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Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die mobile Ermittlung mindestens eines Größenwertes oder Größenwertbereichs einer Flüssigkeitsprobe wie einer physikalischen, chemischen und/oder biologischen Eigenschaft und/oder bezüglich in der Flüssigkeitsprobe enthaltener Stoffe und/oder Organismen, wobei es sich bei der Flüssigkeitsprobe um Wasser eines Schwimmbeckens oder Teiches handelt. Dabei wird die Flüssigkeitsprobe in einem ersten Schritt in einem tragbaren Reaktionsbehälter mit einem Indikator/Reaktions-Mittel zu einem Analysegemisch vermengt. In einem nachfolgenden Schritt wird ein optischer Wert des Analysegemischs ermittelt und einem nächstkommenden Referenzwert aus mehreren vorgegebenen Referenzwerten zugeordnet. Dabei ist der ermittelte optische Wert durch einen Farbwert des Analysegemisches gebildet, wodurch der optische Wert besonders genau erfasst und somit auch geringe Abweichungen mittels der optischen Detektionseinrichtung erfasst werden können. Unter den Begriff Referenzwert können sowohl vorgegebene absolute beziehungsweise punktuelle Werte als auch vorgegebene Wertebereiche fallen. Dabei werden mittels der optischen Detektionseinrichtung neben dem optischen Wert des Analysegemisches zusätzlich optische Referenzwerte von Referenzflächen einer Vergleichsskala des Reaktionsbehälters ermittelt, wobei das Analysegemisch und die Referenzflächen von der optischen Detektionseinrichtung gleichzeitig erfasst werden. Hierdurch ist es möglich, eine an dem Reaktionsbehälter angebrachte Skala aus Referenzfarbwerten zur Kalibrierung des Auswertungsgerätes zu nutzen. Hierdurch können auch bei zeitlich auseinanderliegenden Messungen unter unterschiedlichen Lichtverhältnissen vergleichbare Analyseergebnisse erzielt werden. In jedem Fall sind diese Referenzwerte wiederum jeweils einem Größenwert oder einem Größenwertbereich zugeordnet. Dabei wird der optische Wert des Analysegemisches aus Bilddaten ermittelt, die durch die optische Detektionseinrichtung generiert werden. Hierdurch kann die optische Detektionseinrichtung durch eine Kamera, wie insbesondere durch eine handelsübliche digitale Kamera oder die integrierte Kamera eines handelsüblichen mobilen Gerätes gebildet sein. Dabei wird der optische Wert mittels einer zum Reaktionsbehälter benachbart angeordneten optischen Detektionseinrichtung eines tragbaren Auswertungsgerätes ermittelt. Durch die Verwendung einer optischen Detektionseinrichtung, wie beispielsweise einer digitalen Kamera, und einer Elektronik kann der ermittelte optische Wert objektiver mit den jeweiligen Referenzwerten verglichen werden. Hierdurch ist eine bessere Vergleichbarkeit und Wiederholbarkeit der Analyseergebnisse gegeben.
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Um Flüssigkeiten, wie insbesondere Wasser vom Schwimmbecken oder Teichen, bestimmte Eigenschaften zu verleihen, wie zum Beispiels zum Schutz gegen Verkeimung oder vor Veränderung von Härtegraden, ist es notwendig, der Flüssigkeit in gewissen Zeitabständen Zusatzstoffe beizumengen. Zu hohe Konzentrationen der Zusatzstoffe können jedoch schädlich für die Gesundheit oder die betreffenden Anlage sein, weshalb die Zusatzstoffe nur in geeigneten Maßen zugegeben werden sollten. Es ist daher notwendig einen wiederkehrenden Nachweis von bestimmten Eigenschaften der Flüssigkeit oder Inhaltsstoffen beziehungsweise Mikroorganismen und deren Konzentration in Wasser und anderen Flüssigkeiten zu führen. Dabei sollten die Methoden zur Nachweisführung zuverlässig, einfach zu handhaben und reproduzierbar sein.
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Stand der Technik
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In bekannten Verfahren wird die Analyse einer Flüssigkeitsprobe mittels eines Indikators durchgeführt, der beim Zusammenbringen mit dem zu testenden Medium zu bestimmten Reaktionen wie zum Beispiel einer Farbausbildung oder Farbänderung führt.
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Hierzu sind beispielsweise Verfahren zur Analyse des Wassers von Schwimmbecken bekannt, bei denen eine Probe des betreffenden Wassers in eine oder mehrere Kammern eines tragbaren Reaktionsbehälters gefüllt wird. Anschließend wird ein bestimmtes, beispielsweise in Tablettenform vorliegendes Indikator/Reaktions-Mittel in eine der befüllten Kammern gegeben. Zusätzlich kann ein anderes Indikator/Reaktions-Mittel in eine andere befüllte Kammer des Reaktionsbehälters gegeben werden. Jedes auf diese Weise verwendetes Indikator/Reaktions-Mittel führt hinsichtlich eines bestimmten Größenwertes der Flüssigkeitsprobe zu unterschiedlichen Farbausbildungen je nachdem, wie die betreffenden Eigenschaft an der vorliegenden Wasserprobe ausgeprägt ist oder wie hoch die Konzentration des betreffenden Inhaltsstoffes ist. Diese Farbausbildung kann dann durch den Nutzer mit einer Skala von Farbwerten verglichen werden, die sich auf den speziellen Größenwert bezieht und an einer Außenseite des Reaktionsbehälters dargestellt ist. Jeder Farbwert stellt dabei einen Referenzwert dar, der einem bestimmten Wert oder Wertebereich des betreffenden Größenwertes entspricht.
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DE 10 2008 026 803 A1 zeigt ein analytisches Vorrichtungssystem zur Bestimmung von Substanzen in Flüssigkeiten. Dieses weist einen Behälter auf, in den mehrere Reagenzgläser eingesetzt werden, die zur Ausbildung von Referenzfarbwerten dienen. Mit diesen wird eine zu untersuchenden Flüssigkeitsprobe verglichen, die in einem weiteren Reagenzglas enthalten ist. Zum optischen Vergleich der Reagenzgläser dient dabei die Kamera eines am Behälter gehaltenen mobilen Telefons, das die erzeugten Bilddaten zur Auswertung auf einen Rechner überträgt, der ein photometrisches Programm enthält.
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Aus
WO 2013/143533 A1 ist eine Vorrichtung zum Bestimmen von Proben in einer Probenanordnung bekannt, bei der mehrere Nassproben in einem Ständer aufgenommen werden können. An der Oberseite des Ständers ist dabei die Kamera eines Tabletcomputers angeordnet, mittels der beispielsweise eine Bildaufnahme der in bodenseitigen Näpfen aufgenommenen Proben nach einer Farbreaktion erstellt werden kann, um den Farbwert der Probe anschließend mittels des Computers softwaretechnisch auszuwerten.
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DE 11 2004 000 698 T5 beschreibt eine optische Prüfapparatur mit einem Ständer für Reagenzgläser, der an jedem Reagenzglas ein Sichtfenster vorsieht, über das eine Helligkeitsverteilung in dem jeweiligen Reagenzglas mittels einer Kamera erfasst werden kann. Die hierbei erstellten Bilddaten werden dann zum Messen einer aufgetretenen optischen Änderung an einen Computer weiter gegeben.
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EP 1801 568 A1 und
WO 2012/131386 A1 beschreiben die Auswertung von Teststreifen zur Analyse von Fluiden mithilfe eines mobilen Telefons, das sowohl ein Testfeld des Teststreifens mit Farbindikator als auch eine zugehörige Farbskala erfasst.
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WO 2013/093454 A1 ,
WO 2006/127840 A2 und
GB 2483482 A zeigen jeweils ein mobiles Telefon, mit einer zusätzlichen Funktion zur Untersuchung medizinischer Proben.
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WO 2010/056109 A1 und
US 2005/0074362 A1 beschreiben jeweils eine Analysevorrichtung zur optischen Auswertung von Proben im Labor.
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Aus
US 8,493,441 B2 ist eine Vorrichtung zur Untersuchung der Lichtdurchlässigkeit einer Flüssigkeit bekannt. Diese weist ein mobiles Telefon auf, das einen optischen Sensor und eine Lichtquelle zur Verfügung stellt. An diesen ist jeweils ein erstes Ende eines optischen Leiters angeordnet, wobei die zweiten Enden der optischen Leiter in einem vorbestimmten Abstand einander gegenüberstehend in der Flüssigkeit gehalten werden.
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Nachteilig an den bekannten Verfahren ist dabei, dass an dem tragbaren Auswertungsgerät selbst lediglich die Analyseergebnisse angezeigt werden. Der Benutzer erhält daher vor Ort keine Hinweise dahingehend, welche Maßnahmen hinsichtlich des betreffenden Schwimmbeckens oder Teiches zu ergreifen sind.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und an dem tragbaren Auswertungsgerät zusätzliche Informationen für den Benutzer zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei wird der ermittelte Farbwert mittels einer Elektronik automatisiert einem von mehreren in der Elektronik des Auswertungsgerätes gespeicherten Referenzdatensätzen zugeordnet, in denen Referenzwerte hinterlegt sind. In Abhängigkeit des hierbei ausgewählten Referenzdatensatzes wird dann an einer Ausgabeeinrichtung des Auswertungsgerätes ein für einen Benutzer wahrnehmbares Ausgabesignal generiert. Dabei zeigt die Ausgabeeinrichtung einen dem zugeordneten Referenzdatensatz entsprechenden Text an, der beispielsweise Hinweise oder vom Benutzer zu ergreifende Maßnahmen enthält. Auf diese Weise kann der Nutzer in Abhängigkeit vom jeweiligen Analyseergebnis neben dem Analyseergebnis zusätzliche Informationen erhalten, wie beispielsweise in welchen Maßen bestimmte Zusatzstoffe in den betreffenden Swimmingpool oder Teich gzuzugeben sind.
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Vorteilhafterweise zeigt die Ausgabeeinrichtung den dem zugeordneten Referenzdatensatz entsprechenden Größenwert optisch an, wie beispielsweise durch schriftliche Ausgabe des Größenwertes oder des Größenwertbereiches auf einem Display. Hierdurch ist eine besonders differenzierte Anzeige des jeweils ermittelten Größenwertes/Größenwertbereiches möglich.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden der Größenwert/Größenwertbereich und/oder der angezeigte Text seitens der Elektronik in Abhängigkeit von zuvor seitens des Benutzers am Auswertungsgerät eingegebenen Kennwerten ermittelt. Hierzu kann das Auswertungsgerät beispielsweise eine physische oder virtuelle Tastatur umfassen, über die beispielsweise Abmessungen des betreffenden Beckens oder die Art oder Beschaffenheit der Flüssigkeit näher bestimmt werden können. Auf diese Weise können insbesondere hinsichtlich zu ergreifender Maßnahmen gegenüber dem Nutzer besonders detaillierte und an die jeweilige Situation angepasste Informationen ausgegeben werden.
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Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es günstig, wenn das Ausgabesignal über einen Internetanschluss und ein gespeichertes Internetprogramm des Auswertungsgerätes in Abhängigkeit eines auf einem Internetserver gespeicherten Programms generiert wird, wodurch ein zentraler Server zur Verwendung weiterer Daten genutzt werden kann.
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Bei dem Verfahren werden das Analysegemisch und die Referenzflächen von der optischen Detektionseinrichtung gleichzeitig erfasst und der ermittelte optische Wert des Analysegemisches vorteilhafterweise in Abhängigkeit von den ermittelten optischen Referenzwerten in einem nachfolgenden Kalibrierungsschritt korrigiert. Auf diese Weise ist eine besonders genaue Kalibrierung möglich.
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Der zur Durchführung des Verfahrens verwendete Analysekit weist neben dem Reaktionsbehälter, an dem wenigstens eine für die Aufnahme der Flüssigkeitsprobe und für die Aufnahme des Indikator/Reaktions-Mittels für die Vermischung mit der Flüssigkeitsprobe dienende Reaktionskammer mit einem wenigstens teilweise transparenten Wandbereich vorhanden ist, zusätzlich Detektionsmittel für die Ermittlung des wenigstens einen Größenwertes/Größenwertbereiches der Flüssigkeitsprobe auf. Dabei weisen die Detektionsmittel ein mobiles Auswertungsgerät mit der optischen Detektionseinrichtung auf, mittels der über den transparenten Wandbereich der optische Wert der Flüssigkeitsprobe detektierbar ist. Zudem weist die optische Detektionseinrichtung eine Elektronik auf, die mit einer Ausgabeeinrichtung des Auswertungsgerätes verbunden ist und über die der fragliche Größenwert in Abhängigkeit von dem ermittelten optischen Wert ermittelbar und mittels der Ausgabeeinrichtung anzeigbar ist.
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Hierdurch wird ein leicht zu transportierendes und einfach handhabbares Analysekit zur Verfügung gestellt, das durch die Verwendung einer optischen Detektionseinrichtung und einer Elektronik eine genaue Ermittlung des optischen Wertes und eine objektive Zuordnung zu den nächstliegenden Referenzwerten erlaubt. Hierdurch ist eine bessere Vergleichbarkeit und Wiederholbarkeit der Analyseergebnisse gegeben.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist das Auswertungsgerät ein Computerhandgerät, wie beispielsweise ein Smartphone, einen Tabletcomputer, ein Laptop o. ä. auf, wobei die Ausgabeeinrichtung durch ein integriertes Display des Computerhandgerätes gebildet ist. Hierdurch kann zumindest die Elektronik und die Ausgabeeinrichtung des Auswertungsgerätes durch eine handelsübliche Hardware gebildet sein, wodurch die Herstellungskosten für das Analysekit insgesamt relativ gering gehalten werden können beziehungsweise ein bereits vorhandenes Computerhandgerät, beispielsweise durch Speichern eines entsprechenden Anwendungsprogrammes als Auswertungsgerät genutzt werden kann.
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Dabei ist es in jedem Fall günstig, wenn die optische Detektionseinrichtung durch eine integrierte Kamera des Computerhandgerätes gebildet ist und die durch diese generierbaren Bilddaten mittels eines in der Elektronik gespeicherten Programmprodukts App auswertbar sind. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, ein vorhandenes Smartphone oder Tablet des Nutzers mit integrierter Kamera als vollständiges Auswertungsgerät des Analysekits zu nutzen.
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In den Figuren ist eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines verwendeten Analysekits und
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2 einen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung eines Größenwertes einer Flüssigkeitsprobe.
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1 zeigt ein Analysekit 2 für die mobile Ermittlung zweier Größenwerte einer Flüssigkeitsprobe 4, wie einer physikalischen, chemischen oder biologischen Eigenschaft der Flüssigkeitsprobe, wie insbesondere dem pH-Wert oder einem Chlor-Gehalt einer Badewasserprobe, oder hinsichtlich in der Flüssigkeitsprobe enthaltender Stoffe und/oder Organismen. Der Größenwert kann dabei ein absoluter Wert oder aber ein Wertebereich sein. Das Analysekit 2 weist hierzu einen Reaktionsbehälter 6 mit zwei Reaktionskammern 8 zur Aufnahme der Flüssigkeitsprobe 4, zwei beispielhaft tablettenförmige Indikator/Reaktions-Mittel 10, die jeweils einem Tablettenstreifen 12 entnommen sind, sowie ein Auswertungsgerät 14 auf.
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Die Reaktionskammern 8 dienen jeweils zum Vermischen der Flüssigkeitsprobe mit einem bestimmten Indikator/Reaktions-Mittel 10, das einem bestimmten Größenwert zugeordnet ist. Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform des Reaktionsbehälters 6 kann dieser nur eine oder auch mehr Reaktionskammern 8 aufweisen, um zur gleichzeitigen Analyse mehrerer unterschiedlicher Größenwerte der Flüssigkeitsprobe 4 dienen zu können.
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An den Reaktionskammern 8 weist der Reaktionsbehälter 6 jeweils wenigstens einen transparenten Wandbereich 16 auf, über den die Flüssigkeitsprobe 4 eingesehen werden kann. Neben den transparenten Wandbereichen 16 sind dabei jeweils mehrere Referenzflächen 18 vorhanden, die bezüglich eines vorgegebenen Größenwertes, wie beispielsweise pH-Wert, freier Chlorgehalt, gebundener Chlorgehalt, usw. jeweils einen optischen Referenzwert abbilden. Die optischen Referenzwerte können dabei beispielsweise durch unterschiedliche Farbwerte gebildet sein und dadurch bezüglich des jeweils betreffenden Größenwertes eine farbige Vergleichsskala 20 für die Flüssigkeitsprobe 4 bilden.
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Die Indikator/Reaktions-Mittel 10 können beispielsweise durch eine phenolhaltige Testtablette zur Verfärbung der Flüssigkeitsprobe 4 in Abhängigkeit von deren pH-Wert und durch eine DPD1-Testtablette zur Verfärbung der Flüssigkeitsprobe 4 in Abhängigkeit vom freien Chlorgehalt der Flüssigkeitsprobe 4 gebildet sein.
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Das tragbare Auswertungsgerät 14 ist durch ein Computerhandgerät, beispielsweise in Form eines Smartphones, gebildet und weist eine optische Detektionseinrichtung 22 auf, die durch eine integrierte Kamera des Smartphones gebildet und mit einer Elektronik 24 verbunden ist. Wie durch strichpunktierte Linien dargestellt, können in der Elektronik 24 mehrere Referenzdatensätze D1, D2, ..., Dn sowie ein Anwendungsprogramm A gespeichert sein.
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Ferner weist das Auswertungsgerät 14 eine Ausgabeeinrichtung 26 auf, die durch ein integriertes Display des Smartphones gebildet und ebenfalls mit der Elektronik 24 verbunden ist. Zudem kann die Elektronik 24 ein Internetanschlussmodul 28, wie beispielsweise eine UMTS-, W-Lan oder Bluetooth-Anbindung zur Verbindung des Auswertungsgerätes 14 mit dem Internet aufweisen.
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Nachdem die betreffende Flüssigkeitsprobe 4 in die Reaktionskammern 8 des Reaktionsbehälters 6 gegeben ist, wird das für den gewünschten Größenwert passende Indikator/Reaktionsmittel 10 in einem ersten Schritt S1 in die jeweils vorgesehene Reaktionskammer 8 mit der dem Größenwert zugeordneten Vergleichsskala 20 gegeben und mit der Flüssigkeitsprobe 4 zu einem Analysegemisch vermischt. Anschließend läuft das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des gewünschten Größenwertes gemäß 2 wie folgt ab:
Die optische Detektionseinrichtung 22 wird derart auf den Reaktionsbehälter 6 gerichtet, dass das Analysegemisch wenigstens einer Reaktionskammer 8, das in aller Regel durch das darin gelöste Indikator/Reaktionsmittel 10 eine Verfärbung aufweist, durch den transparenten Wandbereich 16 hindurch fotografiert werden kann. Gleichzeitig wird hierbei auch die betreffende Vergleichsskala 20 oder zumindest Teile davon durch die optische Detektionseinrichtung 22 erfasst, wie in 1 durch strichpunktierte Linien dargestellt.
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Alternativ zu der dargestellten Vorgehensweise kann mit der optischen Detektionseinrichtung 22 gleichzeitig wenigstens eine weitere Reaktionskammer 8 mit einer zugehörigen Vergleichsskala 20 erfasst werden. In diesem Fall wird jede der erfassten Reaktionskammern 8 mittels der Elektronik 24 der passenden Vergleichsskala 20 zugeordnet.
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Aus den in diesem Schritt S2 gewonnenen Bilddaten des Analysegemisches und der Referenzflächen 18 werden dann in einem weiteren Schritt S3 ein Farbwert des Analysegemischs und gegebenenfalls mehrere Referenzwerte ermittelt.
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In einem nachfolgenden Schritt S4 wird dann der ermittelte Farbwert entweder direkt einem gespeicherten Referenzwert, der innerhalb eines der in der Elektronik 24 gespeicherten Referenzdatensätze D1, D2, Dn abgelegt ist, oder aber einem der ermittelten Referenzwerte zugeordnet, wobei diese in diesem Fall wiederum jeweils einem der gespeicherten Referenzdatensätze D1, D2, Dn zugeordnet sind.
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Hierbei kann zudem in einem vorangeschalteten Kalibrierungsschritt SK zusätzlich eine Kalibrierung des ermittelten Farbwertes des Analysegemisches und/oder der gespeicherten Referenzwerte vorgenommen werden.
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In jedem Fall wird in Abhängigkeit des ermittelten optischen Wertes beziehungsweise des Farbwertes des Analysegemischs einer der gespeicherten Referenzdatensätze D1, D2, ..., Dn ausgewählt und in einem nachfolgenden Schritt S5 der in diesem Referenzdatensatz D1, D2, ..., Dn hinterlegte Größenwert des gesuchten Parameters an der Ausgabeeinrichtung 26 angezeigt. Neben dem gewünschten Größenwert können dabei beispielsweise weitere Hinweise und Informationen für den Benutzer angezeigt werden.
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Ferner ist es möglich, dass in einem weiteren Schritt SE vom Nutzer weitere Kennwerte in das Auswertungsgerät 14 eingegeben werden, wie beispielsweise Art oder Temperatur der betreffenden Flüssigkeitsprobe 4 oder Abmessungen beziehungsweise Volumen des jeweiligen Flüssigkeitsbehälters oder Swimmingpools. Hierfür kann eine Eingabevorrichtung des Auswertungsgerätes 14 vorgesehen werden, die beispielsweise im Falle eines Smartphones oder Tabletcomputers aus einer auf dem Display dargestellten virtuellen Tastatur 30 besteht.
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Zudem ist es möglich, dass das Auswertungsgerät in einem weiteren Schritt SI über das Internetanschlussmodul 28 mit dem Internet verbunden wird, um beispielsweise die ermittelten Analyseergebnisse weiter zu verarbeiten oder zusätzliche Informationen von einem Internetserver abzurufen.
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Die Schritte SE und SI können gegenüber dem in 2 dargestellten Ablauf des Verfahrens auch bereits zu einem früheren Zeitpunkt durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Eingabe der Kennwerte durch den Nutzer bereits vor der Erstellung der Bilddaten in Schritt 2 erfolgen.
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In Abhängigkeit der ermittelten Größenwerte, der eingegebenen Kennwerte und/oder der über das Internet abgerufenen Informationen können dann in einem weiteren Schritt S6 weitere am Auswertungsgerät oder an einem Internetserver gespeicherte Datensätze ausgewählt werden. Diesen Datensätzen können wiederum weitere Informationen, wie zusätzliche Hinweise oder Anweisungen für den Nutzer, zugeordnet sein, die dann an der Ausgabeeinrichtung 26 angezeigt werden.
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Die Anweisungen können dabei beispielsweise Informationen darüber zur Verfügung stellen, durch welche Maßnahmen beispielsweise in einem Swimmingpool, bezüglich eines betreffenden Größenwertes eine gewünschte Wasserqualität wieder hergestellt werden kann.
