置n个永磁体，由此得到总共5n个状态组合，使得5n或5n-1个(对于不使用没有单个磁体的编码的情况)可能的结构类型可以被识别。
图2中示出了带有一个编码并具有五个磁体16的泵头12。其中，从左侧观察的第二磁体16位于与泵10的第一距离处，并且剩余的磁体18位于与泵10的共同第二距离，该第二距离大于第一距离。每个磁体16与各自的霍尔传感器14相关联，用于检测在泵10上各自的磁场强度。与位于第一距离的磁体16相关联的霍尔传感器14检测第一磁场强度，并且剩余的霍尔传感器16检测第二磁场传感强度，该第二磁场传感强度小于第一磁场强度。通过至少一个磁体16布置在泵10的直接近处，并且至少一个磁体16(这里是四个磁体16)布置在与泵10的较远处，可以确定每个磁体16是位于与泵10的第一距离还是第二距离，而无需将每次检测到的磁场强度与预定的参考值进行比较。更进一步地，可以通过将每次检测到的磁场强度与其它检测到的磁场强度的比较来确定，每个磁体16是位于与霍尔传感器14的第一距离还是第二距离。
附图标记列表
10 蠕动泵
12 泵头
14 霍尔传感器
16 永磁体
N 北极
S 南极

Claims (13)

1.一种实验室装置(10)，尤其是蠕动泵，具有附件部分(12)，尤其是泵头，所述附件部分(12)可拆卸地布置在所述实验室装置上；具有用于从多个附件部分(12)中自动识别所述附件部分的装置，所述多个附件部分，尤其是相互不同的泵头，可以可拆卸地布置在所述实验室装置(10)上；其中，所述识别装置具有在所述附件侧的编码(16)和在所述实验室装置侧的用于检测所述编码(16)的检测单元(14)。
2.根据权利要求1所述的具有附件部分的实验室装置，其特征在于，所述识别装置是以非接触的方式进行工作的识别装置，尤其是基于磁编码(16)的识别装置。
3.根据权利要求1或2所述的具有附件部分的实验室装置，其特征在于，所述编码包括至少一个磁体(16)，尤其是永磁体；并且所述检测单元包括至少一个磁场传感器(14)，尤其是霍尔传感器，优选地，所述检测单元与各自的所述磁体(16)关联。
4.根据权利要求3所述的具有附件部分的实验室装置，其特征在于，所述编码包括与所述永磁体(16)的位置和/或方向有关的所述永磁体(16)的状态。
5.根据权利要求4所述的具有附件部分的实验室装置，其特征在于，所述永磁体(16)的所述位置至少包括与所述实验室装置(10)的第一距离或第二距离。
6.根据权利要求4或5所述的具有附件部分的实验室装置，其特征在于，所述永磁体(16)的方向被设置为，使得所述永磁体(16)的北极(N)或南极(S)朝向所述实验室装置(10)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的具有附件部分的实验室装置，其特征在于，所述编码包括多个磁体(16)的状态，所述多个磁体(16)尤其是永磁体，尤其地，所述多个磁体(16)彼此间隔，其中，优选地，所述检测单元包括对应数量的、与各自的磁体(16)关联的多个磁场传感器(14)，尤其是霍尔传感器。
8.根据权利要求7所述的具有附件部分的实验室装置，其特征在于，每个磁体(16)的所述编码包括五种可能的状态之一，尤其是
缺少所述磁体；
所述磁体(16)位于与所述实验室装置(10)的第一距离的位置，其中，所述磁体(16)的所述北极(N)朝向所述实验室装置(10)；
所述磁体(16)位于与所述实验室装置(10)的第一距离的位置，其中，所述磁体(16)的所述南极(S)朝向所述实验室装置(10)；
所述磁体(16)位于与所述实验室装置(10)的第二距离的位置，其中，所述磁体(16)的所述北极(N)朝向所述实验室装置(10)；或者
所述磁体(16)位于与所述实验室装置(10)的第二距离的位置，其中，所述磁体(16)的所述南极(S)朝向所述实验室装置(10)。
9.根据权利要求7或8所述的具有附件部分的实验室装置，其特征在于，至少一个所述磁体(16)位于与所述实验室装置(10)的第一距离，并且至少一个所述磁体(16)位于与所述实验室装置(10)的第二距离。
10.根据前述权利要求中任一项所述的具有附件部分的实验室装置，其特征在于，所述识别装置包括与各自磁场传感器(14)连接的评估单元，尤其是微控制器，所述评估单元配置成评估对应于每个所述磁体(16)的磁场强度的所述磁场传感器(14)的输出信号。
11.根据前述权利要求中任一项所述的具有附件部分的实验室装置，其特征在于，所述附件部分(12)的壳体和/或所述实验室装置(10)的壳体至少在所述磁体(16)的有效区域中包括至少基本上不影响磁场强度的材料，尤其是非金属材料、非磁性材料和/或非铁磁材料。
12.一种装置，用于从可以可拆卸地布置在实验室装置(10)上的多个附件部分(12)中，尤其是从相互不同的泵头中，自动识别附件部分(12)，尤其是泵头，所述附件部分可以可拆卸地布置在所述实验室装置(10)上，尤其是在蠕动泵上，其中，所述识别装置具有在所述附件侧的编码(16)和在所述实验室装置侧的用于检测所述编码(16)的检测单元(14)。
13.一组相互不同的附件部分(12)，尤其是泵头，所述附件部分(12)可以可拆卸地布置在实验室装置(10)上，尤其是在蠕动泵上，其中，所述附件部分(12)各自具有彼此不同的编码(16)；并且其中，每个所述的编码(16)可由所述实验室装置(10)的检测单元(14)检测，用以从所述附件部分(12)的组中自动识别每个所述附件部分(12)。
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