DE102011007011A1

DE102011007011A1 - Analysegerät zur automatisierten Bestimmung einer Messgröße einer Flüssigkeitsprobe

Info

Publication number: DE102011007011A1
Application number: DE102011007011A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Kathe; Ralf Steuerwald; Thomas Schipolowski; Matthias Knopp; Tobias ZACHMANN; Thomas Baumgartner
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: 2011-04-07
Filing date: 2011-04-07
Publication date: 2012-10-11
Anticipated expiration: 2031-04-08
Also published as: CN102735854A; US9897549B2; CN102735854B; US20120258542A1; DE102011007011B4

Abstract

Ein Analysegerät (100) zur automatisierten Bestimmung einer Messgröße einer Flüssigkeitsprobe umfasst: – ein Verfahrenstechnik-System zur Behandlung der Flüssigkeitsprobe und zur Bereitstellung der behandelten Flüssigkeitsprobe in einer Messzelle (K), wobei die Behandlung das Zugeben mindestens eines Reagenz (23, 123) zu der Flüssigkeitsprobe umfasst; – einen Messaufnehmer (134, 135) zur Erfassung eines mit der Messgröße korrelierten Messwerts der in der Messzelle (K) enthaltenen behandelten Flüssigkeitsprobe; – eine Steuereinheit (S) zur Steuerung des Verfahrenstechnik-Systems; und – eine Auswertungseinheit zur Bestimmung der Messgröße anhand des von dem Messaufnehmer (134, 135) erfassten Messwerts, dadurch gekennzeichnet, dass das Analysegerät (100) mindestens einen ersten Vorratsbehälter (3, 5, 103.1, 103.2, 103.3) enthaltend eine erste Reagenzienkomponente (7), mindestens einen zweiten Vorratsbehälter (9, 109) enthaltend eine zweite Reagenzienkomponente (11) und eine, insbesondere von der Steuereinheit steuerbare, Mischvorrichtung zum Vermischen einer vorgegebenen Menge der in dem ersten Vorratsbehälter (3, 5, 103.1, 103.2, 103.3) enthaltenen ersten Reagenzienkomponente (7) mit einer vorgegebenen Menge der in dem zweiten Vorratsbehälter (9, 109) enthaltenen zweiten Reagenzienkomponente (11) zur Bildung einer vorgegebenen Menge des Reagenz (23, 123) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Analysegerät zur automatisierten Bestimmung einer Messgröße einer Flüssigkeitsprobe.
Solche Analysegeräte werden beispielsweise in der Prozessmesstechnik oder in der industriellen Messtechnik eingesetzt. Beispielsweise können Analysegeräte zur Überwachung und Optimierung der Reinigungsleistung einer Kläranlage, bei der Überwachung von Belebungsbecken und des Kläranlagenauslaufs oder bei der Regelung von Fällmitteldosierung dienen. Weiterhin können Analysegeräte zur Überwachung von Trinkwasser oder zur Qualitätsüberwachung von Lebensmitteln eingesetzt werden. Gemessen und überwacht wird beispielsweise der Gehalt der Flüssigkeitsprobe an bestimmten Substanzen, zum Beispiel an Ionen wie Ammonium, Phosphat, Silikat oder Nitrat, oder an biologischen oder biochemischen Verbindungen, z. B. Hormonen, oder auch an Mikroorganismen. Andere Messgrößen, die durch Analysegeräte in der Prozessmesstechnik, insbesondere im Bereich der Überwachung von Wasser bestimmt werden, sind der Gesamtkohlenstoffgehalt (TOC) oder der chemische Sauerstoffbedarf (CSB).
Häufig wird in Analysegeräten die zu analysierende Probe mit einem oder mehreren Reagenzien versetzt, so dass eine chemische Reaktion in der Flüssigkeitsprobe auftritt. Vorzugsweise werden die Reagenzien so gewählt, dass die chemische Reaktion mittels physikalischer Methoden, beispielsweise durch optische Messungen oder mittels potentiometrischer oder amperometrischer Sensoren oder durch eine Leitfähigkeitsmessung nachweisbar ist. Beispielsweise kann die chemische Reaktion eine Färbung oder einen Farbumschlag bewirken, der fotometrisch, also mit optischen Mitteln, detektierbar ist. Die Farbintensität ist in diesem Fall vom Wert der zu bestimmenden Messgröße abhängig.
Um solche Analyseverfahren automatisiert beispielsweise im industriellen Bereich oder zur Überwachung einer Kläranlage oder eines Gewässers im Freien einzusetzen, ist es erforderlich, ein Analysegerät bereitzustellen, das die benötigten Analyseverfahren automatisiert durchführt. Die wichtigsten Anforderungen an ein solches Analysegerät sind, neben einer ausreichenden Messgenauigkeit, Robustheit, einfache Bedienbarkeit und die Gewährleistung einer ausreichenden Arbeits- bzw. Umweltsicherheit.
Aus dem Stand der Technik sind bereits halbautomatische und automatische Analysegeräte bekannt. So zeigen beispielsweise DE 102 22 822 A1 , DE 102 20 829 A1 und DE 10 2009 029305 A1 Online-Analysatoren zum Analysieren von Messproben. Die Online-Analysatoren sind jeweils als Schrankgerät ausgestaltet, das eine Steuereinheit, Flüssigkeitsvorratsbehälter für Reagenzien, Standards und Reinigungsflüssigkeiten, Pumpen zum Fördern und Dosieren der Flüssigkeitsprobe und des oder der Reagenzien in eine Küvette und einen Messaufnehmer für optische Messungen an der in der Küvette mit dem oder den Reagenzien umgesetzten Flüssigkeitsprobe aufweist Die Reagenzien werden aus den Vorratsbehältern gefördert und in die Küvette transportiert. Entsprechend wird verbrauchte Flüssigkeit aus der Küvette in den Abfallbehälter überführt.
Die Flüssigkeitsvorratsbehälter eines solchen Analysegeräts müssen von Zeit zu Zeit neu befüllt oder ausgetauscht werden. In vielen Analyseverfahren werden als Reagenzien Flüssigkeiten verwendet, die nur eine begrenzte Haltbarkeit aufweisen. Die Zeitspanne, auch als Wartungsintervall bezeichnet, nach der jeweils ein Austausch bzw. eine Neubefüllung zumindest der Reagenzien enthaltenden Flüssigkeitsvorratsbehälter erforderlich ist, ist daher häufig nicht in erster Linie durch das in den Vorratsbehältern enthaltene Flüssigkeitsvolumen und den Reagenzien-Verbrauch des Analysegeräts, sondern vielmehr durch die begrenzte Haltbarkeit der Reagenzien bestimmt. Wünschenswert ist es jedoch, ein derartiges automatisches Analysegerät über einen möglichst langen Zeitraum ohne durch Bedienpersonen durchzuführende Wartungsmaßnahmen zu betreiben.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 195 36 789 A1 geht davon aus, dass die Haltbarkeit der Reagenzien eines automatischen Analysegeräts häufig durch in die Vorratsbehälter eindringende Gase, wie Sauerstoff, Kohlendioxid oder Ammoniak reduziert wird. Bei zur Atmosphäre hin offenen Vorratsbehältern kann auch Verdunstung die Analyseergebnisse beeinträchtigen. Zur Verbesserung der Haltbarkeit von in Analysatoren enthaltenen Flüssigkeiten wird in der deutschen Offenlegungsschrift DE 195 36 789 A1 ein Gefäß für Flüssigkeiten vorgeschlagen, das den Luftzutritt und die Verdunstung begrenzt. Das Gefäß weist eine Entnahmeöffnung auf, von der ausgehend sich eine Röhre in das Gefäßinnere hinein erstreckt. Ein Gasaustausch zwischen Umgebung und der Flüssigkeit im Gefäß erfolgt über die Röhre, die vorzugsweise in die Flüssigkeit eintauchen soll. Die Größe der Entnahmeöffnung wird zur Begrenzung des Luftzutrittes und auch der Verdunstung möglichst klein gewählt.
In DE 195 36 789 A1 ist außerdem ein weiterer aus dem Stand der Technik bekannter Ansatz zur Verlängerung der Haltbarkeit von Flüssigkeiten angegeben, der darin besteht, die Öffnung des Vorratsgefäßes mit einem Septum zu versehen, das bei Entnahmeschritten mit einer Pipettiernadel durchstochen wird. Eine solche Vorrichtung stellt jedoch relativ hohe Anforderungen an die mechanische Stabilität der Pipettiernadel. Sie ist außerdem wenig robust und in der Anwendung in einem Schrankgerät, das gegebenenfalls auch im Freien zur Überwachung eines Gewässers oder in einer Kläranlage eingesetzt werden soll, ungeeignet.
Beide in DE 195 36 789 A1 beschriebene Ansätze zur Verlängerung der Haltbarkeit der Reagenzien bewirken zwar eine Verbesserung gegenüber der Verwendung von offenen Vorratsgefäßen, jedoch führen sie lediglich zu einer Verlangsamung der Degradation von Reagenzien, welche insbesondere durch Luftkontakt verursacht wird. Der Luftkontakt kann in beiden Fällen nicht vollständig vermieden werden, so dass ein wartungsfreier Betrieb des Analysegeräts über einen Zeitraum von mehreren Monaten nicht möglich erscheint. Zumindest ist eine kontinuierliche Degradation der Reagenzien und damit eine kontinuierliche Verschlechterung der Qualität der Analyseergebnisse zu erwarten.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Analysegerät zur Verfügung zu stellen, das die Nachteile des Standes der Technik überwindet. Insbesondere soll das Analysegerät in der Lage sein, über einen langen Zeitraum, insbesondere über mehrere Monate, Analyseergebnisse hoher Qualität zu liefern, ohne dass während dieses Zeitraums ein Ersatz von Reagenzien, insbesondere von Reagenzien mit begrenzter Haltbarkeit, durch eine Bedienperson erforderlich ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Analysegerät gemäß Anspruch 1.
Ein solches Analysegerät zur automatisierten Bestimmung einer Messgröße einer Flüssigkeitsprobe umfasst:

– ein Verfahrenstechnik-System zur Behandlung der Flüssigkeitsprobe und zur Bereitstellung der behandelten Flüssigkeitsprobe in einer Messzelle, wobei die Behandlung das Zugeben mindestens eines Reagenz zu der Flüssigkeitsprobe umfasst;
– einen Messaufnehmer zur Erfassung eines mit der Messgröße korrelierten Messwerts der in der Messzelle enthaltenen behandelten Flüssigkeitsprobe;
– eine Steuereinheit zur Steuerung des Verfahrenstechnik-Systems; und
– eine Auswertungseinheit zur Bestimmung der Messgröße anhand des von dem Messaufnehmer erfassten Messwerts, wobei das Analysegerät mindestens einen ersten Vorratsbehälter enthaltend eine erste Reagenzienkomponente, mindestens einen, zumindest zeitweise von dem ersten Vorratsbehälter getrennten, zweiten Vorratsbehälter enthaltend eine zweite Reagenzienkomponente, und eine, insbesondere von der Steuereinheit steuerbare, Mischvorrichtung zum Vermischen einer vorgegebenen Menge der in dem ersten Vorratsbehälter enthaltenen ersten Reagenzienkomponente mit einer vorgegebenen Menge der in dem zweiten Vorratsbehälter enthaltenen zweiten Reagenzienkomponente zur Bildung einer vorgegebenen Menge des Reagenz umfasst.

Das Reagenz kann beispielsweise ein pH-Puffer sein, der dazu dient, einen bestimmten pH-Wert der Flüssigkeitsprobe einzustellen. Es kann sich bei dem Reagenz um ein Aufschlussreagenz für die Flüssigkeitsprobe oder ein Maskierungsreagenz zur Maskierung von Störsubstanzen handeln. Unter Störsubstanzen versteht man solche chemische Substanzen, deren Anwesenheit das Messsignal des Messaufnehmers in einer Weise beeinflusst, dass die Bestimmung der Messgröße verfälscht wird.
Das Reagenz kann insbesondere mindestens eine chemische Substanz enthalten, die eine durch den Messaufnehmer detektierbare, von der zu bestimmenden Messgröße der Flüssigkeitsprobe abhängige Eigenschaft der Flüssigkeitsprobe beeinflusst. Ist die zu bestimmende Messgröße die Konzentration eines Analyten in der Flüssigkeitsprobe, beispielsweise eines Ions, wie Ammonium, Nitrat oder Phosphat, so kann beim Vermischen des Reagenz mit der Flüssigkeitsprobe aufgrund einer chemischen Reaktion, an der der Analyt und eine oder mehrere chemische Substanzen des Reagenz beteiligt sind, zur Bildung eines Reaktionsprodukts führen, das eine charakteristische, insbesondere optische, Eigenschaft aufweist, beispielsweise ein charakteristisches Absorptionsmaximum im sichtbaren Spektralbereich, im nahen Infrarot-Bereich (NIR) oder im Ultraviolett-Spektralbereich (UV). Beispielsweise kann eine Färbung oder Farbänderung der behandelten Flüssigkeitsprobe auftreten, die sich durch eine photometrische Messung bei einer oder mehreren Wellenlängen im jeweils relevanten Spektralbereich detektieren lässt. Die eine oder mehreren im Reagenz vorliegenden chemischen Substanzen können sich thermisch oder photochemisch zersetzen oder miteinander, mit Luftbestandteilen, z. B. Sauerstoff, oder sonstigen in der Umgebung vorhandenen Substanzen chemische Reaktionen eingehen, die zum Abbau der für die Bestimmung der Messgröße benötigten Substanz oder Substanzen führen. Durch die Verringerung der tatsächlichen Konzentration dieser Substanz oder Substanzen im Reagenz kann es zu einer Verfälschung der Analyseergebnisse, d. h. der Ergebnisse der Bestimmung der zu bestimmenden Messgröße in der Flüssigkeitsprobe, kommen. Es ist deshalb vorteilhaft, die Bestandteile des Reagenz in zwei oder mehr Reagenzienkomponenten aufzuteilen, die ihrerseits jeweils eine oder mehrere einzelne chemische Substanzen umfassen können, welche in der in den jeweiligen Reagenzienkomponenten vorliegenden Kombination keine oder unter den in den Vorratsbehältern herrschenden Bedingungen nur sehr langsam ablaufende chemische (Zersetzungs-)Reaktionen eingehen, und die Reagenzienkomponenten in voneinander getrennten Vorratsbehältern zu lagern.
Die vorgegebene Menge des Reagenz kann bei Bedarf automatisch vom Analysegerät, insbesondere gesteuert durch die Steuereinheit, durch Vermischen der ersten und der zweiten, bzw. gegebenenfalls auch mehrerer weiterer, Reagenzienkomponenten hergestellt werden. Diese Herstellung kann bei Bedarf wiederholt durchgeführt werden. Auf diese Weise kann eine kontinuierliche Qualitätsverschlechterung der Messergebnisse des Analysegeräts vermieden werden, da nach jedem erneuten Herstellen das Reagenz in bestmöglicher Qualität zur Verfügung steht. Das Reagenz kann jeweils unmittelbar vor der Analyse der Flüssigkeitsprobe in der für eine einzige Analyse benötigten Menge hergestellt werden. Besonders vorteilhaft ist aber das Herstellen einer für die Analyse mehrerer bzw. einer Vielzahl von Flüssigkeitsproben ausreichenden Menge an Reagenz, da auf diese Weise einerseits nicht vor jeder Messung Zeit für das Anmischen des Reagenz aufgewendet werden muss, andererseits aber nach Analyse einer bestimmten Anzahl von Flüssigkeitsproben noch bevor die Qualität der Analyseergebnisse sich wesentlich verschlechtert, ein neuer Ansatz des Reagenz hergestellt werden kann. Diese für die Analyse mehrerer bzw. einer Vielzahl von Flüssigkeitsproben ausreichende Menge an Reagenz, im Folgenden auch als Ansatz bezeichnet, kann so bemessen sein, dass das Reagenz bei einem vorhersehbaren Verbrauch im Betrieb des Analysegeräts innerhalb seiner Haltbarkeitsdauer aufgebraucht wird. Die Haltbarkeitsdauer des Reagenz entspricht der Zeitspanne innerhalb derer nach der Herstellung des Ansatzes noch verlässliche Analyseergebnisse erzielt werden. Diese Zeitspanne kann anhand von Vorexperimenten oder basierend auf Erfahrungswerten ermittelt werden. Die für mehrere oder eine Vielzahl von Analysen hergestellte vorgegebene Menge an Reagenz kann in einem hierfür vorgesehenen Mischbehälter angesetzt und gelagert werden.
Die Mischvorrichtung kann mindestens teilweise Bestandteil des Verfahrenstechnik-Systems sein. Sie kann eine von der Steuereinheit steuerbare Fördereinrichtung zur Förderung und Dosierung einer oder mehrerer Reagenzienkomponenten in einen Mischbehälter umfassen. Als Mischbehälter kann beispielsweise einer der Vorratsbehälter dienen, in denen eine der Reagenzienkomponenten enthalten ist. Die Mischvorrichtung kann in einer anderen Ausgestaltung auch einen zusätzlichen Mischbehälter umfassen, in den beide Reagenzienkomponenten gefördert und dosiert werden. Der zusätzliche Mischbehälter kann auch lediglich in einer Flüssigkeitsleitung bestehen, in der die Reagenzienkomponenten zusammengeführt und gemischt werden, bevor sie der Flüssigkeitsprobe zugegeben werden. Die Fördereinrichtung kann als Pumpe, beispielsweise als Schlauchpumpe, Membranpumpe oder als Spritzenpumpe ausgestaltet sein. Vorteilhafterweise dient dieselbe Pumpe auch dazu, das Reagenz zur Behandlung der Flüssigkeitsprobe in eine die Flüssigkeitsprobe führende Flüssigkeitsleitung oder direkt in eine Mischzelle oder in die Messzelle zu fördern und zu dosieren.
Das Verfahrenstechnik-System umfasst Flüssigkeitsleitungen, die einen Strömungsweg bilden, über den die aus einer Probenvorlage geförderte Flüssigkeitsprobe, in die Messzelle transportiert wird. Die Flüssigkeitsprobe kann beispielsweise entlang dieses Strömungswegs ein oder mehreren Behandlungsschritten unterworfen werden und die behandelte Flüssigkeitsprobe anschließend in die Messzelle gefördert werden. Das Behandeln der Flüssigkeitsprobe kann beispielsweise das Einstellen eines bestimmten pH-Werts der Flüssigkeitsprobe, einen chemischen Aufschluss oder das Zugeben eines in Anwesenheit eines bestimmten Analyten einen Farbumschlag bewirkenden Reagenz umfassen. Beispielsweise kann im Strömungsweg der Messzelle vorgeschaltet eine Behandlungszelle oder Mischzelle angeordnet sein, in der zumindest der Behandlungsschritt des Zugebens des Reagenz zu der Flüssigkeitsprobe durchgeführt wird. Alternativ kann die behandelte Flüssigkeitsprobe innerhalb der Messzelle bereitgestellt werden, indem die Flüssigkeitsprobe direkt, also unbehandelt, in die Messzelle gefördert, und dort behandelt wird. In diesem Fall dient die Messzelle gleichzeitig als Misch- bzw. Behandlungszelle.
Das Verfahrenstechnik-System kann weiterhin eine oder mehrere von der Steuereinheit steuerbare Förder- und Dosiereinrichtungen, welche z. B. Membran-, Schlauch- oder Spritzenpumpen umfassen, aufweisen, die die Flüssigkeitsprobe, das mindestens eine Reagenz bzw. die mit dem Reagenz behandelte Flüssigkeitsprobe und gegebenenfalls weitere Flüssigkeiten, z. B.
Reinigungsflüssigkeiten oder Kalibrierstandards in die Messzelle und/oder gegebenenfalls in eine der Messzelle im Strömungsweg vorgeschaltete Behandlungszelle oder Mischzelle fördern.
Der Messaufnehmer kann bezüglich der Messzelle derart angeordnet sein, dass er zur Erfassung eines Messwerts mit der in der Messzelle vorliegenden behandelten Flüssigkeitsprobe in Kontakt steht oder in Kontakt gebracht werden kann. Handelt es sich bei dem Messaufnehmer beispielsweise um einen optischen Sensor mit einer Strahlungsquelle, welche Messstrahlung emittiert, und mit einem Empfänger, welcher ein von der auf eine sensitive Oberfläche des Empfängers auftreffenden Strahlungsintensität abhängiges Messsignal ausgibt, wird der Messaufnehmer mit der Flüssigkeitsprobe in Kontakt gebracht, indem von der Strahlungsquelle emittierte Strahlung auf einem zwischen der Strahlungsquelle und dem Empfänger verlaufenden Strahlungspfad durch die behandelte Flüssigkeitsprobe, insbesondere durch die Wand oder durch ein oder mehrere Fenster der Messzelle, gestrahlt wird. Ist der Messaufnehmer als amperometrischer oder als potentiometrischer Sensor, z. B. als ionenselektive Elektrode, oder als Leitfähigkeitssensor ausgestaltet, wird er mit der behandelten Flüssigkeitsprobe in Kontakt gebracht, indem ein zum Kontakt mit der behandelten Flüssigkeitsprobe bestimmter Eintauchbereich des Messaufnehmers von der Flüssigkeitsprobe benetzt wird. Beispielsweise kann zu diesem Zweck der Messaufnehmer oder zumindest ein für die Messgröße sensitiver Eintauchbereich des Messaufnehmers innerhalb der Messzelle angeordnet sein.
Die Erfassung eines Messwerts durch den Messaufnehmer kann von der Steuereinheit initiiert werden. Die Bestimmung der Messgröße aus dem Messwert erfolgt mittels der Auswertungseinheit. Die Auswertungseinheit und die Steuereinheit können durch eine Datenverarbeitungseinheit, beispielsweise einen Computer oder einen Messumformer, gebildet sein. Die Steuereinheit und Datenverarbeitungseinheit können auch durch mehrere, insbesondere räumlich verteilte, miteinander zur Kommunikation in Verbindung stehenden Datenverarbeitungseinheiten realisiert sein. Die Funktionalität der Auswertungseinheit und der Steuereinheit kann insbesondere durch einen Mikrocomputer mit einem oder mehreren Prozessoren und einer oder mehreren Datenspeicherschaltungen realisiert sein.
In einer Ausgestaltung des Analysegeräts kann die Mischvorrichtung Mittel zum Fördern und Dosieren der zweiten Reagenzienkomponente aus dem zweiten Vorratsbehälter in den ersten Vorratsbehälter und zur Vermischung der im ersten Vorratsbehälter enthaltenen ersten Reagenzienkomponente mit der in den ersten Vorratsbehälter geförderten vorgegebenen Menge der zweiten Reagenzienkomponente umfassen. In dieser Ausgestaltung dient also der erste Vorratsbehälter als Mischbehälter und gleichzeitig als Reservoir für den neu hergestellten Ansatz des Reagenz, aus dem das Verfahrenstechnik-System zur Behandlung einer Flüssigkeitsprobe und zur folgenden Bestimmung der Messgröße eine vorgegebene Menge des Reagenz fördert. Die Mittel zum Fördern der zweiten Reagenzienkomponente in den ersten Vorratsbehälter können beispielsweise eine von der Steuereinheit betätigbare Pumpe, insbesondere eine Membranpumpe, eine Schlauchpumpe oder eine Spritzenpumpe, sowie eine oder mehrere Flüssigkeitsleitungen, die den zweiten Vorratsbehälter mit dem ersten Vorratsbehälter verbinden, umfassen. Sind mehrere erste und/oder zweite Vorratsbehälter vorhanden, umfassen die Mittel zum Fördern der zweiten Reagenzienkomponente in den ersten Vorratsbehälter vorzugsweise ein oder mehrere von der Steuereinheit betätigbare Ventile, mittels derer der Vorratsbehälter aus dem bzw. in den die Reagenzienkomponente gefördert wird, ausgewählt werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung kann das Analysegerät neben dem ersten Vorratsbehälter einen oder mehrere weitere Vorratsbehälter aufweisen, die jeweils eine vorgegebene Menge der ersten Reagenzienkomponente enthalten. Diese Ausgestaltung erlaubt es, nacheinander mehrere Ansätze des Reagenz durch Mischen der in einem Vorratsbehälter enthaltenen ersten Reagenzienkomponente mit einer vorgegebenen Menge der zweiten Reagenzienkomponente, beispielsweise durch Fördern der vorgegebenen Menge der zweiten Reagenzienkomponente in einen der Vorratsbehälter mit der ersten Reagenzienkomponente, herzustellen, wobei jeder Ansatz vorzugsweise nur so lange für Bestimmungen der Messgröße mittels des Analysegeräts verwendet wird, bis eine vorgegebene Haltbarkeitsdauer des Reagenz abgelaufen ist. Die Steuereinheit ist in diesem Fall dazu ausgestaltet, nach Verbrauch des aktuellen, d. h. des zuletzt hergestellten, Ansatzes oder nach Ablauf der Haltbarkeitsdauer des Reagenz einen neuen Ansatz herzustellen.
In dieser Ausgestaltung kann das Analysegerät neben dem zweiten Vorratsbehälter auch einen oder mehrere weitere Vorratsbehälter aufweisen, die jeweils eine vorgegebene Menge der zweiten Reagenzienkomponente enthalten. Umfasst das Analysegerät nur einen oder zumindest weniger Vorratsbehälter der zweiten Reagenzienkomponente als Vorratsbehälter der ersten Reagenzienkomponente, so kann mittels der Mischeinrichtung bzw. mittels der Fördereinrichtung zur Dosierung der zweiten Reagenzienkomponente in den die erste Reagenzienkomponente enthaltenden Vorratsbehälter die für einen Ansatz von Reagenz benötigte Menge der zweiten Reagenzienkomponente eingestellt werden. Diese Ausgestaltung ist platzsparend, da insgesamt weniger Vorratsbehälter benötigt werden. Alternativ können jedoch auch gleich viele Vorratsbehälter mit der zweiten Reagenzienkomponente wie Vorratsbehälter mit der ersten Reagenzienkomponente vorgesehen sein, wobei die jeweils in den Vorratsbehältern enthaltenen Mengen so bemessen sind, dass sich durch die Vermischung des Behälterinhalts eines Vorratsbehälters mit der ersten Reagenzienkomponente und dem eines Vorratsbehälters mit der zweiten Reagenzienkomponente das zur Herstellung des Reagenz erforderliche Mischungsverhältnis der ersten und zweiten Reagenzienkomponente einstellt.
Die Steuereinheit kann beispielsweise dazu ausgestaltet sein, die seit dem Herstellen des jeweils zuletzt hergestellten Reagenz-Ansatzes vergangene Zeit zu erfassen und nach Ablauf einer Zeitspanne, einen weiteren Ansatz herzustellen. Die Zeitspanne kann in einem Speicher der Steuereinheit als fest vorgegebener, insbesondere mit der Haltbarkeitsdauer des Reagenz zusammenhängender, Wert hinterlegt sein. Die Haltbarkeitsdauer kann beispielsweise aus Erfahrungswerten des Herstellers bzw. des Anwenders des Analysegeräts oder aus gezielten Vorversuchen abgeleitet sein. Es ist auch möglich, die Steuereinheit so auszugestalten, dass sie die in einem Speicher hinterlegte Zeitspanne anhand des Reagenz-Verbrauchs des Analysegeräts an die aktuellen Betriebsbedingungen anpasst. So kann beispielsweise bei einer Veränderung der Frequenz, mit der Flüssigkeitsproben aus der Probenvorlage entnommen und mittels des Analysegeräts die zu überwachende Messgröße bestimmt wird, oder bei einer Änderung der Umgebungsbedingungen, z. B. einer signifikanten, über längere Zeit bestehende Änderung der Umgebungstemperatur, die Zeitspanne entsprechend angepasst werden.
Die Alterung des Reagenz kann auch sensorisch überwacht werden. Häufig gehen Zersetzungreaktionen mit einer Änderung messbarer Eigenschaften des Reagenz einher, beispielsweise mit einer Verfärbung, einer Änderung des pH-Werts oder der Leitfähigkeit des Reagenz. Das Analysegerät kann daher dazu ausgestaltet sein, eine sich mit der Alterung, insbesondere mit fortschreitender Zersetzung, des Reagenz ändernde physikalische oder chemische Eigenschaft des Reagenz zu überwachen. Führt eine zunehmende Zersetzung des Reagenz beispielsweise zu einer zunehmenden Färbung oder Farbänderung des Reagenz, kann diese mittels eines optischen Messaufnehmers, insbesondere mittels desselben Messaufnehmers, der auch zur Bestimmung der Messgröße der Flüssigkeitsprobe dient, erfasst werden. Beispielsweise kann die Steuereinheit dazu ausgestaltet sein, bei zwischen zur Messwertbestimmung dienenden Messzyklen stattfindenden Kalibriermessungen zusätzlich bei einer für die Zersetzungsreaktion charakteristischen Wellenlänge eine photometrische Absorptionsmessung durchzuführen und daraus den Grad der Alterung des Reagenz abzuleiten. Beispielsweise kann ein Schwellenwert für die Absorption der charakteristischen Wellenlänge in der Steuereinheit hinterlegt sein, der einer Konzentration an Zersetzungsprodukt entspricht, bei der eine ausreichende Qualität der von dem Analysegerät zur Verfügung gestellten Messwerte der zu bestimmenden Messgröße nicht mehr gewährleistet ist. Bei Erreichen dieses Schwellenwerts führt die Steuereinheit die Herstellung eines neuen Ansatzes von Reagenz durch.
Alternativ oder zusätzlich zur Überwachung der Zeitspanne seit dem Herstellen des jeweils zuletzt hergestellten Ansatzes bzw. alternativ oder zusätzlich zur sensorischen Überwachung der Alterung des Reagenz kann die in den die erste Reagenzienkomponente enthaltenden Vorratsbehältern vorgelegte Menge so bemessen sein, dass der damit gebildete Ansatz von Reagenz bei einem durchschnittlichen Verbrauch durch das Analysegerät gerade bis zum Ablauf der Haltbarkeitsdauer ausreicht. So ist gewährleistet, dass der aktuelle Ansatz des Reagenz einerseits bis zum Herstellen des nächsten Ansatzes ausreicht, andererseits aber keine großen Restbestände von nicht mehr verwendbarem Reagenz übrig bleiben, die als Abfall entsorgt werden müssten.
In dieser Ausgestaltung kann in einem Speicher der Steuereinheit ein den Verbrauch des Reagenz repräsentierender Wert und ein die in den Vorratsbehältern enthaltene Menge der ersten Reagenzienkomponente repräsentierender Wert hinterlegt sein, wobei die Steuereinheit dazu ausgestaltet ist, anhand dieser Werte die Zeitspanne zu ermitteln, nach der eine vorgegebene Menge der zweiten Reagenzienkomponente in einen der weiteren Vorratsbehälter Reagenzienbehälter gefördert wird, um einen neuen Ansatz herzustellen.
Die zweite Reagenzienkomponente kann eine Flüssigkeit, die erste Reagenzienkomponente ein, insbesondere als Pulver oder Granulat vorliegender, in der zweiten Reagenzienkomponente löslicher Feststoff sein. Beispielsweise kann die zweite Reagenzienkomponente im Wesentlichen aus Wasser oder einem organischen Lösungsmittel bestehen. Zur Herstellung eines Ansatzes von Reagenz durch Vermischen der zweiten Reagenzienkomponente mit der ersten Reagenzienkomponente kann die als Flüssigkeit vorliegende zweite Reagenzienkomponente in den ersten Vorratsbehälter, in dem die erste Reagenzienkomponete als Feststoff vorliegt, gefördert und in der zur Einstellung eines gewünschten Mischungsverhältnisses der Reagenzienkomponenten erforderlichen Menge eindosiert werden. Eine vollständige Vermischung und Auflösung der ersten Reagenzienkomponente in der zweiten Reagenzienkomponente kann mit Hilfe eines in dem ersten Vorratsbehälter integrierten Rührers oder durch ein oder mehrfaches Umpumpen des Gemisches erreicht werden.
Die Vorratsbehälter können als flexible Reagenzienbeutel mit jeweils einem, insbesondere einzigen, Anschluss zur Verbindung der Reagenzienbeutel mit jeweils einer Flüssigkeitsleitung ausgestaltet sein. Ein flüssiges Reagenz kann einem flexiblen Reagenzienbeutel entnommen werden, ohne dass für einen Druckausgleich innerhalb des Vorratsbehälters gesorgt werden muss. Somit wird nur eine einzige Behälteröffnung zur Entnahme von Flüssigkeit benötigt, nämlich der erwähnte Anschluss zur Verbindung des Reagenzienbeutels mit einer Flüssigkeitsleitung, so dass das Eindringen von Luft, insbesondere von Sauerstoff, oder anderen reaktiven Gasen in den Vorratsbehälter weitgehend unterbunden werden kann.
Die, insbesondere als flexible Reagenzienbeutel ausgestalteten, Vorratsbehälter können vorteilhafterweise eine für sichtbares Licht und/oder UV-Strahlung undurchlässige Behälterwand aufweisen. Damit werden photochemische oder durch Strahlung beschleunigte Alterungs- bzw. Zersetzungsprozesse der in den Reagenzienkomponenten bzw. dem jeweils neu angesetzten Reagenz enthaltenen Substanzen zumindest verlangsamt oder sogar ganz unterbunden. Bei einer Ausgestaltung der Vorratsbehälter als Reagenzienbeutel kann die Behälterwand beispielsweise durch eine für sichtbares Licht und/oder UV-Strahlung undurchlässige Folie gebildet sein. Besonders vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Folien oder Beschichtungen, die zusätzlich IR-Strahlung reflektieren, und so den Beutelinhalt auch thermisch isolieren.
In einer Ausgestaltung kann mindestens dem ersten Vorratsbehälter bzw. den mehreren die erste Reagenzienkomponente enthaltenden Vorratsbehältern eine Temperiervorrichtung, insbesondere eine Kühlvorrichtung, zugeordnet sein, welche beispielsweise ein Peltier-Element umfasst. Bei oder nach dem Herstellen eines Reagenz-Ansatzes, z. B. durch Fördern der zweiten Reagenzienkomponente in den ersten Vorratsbehälter, kann der das Reagenz enthaltende Vorratsbehälter gekühlt werden, um Zersetzungsreaktionen zu verlangsamen und so die Haltbarkeitsdauer des Reagenz zu erhöhen. Mit dieser Maßnahme kann die Zeitspanne bis zur Herstellung eines weiteren Reagenz-Ansatzes weiter verlängert werden.
Sind die Vorratsbehälter als Reagenzienbeutel ausgestaltet, können sie im Analysegerat in Stützbehältern angeordnet sein, die einen Boden und die Reagenzienbeutel seitlich umgebende feste Wände aufweisen. Die Temperiervorrichtung kann beispielsweise innerhalb des Stützbehälters oder integriert in mindestens eine Behälterwand des Stützbehälters angeordnet sein. Die Behälterwände und der Boden des Stützbehälters können eine thermische Isolierung aufweisen, die das Innere des Stützbehälters gegenüber der Umgebung thermisch isoliert. Beispielsweise können die Behälterwände und der Boden eine doppelwandige Struktur besitzen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Vorratsbehälter in einer austauschbar in das Analysegerät einsetzbaren Kassette angeordnet, welche insbesondere eine Temperiereinrichtung zur Temperierung, insbesondere zur Kühlung, zumindest eines oder aller Vorratsbehälter aufweist. In der Kassette können Stützbehälter für Reagenzienbeutel nach der voranstehend beschriebenen Ausgestaltung vorgesehen sein. Zur Kühlung von Reagenzienbeuteln kann mindestens einer der Stützbehälter in seinem Inneren und/oder integriert in mindestens eine Behälterwand des Stützbehälters eine Kühlvorrichtung, beispielsweise mit einem Peltier-Element, aufweisen. Es kann zusätzlich oder alternativ eine Temperiervorrichtung, insbesondere eine Kühlvorrichtung, zur Temperierung der Kassette als ganzes vorgesehen sein. Die hier und in der voranstehenden Ausgestaltung erwähnten Temperiervorrichtungen werden vorzugsweise durch die Steuereinheit des Analysegeräts gesteuert und/oder geregelt. Sind die Vorratsbehälter in eine austauschbare Kassette integriert, kann die Kassette alternativ oder zusätzlich eine Kassetten-Steuereinheit in Form einer Datenverarbeitungseinrichtung, beispielsweise mit mindestens einem Mikroprozessor bzw. Mikrocontroller und einer Datenspeicherschaltung aufweisen. Diese Kassetten-Steuereinheit kann dazu ausgestaltet sein, die Temperiervorrichtung der Kassette bzw. gegebenenfalls den in der Kassette gebildeten Vorratsbehältern oder Stützbehältern zugeordneten Temperiervorrichtungen zu steuern und/oder zu regeln.
Die Kassette kann statt einer kompletten Datenverarbeitungseinrichtung auch lediglich einen Datenspeicher aufweisen, in dem Informationen zu den in den Vorratsbehältern enthaltenen Reagenzienkomponenten gespeichert sind. Diese Informationen können beispielsweise eine oder mehrere der folgenden Informationen umfassen: die in den Vorratsbehältern jeweils enthaltenen Menge, die Haltbarkeitsdauer der einzelnen Reagenzienkomponenten und/oder die Haltbarkeit eines durch Vermischen der Reagenzienkomponenten erzeugten Reagenz und die für die Bestimmung der Messgröße in einer Flüssigkeitsprobe erforderliche Menge an Reagenz. Der Datenspeicher kann auch die weiter oben erwähnte Zeitspanne enthalten, nach der die Steuereinheit nach Herstellung eines aktuellen Ansatzes von Reagenz einen weiteren Ansatz herstellt. Die Steuereinheit kann dazu ausgestaltet sein, nach Einsetzen der austauschbaren Kassette in das Analysegerät aus dem Datenspeicher diese Informationen auszulesen und zur Steuerung des Analysegeräts zu verwenden. Sie kann auch dazu ausgestaltet sein, Daten in den Datenspeicher der Kassette abzulegen, beispielsweise Informationen über den Verbrauch von in der Kassette enthaltenen Flüssigkeiten, insbesondere der Reagenzienkomponenten, aus denen sich die noch in der Kassette verbliebene Menge von Reagenzienkomponenten und Reagenz bestimmen lässt.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Bestimmung einer Messgröße in einer zu überwachenden Flüssigkeit mittels eines Analysegeräts, insbesondere eines Analysegeräts nach einer der voranstehend beschriebenen Ausgestaltungen und Varianten, mit einem von einer Steuereinheit gesteuerten Verfahrenstechnik-System, einer Messzelle, einem Messaufnehmer und einer Auswertungseinheit,
umfassend die Schritte:

– Behandeln einer Flüssigkeitsprobe der zu überwachenden Flüssigkeit mittels des Verfahrenstechniksystems, wobei mindestens ein Reagenz zu der Flüssigkeitsprobe zugegeben wird,
– Bereitstellen der behandelten Flüssigkeitsprobe in der Messzelle,
– Erfassen eines mit der Messgröße korrelierten Messwerts der in der Messzelle bereitgestellten behandelten Flüssigkeitsprobe mittels des Messaufnehmers und Ausgeben des Messwerts an die Auswertungseinheit,
– Bestimmen eines Werts der Messgröße anhand des von dem Messaufnehmer erfassten Messwerts durch die Auswertungseinheit, wobei das Reagenz mittels einer Mischvorrichtung des Analysegeräts hergestellt wird, indem die Mischvorrichtung eine vorgegebene Menge einer in einem ersten Vorratsbehälter enthaltenen ersten Reagenzienkomponente mit einer vorgegebenen Menge einer in einem, von dem ersten Vorratsbehälter zumindest zeitweise getrennten, zweiten Vorratsbehälter enthaltenen zweiten Reagenzienkomponente vermischt.

Die Mischvorrichtung kann von der Steuereinheit gesteuert werden. Sie kann, wie weiter oben bereits bei der Beschreibung des Analysegeräts ausgeführt, Bestandteil des Verfahrenstechnik-Systems sein.
Der Schritt des Behandelns der Flüssigkeitsprobe kann neben dem Schritt der Zugabe mindestens eines Reagenz auch weitere Verfahrensschritte umfassen. Statt nur einem Reagenz können dabei nacheinander oder gleichzeitig mehrere Reagenzien zugegeben werden. Zum Beispiel kann zunächst ein Reagenz zur Einstellung eines bestimmten pH-Werts, beispielsweise eine Pufferlösung zur Flüssigkeitsprobe zugegeben werden, danach ein weiteres, als Nachweisreagenz dienendes Reagenz, das mit einem eventuell in der Flüssigkeitsprobe enthaltenen Analyten unter einer Farbänderung oder unter Beeinflussung einer anderen physikalisch messbaren Eigenschaft der behandelten Flüssigkeitsprobe reagiert.
Die Schrittfolge der genannten Schritte des Behandelns der Flüssigkeitsprobe, des Bereitstellens der Flüssigkeitsprobe in der Messzelle, des Erfassens eines mit der Messgröße korrelierten Messwerts und des Bestimmens eines Werts der Messgröße wird auch als Messzyklus des Analysegeräts bezeichnet. Vorzugsweise wird das mindestens eine Reagenz jeweils in einem Ansatz in einer vorgegebenen Menge hergestellt, welche zur Durchführung einer Vielzahl solcher Messzyklen ausreicht.
Ein so hergestellter Ansatz kann in einem als Reagenz-Reservoir dienenden Vorratsbehälter vorgehalten werden, wobei das Verfahrenstechnik-System zur Zugabe von Reagenz zu der Flüssigkeitsprobe dieses aus dem Reagenz-Reservoir fördert. Als Reagenz-Reservoir kann insbesondere der erste Vorratsbehälter dienen, wenn die zweite Reagenzienkomponente zum Vermischen der beiden Reagenzienkomponenten in den ersten Vorratsbehälter gefördert wird, und die Vermischung der Komponenten in diesem Vorratsbehälter durchgeführt wird, wie weiter oben bereits anhand der Beschreibung des Analysegeräts ausführlich dargestellt.
Auf diese Weise können nacheinander mehrere Reagenz-Ansätze hergestellt werden. Jeder Ansatz wird nur so lange für Bestimmungen der Messgröße mittels des Analysegeräts verwendet, wie eine vorgegebene Haltbarkeitsdauer des Reagenz nicht überschritten wird. Nach Verbrauch oder nach Ablauf der vorgegebenen Haltbarkeitsdauer des zuletzt hergestellten Ansatzes kann die Steuereinheit die Herstellung eines neuen Ansatzes durch Vermischen einer vorgegebenen Menge der ersten Reagenzienkomponente mit einer vorgegebenen Menge der zweiten Reagenzienkomponente initiieren und mittels des Verfahrenstechniksystems bzw. der Mischeinrichtung durchführen. Die Haltbarkeitsdauer hängt von der Zusammensetzung des Reagenz und von den in den Vorratsbehältern herrschenden Bedingungen, wie z. B. der in den Vorratsbehältern herrschenden Temperatur ab. Sie kann durch zusätzliche Maßnahmen, wie z. B. durch Kühlen des das Reagenz enthaltenden Vorratsbehälters oder durch Schutz des im Vorratsbehälter enthaltenen Reagenz vor Einstrahlung von UV- oder sichtbarem Licht verlängert werden. Die Reagenzienmenge pro Ansatz kann vorteilhafterweise von der Steuereinheit so bemessen werden, dass bei vorhersehbarem Reagenz-Verbrauch dieses durch die durchgeführten Messzyklen innerhalb seiner Haltbarkeitsdauer im Wesentlichen aufgebracht wird. Danach wird ein neuer Reagenz-Ansatz hergestellt.
In einem Speicher der Steuereinheit kann ein, beispielsweise fest vorgegebener, mit der Haltbarkeitsdauer des Reagenz korrelierter Wert hinterlegt sein. In einer optionalen Verfahrensausgestaltung kann die Steuereinheit den im Speicher hinterlegten Wert für die Haltbarkeitsdauer anpassen, beispielsweise anhand eines Reagenz-Verbrauchs des Analysegeräts oder anhand einer Veränderung von Betriebsbedingungen. Beispielsweise kann das Analysegerät einen oder mehrere Temperaturfühler aufweisen, der oder die die Temperatur des Reagenz und/oder eine Umgebungstemperatur erfasst bzw. erfassen. Anhand der erfassten Temperaturmesswerte kann die Steuereinheit eine Anpassung des Wertes der Haltbarkeitsdauer vornehmen.
Das Analysegerät umfasst in einer bereits voranstehend beschriebenen Ausgestaltung mehrere, insbesondere 2 bis 10, erste Vorratsbehälter, welche die erste Reagenzienkomponente enthalten. Sie kann dabei einen oder mehrere, insbesondere 2 bis 10, zweite Vorratsbehälter, welche die zweite Reagenzienkomponente enthalten, umfassen. Zur Herstellung des Reagenz fördert die Mischvorrichtung eine vorgegebene Menge der zweiten Reagenzienkomponente aus dem einen Vorratsbehälter oder aus einem der mehreren zweiten Vorratsbehälter in einen der ersten Vorratsbehälter, so dass sich die in dem ersten Vorratsbehälter enthaltende erste Reagenzienkomponente mit der in den ersten Vorratsbehälter geförderten zweiten Reagenzienkomponente vermischt bzw. sich in dieser löst.
Alternativ oder zusätzlich zur Überwachung der Zeitspanne seit dem Herstellen des jeweils zuletzt hergestellten Ansatzes kann die in den die erste Reagenzienkomponente enthaltenden Vorratsbehältern vorgelegte Menge so bemessen sein, dass der damit gebildete Ansatz bei einem durchschnittlichen Verbrauch an Reagenz durch das Analysegerät gerade bis zum Ablauf der Haltbarkeitsdauer ausreicht.
In dieser Ausgestaltung kann in einem Speicher der Steuereinheit ein den Verbrauch des Reagenz repräsentierender Wert und ein die in den Vorratsbehältern enthaltene Menge der ersten Reagenzienkomponente repräsentierender Wert hinterlegt sein. Die Steuereinheit ermittelt anhand dieser Werte die Zeitspanne nach der eine vorgegebene Menge der zweiten Reagenzienkomponente in einen der weiteren Vorratsbehälter Reagenzienbehälter zur Herstellung eines neuen Reagenz-Ansatzes gefördert wird.
Die Erfindung wird nun anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1a) eine schematische Darstellung einer Anordnung von Vorratsbehältern für Reagenzienkomponenten und einer Mischvorrichtung zur Herstellung eines Reagenz-Ansatzes nach einer ersten Ausgestaltung;
b) die Anordnung nach Herstellung eines ersten Reagenz-Ansatzes;
c) die Anordnung nach Verbrauch des ersten Reagenz-Ansatzes;
d) die Anordnung nach Herstellung eines zweiten Reagenz-Ansatzes;
2 eine schematische Darstellung eines Analysegeräts mit einer Anordnung von Vorratsbehätern für Reagenzienkomponenten und einer Mischvorrichtung zur Herstellung von mehreren Reagenz-Ansätzen nach einer zweiten Ausgestaltung;
In den 1a) bis d) ist eine Anordnung 1 aus zwei ersten Vorratsbehältern 3, 5 mit einer ersten Reagenzienkomponente 7 und einem zweiten Vorratsbehälter 9 mit einer zweiten Reagenzienkomponente 11 dargestellt. Die erste Reagenzienkomponente 7 liegt im hier gezeigten Beispiel als Feststoff vor, während die zweite Reagenzienkomponente 11 eine Flüssigkeit umfasst, in der die erste Reagenzienkomponente 7 löslich ist.
Die Anordnung 1 kann ein Bestandteil eines Analysegeräts (in 1 nicht dargestellt) sein, der dazu dient, die erste Reagenzienkomponente 7 und die zweite Reagenzienkomponente 11 miteinander zu vermischen und so einen Ansatz einer vorgegebenen Menge eines Reagenz herzustellen. Dieses Reagenz kann zur Behandlung einer Flüssigkeitsprobe verwendet werden, um die Bestimmung einer Messgröße der Flüssigkeitsprobe durch das Analysegerät zu ermöglichen.
Der zweite Vorratsbehälter 9 ist über eine Flüssigkeitsleitung 12 mit den ersten Vorratsbehältern 3 und 5 verbunden. Eine erste Fördereinrichtung 13, beispielsweise eine Schlauch-, Spritzen- oder Membranpumpe, dient zur Förderung der zweiten Reagenzienkomponente aus dem zweiten Vorratsbehälter 9 in die Flüssigkeitsleitung 12 und über diese in einen der ersten Vorratsbehälter 3, 5. Der Flüssigkeitsweg vom zweiten Vorratsbehälter 9 in die beiden ersten Vorratsbehälter 3, 5 kann mittels eines Ventils 15 unterbrochen bzw. freigegeben werden. Jedem der ersten Vorratsbehälter 3, 5 ist außerdem ein weiteres Ventil 17, 19 zugeordnet, durch das ein Durchfluss von Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsleitung 12 in den jeweiligen Vorratsbehälter 3, 5 gesperrt oder erlaubt werden kann. Von der Flüssigkeitsleitung 12 zweigt eine Flüssigkeitszuleitung 14 zu einer (nicht dargestellten) Reagenz-Versorgungsleitung des Analysegeräts ab. Über die Flüssigkeitszuleitung 14 kann mittels einer weiteren Fördereinrichtung 21, beispielsweise eine Schlauch-, Spritzen- oder Membranpumpe, durch Vermischen der ersten Reagenzienkomponente 7 mit der zweiten Reagenzienkomponente 11 erzeugtes Reagenz 23 in die Reagenz-Versorgungsleitung gefördert werden.
Die von dem Analysegerät zu bestimmende Messgröße kann beispielsweise eine Konzentration eines Analyten in der Flüssigkeitsprobe sein. Als Beispiel soll hier die Bestimmung von Orthophosphat dienen. Das hier und im Folgenden beschriebene Verfahren kann jedoch auch auf die Bestimmung anderer Messgrößen, insbesondere auf die Bestimmung der Konzentration von Ammonium, Nitrat, Nitrit, Silikat, des chemischen Sauerstoffbedarfs oder der Wasserhärte übertragen werden. Bei der Orthophosphatbestimmung nach der Ascorbinsäuremethode gemäß EN-ISO 6878: 2004 wird Orthophosphat im sauren Medium mit Molybdat- und Antimon-Ionen umgesetzt, wobei sich ein Antimon-Phosphormolybdatkomplex bildet. Dieser wird mit Ascorbinsäure zum intensiv blau gefärbten Molybdänblau-Komplex reduziert. Aus einer photometrisch ermittelten Konzentration des so gebildeten Molybdänblau-Komplexes lässt sich die Konzentration von Orthophosphat in der Flüssigkeitsprobe ableiten. Näheres ist der EN-ISO 6878: 2004 zu entnehmen.
Gemäß der EN-ISO 6878: 2004 ist eine Ascorbinsäure-Lösung von 10 ± 0,5 g Ascorbinsäure auf 100 ± 5 ml Wasser zu verwenden. In einer Anmerkung verweist die Norm darauf, dass die Lösung in einer braunen Glasflasche im Kühlschrank aufbewahrt zwei Wochen haltbar ist. Ascorbinsäure wird insbesondere leicht durch Luftsauerstoff oxidiert. Soll das Analysegerät die Bestimmung von Orthophosphat normgemäß durchführen, ist also eine regelmäßige Erneuerung der zu verwendenden Ascorbinsäure-Lösung in Zeitintervallen von wenigen Wochen erforderlich. Die Erneuerung der Ascorbinsäure-Lösung erfolgt bei bisher bekannten Analysegeräten als durch eine Bedienperson durchzuführende Wartungsmaßnahme.
Mittels der in 1a) bis d) gezeigten Anordnung lässt sich der wartungsfreie Betrieb des Analysegeräts jedoch von wenigen Wochen auf bis zu mehrere Monate ausdehnen. Liegt die Ascorbinsäure als Feststoff vor, laufen Zersetzungsreaktionen, insbesondere Reaktionen mit dem Luftsauerstoff, erheblich langsamer ab als bei gelöst vorliegender Ascorbinsäure. Das für den Orthophosphat-Nachweis benötigte flüssige Reagenz, die wässrige Ascorbinsäure-Lösung, kann daher in zwei weniger reaktive Reagenzienkomponenten aufgeteilt werden, nämlich in eine erste Reagenzienkomponente 7, die als Feststoff vorliegende Ascorbinsäure umfasst, und in eine zweite Reagenzienkomponente 11, die als Lösungsmittel dienendes Wasser umfasst Dies kann in ähnlicher Weise auch auf Reagenzien übertragen werden, die zum Nachweis anderer Substanzen oder zur Bestimmung weiterer Messgrößen in Flüssigkeitsproben eingesetzt werden. Grundsätzlich können die chemischen Substanzen, die das jeweils benötigte Reagenz enthält, in eine oder mehrere Reagenzienkomponenten aufgeteilt werden, die weniger reaktiv und damit auch weniger anfällig gegenüber Zersetzungsreaktionen sind, als das aus den Reagenzienkomponenten herzustellende Reagenz selbst. Grundsätzlich kann insbesondere davon ausgegangen werden, dass eine als Feststoff vorliegende Reagenzienkomponente weniger anfällig gegenüber Zersetzung ist als die entsprechend in Lösung vorliegende Reagenzienkomponente. Weiterhin kann bei der hier beschriebenen getrennten Bevorratung der Reagenzienkomponenten berücksichtigt werden, ob in dem im Analysator zu verwendenden Reagenz Substanzen enthalten sind, die untereinander reagieren können. Die Aufteilung des Reagenz in einzelne Reagenzienkomponenten kann entsprechend derart vorgenommen werden, dass solche Substanzen als Bestandteile voneinander getrennter Reagenzienkomponenten bevorratet werden, und so erst ab dem Herstellen des Reagenz durch Vermischen der Reagenzienkomponenten miteinander in Berührung kommen.
Eine Steuereinheit des Analysegeräts steuert die automatische Herstellung eines Ansatzes von Reagenz, im hier beschriebenen Beispiel eines Ansatzes von Ascorbinsäurelösung, mittels der in 1a) bis d) gezeigten Anordnung. Hierzu werden das erste Ventil 15 und das dem ersten Vorratsbehälter 3 zugeordnete Ventil 17 geöffnet, während die Fördereinrichtung 13 eine der vorgelegten Menge der ersten Reagenzienkomponente 7 gemäß einem vorgegebenen Mischungsverhältnis entsprechende Menge der zweite Reagenzienkomponente 11 aus dem zweiten Vorratsbehälter 9 in den ersten Vorratsbehälter 3 eindosiert. Die im Vorratsbehälter 3 als Granulat vorgelegte erste Reagenzienkomponente 7 löst sich in der zweiten Reagenzienkomponente 11 unter Bildung eines für die Verwendung im Analysegerät einsatzbereiten Reagenz 23, im hier beschriebenen Beispiel einer wässrigen Ascorbinsäurelösung, auf (1b). Die Auflösung kann gegebenenfalls durch einen im Vorratsbehälter 3 enthaltenen Rührer oder durch Umpumpen des Gemisches unterstützt werden. Die geförderte Menge der zweiten Reagenzienkomponente 11 ist so auf die im ersten Reagenzienbehälter vorgelegte Menge der ersten Reagenzienkomponente 7 abgestimmt, dass der gebildete Ansatz von Reagenz 23 eine normgerechte Konzentration, hier die weiter oben angegebene Ascorbinsäure-Konzentration, aufweist. Hierzu sind entsprechende Werte im Speicher einer (in 1a) bis d) nicht dargestellten) Steuereinheit des Analysegeräts hinterlegt, die gemäß dieser hinterlegten Werte die Fördereinrichtung 13 betreibt. Die zur Herstellung des Ansatzes von Reagenz 23 verwendete Menge der ersten Reagenzienkomponente 11 bzw. die im zweiten Vorratsbehälter 9 nach Herstellung des Ansatzes noch verbleibende Menge an zweiter Reagenzienkomponente 11 kann in einem dem Vorratsbehälter 9 zugeordneten Speicherbereich eines Datenspeichers hinterlegt werden. Dieser Datenspeicher kann beispielsweise zur Steuereinheit des Analysegeräts gehören. Es kann sich aber auch um einen in einem anderen Bereich des Analysegeräts angeordneten Speicher handeln, auf den die Steuereinheit zugreifen kann. Auf diese Weise kann die Steuereinheit den Füllstand des Vorratsbehälters 9 bzw. den Verbrauch der zweiten Reagenzienkomponente 11 überwachen. Die Vorratsbehälter können beispielsweise wie in DE 10 2009 029305 A1 beschrieben, in einer austauschbaren Kassette integriert sein. Der Datenspeicher kann in diesem Fall in der Kassette angeordnet sein.
Um die Messgröße, im vorliegenden Beispiel die Orthophosphatkonzentration, in einer Flüssigkeitsprobe zu bestimmen, fördert die Steuereinheit das Reagenz 23 mittels der weiteren Fördereinrichtung 21 aus dem ersten Vorratsbehälter 3 über die Flüssigkeitszuleitung 14 in eine (in 1a) bis d) nicht dargestellte) Verfahrenstechnik-Einheit des Analysegeräts, in der das Reagenz mit der Flüssigkeitsprobe vermischt wird. Hierzu werden das erste Ventil 15 und das dem weiteren ersten Vorratsbehälter 7 zugeordnete Ventil 19 geschlossen, während das dem das Reagenz 23 enthaltenden ersten Vorratsbehälter zugeordnete Ventil 17 geöffnet bleibt. Die gemäß 1b) gebildete Menge an Reagenz 23 ist so bemessen, dass sie bei einem vorgegebenen Reagenz-Verbrauch des Analysegeräts innerhalb der Haltbarkeitsdauer des Reagenz 23 aufgebraucht wird (1c). Die Steuereinheit des Analysegeräts kann die seit dem Herstellen des Ansatzes von Reagenz 23 vergangene Zeit messen und bei Erreichen einer in einem Datenspeicher der Steuereinheit hinterlegten Haltbarkeitsdauer das Fördern von Reagenz 23 aus dem aktuellen Ansatz einstellen. Selbst wenn zu diesem Zeitpunkt noch Reagenz 23 im Vorratsbehälter 3 verblieben sein sollte, wird auf diese Weise sichergestellt, dass kein Reagenz 23, dessen Haltbarkeitsdauer überschritten ist, und das entsprechend keine ausreichende Messqualität mehr gewährleistet, zur Durchführung von Messungen in die Verfahrenstechnikeinheit gefördert wird. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, in einem dem den aktuellen Ansatz des Reagenz 23 enthaltenden Vorratsbehälter 3 zugeordneten Datenspeicher einen Wert zu hinterlegen, der die aktuelle im Vorratsbehälter 3 enthaltene Reagenz-Menge repräsentiert. Dieser Wert ergibt sich aus der im ersten Vorratsbehälter 3 ursprünglich vorgelegten Menge an erster Reagenzienkomponente 7 bzw. aus der aus dem zweiten Vorratsbehälter 9 geförderten Menge an zweiter Reagenzienkomponente 11. Aus der für die seit Herstellung des Ansatzes an Reagenz 23 mittels der Fördereinrichtung 21 aus dem Vorratsbehälter 3 geförderten Menge an Reagenz 23 kann die Steuereinheit die im Vorratsbehälter 3 verbliebene Menge an Reagenz 23 ermitteln.
Ist die Haltbarkeitsdauer des Reagenz 23 abgelaufen oder ist der Vorratsbehälter 3 leer (1c)), kann die Steuereinheit einen neuen Ansatz des Reagenz 23 herstellen. Hierzu steuert sie die erste Fördereinrichtung 13 und die Ventile 15, 17, 19, um eine vorgegebene Menge der zweiten Reagenzienkomponente 11 aus dem zweiten Vorratsbehälter 9 in den weiteren ersten Vorratsbehälter 5 zu fördern, so dass sich die darin vorgelegte Menge der ersten Reagenzienkomponente 7 in der zudosierten zweiten Reagenzienkomponente 11 löst (1d)). Die vorgelegten bzw. geförderten Mengen der jeweiligen Reagenzienkomponenten 7, 11 sind in gleicher Weise bemessen wie bei Herstellung des ersten Ansatzes (1a und b). Auch die Vermischung erfolgt in der gleichen Weise. Nach Herstellung des neuen Ansatzes steht neues Reagenz 23, im vorliegenden Beispiel eine normgerechte Ascorbinsäure-Lösung, zur Verfügung, um die Messgröße mit hoher Messqualität zu bestimmen. Die Förderung des in dem weiteren Vorratsbehälter 5 enthaltenen Reagenz 23 in die Verfahrenstechnikeinheit des Analysegeräts erfolgt mittels der Fördereinrichtung 21 über die Flüssigkeitszuleitung 14 unter entsprechender Betätigung der Ventile 15, 17, 19 der Anordnung 1. Die seit der Herstellung des neuen Ansatzes verstrichene Zeit und/oder der Verbrauch des Reagenz 23 wird in gleicher Weise überwacht wie für den ersten Ansatz von Reagenz 23.
Die Anordnung 1 kann weitere erste Vorratsbehälter enthalten, in denen jeweils eine vorgegebene Menge, insbesondere in allen Vorratsbehältern die gleiche Menge, der ersten Reagenzienkomponente 7 vorgelegt ist. Die im Vorratsbehälter 9 enthaltene Menge der zweiten Reagenzienkomponente 11 ist so bemessen, dass sie zur Herstellung eines Ansatzes von Reagenz in allen vorhandenen ersten Vorratsbehältern ausreicht. Es ist auch möglich, die hierzu erforderliche Menge der zweiten Reagenzienkomponente auf mehrere zweite Vorratsbehälter aufzuteilen.
Die Vorratsbehälter 9, 3 und 5 und gegebenenfalls vorhandene weitere Vorratsbehälter sind als Reagenzienbeutel ausgestaltet. Um die Haltbarkeitsdauer der einzelnen Ansätze von Reagenz 23 noch weiter zu verlängern, können mindestens diejenigen Vorratsbehälter die dazu bestimmt sind, das Reagenz 23 aufzunehmen, aus einem für UV-Strahlung und sichtbares Licht undurchlässigen, vorzugsweise zusätzlich Infrarotstrahlung reflektierenden, Material bestehen. Die Reagenzienbeutel sind in Stützgefäßen 16 gehalten. Die Seitenwände der Stützgefäße 16 für die Reagenzienbeutel, in denen Ansätze von Reagenz hergestellt und bevorratet werden, sind jeweils mittels einer Temperiervorrichtung 18, die beispielsweise ein oder mehrere Peltierelemente umfasst, kühlbar. Durch Kühlung kann eine Verringerung der Geschwindigkeit, mit der Zersetzungsreaktionen des Reagenz verlaufen, erreicht werden, so dass die Haltbarkeitsdauer werter verlängert werden kann.
Indem jeweils nach Verbrauch bzw. nach Ablauf der Haltbarkeitsdauer eines Ansatzes von Reagenz 23 automatisiert ein weiterer Ansatz von Reagenz hergestellt wird, kann das Analysegerät über einen vielfach längeren Zeitraum wartungsfrei betrieben werden als bekannte Analysegeräte, bei denen nach Ablauf der Haltbarkeitsdauer des Reagenz ein neuer Vorratsbehälter durch eine Wartungsperson zur Verfügung gestellt werden muss.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Analysegeräts 100 mit einer Vielzahl von Vorratsbehältern 103.1, 103.2, 103.3, 109, 136, 137, einem Verfahrenstechnik-System mit einer Vielzahl von Fördereinrichtungen 113, 132, 138, 139 für die in den Vorratsbehältern 103.1, 103.2, 103.3, 109, 136, 137 enthaltenen Flüssigkeiten, Flüssigkeitsleitungen 112, 114, 130.1, 130.2, 130.3, 133, über die die Vorratsbehälter 103.1, 103.2, 103.3, 109, 136, 137 mit einer Mischküvette K verbunden sind. Der Mischküvette K dient sowohl zur Mischung von über die Flüssigkeitsleitungen 112, 114, 130.1, 130.2, 130.3, 133 geförderten Flüssigkeiten als auch als Messzelle zur Erfassung eines Messwerts der zu bestimmenden Messgröße mittels des optischen, insbesondere photometrischen, Messaufnehmers, 134, 135 des Analysegeräts 100.
Das Analysegerät 100 kann vollständig automatisiert betrieben werden. Hierzu besitzt es eine Steuereinheit S, die im hier gezeigten Beispiel auch die Funktionen einer Auswertungseinheit, insbesondere die Bestimmung einer Messgröße anhand eines von dem Messaufnehmer erfassten Messwerts, zur Verfügung stellt. Die Steuereinheit S umfasst eine Datenverarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder einen Messumformer, mit mindestens einem Prozessor und einer oder mehreren Datenspeichern. Sie kann auch über eine Eingabevorrichtung zur Eingabe von Befehlen oder Parametern durch eine Bedienperson und/oder eine Schnittstelle zum Empfang von Befehlen, Parametern oder sonstigen Daten von einer übergeordneten Einheit, beispielsweise von einem Prozessleitsystem, verfügen. Weiterhin kann die Steuereinheit auch über eine Ausgabevorrichtung zur Ausgabe von Daten, insbesondere Messergebnissen oder Betriebsinformationen an einen Benutzer oder über eine Schnittstelle zur Ausgabe von Daten an die übergeordnete Einheit verfügen. Die Steuereinheit S ist mit Antrieben der Fördereinrichtungen 113, 132, 138, 139 und mit (hier nicht im Detail dargestellten) Ventilen verbunden, um diese zur Förderung von Flüssigkeiten aus den Vorratsbehältern 103.1, 103.2, 103.3, 109, 137, 136 in die Mischküvette K bzw. aus der Mischküvette K heraus zu fördern und um Ansätze eines oder mehrerer Reagenzien 123 herzustellen. Als Fördereinrichtungen kommen beispielsweise Pumpen, insbesondere Membran-, Schlauch- bzw. Peristaltik- und/oder Spritzenpumpen in Frage. Die Steuereinheit S ist außerdem mit dem Messaufnehmer verbunden, der im hier gezeigten Beispiel einen optischen Sender 134 und einen optischen Empfänger 135 umfasst, um diese zu steuern und aus Messsignalen des Empfängers 135 die zu bestimmende Messgröße zu ermitteln. Das Analysegerät kann auch weitere, den Flüssigkeitsbehältern zugeordnete Datenspeicher umfassen, in denen auf diese bezogene Daten, z. B. Verbrauch, Haltbarkeitsdauer oder Füllstand abgelegt sind. Auf diese Datenspeicher kann die Steuereinheit schreibend und/oder lesend zugreifen.
Das Analysegerät 100 umfasst eine Anordnung 101 von miteinander über Flüssigkeitsleitungen 112, 130.1, 130.2, 130.3 verbundenen Vorratsbehältern 109, 103.1, 103.2, 103.3 die dazu ausgestaltet sind, nacheinander, in analoger Weise wie anhand der 1a) bis d) beschrieben, mehrere Reagenz-Ansätze aus einer in mehreren ersten Vorratsbehältern 103.1, 103.2, 103.3 vorgelegten ersten Reagenzienkomponente und aus einer zweiten, in dem zweiten Vorratsbehälter 109 enthaltenen zweiten Reagenzienkomponente herzustellen. Das Herstellen der Reagenz-Ansätze wird von der Steuereinheit S automatisch durchgeführt. Die die Vorratsbehälter 109, 103.1, 103.2, 103.3 verbindenenden Flüssigkeitsleitungen 112, 130.1, 130.2, 130.3, die Fördereinrichtung 113, die dazu dient, Flüssigkeit aus dem zweiten Vorratsbehälter 109 in jeweils einen der ersten Vorratsbehälter 103.1, 103.2, 103.3 zu fördern, und nicht naher dargestellte Ventile, die zur Freigabe bzw. Sperrung von die Vorratsbehälter 109, 103.1, 103.2, 103.3 verbindenden Flüssigkeitswegen dienen, bilden eine Mischvorrichtung zur Herstellung der Reagenz-Ansätze. Die Steuereinheit S ist dazu ausgestaltet, die Antriebe (nicht dargestellt) der Fördereinrichtung 13, die beispielsweise als Spritzenpumpe ausgestaltet sein kann, und der einzelnen Ventile, insbesondere zur Vermischung der Reagenzienkomponenten zur Herstellung eines bzw. mehrerer Reagenz-Ansätze, zu betätigen.
Die zweite Reagenzienkomponente liegt auch im Beispiel der 2 als Flüssigkeit vor. Die erste Reagenzienkomponente kann als Flüssigkeit oder als Feststoff vorliegen. Durch Dosieren einer vorgegebenen Menge der im zweiten Vorratsbehälter 109 enthaltenen flüssigen zweiten Reagenzienkomponente in einen der ersten Reagenzienbehälter 103.1, 103.2, 103.3 kann ein Ansatz eines in dem Analysegerät 100 zur Behandlung einer Flüssigkeitsprobe verwendeten Reagenz hergestellt werden. Damit stehen dem Analysegerät 100 drei nacheinander automatisiert herstellbare Reagenz-Ansätze zur Verfügung. Die Zeitspanne, innerhalb derer das Analysegerät ohne das Austauschen von Vorratsbehältern durch Bedienpersonen und ohne Unterbrechung betrieben werden kann, wird auf diese Weise praktisch verdreifacht, wobei jedoch zu berücksichtigen ist, dass auch die getrennt gelagerten Reagenzienkomponenten gegebenenfalls eine begrenzte Haltbarkeitsdauer aufweisen. Bei Bedarf können noch mehr erste Vorratsbehälter vorgesehen sein, so dass entsprechend mehr automatisiert herstellbare Reagenz-Ansätze zur Verfügung stehen. Sind zur Bestimmung der Messgröße durch das Analysegerät mehrere Reagenzien mit begrenzter Haltbarkeit erforderlich, können mehrere eine Vielzahl von Vorratsbehältern und eine Mischvorrichtung umfassende Anordnungen nach Art der Anordnung 101 zur Herstellung jeweils mehrerer Ansätze der unterschiedlichen Reagenzien enthalten.
Die Anordnung 101 funktioniert in analoger Weise wie die anhand der 1a) bis d) beschriebene Anordnung 1. Die Fördereinrichtung 13 kann beispielsweise als Spritzenpumpe ausgestaltet sein. In einem ersten Schritt kann durch Steuerung des Antriebs der Spritzenpumpe mittels der Steuereinheit eine bestimmte Menge der zweiten Reagenzienkomponente aus dem zweiten Vorratsbehälter 109 in den Kolben der Spritzenpumpe gefördert werden. In einem zweiten Schritt kann die Flüssigkeit aus dem Kolben durch entsprechende Steuerung des Spritzenpumpenantriebs und der Ventile der Anordnung 101 in einen der ersten Vorratsbehälter 103.1 gefördert werden. Zur besseren Vermischung der beiden Reagenzienkomponenten und zur Unterstützung der Auflösung der ersten Reagenzienkomponente in der zweiten Reagenzienkomponente kann das im Vorratsbehälter 103.1 gebildete Gemisch umgepumpt werden. Dabei wird das Gemisch zunächst durch entsprechende Betätigung des Spritzenpumpenantriebs und der Ventile der Anordnung 101 zurück in den Kolben der Spritzenpumpe gefördert und anschließend wieder in den Vorratsbehälter 103.1 transportiert. Dies kann bei Bedarf mehrfach wiederholt werden, bis durch komplette Auflösung der ersten Reagenzienkomponente in der zweiten Reagenzienkomponente das Reagenz 123 gebildet ist.
Der erste Vorratsbehälter 103.1 dient für eine Zeitspanne, die maximal einer in der Steuereinheit hinterlegten Haltbarkeitsdauer des Reagenz entspricht, als Reagenz-Reservoir, aus dem die Steuereinheit zur Bestimmung der Messgröße eine vorgegebene Menge in die Mischküvette K des Analysegeräts 100 fördert, um diese mit einer Flüssigkeitsprobe zu vermischen. Die Steuereinheit S betätigt zu diesem Zweck die Ventile der Anordnung 101 so, dass ein Flüssigkeitsweg von dem das Reagenz 123 enthaltenden Vorratsbehälter 103.1 zur Spritzenpumpe 113 freigegeben wird. Die Steuereinheit S betätigt außerdem den Antrieb der Spritzenpumpe 113 in der Weise, dass die für eine Messung benötigte Menge des Reagenz in den Kolben der Spritzenpumpe 113 gefördert wird. Anschließend werden die Ventile der Anordnung 101 so betätigt, dass ein Flüssigkeitsweg zwischen der Spritzenpumpe 113 und der Mischküvette K über eine Flüssigkeitsleitung 114 freigegeben wird. Durch Betätigen der Spritzenpumpe 113 wird das Reagenz 123 über diese Flüssigkeitsleitung 114 in die Mischküvette gefördert.
Das Analysegerät 100 weist weiterhin eine Flüssigkeitszuleitung 131 zur Förderung der Flüssigkeitsprobe aus einer (nicht dargestellten) Probenvorlage auf. Die Flüssigkeitszuleitung 131 für die Flüssigkeitsprobe ist über eine weitere Flüssigkeitsleitung 133 mit der Mischküvette K verbunden. Die Steuereinheit S fördert die Flüssigkeitsprobe mittels der Fördereinrichtung 132, die beispielsweise als Spritzenpumpe ausgestaltet sein kann, zur Behandlung durch Zugabe des Reagenz 123 in die Mischküvette. Dort wird der Flüssigkeitsprobe, wie voranstehend beschrieben, das Reagenz 123 aus dem Vorratsbehälter 103.1 sowie gegebenenfalls weitere Reagenzien aus gegebenenfalls weiteren Vorratsbehältern (hier nicht gezeigt) des Analysegeräts 100 zugeführt.
Die Mischküvette K dient im hier gezeigten Beispiel gleichzeitig als Messzelle. Sie kann beispielsweise aus einem für die von dem optischen Sender 135 des photometrischen Messaufnehmers ausgesendeten Messstrahlung transparentem Material gebildet sein. Dient als Messstrahlung beispielsweise sichtbares Licht oder UV-Strahlung, kommt als Material für die Mischküvette beispielsweise Quarzglas in Frage. Die Mischküvette K kann auch optische Fenster aufweisen, die die Messstrahlung transmittieren.
In einer abgewandelten Ausgestaltung des Analysegeräts kann die Mischküvette auch einer eigentlichen Messzelle vorgeschaltet sein. Nach der Behandlung der Flüssigkeitsprobe in der Mischküvette wird die behandelte Flüssigkeitsprobe in diesem Fall weiter in die Messzelle transportiert, wo ein Messaufnehmer mit der in der Messzelle bereitgestellten, behandelten Flüssigkeitsprobe in Kontakt gebracht wird, um mit der zu bestimmenden Messgröße korrelierende Messwerte zu erfassen.
Im vorliegenden Beispiel wird die durch die Messzelle und damit durch die behandelte Flüssigkeitsprobe transmittierte Strahlung vom Empfänger 134 empfangen, der ein mit der Intensität der transmittierten Strahlung korreliertes Messsignal an die Steuereinheit S ausgibt. Diese ist dazu ausgestaltet, aus dem Messsignal einen Messwert der zu bestimmenden Messgröße abzuleiten und abzuspeichern und/oder über eine Benutzerschnittstelle auszugeben.
Nach der Bestimmung der Messgröße wird die Messzelle 131 entleert. Das Analysegerät 100 verfügt weiterhin über weitere Vorratsbehälter 136, 137, die Standardlösungen für Kalibrierungen und/oder Reinigungslösungen umfassen können. Mittels den Vorratsbehältern 136, 137 zugeordneter Fördereinrichtungen 138, 139 im Zusammenspiel mit zugehörigen Ventilen des Verfahrenstechnik-Systems können diese Lösungen die Mischküvette K gefördert werden.
Nach einem oder mehreren durchgeführten Messzyklen, kann eine Kalibrierung des Analysegeräts durchgeführt werden, indem aus dem Vorratsbehälter 136 ein Kalibrierstandard in die Mischküvette K gefördert wird. Der Kalibrierstandard wird wie eine „echte” Flüssigkeitsprobe aus der Probenvorlage in der Mischküvette mit dem Reagenz 123 behandelt, das über die Flüssigkeitsleitung 114 aus dem Vorratsbehälter 103.1 in die Mischküvette dosiert wird. Mittels des Messaufnehmers 134, 135 wird photometrisch ein Messwert der Messgröße bestimmt und gegebenenfalls anhand des für den Kalibrierstandard bekannten Messwerts eine Justierung des Analysegeräts 100 vorgenommen.
Wie bereits anhand des Beispiels der 1a) bis d) beschrieben, überwacht die Steuereinheit S auch bei dem in 2 dargestellten Analysegerät 100 die im Messbetrieb verbrauchte Menge an Reagenz 123 und/oder die Zeit, die seit dem Herstellen des aktuellen Reagenz-Ansatzes vergangen ist. Bei vollständigem Verbrauch des Reagenz oder bei Ablauf einer in der Steuereinheit hinterlegten Haltbarkeitsdauer stellt die Steuereinheit erneut einen weiteren Reagenz-Ansatz in einem weiteren Vorratsbehälter 103.1 her, in dem die erste Reagenzienkomponente vorgelegt ist, durch Fördern der zweiten Reagenzienkomponente aus dem zweiten Vorratsbehälter.
Der Zeitpunkt, zu dem die Haltbarkeitsdauer eines aktuellen Reagenz-Ansatz erreicht oder überschritten ist, kann auch sensorisch festgestellt werden. Hierzu kann vorteilhafterweise eine Kalibriermessung genutzt werden, da bei der Kalibrierung eine Standardlösung eingesetzt wird, die, im Gegensatz zu einer aus der Probenvorlage entnommenen Flüssigkeitsprobe, sicher frei von zusätzlichen Einflüssen, z. B. Trübung oder Verfärbung, ist. Während der Kalibriermessungen kann daher ein zusätzlicher Messwert erfasst werden, der den Grad der Zersetzung des Reagenz repräsentiert. Im weiter oben genannten Beispiel des Orthophosphatnachweis wird als Reagenz eine wässrige Ascorbinsäurelösung verwendet. Bei Alterung der Ascorbinsäurelösung tritt eine gelb/braun-Verfärbung der Lösung auf. Das Fortschreiten dieser Verfärbung ist ein Maß für den Fortschritt der Zersetzungsreaktionen der Ascorbinsäure. Sie kann deshalb neben oder anstatt der Überwachung der seit dem Herstellen des aktuellen Reagenz-Ansatzes vergangenen Zeit bzw. der Überwachung des Reagenzverbrauchs zur sensorischen Überwachung der Alterung des Reagenz herangezogen werden. So kann beispielsweise zur Überwachung der Ascorbinsäurelösung für die Orthophosphatbestimmung während der Kalibrierung eine photometrische Messung bei einer Wellenlänge von 400 nm durchgeführt werden. Die Absorption bei dieser Wellenlänge dient als Maß für den Zersetzungsfortschritt der Ascorbinsäure. In einem Speicher der Steuereinheit S kann ein Schwellenwert der Absorption hinterlegt sein, der einem Zustand der zu überwachenden Ascorbinsäurelösung entspricht, bei dem noch verlässliche Analyseergebnisse erzielt werden. Wird dieser Wert erreicht bzw. überschritten, ist auch die Haltbarkeitsdauer des Reagenz abgelaufen. Die Steuereinheit S greift dann nicht mehr auf den aktuellen Reagenz-Ansatz zurück, sondern stellt, wie beschrieben, einen neuen Reagenz-Ansatz her.
Um die Haltbarkeitsdauer des Reagenz zu erhöhen, kann das Analysegerät eine Temperiervorrichtung für die ersten Vorratsbehälter 103.1, 103.2, 103.3 aufweisen, mittels derer zumindest der den aktuellen Reagenz-Ansatz enthaltende Vorratsbehälter gekühlt werden kann. Die Vorratsbehälter 109, 103.1, 103.2, 103.3, 136, 137 können in gleicher Weise als Reagenzienbeutel ausgestaltet sein, wie im anhand der 1a) bis d) beschriebenen Beispiel.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10222822 A1 [0005]
DE 10220829 A1 [0005]
DE 102009029305 A1 [0005, 0055]
DE 19536789 A1 [0007, 0007, 0008, 0009]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

EN-ISO 6878: 2004 [0052]
EN-ISO 6878: 2004 [0053]

Claims

Analysegerät (100) zur automatisierten Bestimmung einer Messgröße einer Flüssigkeitsprobe umfassend: – ein Verfahrenstechnik-System zur Behandlung der Flüssigkeitsprobe und zur Bereitstellung der behandelten Flüssigkeitsprobe in einer Messzelle (K), wobei die Behandlung das Zugeben mindestens eines Reagenz (23, 123) zu der Flüssigkeitsprobe umfasst; – einen Messaufnehmer (134, 135) zur Erfassung eines mit der Messgröße korrelierten Messwerts der in der Messzelle (K) enthaltenen behandelten Flüssigkeitsprobe; – eine Steuereinheit (S) zur Steuerung des Verfahrenstechnik-Systems; und – eine Auswertungseinheit zur Bestimmung der Messgröße anhand des von dem Messaufnehmer (134, 135) erfassten Messwerts, dadurch gekennzeichnet, dass das Analysegerät (100) mindestens einen ersten Vorratsbehälter (3, 5, 103.1, 103.2, 103.3) enthaltend eine erste Reagenzienkomponente (7), mindestens einen zweiten Vorratsbehälter (9, 109) enthaltend eine zweite Reagenzienkomponente (11) und eine, insbesondere von der Steuereinheit steuerbare, Mischvorrichtung zum Vermischen einer vorgegebenen Menge der in dem ersten Vorratsbehälter (3, 5, 103.1, 103.2, 103.3) enthaltenen ersten Reagenzienkomponente (7) mit einer vorgegebenen Menge der in dem zweiten Vorratsbehälter (9, 109) enthaltenen zweiten Reagenzienkomponente (11) zur Bildung einer vorgegebenen Menge des Reagenz (23, 123) umfasst.
Analysegerät (100) nach Anspruch 1, wobei die Mischvorrichtung Mittel zum Fördern der zweiten Reagenzienkomponente (11) aus dem zweiten Vorratsbehälter (9, 109) in den ersten Vorratsbehälter (3, 5, 103.1, 103.2, 103.3) und zur Vermischung der im ersten Vorratsbehälter (3, 5, 103.1, 103.2, 103.3) enthaltenen ersten Reagenzienkomponente (7) mit der in den ersten Vorratsbehälter (3, 5, 103.1, 103.2, 103.3) geförderten vorgegebenen Menge der zweiten Reagenzienkomponente (11) umfasst.
Analysegerät (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Analysegerät (100) neben dem ersten Vorratsbehälter (3, 5, 103.1, 103.2, 103.3) einen oder mehrere weitere erste Vorratsbehälter (3, 5, 103.1, 103.2, 103.3) aufweist, die jeweils eine vorgegebene Menge der ersten Reagenzienkomponente (7) enthalten, und wobei die Steuereinheit (S) dazu ausgestaltet ist, nacheinander in vorgegebenen zeitlichen Abständen mehrere Ansätze des Reagenz (23, 123) durch Mischen der in einem ersten Vorratsbehälter (3, 5, 103.1, 103.2, 103.3) enthaltenen ersten Reagenzienkomponente (7) mit einer vorgegebenen Menge der zweiten Reagenzienkomponente (11) herzustellen.
Analysegerät (100) nach Anspruch 3, wobei in einem Speicher der Steuereinheit (S) ein eine Haltbarkeitsdauer des Reagenz (23, 123) repräsentierender erster Wert und/oder ein den Verbrauch des Reagenz (23, 123) im Betrieb des Analysegeräts (100) repräsentierender zweiter Wert und ein die in den ersten Vorratsbehältern (3, 5, 103.1, 103.2, 103.3) enthaltene Menge der ersten Reagenzienkomponente (7) repräsentierender dritter Wert hinterlegt ist, und wobei die Steuereinheit (S) dazu ausgestaltet ist, die Zeitspanne, nach der ein neuer Ansatz des Reagenz hergestellt wird, anhand des ersten oder anhand des zweiten und dritten Werts zu ermitteln.
Analysegerät (100) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die in den ersten Vorratsbehältern (3, 5, 103.1, 103.2, 103.3) enthaltene vorgegebene Menge der ersten Reagenzienkomponente (7) so bemessen ist, dass bei einem vorgegebenen Verbrauch des Reagenz (23, 123) durch das Analysegerät der durch Vermischen der vorgegebenen Menge der ersten Reagenzienkomponente (7) mit der zweiten Reagenzienkomponente (11) erhaltene Ansatz des Reagenz innerhalb einer vorgegebenen Haltbarkeitsdauer des Reagenz (23, 123) zumindest nahezu, insbesondere vollständig, aufgebraucht ist.
Analysegerät (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zweite Reagenzienkomponente (11) eine Flüssigkeit ist, und die erste Reagenzienkomponente (7) ein, insbesondere als Pulver oder Granulat vorliegender, in der zweiten Reagenzienkomponente (11) löslicher Feststoff ist.
Analysegerät (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Vorratsbehälter (3, 5, 103.1, 103.2, 103.3, 9, 109) als flexible, mit jeweils einer Flüssigkeitsleitung des Analysegeräts (100) verbundene Reagenzienbeutel ausgestaltet sind.
Analysegerät (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei mindestens dem ersten Vorratsbehälter (3, 5, 103.1, 103.2, 103.3) eine Temperiervorrichtung (18), insbesondere eine Kühlvorrichtung, zugeordnet ist, welche beispielsweise ein Peltier-Element umfasst.
Analysegerät (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Vorratsbehälter (3, 5, 103.1, 103.2, 103.3, 9, 109) in einer austauschbaren Kassette des Analysegeräts (100) angeordnet sind, welche insbesondere eine Temperiereinrichtung zur Temperierung zumindest eines oder aller Vorratsbehälter aufweist.
Verfahren zur Überwachung einer Messgröße in einer zu überwachenden Flüssigkeit mittels eines Analysegeräts (100) mit einem von einer Steuereinheit (S) gesteuerten Verfahrenstechnik-System, einer Messzelle (K), einem Messaufnehmer (134, 135) und einer Auswertungseinheit, umfassend die Schritte: – Behandeln einer Flüssigkeitsprobe der zu überwachenden Flüssigkeit mittels des Verfahrenstechniksystems, wobei mindestens ein Reagenz (23, 123) zu der Flüssigkeitsprobe zugegeben wird, – Bereitstellen der behandelten Flüssigkeitsprobe in der Messzelle (K), – Erfassen eines mit der Messgröße korrelierten Messwerts der in der Messzelle (K) bereitgestellten behandelten Flüssigkeitsprobe mittels des Messaufnehmers (134, 135) und Ausgeben des Messwerts an die Auswertungseinheit, – Bestimmen eines Werts der Messgröße anhand des von dem Messaufnehmer (134, 135) erfassten Messwerts durch die Auswertungseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass das Reagenz (23, 123) mittels einer Mischvorrichtung des Analysegeräts (100) hergestellt wird, indem die Mischvorrichtung eine vorgegebene Menge einer in einem ersten Vorratsbehälter (3, 5, 103.1, 103.2, 103.3) enthaltenen ersten Reagenzienkomponente (7) mit einer vorgegebenen Menge einer in einem zweiten Vorratsbehälter (9, 109) enthaltenen zweiten Reagenzienkomponente (11) vermischt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Mischvorrichtung, insbesondere als Bestandteil des Verfahrenstechniksystems, von der Steuereinheit (S) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei ein Messzyklus des Analysegeräts (100) die besagten Schritte des Behandelns der Flüssigkeitsprobe, des Bereitstellens der behandelten Flüssigkeitsprobe in der Messzelle (K), des Erfassens und Ausgebens des mit der Messgröße korrelierten Messwertes und des Bestimmens des Werts der Messgröße anhand des Messwerts umfasst, und wobei das Reagenz (23, 123) jeweils in einem Ansatz in einer vorgegebenen Menge hergestellt wird, welche zur Durchführung einer Vielzahl von Messzyklen ausreicht.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Ansatz des Reagenz (23, 123) in einem als Reagenz-Reservoir dienenden Vorratsbehälter vorgehalten wird, wobei das Verfahrenstechnik-System zur Zugabe von Reagenz (23, 123) zu der Flüssigkeitsprobe das Reagenz (23, 123) aus dem Reagenz-Reservoir fördert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei das Analysegerät (100) mehrere, insbesondere 2 bis 10, erste Vorratsbehälter (3, 5, 103.1, 103.2, 103.3) enthaltend die erste Reagenzienkomponente (7) und einen oder mehrere, insbesondere 2 bis 10, zweite Vorratsbehälter (9, 109) enthaltend die zweite Reagenzienkomponente (11) aufweist, und wobei zur Herstellung des Reagenz (23, 123) die Mischvorrichtung eine vorgegebene Menge der zweiten Reagenzienkomponente (11) aus dem einen zweiten Vorratsbehälter (9, 109) oder aus einem der mehreren zweiten Vorratsbehälter (9, 109) in einen der ersten Vorratsbehälter (3, 5, 103.1, 103.2, 103.3) fördert, so dass sich die in dem ersten Vorratsbehälter (3, 5, 103.1, 103.2, 103.3) enthaltene erste Reagenzienkomponente (7) in der in den ersten Vorratsbehälter (3, 5, 103.1, 103.2, 103.3) geförderten zweiten Reagenzienkomponente (11) löst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Steuereinheit (S) nach Verbrauch oder nach Ablauf einer vorgegebenen Haltbarkeitsdauer eines zuletzt hergestellten Ansatzes von Reagenz (23, 123) die Herstellung eines neuen Ansatzes von Reagenz (23, 123) durch Vermischen einer vorgegebenen Menge der ersten Reagenzienkomponente (7) mit einer vorgegebenen Menge der zweiten Reagenzienkomponente (11) durchführt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Ablauf der vorgegebenen Haltbarkeitsdauer sensorisch festgestellt wird.