CN1653339A - 用于分析测试样本并且用于提供相应的分析数据的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的设备包括下列可替换的模块：至少一个功能模块(10)，其提供表示至少一个物理的或者化学的过程参数的测量信号；至少一个泵模块(9)，其依赖于各自使用的功能模块(10)，以可预定的循环向功能模块(10)提供可预定的样本量和/或可预定的至少一种试剂的量或者可预定的清洁剂的量；电子模块(36)，其控制各自使用的泵模块(9)和/或各自使用的功能模块(19)的工作循环，评估由功能模块(10)提供的测量信号，并且提供测试样本的相应分析数据。

Description

用于分析测试样本并且用于提供相应的分析数据的设备
本发明涉及用于分析测试样本并且用于提供相应的分析数据的设备。
所谓的在线分析仪由本受让人在STAMOLYS的商标下市售。该分析仪用于净化装置的清洁性能的监视和优化，用于曝气槽和净化装置的排出物的监视，或者用于监视填料的定量进料。测量和监视的参数的示例包括测试样本中的铵、磷酸盐或者硝酸盐的浓度。基于已知的测量方法进行测试样本的分析，本文中不需要详细考虑这些已知的测量方法。
优选地，在线分析仪连续地每天记录信息作为时间的函数。一方面，该分析仪可靠地传递关于装置显影操作的所需信息；另一方面，提供关于处理技术中可能需要的改变的信息。基于分析数据，有时能够获得运行装置和运行成本的极大节约。
包括色度测量设备的在线分析仪中的工作过程大概如下文所述：泵在混合容器中注满滤液，即所收集的测试样本。试剂泵以规定的混合比例向测试样本中加入适当的试剂。该试剂同测试样本发生反应，由此该测试样本以特有的方式改变颜色。借助于光度计或者光谱仪来确定经引导通过反应测试样本的辐射的消光或吸收。消光或吸收传递了关于测试样本中化学元素或者化学化合物的浓度的信息。优选地，在STAMOLYS分析仪的情况中还控制光度计的温度。这样，在短的时间内可以出现计划中的滤液和试剂之间的反应，并且该反应是可复验性地出现。
在线分析仪必须总是与给定的应用相匹配。这样，使用了广泛变化的泵系统和测量设备。此外，在线分析仪通常被设计为用于特定数目的测量位置，从这些位置按时间顺序获取测试样本。结果，控制/评估单元、所谓的电子部分也必需同各自使用的泵和测量系统相匹配。因此，最终结果是不同构建的分析仪具有非常巨大的多样性。从制造的观点来看，已知分析仪的构建是非常复杂且不灵活的。
本发明的目的在于提供成本有利的并且高度灵活的在线分析仪。
通过包括下列可替换模块的设备实现了该目的：至少一个功能模块，其提供表示至少一个物理的或者化学的过程参数的测量信号；至少一个泵模块，其能够依赖于各自使用的功能模块，以可规定的循环向功能模块提供可预定的样本量和/或可预定的至少一种试剂的量或者可预定的清洁剂的量；和电子模块，其控制各自使用的泵模块和/或各自使用的功能模块的工作循环，评估由功能模块提供的测量信号，并且得出可利用的测试样本的相应分析数据。根据本发明，通过改变和替换同独立的测量参数和测量方法相匹配的独立的模块，使用最大数目的不同模块，可以实现分析仪的最多的种类。
优选地，电子模块本身也具有模块化结构。其基本上分为三个部件：
-用于不同测量方法的发射机模块(这里人们可以辨别，例如，用于色度测量方法的模块、用于光谱测量方法的模块和用于离子选择测量方法的模块)；
-处理器模块，其依赖于各自的应用情况确定信号处理；
-外围模块，其控制例如阀门。
控制/评估电子装置的模块化结构的目的，同样也是本情况的目的，在于减少部件的多样性。电子装置的模块化结构可以通过数据显示方式中的或者同用户的连接方式中的大的灵活性而有所区别。优选地，电子单元的模块可以插入到承载单元上并且同时与其相接触。以相似的方式，功能模块和泵模块等也通过插头机构简单并且快速地紧密连接到承载单元。
功能模块是，例如，离子选择测量设备或者色度测量设备。色度测量设备可以是光度计或者光谱仪。色度测量设备可以确定，例如，测试样本中的铵、硝酸盐或者正磷酸盐的浓度。
在本发明分析仪的有利的进一步发展方案中，用于制备测试样本的设备集成到功能模块中。这导致了紧凑的结构形式。特别是提供了混合器模块，其中测试样本和至少一种试剂以可预定的比例混合在一起。
本发明设备的有利的进一步发展方案提供了显示模块，其中，分析数据或者校准数据显示在显示模块上。优选地，额外提供电子模块，其可用于不同的显示和/或输出模块。这样，由此在分析仪的情况中获得了关于部件多样性的合理化。对于测量数据的显示，简单替换前面/显示模块使得能够实现不同的显示尺寸和色彩表现。对于同用户的连接，替换或者安装适当的模块使得有可能改变待测样本强度的数目、测量值的传递方式、以及电源，并且与用户的需求相适应。
根据本发明的设备的一个实施例(对于某些应用而言是重要的)，额外提供了至少一个下列模块：
-管道开关模块，用于在不同的处理循环之间进行切换；
-测量位置开关模块，用于从至少两个不同的测量位置提取出测试样本；
-进行模块，通过该模块从测量位置提取测试量，测试量在分析前存储在该模块中；
-冷却模块，用于保持试剂和/或测试样本的冷却；
-消化模块，用于样本制备。
在模块可替换地安装在承载单元上时，结合本发明的设备是特别有利的。在该情况中，优选地，不同的模块安装在适当提供的位置。不同类别(功能模块、泵模块等)的模块在它们的尺寸上，以及在它们的连接方式上是近似相等的。
如果分析仪位于户外或者位于无保护的位置，则承载单元优选地安置在机壳中。如果分析仪被设置在受保护的位置，则本发明设备的成本有利的变化方案提出，承载单元安装在框架上。优选地，该框架或者承载单元被另外构造为可被折叠。
在本发明设备的有利的进一步发展方案中，提供了至少一个容器，其中存贮了至少一种试剂。为了确保运输不出现问题，用于试剂或者清洁剂的容器被配置在容纳单元中。如果该容纳单元额外用于捕获泄露的试剂或者清洁剂，则以收集盘的形式提供该容纳单元。
根据本发明设备的实施例的优选形式，电子模块和分析仪的剩余模块在机壳中彼此分离，或者配置在框架上。这样，可以有目的地使干的部分和湿的部分彼此分离。特别地，避免了溢出或者泄露的液体与电子部分相接触。而且，电子模块优选地配置在机壳或者框架的上区域。此外，通过至少一个隔离壁，配置功能区域“分析模块”中的电子/电气部件使其与非电气或者非电子部件分离。
根据本发明设备的有利的进一步发展方案，提供了出口，通过该出口可以排放反应后的测试样本和/或用于清洁泵模块、功能模块和混合器模块的清洁剂。一种变化方案提出，出口位于机壳的侧壁上并且通过连接管线将反应后的测试样本和/或用过的清洁剂引导至出口。可替换地，提供了出口管线，其配置在机壳的下区域。为了确保反应后的测试样本或者清洁剂的安全排放，出口管线的截面积比功能模块的出口开口的截面积大数倍。
在许多应用的实例中，需要必须彼此并行地进行多种分析。就此而言，本发明设备的优选实施例提出，多个模块化构建的测量设备被配置为空间上彼此相邻。而且，提供了公共的电子模块，通过该模块控制各个测量设备，并且该模块可以利用各个测量设备的分析数据。
现将基于附图更加详细地描述本发明，其附图如下所示：
图1：本发明分析仪的前视示意图，
图2：本发明分析仪的截面示意图，
图3：适于色度测量的本发明分析仪的实施例形式的前视图，
图3a：图3的细节A的图示，
图3b：管道开关模块的不同扩展阶段的图示，
图4：适于光度计测量或者光谱仪测量的本发明分析仪的实施例形式的前视图，
图4a：图4的细节B的示图，
图5：适于离子选择测量的本发明分析仪的实施例的第一形式的前视图，
图5a：图5的细节C的示图，
图6a：本发明分析仪的可折叠实施例在运行状态下的侧视图，
图6b：图6a所示的本发明分析仪的可折叠实施例在打开状态下的侧视图，
图7：图6a的细节D的示图，
图8：具有附属模块的本发明分析仪的实施例形式的前视图，
图9：适于多参数分析的本发明分析仪的实施例形式的前视图。
图1示出了本发明分析仪1的前视示意图。图2示出了图1的分析仪1的截面。在本发明的分析仪1的情况中，根据下列功能区域存在清楚的分界：
-功能区域2，包含机壳5的上部中的电子模块和/或显示模块和/或操作模块；
-功能模块3，包含分析模块，即，在机壳5的中部中的至少一个功能模块10和可能的混和模块16、泵模块9和依赖于应用的管道开关模块8；
-功能模块4，包含机壳5的下部中的试剂和清洁剂存贮器。
分成功能区域2、3、4带来了下述优点：
-模块的清晰配置
-简便的安装
-简便的维护
-简便的服务。
而且，如从图2中可以看到的，在功能模块3的湿的部分13和干的部分12之间存在清楚的分界。通过隔离壁40使电子和电气部件同分析模块8、9、10、16的机械部件分开。附带提及，功能模块2相类似地构造。图6a和6b是本实施例的良好说明，此外，其中通过折叠设备外部的承载单元33，使得接入电气/电子部件更加容易。
如上文已经解释的，本发明的分析仪1的基本部件是，泵模块9、功能模块10和电子模块36。此外，本分析仪1包括显示/输入模块2，其包含显示器6和操作键盘7。
电子/显示和/或操作模块2配置在机壳5的上区域中。所谓的分析模块在空间上位于其下面；在所说明的情况中，如已经指出的，分析模块3包括管道开关模块8、泵模块9和功能模块10。在分析模块的区域3下面安置有用于存贮试剂和清洁剂的区域4。试剂或清洁剂存贮在容器11中。通过有目的地分为功能区域2、3、4并且将功能区域2、3、4细分成模块，可以看到，本发明的分析仪1是有序的、可靠的和准确的。
图3示出了适于色度测量的本发明分析仪1的实施例形式的前视图。图3a提供了图3的放大的细节A的图示。图3b包含管道开关模块8的不同扩展阶段的图示。
应当指出，在图3中，以及在图4和5中，本发明的分析仪1的结构是易于理解的、清除的并且是经过良好布置的。根据情况，在机壳5中或者在承载单元33上为每个模块分配固定的位置。显然，依赖于具体的应用，功能模块10的详细结构将有所不同。这样，在图3中，安装了光度计模块14作为功能模块10。在图4中，功能模块10是UV光谱仪模块25，或者是UV光度计模块，而图5使用离子选择测量模块31用作功能模块10。在图3a、4a和5a中更加详细地再次显示了图3、4和5的分析模块的功能区域3的模块8、9、10、16。选择模块8、9、10、16的尺寸使得，例如，视情况而定，可以简便地在机壳5中，或者在承载单元33上安装光度计模块14来替换离子选择测量模块31而不存在问题。图3所示的光度计模块14包括混合器模块16和光度计子块15。当然，混合器模块16不必是光度计模块14的集成部分。混合器模块16还可以配置在光度计模块14外部。
图3或3a所示的泵模块9包括两个蠕动泵或者软管泵20作为开始。通过蠕动泵20，滤液，也即收集的测量样本，和试剂注入到混合器模块16中，并且随后注入到功能模块10中-这里是光度计模块14。图3和3a中标出的是夹管阀21。同样示出的定量进料管22是可选择的部分。根据本发明，依赖于各自的应用选择泵模块9的结构。这样，在某一实例中，一个泵20可以是足够的；而在其他应用中，将需要多于两个的泵20。于是，泵模块9被这样构成，使得可以实现任何的组合，而不需要作出涉及基本模块化结构和模块尺寸的任何修改。
图3b示出了管道开关模块8的不同变化方案。在左边的变化方案中，不能开关任何东西。在其他的管道开关模块8的情况中，阀门18的数目依赖于待操作管道的最大数目。优选地，阀门18是双向阀门。通过适当调节的电子模块36来控制阀门18、泵20和功能模块10。该电子模块36同样地被构造为能够同具体的应用相匹配而具有极少的故障。
而且，如从图3、4和5中可以看到的，容器11位于收集盘24中。该收集盘24还可以用作运输容器。反应后的测试样本和用后的清洁剂通过出口管17排放。如图7中所示，在收集盘24中还提供了泄露传感器32。
图6a和6b示出了可以从机壳5中折叠放出的本发明分析仪1的侧视图。
图8是配备有附属模块37、38、39的本发明分析仪1的实施例形式的前视图。这些附属模块是其中存贮了测试样本的外部样本采集器37、外部消化模块38和冷却模块39。
图9示出了适于多参数分析的本发明分析仪1的实施例形式的前视图。特别地，该装置包括，作为功能模块10的光度计14、离子选择测量模块31和UV光谱仪模块25。由电子模块36启动和评估不同的模块。相似地，仅提供了一个显示模块35；6和一个操作模块7。本实施例对于试剂和清洁剂的存贮是相同的。不同分析仪的分立模块14；25；31；8、9配置在承载单元33上。

Claims (21)

1.用于分析测试样本并且用于提供相应的分析数据的设备，其中所述设备具有下列可替换的模块：
至少一个功能模块(10)，其提供表示至少一个物理的或者化学的过程参数的测量信号；
至少一个泵模块(9)，其依赖于各自使用的功能模块(10)，以可预定的循环向功能模块(10)提供可预定的样本量和/或可预定的至少一种试剂的量或者可预定的清洁剂的量；
电子模块(2)，其控制各自使用的泵模块(9)和/或各自使用的功能模块(10)的工作循环，评估由功能模块(10)提供的测量信号，并且提供测试样本的相应分析数据。
2.权利要求1的设备，
其中功能模块(10)包括离子选择测量设备(31)或者色度测量设备。
3.权利要求2的设备，
其中色度测量设备包括光度计(14)或者光谱仪(25)。
4.权利要求1的设备，
其中用于制备测试样本的设备集成到功能模块(10)中。
5.权利要求1的设备，
其中提供了混合器模块(16)，其中测试样本和至少一种试剂以可预定的比例混合在一起。
6.权利要求1的设备，
其中提供了显示模块(35)，其中，分析数据提供在所述显示模块上。
7.权利要求6的设备，
其中构造电子装置(36)使其可用于不同的显示模块(35)。
8.权利要求1的设备，
其中提供了至少一个下列模块：
管道开关模块(8)，用于在不同的处理循环之间进行切换；
测量位置开关模块，用于从至少两个不同的测量位置提取出测试样本；
进行模块(37)，通过该模块从测量位置提取测试量，测试量在分析前存储在该模块中；
冷却模块(39)，用于冷却试剂和/或测试样本；
消化模块(38)，用于样本制备。
9.权利要求1～8之一的设备，
其中模块(2；8；9；10)可替换地安装在承载单元(33)上。
10.权利要求9的设备，
其中承载单元(33)配置在机壳(5)中。
11.权利要求9的设备，
其中承载单元(33)安装在框架上。
12.权利要求11的设备，
其中框架或者承载单元(33)被可折叠地构造。
13.权利要求1的设备，
其中提供了至少一个容器(11)，其中存贮了至少一种试剂。
14.权利要求13的设备，
其中提供了收集单元(24)，其中配置了至少一个用于试剂和/或清洁剂的容器(11)，并且
其中收集单元(24)被构建为泄漏保护器和/或运输容器。
15.前述一个或者多个权利要求中的设备，
其中电子模块(36)配置在机壳(5)或者承载单元(33)的上部。
16.权利要求15的设备，
其中配置模块(8；9；10)的电气/电子部件，或者干的部分(12)，使其通过隔离壁(40)同模块(8；9；10)的机械部件，或者湿的部分(13)分离。
17.权利要求1的设备，
其中提供了出口，通过该出口可以排放反应后的测试样本和/或用于清洁泵模块、功能模块和混合器模块(8；10；16)的清洁剂。
18.权利要求10和17的设备，
其中在机壳(5)的侧壁上提供所述出口，并且通过连接管线将反应后的测试样本和/或清洁剂引导至该出口。
19.权利要求17的设备，
其中提供了出口管(17)，其配置在机壳(5)的下部。
20.权利要求19的设备，
其中出口管(17)的截面积比功能模块(10)的出口开口的截面积大数倍。
21.前述一个或者多个权利要求中的设备，
其中多个模块化构建的测量设备(1)被配置为空间上彼此相邻，并且
其中提供了公共的电子模块(36)，通过所述电子模块(36)控制各个测量设备(1)，并且所述电子模块(36)可以利用各个测量设备(14；15；31)的分析数据。
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