CN114846325A - 用于通过在泵和测量单元之间来回移动液体以混合所述液体的装置和方法以及对于以这种方式混合的液体的物理化学分析 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于混合液体的微流体装置和方法，其中通过在活塞(5)泵(1)的腔室(10)和分光光度测量单元(3)的空腔(18)之间来回移动液体以混合所述液体。本发明还涉及直接在所述单元(3)内对以这种方式获得的混合物进行物理化学分析。本发明还涉及一种用于远程取样液体的装置和方法。

Description

用于通过在泵和测量单元之间来回移动液体以混合所述液体 的装置和方法以及对于以这种方式混合的液体的物理化学 分析

技术领域

本发明涉及用于取样和混合液体的装置和方法的领域。

本发明在分析化学领域尤其具有意义，特别是对于待分析溶液的制备而言。

本发明不限于该特定应用领域。可以将它实施于所有工业和科学研究领域。

背景技术

液体的物理化学分析通常需要事先将该液体与试剂进行混合。

传统的分析技术(也称为顺序注入)包括在充满载液的回路中注入液体样品和试剂。通过使这些产品流过螺旋混合管，以使用注射泵进行注射。之后，使用泵将如此混合的溶液朝向经过的分光光度计单元喷射，在该分光光度计单元中连续进行光谱分析。

与工作台上的常规分析相比，该技术允许减小被分析样品的体积(约10μL每样品，而工作台上的约5mL)，减小所产生的流出物的体积(约1.5mL每经分析样品，而工作台上的约60mL)，并减少分析时间(约2min 30sec每样品，而工作台上的超过20min)。

尽管如此，这种技术也存在缺点。

一方面，螺旋管内的混合会产生不均匀的溶液。

另一方面，分光光度计单元的配置只允许进行时间测量。

此外，由于样品与载液完全混合，因此无法对样品的未使用部分进行回收以用于后续分析。

发明内容

本发明旨在提供能够改善混合物均匀性的装置和方法，从而提供一种适合在独立的且非暂时的分析步骤期间被分析的混合物，并进一步减小所产生的流出物的体积。

本发明还旨在提高分析过程的自动化。实际上，自动化允许减少测量中误差的来源，并提高分析率。

本发明还旨在实现在相当的距离处对体积减小的液体样品进行取样。

为此，本发明的目的是一种用于混合液体的装置，该装置包括活塞泵、多路阀、容器、用于将阀连接到泵的腔室的第一导管、用于将容器的空腔连接到阀的传输通路的第二导管、几个入口导管，每个入口导管连接到阀的相应入口通路，阀能够选择性地占据：

-取样位置，每个取样位置在所述入口导管中的相应的一个入口导管和腔室之间建立流体连通，以便能够通过所述活塞在第一方向上移动的作用将液体中相应的一者从该入口导管朝向腔室移动，

-传输位置，该传输位置在腔室和空腔之间建立流体连通，以便能够经由第一和第二连接导管，通过活塞在第二方向上移动的作用将所述液体从腔室移动到空腔，并通过活塞在所述第一方向上移动的作用将所述液体从空腔移动到腔室。

根据本发明，至少在该装置的一种使用配置中，空腔限定低点，并且所述第二连接导管连接到容器，以便能够通过该低点将所述液体引入空腔或从中提取所述液体。

“低点”和“高点”的概念应当理解为在流体力学中所普遍接受的概念。因此，当装置处于所述使用配置中时，空腔的低点是空腔的最低点，也即在一种配置中，当阀处于传输位置时，该配置能够通过活塞在第二方向上移动的作用将液体从腔室移动到空腔，以及通过活塞在所述第一方向上移动的作用将液体从空腔移动到腔室。

将第二连接导管定位在空腔的低点处，便于通过该导管提取空腔中所包含液体的大部分(如果不是提取全部的话)。

因此，在将液体初次引入空腔后，可以通过在装置中再循环液体来进行混合步骤。更具体地，该混合步骤包括液体从空腔到腔室以及然后从腔室到空腔的至少一次移动，也即液体在空腔和腔室之间的至少一次来回移动。

在这种混合步骤中，液体会受到空腔、导管和腔室之间截面变化所产生的应力。实际上，导管的截面小于空腔和腔室的截面，例如，其具有约小十倍的截面。

在使用了该装置混合水溶液进行分光光度分析的试验中，令人惊讶的发现是，空腔和腔室之间的一次或两次液体往返行程便于获得均匀的溶液，而该溶液可以提供标准偏差和偏倚都很低的测量结果。

本发明在简化装置的同时允许对液体混合和装置冲洗均实现改进和自动化。

将第二连接导管定位在空腔的低点处，便于通过将冲洗液经由入口导管中的一者引入装置，从而自动化装置的冲洗，特别是冲洗容器的空腔。

在上述试验期间，还观察到这种冲洗在消除可能影响新测量的痕量方面具有有效性。

因此，本发明允许自动化包括装置冲洗在内的大多数步骤，并允许以快速、可靠和简单的方式获得均匀的液体混合物，特别是无需借助机械混合装置(如磁力搅拌器、振动板或泵搅拌机构)获得均匀的液体混合物。

优选地，空腔可以在容器的与低点相对的一端处开放。

因此，空腔可暴露在环境压力中，例如大气压力。

特别地，这允许在装置实施期间避免发生空腔和流体回路中的凹陷或超压现象。

在一个实施例中，空腔可具有朝向低点变窄的截面。

空腔的这种变窄便于避免液体留置在空腔中，在通过第二连接导管从空腔提取液体的过程中改善液体的混合，并提高空腔的冲洗效率。

当容器是分光光度测量单元时，空腔的这种变窄还便于减小该单元的体积，同时限定足以进行适当分光光度测量的高度。

优选地，至少当装置处于所述使用配置中时，腔室可限定低点，并且所述第一连接导管可连接到泵，以便能够通过该低点将所述液体引入腔室或从中提取所述液体。

因此，当空气和液体都被引入腔室时，空气在腔室中会增加以抵住活塞，而液体会占据垂直地位于该体积的空气和腔室的低点之间的空间。

当在第二方向上移动活塞时，腔室中存在的空气将液体推送出腔室，这尤其便于将所有这些液体向上移动到容器的空腔，并可能地在空腔中存在的液体中注入气泡。为此，可将该装置的尺寸确定成使得当来自腔室的所有液体都被引入到容器的空腔中时，腔室中仍然存在残留的空气，从而在活塞冲程结束时以在空腔内的液体中形成气泡。

容器可以是仅用于混合液体的容器，也可以是同时用于混合和分析液体的容器。换句话说，容器可以形成为测量单元。

在优选实施例中，容器可以是分光光度测量单元。

当然，混合装置与其他检测技术是兼容的，如比色法、原子吸收光谱法、电感耦合质谱法、折光法、化学发光法或其它电化学法。

优选地，上文定义的混合装置是微流体装置。

在一个实施例中，上文提及的所述阀可以是主阀，而混合装置可以包括取样装置，该取样装置包括取样阀和连接到取样阀的取样通路的取样导管。优选地，取样阀可以选择性地占据：

-液体取样位置，该液体取样位置在取样导管和所述入口导管中的第一个入口导管之间建立流体连通，以便能够当主阀位于第一取样位置以在所述第一入口导管和腔室之间建立流体连通时，通过活塞在第一方向上移动的作用将液体从取样导管朝向腔室移动，

-空气取样位置，该空气取样位置在取样阀的开放通路和所述第一入口导管之间建立流体连通，所述开放通路暴露在周围空气中，以便能够当主阀处于所述第一取样位置时，通过所述活塞在第一方向上移动的作用将周围空气朝向腔室移动。

这种取样装置便于在相对较大的距离处对相对较小体积的液体进行取样，这是通过在经由所述开放通路所取样的两个体积的空气之间输送该体积的液体而实现的。

除了本发明的上下文之外，取样装置可以与一种不同于上文描述的混合装置的装置相关联。

本发明还涉及一种用于对液体进行物理化学分析的装置，该分析装置包括如上文所述的混合装置。

该分析装置可包括实现上述任一检测技术的系统。

因此，分析装置可以例如包括分光光度检测器。

根据另一方面，本发明的目的是一种用于使用上文定义的混合装置混合液体的方法，该方法包括：

-取样步骤，在该步骤中，使所述液体分别从所述入口导管朝向泵的腔室移动，该步骤包括将阀定位在相应的所述取样位置，

-填充容器的步骤，包括将液体的至少一部分从腔室移动到空腔，该步骤包括将阀定位在所述传输位置，

-混合步骤，包括将液体的至少一部分从空腔移动到腔室，然后从腔室移动到空腔。

该混合方法具有与上文提及的混合装置相同的优点。

本发明还涉及一种用于使用如上文所述的分析装置对液体进行物理化学分析的方法，该分析方法包括如上文所述的混合方法。

在阅读以下详细的非限制性描述之后，会呈现出本发明的其他优点和特征。

附图说明

以下详细描述参考了附图，其中：

-图1是根据本发明的混合装置的示意图，其包括活塞泵，活塞位于第一位置；

-图2是图1装置的示意图，泵的活塞位于第二位置；

-图3是根据本发明的分光光度测量单元的截面示意图；

-图4是根据本发明的取样装置的示意图。

具体实施方式

在图1和图2中，以示意和简化的方式表现了一种根据本发明的装置。

该装置包括相互连接的泵1、阀2和容器3，以便能够移动和混合其中的液体。

泵1包括主体4和活塞5。

在该示例中，主体4形成沿纵轴A1延伸的圆柱形壳体，且活塞5可沿纵轴A1滑动。

在图1和图2中，装置处于所谓的使用配置中。

在该使用配置中，纵轴A1基本上平行于垂直方向，也即平行于施加重力F1的方向。

泵1的主体4包括垂直下端7、垂直上端8以及连接下端7和上端8的侧壁9。

诸如“下部”和“上部”或“垂直下部”和“垂直上部”的表述是根据重力F1的取向所定义的。因此，当元件包括下部和上部时，受到重力F1作用的液体倾向于在该力的作用下在从上部朝向下部的方向上移动。

参考图2，活塞5和主体4的下端7在其之间垂直地界定出腔室10。在径向上，腔室10由泵1的主体4的侧壁9界定。

在图1中，活塞5位于第一位置，而腔室10在该位置上的容积为零。在图2中示出活塞5位于第二位置，而腔室10在该位置上的容积为正数。

当活塞5位于第二位置时，该容积限定腔室10的总填充容量，并且在本示例中对应约1000μL的容积。

泵1是活塞泵，也称为“注射泵”。

参考图1，在该示例中，阀2是多路旋转阀。

该阀2包括公共分配点V0，该点通过第一连接导管15连接到泵1的腔室10。

图1和图2以不同元件的形式示出了泵1、阀2和导管15。尽管如此，导管15可以在阀2的主体中模制，并通过螺纹连接(未示出)连接到泵1的腔室10。在这种情况下，公共分配点V0由导管15的一端形成。更通常地，泵1、阀2和导管15可形成单件产品，例如被称为“XCalibur Cavro pump”(注册商标)的产品。

在所有情况下，第一连接导管15配置为在公共分配点V0和腔室10之间建立流体连通。

通常地，阀2应当包括用于将液体引入装置的至少一个入口通路和连接到容器3的通路。在该极简式实施例中，可以通过相同的入口通路对液体进行排出。尽管如此，优选的是经由相应的入口通路将不同的液体引入装置，并经由专用的出口通路将其排出。因此，优选的是阀2包括至少四个通路，也即至少两个入口通路、一个出口通路和一个连接到容器3的通路。

在图1的示例中，阀2包括十二个通路V1-V12。

由于本示例中未用到通路V8至V12，因此它们配备有以十字表示的插头。

无论改变阀2位置的方式和机制有多少，其均被配置为能够选择性地放置在不同的位置，而在每个位置上公共分配点V0和所述通路V1-V12中的一者均彼此流体连通。

第一连接导管15连接到泵1，以便能够通过腔室10的低点16将液体引入腔室10或从腔室10中提取液体。

在该示例中，腔室10的低点16垂直地位于泵1的主体4的下端7处。

为此，下端7包括开口，该开口形成该低点16并允许在腔室10和第一导管15之间建立流体连通，从而在腔室10和公共分配点V0之间建立流体连通。

因此，第一连接导管15连接到泵1，以便能够通过低点16将液体引入腔室10或从腔室10中提取液体。

由于这可以从以下描述中推断出来，因此当腔室10同时填充一定体积的空气和一定体积的液体(假定彼此互不相溶)时，在泵1的低点16处的第一导管15的连接导致空气占据腔室10的上部，而液体占据腔室10的下部，使得液体体积通过第一导管15先于空气体积排出。

关于容器3，其包括配置为接收液体的空腔18。

在图1和图2的示例中，空腔18由沿纵轴A2穿过容器3的开口形成。

在装置的使用配置中，该纵轴A2在该示例中基本上平行于垂直的纵轴A1。

容器3包括形成垂直下端21和垂直上端22的主体20。

在该示例中，形成空腔18的开口具有沿轴A2的可变截面。

沿轴A2从主体20的上端22向下移动到下端21，空腔18包括基本上呈圆柱形的第一区段23、基本上呈锥形的第二区段24和基本上呈圆柱形的第三区段25。第一区段23的直径大于第三区段25的直径。

空腔18的第一区段23在容器3的上端22的外表面上开放，使得空腔18暴露在大气压力中，或者在任何情况下均暴露在放置容器3的环境压力中。

空腔18的第三区段25在容器3的下端21的外表面上开放，至少在所述使用配置中限定空腔18的低点26。

在图1和图2中，空腔18和装置的每个其他元件的比例都不是实际的，这些图仅用于说明本发明的原理。

作为非限制性示例，在本发明的上下文中实际设计的容器3如图3所示。

图3的容器3是一个分光光度测量单元。

仅根据其与图1的容器3的差异对图3的单元3进行描述。

单元3的空腔18包括基本上呈圆柱形的第四区段28，该区段28在容器3的下端21的外表面上开放，限定了空腔18的所述低点26。

第四区段28配置为经由螺纹连接(未示出)与导管配合，以便经由该导管将液体输送到空腔18中。

优选地，第三区段25具有直径与这样导管的内径基本上相同的区段。

第一区段23以所加工的部分圆柱形开口的形式制成，以形成两个彼此平行且平行于纵轴A2的表面29。

表面29经过抛光，并通过限定光路的距离D1彼此分离。在该示例中，光路D1为10mm。

表面29分别布置成与壳体40相对，壳体40用于接收便于优化光路的准直透镜(未示出)。

这样的单元3允许对至少部分在第一区段23处的空腔18中所接收的液体的混合物进行分光光度测量。

在一个实施例中，图1和图2的装置的容器3是分光光度测量单元，如图3所示。

参考图1，该装置包括第二导管27，用于将容器3的空腔18连接到阀2的通路V1，也称为传输通路。

当容器3是图3的单元时，在与图3相关的说明中如上文提及的所述导管由该第二连接导管27组成。

更通常地，第二连接导管27被配置为在阀2的传输通路V1和容器3的空腔18之间建立流体连通。

第二连接导管27连接到容器3，以便能够通过该空腔18的所述低点26将液体引入空腔18或从中提取液体。

在图1或图2的配置中，当空腔18含有液体时，这些液体在重力F1的作用下易于朝向第二连接导管27移动。

特别地，该配置允许经由该第二连接导管27提取空腔18中包含的大部分甚至是全部的液体。

在图1的示例中，该装置包括五个入口导管31-35和一个出口导管36。

入口导管31-35通过其一个端部分别连接到通路V2-V6，也称为入口通路。

在该示例中，每个入口导管31和32的另一端部旨在连接到取样点(未示出)，以便在该取样点和入口通路V2或V3之间分别建立流体连通。

在该示例中，该装置包括四个小瓶41-44，其中三个小瓶41-43中的每个均含有相应的液体，而一个小瓶44用于接收液体流出物。

入口导管33至35通过其另一端部分别浸入小瓶41至43中，以便能够对这些小瓶中所含液体进行取样。

出口导管36通过其一个端部连接到通路V7，也称为出口通路。其另一端部置于小瓶44中，以便能够将液体流出物倒入其中。

如上文所述，阀2可放置在不同位置，在其中每个位置，通路V1至V12中的一者设置为与公共分配点V0进行流体连通。

具体地，阀2可以选择性地占据取样位置，每个取样位置在一个相应的入口导管31-35和泵1的腔室10之间建立流体连通。

考虑到入口导管33的示例，阀2可以占据取样位置，在通路V4和分配点V0之间建立流体连通，从而在入口导管33和泵1的腔室10之间建立流体连通。这样的取样位置允许对小瓶41中所含的部分液体进行取样，并通过活塞5在第一方向S1上移动的作用将该部分液体朝向腔室10移动。

第一方向S1对应于活塞5从图1所示的第一位置或中间位置(未示出)朝向图2所示的第二位置移动。

通过将阀2放置在对应的取样位置，可以根据相同的原理分别经由入口导管34和35对小瓶42和43中所含液体进行取样，并将其引入泵1的腔室10中。

也可以使用入口导管31或32以类似的方式进行液体取样，例如将这些入口导管中一者的自由端(即与连接到阀2的入口导管相对的一端)浸入含有这种液体的单元(未示出)中，并且将阀2置于取样位置，以在分配点V0和通路V2或V3之间建立流体连通。

阀2的另一位置(也称为传输位置)允许在分配点V0和传输通路V1之间建立流体连通，从而在泵1的腔室10和容器3的空腔18之间建立流体连通。

这种传输位置允许将先前引入腔室10的液体经由连接导管15和27从腔室10移动到容器3的空腔18中。

为此，在第二方向S2上移动泵1的活塞5。

第二方向S2对应于活塞5从图2所示的第二位置或中间位置(未示出)朝向图1所示的第一位置移动。

为了避免由此引入空腔18的液体溢出，空腔18形成的体积大于腔室10的总填充容量。

传输位置还允许通过在第一方向S1上移动活塞5，将空腔18中所含液体经由连接导管27和15从空腔18移动到泵1的腔室10中，这通常在根据上文所述原理将液体引入空腔18后进行。

当阀2处于传输位置时，可以根据泵1的腔室10和容器3的空腔18之间的来回移动以移动液体，尤其是为了混合这些液体并改善该混合物的均匀性。

为了精确控制活塞5的移动以及由活塞5移动的液体的体积，泵1可包括安装在其电机(未示出)上的编码器。

之所以称之为该装置的所述使用配置，是因为它能够将该装置付诸实施，尤其是用于混合液体。因此，当阀2处于传输位置时，该配置允许液体从腔室10移动到空腔18，以及从空腔18移动到腔室10。

显而易见地，在另一配置中，其中容器3会垂直地布置在另一方向上，也即点26形成高点而不是低点，端部22形成下端而不是上端，而由于空腔18在容器3的端部22的外表面上的开口，使得通过第二导管27进入空腔18的液体在重力F1的作用下被排出。

阀2也可放置在排放位置，在本示例中，在分配点V0和出口通路V7之间建立流体连通，从而在泵1的腔室10和出口导管36之间建立流体连通。

这种排空位置允许通过在第二方向S2上移动活塞5，将在腔室10和/或第一连接导管15中存在的液体朝向小瓶44排空。

因此，图1中的装置形成一种混合装置。

作为非限制性指示，不同的导管15、27和31-36的外径约为16mm，内径约为500μm。

在一个实施例中，其中入口导管31和/或32旨在在与阀2相对较大的距离(例如几米)处对一种或几种液体进行取样，应当增大这些入口导管的内径，以减少压降。例如，在这种情况下，入口导管31和/或32的内径可等于800μm。

图4示出了装置50，该装置允许在相对较大的距离处对相对较小体积的液体进行取样。

该取样装置50可以以下述方式连接到图1的混合装置，或者连接到需要进行这种远程取样而同时又对取样液体的体积有所限制的任何其它装置。

图4中的装置50包括多路旋转阀51和取样导管52。

在该示例中，阀51包括公共分配点V21、取样通路V22和暴露在环境空气中的通路V23，也称为开放通路。

阀51配置为能够选择性地放置在液体取样位置和空气取样位置中的一者，在液体取样位置，分配点V21设置为与取样通路V22流体连通，而在空气取样位置，分配点V21设置为与开放通路V23流体连通。

在本示例中，图1所示装置的入口导管31通过与连接到阀2的入口通路V2的端部相对的一端连接到分配点V21。

取样导管52通过其中一个端部连接到取样通路V22。导管52的另一端(自由端)浸入待取样液体中，取样点位于与阀51相对较近的距离处，该距离是相对于将阀2和51相互分离的距离而言的。换句话说，入口导管31的长度远大于取样导管52的长度。

在一个实施例中，图1的装置包括一个或几个磁力搅拌器(未示出)，其配置为在取样之前使分别包含在一个或多个小瓶41至43中的液体均化。例如，每个搅拌器包括放置在对应小瓶底部的磁棒。

本发明还涉及一种物理化学分析装置，其一方面包括例如分光光度类型的检测器(未示出)，另一方面还包括上文所述的混合装置，该混合装置包括或不包括一个或几个取样装置，如图4的装置50。

在一个实施例中，构成图1中混合装置的不同部件，可能还有允许对空腔18中存在的液体进行测量的这种探测器，均被集成到一个外壳中(未示出)。

在一个实施例中，这种外壳通过增材制造的方式进行制作。

混合和分析方法的一般示例

以下示例旨在说明上文所述的混合和分析装置的一般工作原理，以及根据本发明的混合和分析方法的实施。

在该示例中，可以认为装置最初并不包括在泵1的腔室10、在阀2、在容器3的空腔18、在连接导管15和27、在进口导管31至35以及在出口导管36中的任何液体。

在该示例中，小瓶41和42分别包含第一和第二液体。

按顺序执行以下步骤。

在初始状态下，泵1的活塞5位于图1所示的第一位置。

首先，将阀2放置在第一取样位置，经由通路V4、分配点V0和第一连接导管15，在泵1的入口导管33和腔室10之间建立流体连通。

活塞5在第一方向S1上移动。

在该移动的第一阶段，在入口导管33和第一连接导管15中存在的空气逐步地渗透到腔室10中，且同时通过在入口导管33中朝向腔室10移动，直至到达与泵1连接的导管15的端部，以对小瓶41中存在的部分第一液体进行取样。

在活塞5在第一方向S1上移动的第二阶段，第一液体逐步地渗透腔室10。

第二阶段完成后，第一体积的第一液体存在在腔室10中，第二体积的第一液体填充第一连接导管15。

活塞5的移动至少在将阀2放置在第二取样位置时被中断，以经由通路V5、分配点V0和第一连接导管15在入口导管34和腔室10之间建立流体连通。

然后，活塞5的移动可以在第一方向S1上继续其冲程，使得在该移动的第三阶段期间：

-第一连接导管15中存在的所述第二体积的第一液体逐步地渗透到腔室10中，然后是在吸入第二液体之前入口导管34中存在的该体积的空气，同时

-通过在入口导管34中朝向腔室10移动，直至到达与泵1连接的导管15的端部，以对小瓶42中存在的部分第二液体进行取样。

在活塞5在第一方向S1上移动的第四阶段期间，第二液体逐步地渗透腔室10。

第四阶段完成后，室10包括：

-在上部的一定体积的空气，其一方面包括入口导管33和第一连接导管15中最初存在的该体积的空气，且另一方面包括在吸入第二液体之前入口导管34中存在的该体积的空气，

-所述第一和第二体积的第一液体，

-第一体积的第二液体。

第二体积的第二液体填充第一连接导管15。

在该示例中，第四阶段完成后，活塞5占据图2中所示的第二位置。

之后，将阀2放置在传输位置，以在泵1的腔室10和容器3的空腔18之间建立流体连通。

在第二方向S2上移动活塞5，以便将腔室10和第一连接导管15中存在的第一和第二液体的至少一部分(优选地全部)输送至容器3的空腔18。

在该示例中，该装置配置为使得在开始该移动之前，即当活塞5处于第二位置(图2)时，腔室10中存在的该体积的空气大于第一连接导管15和第二连接导管27的容量。因此，活塞5从第二位置(图2)到第一位置(图1)的移动允许将腔室10和第一连接导管15中存在的所有第一和第二液体引入空腔18。

该移动对应于填充容器3的步骤，在该移动期间，第一和第二液体至少部分混合。然而，可证明的是该混合物不足以获得令人满意的均匀性，例如出于分光光度测量的目的。

然后，通过将阀2保持在传输位置，并根据至少一个来回工序移动活塞5来执行混合步骤，该工序包括活塞5在第一方向S1和第二方向S2上的移动。

活塞5的这种移动工序致使液体在空腔18和腔室10之间的来回移动。

因此，可以改善通过混合第一和第二液体形成的溶液的均匀性。

当然，在该混合步骤期间，活塞5在第一方向S1和第二方向S2上的移动量，或者活塞5在两个相应移动之间的持续时间，可以根据待混合液体的性质和所需的均匀性水平进行调整。

混合步骤由此包括前后移动活塞5的一个或几个工序，完成混合步骤后，容器3的空腔18包含第一和第二液体的混合物，以形成可进行测量的溶液。

在该示例中，容器3是分光光度测量单元，并且对该装置进行编程，以便在混合步骤后使用分光光度检测器对该溶液进行一次或几次测量。

在这样的测量步骤之后，阀2保持或重新定位在传输位置，在第一方向S1上移动活塞5，以便将容器3中所含的至少一部分液体输送到腔室10中。

之后，将阀2置于排放位置，然后将活塞5移动到第一位置，以将液体朝向小瓶44排出。

在对相同液体或其他液体的新组合进行新的测量之前，优选地使用例如从小瓶43经由入口35取样的冲洗液执行冲洗步骤，并将其传输至装置的不同部分(腔室10、空腔18)，然后根据与刚才描述的相同原理朝向小瓶44进行排出。

本发明允许执行一个或一系列循环，包括液体取样、混合、对混合液体形成的溶液完成测量以及基于这种测量做出的分析，所有这些都是以自动化方式进行的，这尤其便于限制操作员干预和提高人身安全。

本发明还允许减小分析所需的样品的体积以及这些分析所产生的流出物的体积。

在未示出的实施例中，容器3仅用于混合，并且在不同的单元(未示出)内执行测量。为此，在腔室10和空腔18之间来回混合液体后，如此均质的溶液经由阀2的专用通路(例如通路V8)朝向这样的试管喷射。

远程取样方法

在前一示例中，将待混合的液体从小瓶41和42中取样，这些小瓶处于与阀2的相对较短的距离处，即能够使用导管33和34的距离，其短长度限制了应取样液体的量。

下文中描述了在这种混合方法的背景中，在相对较长的距离处的取样点进行取样的情况，即在需要使用相对较长长度(例如几米)的导管的距离处进行取样的情况。

本发明的取样方法允许在相对较长的距离上输送液体，同时减少实际取样的液体量。

与上文所述的混合方法不同，所述待取样的第一液体不包含在小瓶41中，而是在远程取样点进行取样，图4的装置50的导管52的自由端位于该点。对于结合该远程取样方法的混合方法，仅描述其与上文所述混合方法的不同之处。

从活塞5处于第一位置的所述初始状态开始，将阀2放置在取样位置，以经由通路V2、分配点V0和第一连接导管15在入口导管31和腔室10之间建立流体连通。相应地，将阀51放置在液体取样位置，以经由取样通路V22和分配点V21在入口导管31和取样导管52之间建立流体连通。由此，这样定位的阀2和51在取样导管52和泵1的腔室10之间建立了流体连通。

在第一方向S1上移动活塞5。

在该移动的第一阶段期间，在第一连接导管15、在入口导管31和在取样导管52中存在的空气逐步地渗透到腔室10中，且同时通过穿过取样导管52然后穿过入口导管31朝向腔室10移动，以对位于所述取样点的部分第一液体进行取样。

活塞5的移动至少在将阀51放置在空气取样位置时被中断，以在开放通路V23和入口导管31之间建立流体连通。阀2保持在如上所述的取样位置。

在活塞5在第一方向S1上移动的第二阶段期间，空气经由开放通路V23渗透入口导管31，而第一液体继续在入口导管31中移动，然后在第一连接导管15中在腔室10的方向上移动。

因此，该取样过程的原理在于对减量的液体进行取样，并在两个体积的空气之间的导管中将其输送。

通常地，可以通过计算确定和/或通过传感器(未示出)检测到在阀2处(在该示例中为在通路V2处)取样的第一液体到达。

取决于入口导管31的长度，可能需要进行中间空气净化，以将如此取样的第一液体输送到泵1的腔室10中。

可通过将阀2放置于排放位置或可能地放置于净化位置来执行中间空气净化，以将第一连接导管15设置为与专用通路(如通路V12)流体连通。在将阀2这样定位后，在第二方向S2上移动活塞5，以排出第一连接导管15和腔室10中包含的部分空气。之后，将阀2设置返回到上文所述的取样位置，然后在第一方向S1上移动活塞5，以继续朝向腔室10输送第一液体。

然后，可以如上文所述将第一液体引入腔室10，然后再将第二液体引入腔室10，并将其混合。

远程取样方法也可在其他应用中实施，例如，在不将液体样品与其它液体混合的情况下对该样品进行取样和分析。

测量pH值的实施示例

下文描述了图1的混合装置的具体实施示例，用于测量酸性水溶液的pH值。

小瓶41、42和43分别含有草酸钠溶液、pH敏感染料溶液和冲洗液(如弱酸水溶液)。

初始条件如下。以对应的溶液来填充导管33、34和35，冲洗装置的其它元件并将其暴露在环境空气中。

第一工序包括制备酸性水溶液的样品以对其进行分析。

为此，操作员将导管31的自由端浸入含有酸性水溶液的罐(未示出)中。将阀2定位，以便设置分配点V0和通路V2流体连通，在第一方向S1上移动活塞5，以抽取体积相当于导管31体积的样品，以及额外的20μL用于冲洗。将阀2定位，以便设置分配点V0和通路V1流体连通，活塞5继续其冲程直至第二位置(最高高位)，以便吸入尽可能多的空气。之后，将阀2定位，以便设置分配点V0和通路V7流体连通，并在第二方向S2上移动活塞5直至第一位置(最低低位)，以便将20μL的额外样品推送到流出物中。

第二工序包括以用作主要反应介质的草酸钠溶液冲洗装置。

为此，将阀2定位，以便设置分配点V0和通路V4流体连通，并在第一方向S1上移动活塞5，以抽取体积为200μL的草酸钠溶液。将阀2定位，以便设置分配点V0和通路V1流体连通，活塞5继续其冲程直至最高高位，以便吸入尽可能多的空气。之后，将活塞5移动到最低低位，以便将200μL的草酸钠溶液传送到容器3的空腔18中，然后再次移动到最高高位，以便将200μL的草酸钠溶液返回到泵1的腔室10中。之后，将阀2定位，以便设置分配点V0和通路V7流体连通，并在最低低位移动活塞5，以便推送200μL的草酸钠溶液，这允许在接下来的大多数分析介质中进行预冲洗。

第三工序包括取样限定体积的草酸钠溶液、染料溶液和样品。在该第三工序的情景下，可以如上文所述使用不同体积的草酸钠溶液进行一次或几次额外的预冲洗，例如使用体积为1000μL的草酸钠溶液进行第一次额外的预冲洗，使用体积为200μL的草酸钠溶液进行第二次额外的预冲洗。

为了进行取样，将阀2定位，以便设置分配点V0和通路V4流体连通，并在第一方向S1上移动活塞5，以抽取体积为790μL的草酸钠溶液。之后，将阀2定位，以便设置分配点V0和通路V5流体连通，并且活塞5在第一方向S1上继续其冲程，以抽取体积为100μL的染料溶液。之后，将阀2定位，以便设置分配点V0和通路V2流体连通，并且活塞5在第一方向S1上继续其冲程，以抽取体积为10μL的样品。

第四工序包括混合如此取样的液体。

为此，将阀2定位，以便设置分配点V0和通路V1流体连通，并且活塞5在第一方向S1上继续其冲程，直至达到其最高高位，以便吸入尽可能多的空气。之后，将活塞5移动到最低低位，以便将900μL的混合物传送到空腔18，然后移动到最高高位，以便将900μL的混合物返回到腔室10中，然后再次移动到最低低位，以便将900μL的混合物返回到空腔18中。

第五工序包括分析容器3的空腔18中存在的混合物。在该示例中，容器3是分光光度测量单元。对单元3的空腔18中存在的溶液进行原始光谱采集。

以其本身已知的方式，将该采集考虑在内的一组计算，以及之前制定的标准和涉及的体积，从而可以推断出样品的pH值。

第六工序包括将混合物朝向用于接收流出物的小瓶44排出。为此，将活塞5移到最高高位，以便将900μL的混合物引入腔室10中。之后，将阀2定位，以便设置分配点V0和通路V7流体连通，并将活塞5移动到最低低位，以便将900μL的溶液朝向流出物推送。

第七工序包括以弱酸来冲洗装置。为此，将阀2定位，以便设置分配点V0和通路V6流体连通，并在第一方向S1上移动活塞5，以抽取体积为200μL的弱酸溶液。之后，将阀2定位，以便设置分配点V0和通路V1流体连通，并将活塞5移动到最高高位，以便吸入尽可能多的空气，然后再移动到最低低位，以便将200μL弱酸传送到空腔18中，然后再次处于最高高位，以便将200μL的弱酸返回到腔室10中。之后，将阀2定位，以便设置分配点V0和通路V7流体连通，并将活塞5移动到最低低位，以便排出已经允许冲洗的200μL的弱酸。

可以如上文所述，使用不同体积的弱酸溶液进行一次或几次额外冲洗，例如，使用体积为1000μL的弱酸溶液进行第一次额外冲洗，再使用体积为200μL的弱酸溶液进行第二次额外冲洗。

第八工序是将多余的样品返回到罐中。为此，将阀2定位，以便设置分配点V0和通路V1流体连通，并将活塞5朝向最高高位移动，以便吸入体积对应于导管31加上20μL余量的体积的空气。之后，将阀2定位，以便设置分配点V0和通路V2流体连通，并将活塞5移动到最低低位，以便将空气推送到导管31中，从而使未使用的样品返回到罐中。

Claims (10)

1.一种用于混合液体的装置，该装置包括活塞(5)泵(1)、多路阀(2)、容器(3)、用于将所述阀(2)连接到所述泵(1)的腔室(10)的第一导管(15)、用于将所述容器(3)的空腔(18)连接到所述阀(2)的传输通路(V1)的第二导管(27)、几个入口导管(31-35)，每个入口管道均连接到所述阀(2)的相应的入口通路(V2-V6)，所述阀(2)能够选择性地占据：

-取样位置，每个取样位置均在所述入口导管(31-35)中的相应的一个入口导管和所述腔室(10)之间建立流体连通，以便能够通过所述活塞(5)在第一方向(S1)上移动的作用将液体中的相应的一者从该入口导管朝向所述腔室(10)移动，

-传输位置，所述传输位置在所述腔室(10)和所述空腔(18)之间建立流体连通，以便能够经由所述第一连接导管和所述第二连接导管(15，27)，通过所述活塞(5)在第二方向(S2)上移动的作用将所述液体从所述腔室(10)移动到所述空腔(18)，并通过所述活塞(5)在所述第一方向(S1)上移动的作用将所述液体从所述空腔(18)移动到所述腔室(10)，

该装置的特征在于，至少在该装置的一种使用配置中，所述空腔(18)限定低点(26)，并且所述第二连接导管(27)连接到所述容器(3)，以便能够通过该低点(26)将所述液体引入所述空腔(18)或从所述空腔提取所述液体。

2.根据权利要求1所述的混合装置，其中所述空腔(18)在所述容器(3)的与所述低点(26)相对的一端处开放。

3.根据权利要求2所述的混合装置，其中所述空腔(18)具有朝向所述低点(26)变窄的截面。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的混合装置，其中，至少当所述装置处于所述使用配置中时，所述腔室(10)限定低点(16)，并且所述第一连接导管(15)连接到所述泵(1)，以便能够通过该低点(16)将所述液体引入所述腔室(10)或从所述腔室提取所述液体。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的混合装置，其中所述容器(3)是分光光度测量单元。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的混合装置，其中所述阀(2)是主阀，该混合装置包括取样装置(50)，所述取样装置(50)包括取样阀(51)和连接到所述取样阀(51)的取样通路(V22)的取样导管(52)，所述取样阀(51)能够选择性地占据：

-液体取样位置，所述液体取样位置在所述取样导管(52)和所述入口导管(31-35)中的第一个入口导管(31)之间建立流体连通，以便能够当所述主阀(2)位于第一取样位置以在所述第一入口导管(31)和所述腔室(10)之间建立流体连通时，通过所述活塞(5)在所述第一方向(S1)上移动的作用将所述液体从所述取样导管(52)朝向所述腔室(10)移动，

-空气取样位置，所述空气取样位置在所述取样阀(51)的开放通路(V23)和所述第一入口导管(31)之间建立流体连通，所述开放通路(V23)暴露在周围空气中，以便能够当所述主阀(2)处于所述第一取样位置时，通过所述活塞(5)在所述第一方向(S1)上移动的作用将周围空气朝向所述腔室(10)移动。

7.一种用于对液体进行物理化学分析的装置，该分析装置包括根据权利要求1至6中任一项所述的混合装置。

8.根据权利要求7所述的分析装置，该装置包括分光光度检测器。

9.一种用于使用根据权利要求1至6中任一项所述的混合装置混合液体的方法，该方法包括：

-取样步骤，其中使所述液体分别从所述入口导管(31-35)朝向所述泵(1)的所述腔室(10)移动，该步骤包括将所述阀(2)定位在相应的所述取样位置，

-填充所述容器(3)的步骤，包括将所述液体的至少一部分从所述腔室(10)移动到所述空腔(18)，该步骤包括将所述阀(2)定位在所述传输位置，

-混合步骤，包括将所述液体的至少一部分从所述空腔(18)移动到所述腔室(10)，然后从所述腔室(10)移动到所述空腔(18)。

10.一种用于使用根据权利要求7或8所述的分析装置对液体进行物理化学分析的方法，该分析方法包括根据权利要求9所述的混合方法。

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