DE102015119608A1

DE102015119608A1 - Automatisches Analysegerät und Verfahren

Info

Publication number: DE102015119608A1
Application number: DE102015119608.5A
Authority: DE
Inventors: Anja Gerlinger; Matthias Knopp; Tilman Benkert
Original assignee: Endress & Hauser Conducta & Co Kg GmbH; Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Current assignee: Endress & Hauser Conducta & Co Kg GmbH; Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2015-11-13
Publication date: 2017-05-18
Also published as: CN107024592A; US10345321B2; US20170138973A1; CN107024592B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein automatisches Analysegerät zur Bestimmung einer von der Konzentration eines oder mehrerer Inhaltsstoffe einer Messflüssigkeit abhängigen Messgröße, umfassend: – eine Messzelle umfassend eine Küvette und einen Messaufnehmer, wobei der Messaufnehmer mindestens eine Strahlungsquelle, welche dazu ausgestaltet ist, Messstrahlung auszusenden, und mindestens einen Detektor aufweist, welcher dazu ausgestaltet ist, Messsignale zu erzeugen, welche von einer auf den Detektor auftreffenden Intensität der von der Strahlungsquelle emittierten Messstrahlung abhängig sind, und wobei die Strahlungsquelle und der Detektor so zueinander und zur Küvette ausgerichtet sind, dass die Messstrahlung die Küvette durchläuft bevor sie auf den Detektor trifft; – eine Kontroll- und Auswerteeinrichtung, welche mit dem Messaufnehmer zum Empfang von Messsignalen des Messaufnehmers verbunden und welche zur Verarbeitung der empfangenen Messsignale ausgestaltet ist; – ein zur Aufnahme der Messflüssigkeit dienendes Probenvorlagegefäß, welches über ein Flüssigkeitsleitungssystem mit der Küvette verbunden ist; und – eine von der Kontroll- und Auswerteeinrichtung steuerbare Förder- und Dosiereinrichtung; wobei die Kontroll- und Auswerteeinrichtung dazu ausgestaltet ist, die Förder- und Dosiereinrichtung zum Transport von Messflüssigkeit aus dem Probenvorlagegefäß in die Küvette zu steuern und mittels des Messaufnehmers den Transport der Messflüssigkeit in die Küvette zu überwachen.

Description

Die Erfindung betrifft ein automatisches Analysegerät zur Bestimmung einer von der Konzentration eines oder mehrerer Inhaltsstoffe einer Messflüssigkeit abhängigen Messgröße.
Zur Bestimmung der Zusammensetzung von Messflüssigkeiten, wie z.B. reinen Flüssigkeiten, Flüssigkeitsgemischen, Emulsionen oder Suspensionen, werden in der Prozessmesstechnik oder in der Umweltanalytik häufig Analysegeräte eingesetzt. Ein Analysegerät umfasst im Allgemeinen einen Messaufnehmer, welcher dazu ausgestaltet ist, ein von mindestens einer Analyse-Messgröße abhängiges Messsignal zu erzeugen, sowie eine Auswerteelektronik, die aus dem Messsignal einen den aktuellen Wert der mindestens einen Analyse-Messgröße in der Messflüssigkeit repräsentierenden Messwert ermittelt. Die Messelektronik kann mindestens teilweise in einer Kontroll- und Auswerteeinrichtung des Analysegeräts integriert sein, die über Anzeige- und Eingabemittel verfügt, mittels derer ein Benutzer Informationen eingeben oder abrufen kann.
Die Analyse-Messgröße kann beispielsweise eine von der Konzentration eines oder mehrerer Inhaltsstoffe der Messflüssigkeit abhängige Messgröße sein. Solche Messgrößen sind beispielsweise die Konzentration oder Aktivität bestimmter Ionenarten wie Nitrat, Phosphat oder Ammonium in Wasserproben, oder auch Summenparameter der Wasser-Analytik wie COD (chemischer Sauerstoffbedarf, engl. Fachbegriff: chemical oxygen demand), TOC (Gesamter organisch gebundener Sauerstoff; engl. Fachbegriff: total organic carbon), TNb (Gesamtstickstoff) oder TP (Gesamtphosphor), die von der Konzentration mehrerer verschiedener Inhaltsstoffe in der Probe abhängen. Die Messflüssigkeit kann automatisiert mittels einer automatischen Probenvorbereitungseinrichtung an einer Probeentnahmestelle aus einem Prozess oder aus einem zu untersuchenden Gewässer entnommen werden und in einem sogenannten Probenvorlagegefäß, vorgehalten werden. Zur Bestimmung eines Messwerts der Messgröße ist ein Analysegerät häufig dazu ausgestaltet, eine Probe der in dem Probenvorlagegefäß enthaltenen Flüssigkeit zu entnehmen und vorzubehandeln, z.B. durch Zugabe von Reagenzien. Der oder die zu bestimmenden Inhaltsstoffe können in der Messflüssigkeit auch ungelöst vorliegen, was häufig die Durchführung eines Aufschlusses vor der Messung der Messgröße mittels des Messaufnehmers erfordert.
Mittels des Messaufnehmers erfasst das Analysegerät einen oder mehrere Messwerte einer mit der zu bestimmenden von der Konzentration oder Aktivität eines oder mehrerer Inhaltsstoffe der Messflüssigkeit abhängigen Messgröße korrelierende Größe der ggfs. vorbehandelten Probe. Die Vorbehandlung der Probe umfasst häufig die Zugabe von einem oder mehreren Reagenzien zu der Probe. Die Reagenzien sind typischerweise so gewählt, dass durch die Vorbehandlung eine chemische Reaktion unter Beteiligung des oder der Inhaltsstoffe, von deren Konzentration oder Aktivität die zu bestimmende Messgröße abhängig ist, erfolgt. Das Reaktionsprodukt kann mittels des Messaufnehmers nachgewiesen werden. Die von dem Messaufnehmer erfasste Größe kann insbesondere mit der Konzentration des Reaktionsprodukts, insbesondere mit einer Intensität einer durch das Reaktionsprodukt hervorgerufenen Färbung der vorbehandelten Flüssigkeitsprobe, korrelieren. Häufig ist der Messaufnehmer als fotometrischer oder spektrometrischer Messaufnehmer ausgestaltet, der eine Absorption bzw. Extinktion der vorbehandelten Probe bei einer oder mehreren Wellenlängen als mit der Messgröße korrelierende Größe erfasst und ein oder mehrere diese Absorption bzw. Extinktion repräsentierende elektrische Messsignale zu erzeugen. Anhand der Messsignale des Messaufnehmers kann die Kontroll- und Auswerteeinrichtung des Analysegeräts, beispielsweise anhand einer hinterlegten, ggfs. durch eine Kalibrierung ermittelte, Zuordnungsvorschrift in Form einer Tabelle oder einer Funktion, Messwerte der Messgröße ableiten.
Solche Analysegeräte sind beispielsweise aus DE 10 22 822 A1 , DE 10 2009 029 305 A1 oder DE 10 2011 075 762 A1 bekannt.
In DE 10 2011 088 235 A1 ist beispielsweise ein Analysegerät zur automatisierten Bestimmung einer von einer Konzentration eines Inhaltsstoffs einer Messflüssigkeit abhängigen Messgröße beschrieben, das ein Probenvorlagegefäß sowie einen oder mehrere Flüssigkeitsbehälter für eine oder mehrere Reagenzien, eine Küvette zur Aufnahme eines durch Vermischen einer aus dem Probenvorlagegefäß entnommenen Flüssigkeitsprobe mit einem oder mehreren Reagenzien erzeugten Reaktionsgemisches und einen Messaufnehmer zur Bereitstellung von einem oder mehreren mit der Messgröße korrelierten Messsignalen aufweist. Das Analysegerät besitzt eine Kontroll- und Auswerteeinrichtung, welche dazu ausgestaltet ist, das Analysegerät zu steuern und die Messgröße anhand der von dem Messaufnehmer bereitgestellten Messsignale zu bestimmen. Das Analysegerät weist außerdem eine von der Kontroll- und Auswerteeinrichtung gesteuerte Förder- und Dosiereinrichtung zur Förderung und Dosierung der Flüssigkeitsprobe und von Flüssigkeiten aus den Flüssigkeitsbehältern in die Küvette umfasst.
Der Füllstand im Probenvorlagegefäß kann bei derartigen Analysegeräten mittels eines geeigneten Füllstandsensors überwacht werden, um sicherzustellen, dass nur bei einer ausreichend vorhandenen Menge an Messflüssigkeit ein neuer Messzyklus des Analysegeräts gestartet wird. Fällt diese Überwachung jedoch aus, oder sind die Flüssigkeitsleitungen, die die Probenvorlage mit dem Messaufnehmer verbinden, zugesetzt oder weisen Leckagen auf, kann es passieren, dass die zur Vorbehandlung aus dem Probenvorlagegefäß entnommene Probe ein Volumen aufweist, welches geringer ist als das von der Kontroll- und Auswerteeinrichtung vorgegebene Probenvolumen oder dass überhaupt keine Messflüssigkeit in die Küvette gelangt. Da die Flüssigkeitsleitungen in heutigen Analysegeräten verhältnismäßig geringe Querschnitte aufweisen, um mit möglichst geringen Probe- und Reagenzienvolumina auszukommen, können auch in den Flüssigkeitsleitungen auftretende Gasblasen dazu führen, dass die Probenvolumina zu gering sind. Stimmt das tatsächlich geförderte Probenvolumen aber nicht mit dem von der Kontroll- und Auswerteeinrichtung vorgegebenen Probenvolumen überein oder gelangt keine Messflüssigkeit in die Küvette, kann es zu Fehlmessungen kommen.
Selbst wenn nicht plausible Messwerte aufgrund von Fehlmessungen bemerkt werden, ist eine Beurteilung der Fehlerquelle nur anhand der aktuellen Messwerte problematisch.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßiges Analysegerät anzugeben, das die Nachteile des Standes der Technik überwindet. Insbesondere soll das Analysegerät in der Lage sein, unerkannte Fehlmessungen aufgrund eines zu geringen in die Küvette transportieren Probevolumens zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Analysegerät nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße automatische Analysegerät zur Bestimmung einer von der Konzentration eines oder mehrerer Inhaltsstoffe einer Messflüssigkeit abhängigen Messgröße, umfasst:

– eine Messzelle umfassend eine Küvette und einen Messaufnehmer, wobei der Messaufnehmer mindestens eine Strahlungsquelle, welche dazu ausgestaltet ist, Messstrahlung auszusenden, und mindestens einen Detektor aufweist, welcher dazu ausgestaltet ist, Messsignale zu erzeugen, welche von einer auf den Detektor auftreffenden Intensität der von der Strahlungsquelle emittierten Messstrahlung abhängig sind, und wobei die Strahlungsquelle und der Detektor so zueinander und zur Küvette ausgerichtet sind, dass die Messstrahlung die Küvette durchläuft bevor sie auf den Detektor trifft;
– eine Kontroll- und Auswerteeinrichtung, welche mit dem Messaufnehmer zum Empfang von Messsignalen des Messaufnehmers verbunden und welche zur Verarbeitung der empfangenen Messsignale ausgestaltet ist;
– ein zur Aufnahme der Messflüssigkeit dienendes Probenvorlagegefäß, welches über ein Flüssigkeitsleitungssystem mit der Küvette verbunden ist; und
– eine von der Kontroll- und Auswerteeinrichtung steuerbare Förder- und Dosiereinrichtung; wobei die Kontroll- und Auswerteeinrichtung dazu ausgestaltet ist, die Förder- und Dosiereinrichtung zum Transport von Messflüssigkeit aus dem Probenvorlagegefäß in die Küvette zu steuern und mittels des Messaufnehmers den Transport der Messflüssigkeit in die Küvette zu überwachen.

Die Überwachung des Transports der Messflüssigkeit in die Küvette kann im einfachsten Fall eine Prüfung beinhalten, ob die Förder- und Dosiereinrichtung überhaupt Messflüssigkeit in die Küvette transportiert bzw. transportiert hat. Ist das Flüssigkeitsleitungssystem, das das Probenvorlagegefäß mit der Küvette verbindet, zugesetzt oder weist eine erhebliche Leckage auf oder ist im Probenvorlagegefäß keine Messflüssigkeit vorhanden, führt dies dazu, dass die von der Kontroll- und Auswerteeinrichtung zum Transport eines vorgegebenen Volumens der Messflüssigkeit gesteuerte Förder- und Dosiereinrichtung tatsächlich keine Messflüssigkeit in die Küvette fördert. Mittels des Messaufnehmers kann die Kontroll- und Auswerteeinheit prüfen, ob tatsächlich Messflüssigkeit in die Küvette gelangt ist. Liegt keine Messflüssigkeit in der Küvette vor, kann die Kontroll- und Auswerteeinrichtung ein entsprechendes Warnsignal ausgeben oder weitere Schritte einleiten, z.B. einen erneuten Versuch, Messflüssigkeit mittels der Förder- und Dosiereinrichtung aus dem Probenvorlagegefäß in die Küvette zu transportieren, oder, im Fall eines fortbestehenden Fehlers, den Messbetrieb des Analysegeräts unterbrechen.
Das Überwachen des Transports der Messflüssigkeit in die Küvette kann auch beinhalten, dass die Kontroll- und Auswerteeinrichtung prüft, ob eine Diskrepanz zwischen einem tatsächlich in die Küvette transportierten Volumen der Messflüssigkeit mit einem von der Kontroll- und Auswerteeinrichtung zur Steuerung der Förder- und Dosiereinrichtung vorgegebenen Volumen vorliegt. Gelangt aufgrund von Gasblasen ein geringeres Volumen an Messflüssigkeit als das von der Kontroll- und Auswerteeinrichtung vorgegebene Volumen in die Küvette kann die Kontroll- und Auswerteeinrichtung dies mittels des Messaufnehmers feststellen und eine entsprechende Warnmeldung ausgeben
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Analysegeräts kann die Kontroll- und Steuereinrichtung zum Überwachen des Transports der Messflüssigkeit in die Küvette dazu ausgestaltet sein, ein erstes Messsignal des Messaufnehmers bei leerer Küvette zu erfassen, die Förder- und Dosiereinrichtung zum Transport eines vorgegebenen Volumens der Messflüssigkeit aus der Probenvorlage in die Küvette zu steuern und währenddessen oder anschließend mindestens ein zweites Messsignal des Messaufnehmers zu erfassen, und anhand der erfassten Messsignale zu ermitteln, ob ein in die Küvette gefördertes Volumen der Messflüssigkeit mit dem vorgegebenen Volumen übereinstimmt.
Die Kontroll- und Auswerteeinrichtung kann weiter dazu ausgestaltet sein, zum Überwachen des Transports der Messflüssigkeit in die Küvette aus dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal einen Prüfwert zu ermitteln und diesen mit mindestens einem Referenzwert zu vergleichen, der in einem Speicher der Kontroll- und Auswerteeinrichtung hinterlegt sein kann. Der Prüfwert ist dabei ein Maß für den Unterschied der Absorption bzw. Extinktion der durch die Küvette gestrahlten Messstrahlung des Messaufnehmers bei der Leermessung und bei der Messung nach erfolgtem Flüssigkeitstransport in die Küvette. Der Referenzwert kann so vorgegeben sein, dass er einem Extinktionsunterschied bzw. Absorptionsunterschied bei leerer und mit dem vorgegebenen Volumen der Messflüssigkeit gefüllter Küvette entspricht.
Die Kontroll- und Auswerteeinrichtung kann beispielsweise dazu ausgestaltet sein, aus dem ersten Messsignal einen ersten Wert zu ermitteln, aus dem zweiten Messsignal einen zweiten Wert zu ermitteln und aus dem ersten und dem zweiten Wert, insbesondere durch Division oder Subtraktion, den Prüfwert zu ermitteln und diesen mit dem Referenzwert zu vergleichen.
Die Kontroll- und Auswerteeinrichtung kann darüber hinaus dazu ausgestaltet sein, zum Überwachen des Transports der Messflüssigkeit in die Küvette eine Abweichung des Prüfwerts von dem Referenzwert, insbesondere durch Division oder Subtraktion, zu ermitteln. Die ermittelte Abweichung ist ein Indikator dafür, ob ein ausreichendes Volumen an Messflüssigkeit in die Küvette transportiert wurde.
In einer Ausgestaltung kann der Messaufnehmer mehrere Strahlungsquellen aufweisen, wobei jede der Strahlungsquellen dazu ausgestaltet ist, Messstrahlung eines bestimmten Wellenlängenbereiches zu emittieren. Vorteilhaft unterscheidet sich der Wellenlängenbereich der von jeder der Strahlungsquellen emittierten Messstrahlung von den Wellenlängenbereichen der von allen anderen Strahlungsquellen emittierten Messstrahlung, so dass alle Strahlungsquellen Messstrahlung unterschiedlicher Wellenlängenbereiche emittieren.
In dieser Ausgestaltung kann die Kontroll- und Auswerteeinrichtung dazu ausgestaltet sein, mehrere oder alle Strahlungsquellen des Messaufnehmers nacheinander zur Emission von Messstrahlung anzuregen und mittels des Detektors von einer Intensität der Messstrahlung jeder der angeregten Strahlungsquellen nach Durchlaufen der Küvette abhängige Messsignale zu erfassen.
Die Kontroll- und Auswerteeinrichtung kann in dieser Ausgestaltung zum Überwachen des Transports der Messflüssigkeit in die Küvette dazu ausgestaltet sein, bei leerer Küvette von der Intensität der Messstrahlung der angeregten Strahlungsquellen nach Durchlaufen der Küvette abhängige erste Messsignale des Detektors zu erfassen und während oder nach dem Transport der Probe aus der Probenvorlage in die Küvette von der Intensität der Messstrahlung der zur Emission von Messstrahlung gesteuerten Strahlungsquellen abhängige zweite Messsignale des Detektors zu erfassen.
Die Kontroll- und Auswerteeinrichtung kann weiter dazu ausgestaltet sein, aus den ersten Messsignalen, insbesondere durch Summation oder gewichtete Summation, einen ersten Wert und aus den zweiten Messsignalen, insbesondere durch Summation oder gewichtete Summation, einen zweiten Wert zu ermitteln und einen aus dem ersten und dem zweiten Wert, insbesondere durch Differenzbildung oder Division, einen Prüfwert zu ermitteln. Der Vorteil der Ermittlung eines Prüfwerts basierend auf mehreren Messsignalen besteht darin, dass die Unterschiede der Absorption bzw. Extinktion der Messstrahlung der einzelnen Strahlungsquellen bei gefüllter und leerer Küvette sich aufaddieren, was eine Unterscheidung zwischen leerer und gefüllter Küvette basierend auf den Messsignalen des Messaufnehmers erleichtert.
Die Kontroll- und Auswerteeinrichtung kann darüber hinaus dazu ausgestaltet sein, den Prüfwert mit mindestens einem in einem Speicher hinterlegten Referenzwert zu vergleichen und anhand des Vergleichs den Transport der Messflüssigkeit in die Küvette zu überwachen. Der Referenzwert kann so vorgegeben sein, dass er einem aus den ersten und zweiten Messsignalen gebildeten, kumulierten Extinktions- bzw. Absorptionsunterschied der Messstrahlung der zur Überprüfung des Transports von Messflüssigkeit in die Küvette verwendeten Strahlungsquellen bei leerer und mit einem vorgegebenen Volumen der Messflüssigkeit gefüllter Küvette entspricht. Eine Abweichung zwischen einem Prüfwert, der basierend auf den unter Verwendung derselben Strahlungsquellen des Messaufnehmers erfassten ersten Messsignalen und den zweiten Messsignalen ermittelt wird, und dem Referenzwert ist ein Indikator dafür, dass keine Messflüssigkeit oder ein zu geringes Volumen an Messflüssigkeit in die Küvette transportiert wurde.
Das Analysegerät kann weiter mindestens einen Flüssigkeitsbehälter umfassen, welcher eine weitere Flüssigkeit enthält, wobei der Flüssigkeitsbehälter über das Flüssigkeitsleitungssystem mit der Küvette verbunden ist;
und wobei die Kontroll- und Auswerteeinrichtung dazu ausgestaltet ist, mindestens ein drittes Messsignal des Messaufnehmers bei leerer Küvette zu erfassen, die Förder- und Dosiereinrichtung zum Transport der weiteren Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter in die Küvette zu steuern und während oder nach dem Steuern der Förder- und Dosiereinrichtung zum Transport der weiteren Flüssigkeit in die Küvette mindestens ein viertes Messsignal des Messaufnehmers zu erfassen, und anhand des dritten und vierten Messsignals den Transport der weiteren Flüssigkeit in die Küvette zu überwachen. Die Überwachung kann vorteilhaft in ganz analoger Weise erfolgen, wie voranstehend für die Überwachung des Transports der Messflüssigkeit in die Küvette beschrieben.
Die weitere Flüssigkeit kann ein der Messflüssigkeit zur Bestimmung der Messgröße zuzusetzendes Reagenz, eine Standardlösung oder eine Reinigungsflüssigkeit sein.
Zur Durchführung einer Messung der Messgröße kann die Kontroll- und Auswerteeinrichtung dazu ausgestaltet sein, mittels der Förder- und Dosiereinrichtung ein vorgegebenes Volumen der Messflüssigkeit als Probe in die Küvette zu transportieren und vor Einleitung in die Küvette oder in der Küvette die Probe zur Vorbehandlung mit der weiteren, als Reagenz dienenden, Flüssigkeiten zu vermischen. Die Kontroll- und Auswerteeinrichtung kann zur Bestimmung eines Messwerts der Messgröße weiter dazu ausgestaltet sein, mittels des Messaufnehmers mindestens ein Messsignal zu erfassen, während die vorbehandelte Probe in der Küvette enthalten ist, und anhand des mindestens einen Messsignals einen Messwert der Messgröße zu ermitteln. Die Kontroll- und Auswerteeinrichtung kann weiter dazu ausgestaltet sein, mittels der Förder- und Dosiereinrichtung Flüssigkeit, insbesondere die vorbehandelte Probe aus der Küvette abzuleiten.
Diese Schritte bilden einen Messzyklus. Die Kontroll- und Auswerteeinrichtung ist dazu ausgestaltet, zwischen den Messzyklen die Küvette mindestens einmal mit der Messflüssigkeit durchzuspülen. Vorteilhaft wird währenddessen der Transport der Messflüssigkeit in die Küvette nach dem im Folgenden beschriebenen Verfahren überwacht.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Überwachung eines Transports von Messflüssigkeit in eine Küvette eines automatischen Analysegeräts, insbesondere nach einer der vorangehend beschriebenen Ausgestaltungen. Das Verfahren umfasst:

– Steuern einer Förder- und Dosiereinrichtung mittels einer Kontroll- und Auswerteeinrichtung zum Transport von Messflüssigkeit aus einem Probenvorlagegefäß über ein Flüssigkeitsleitungssystem in die Küvette;
– Überwachen des Transports der Messflüssigkeit in die Küvette durch die Kontroll- und Auswerteeinrichtung mittels eines Messaufnehmers, welcher mindestens eine Strahlungsquelle und mindestens einen Detektor aufweist, welche so zueinander und zur Küvette ausgerichtet sind, dass von der Strahlungsquelle emittierte Messstrahlung die Küvette durchläuft bevor sie auf den Detektor trifft.

Das Überwachen des Transports der Messflüssigkeit in die Küvette durch die Kontroll- und Auswerteeinrichtung kann folgende Schritte umfassen:

– Anregen der mindestens einen Strahlungsquelle zum Einstrahlen von Messstrahlung in die Küvette und Erfassen mindestens eines von einer Intensität der Messstrahlung nach Durchlaufen der Küvette abhängigen ersten Messsignals des Detektors bei leerer Küvette;
– während oder nach dem Steuern der Förder- und Dosiereinrichtung zum Transport eines vorgegebenen Volumens der Messflüssigkeit in die Küvette Anregen der Strahlungsquelle zum Einstrahlen von Messstrahlung in die Küvette und Erfassen mindestens eines von der Intensität der Messstrahlung nach Durchlaufen der Küvette abhängigen zweiten Messsignals des Detektors;
– Ermitteln anhand der erfassten Messsignale, ob ein in die Küvette gefördertes Volumen der Messflüssigkeit mit dem vorgegebenen Volumen übereinstimmt.

Diese Schritte können von der Kontroll- und Auswerteeinrichtung automatisiert durchgeführt werden.
Das Verfahren kann weiter umfassen:

– Ermitteln eines Prüfwerts aus dem ersten und dem zweiten Messsignal; und
– Vergleichen des Prüfwerts mit mindestens einem, insbesondere in einem Speicher der Kontroll- und Auswerteeinrichtung hinterlegten, Referenzwert.

Wie oben beschrieben, ist der Prüfwert dabei ein Maß für den Unterschied der Absorption bzw. Extinktion der durch die Küvette gestrahlten Messstrahlung des Messaufnehmers bei der Leermessung und der Messung nach erfolgtem Flüssigkeitstransport in die Küvette. Der Referenzwert kann so vorgegeben sein, dass er einem Extinktionsunterschied bzw. Absorptionsunterschied der Messtrahlung bei leerer und mit dem vorgegebenen Volumen der Messflüssigkeit gefüllter Küvette entspricht.
Das Ermitteln des Prüfwerts kann umfassen:

– Ermitteln eines ersten Werts aus dem ersten Messsignal;
– Ermitteln eines zweiten Werts aus dem zweiten Messsignal; und
– Ermitteln eines Prüfwerts aus dem ersten und dem zweiten Wert, insbesondere durch Division oder Subtraktion.

Das Verfahren kann in einer Ausgestaltung unter Verwendung mehrerer Strahlungsquellen, welche insbesondere Messstrahlung unterschiedlicher Wellenlängenbereiche emittieren, durchgeführt werden. In dieser Ausgestaltung umfasst das Verfahren weiter die Schritte:

– Nacheinander Anregen mehrerer Strahlungsquellen des Messaufnehmers zur Emission von Messstrahlung jeweils eines bestimmten Wellenlängenbereichs in die leere Küvette und Erfassen von ersten Messsignalen des Detektors, wobei jedes der ersten Messsignale von der Intensität der von einer der Strahlungsquellen emittierten Messstrahlung nach Durchlaufen der leeren Küvette abhängt;
– Nacheinander Anregen der mehreren Strahlungsquellen zur Emission von Messstrahlung jeweils eines bestimmten Wellenlängenbereichs in die Küvette während oder nach dem Steuern der Förder- und Dosiereinrichtung zum Transport des vorgegebenen Volumens der Messflüssigkeit aus der Probenvorlage in die Küvette und Erfassen von zweiten Messsignalen des Detektors, wobei jedes der zweiten Messsignale von der Intensität der von einer der Strahlungsquellen emittierten Messstrahlung nach Durchlaufen der Küvette während oder nach dem Steuern der Förder- und Dosier-Einrichtung zum Transport der Messflüssigkeit in die Küvette abhängt.

Aus den ersten Messsignalen kann, insbesondere durch Summation oder gewichtete Summation, ein erster Wert und aus den zweiten Messsignalen, insbesondere durch Summation oder gewichtete Summation, ein zweiter Wert ermittelt werden, wobei aus dem ersten und dem zweiten Wert, insbesondere durch Differenzbildung oder Division, ein Prüfwert ermittelt wird.
Der Prüfwert kann mit einem in einem Speicher hinterlegten Referenzwert verglichen werden. Anhand des Vergleichs kann die Kontroll- und Auswerteeinrichtung den Transport der Messflüssigkeit in die Küvette überwachen. Beispielsweise kann sie ermitteln, ob überhaupt Flüssigkeit in die Küvette gelangt ist, oder ob ein ausreichendes Volumen, d.h. ein mit einem vorgegebenen Volumen im Wesentlichen übereinstimmendes Volumen der Messflüssigkeit in die Küvette transportiert wurde.
Anhand des mindestens einen zweiten Messsignals kann in einer weiteren Ausgestaltung zur Überwachung des Transports der Messflüssigkeit in die Küvette detektiert werden, wenn eine sich beim Transport der Probe in die Küvette durch die Küvette bewegende Flüssigkeits-Luft-Grenzfläche einen im Wesentlichen senkrecht zu einer Bewegungsrichtung der Flüssigkeits-Luft-Grenzfläche zwischen der mindestens einen Strahlungsquelle und dem Detektor verlaufenden Strahlengang passiert.
In gleicher Weise wie voranstehend für die Überwachung des Transports von Messflüssigkeit in die Küvette beschrieben, kann ein Verfahren zur Überwachung des Transports weiterer, in Flüssigkeitsbehältern des Analysegeräts vorgehaltener, Flüssigkeiten, z.B. Reinigungsflüssigkeiten, Standardlösungen oder Reagenzien, in die Küvette ausgestaltet sein.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines automatischen Analysegeräts zur Bestimmung einer von der Konzentration eines oder mehrerer Inhaltsstoffen einer Messflüssigkeit abhängigen Messgröße;
2 eine schematische Darstellung einer Messzelle eines Analysegeräts wie dem in 1 dargestellten.
In 1 ist schematisch ein Analysegerät 1 zur Bestimmung einer von der Konzentration eines oder mehrerer Inhaltsstoffe einer Flüssigkeitsprobe abhängigen Messgröße dargestellt. Im vorliegenden Beispiel ist das Analysegerät 1 als Wasseranalysegerät zur Bestimmung einer Ionenkonzentration, beispielsweise von Ammonium oder Phosphat, in einer Wasserprobe ausgestaltet. Es umfasst eine Messzelle 16, mehrere Flüssigkeitsbehälter 2, 3, 4 und 15, ein System von Flüssigkeitsleitungen 10, 11, 12, 13, 14 und eine Förderungs- und Dosiereinrichtung, welche eine Vielzahl von Pumpen 5, 6, 7, 8 und 9 und gegebenenfalls (hier nicht dargestellte) Ventile zur Steuerung des Flüssigkeitstransports umfasst. Bei den Pumpen 5, 6, 7, 8 und 9 kann es sich beispielsweise um Membranpumpen, Kolbenpumpen, insbesondere Spritzenpumpen, oder um Peristaltikpumpen handeln. Die Pumpen 5, 6, 7 dienen zur Förderung und Dosierung von in den Flüssigkeitsbehältern 2, 3 und 4 enthaltenen Flüssigkeiten über die Flüssigkeitsleitungen 12, 13, und 14 zu einer Küvette K der Messzelle 16. Zusätzlich verfügt das Analysegerät 1 über einen Abfallbehälter 15, der über die Flüssigkeitsleitung 11 mit der Küvette K verbunden ist. Mittels der Pumpe 9 kann Flüssigkeit aus der Küvette K in den Abfallbehälter 15 transportiert werden. Weiter umfasst das Analysegerät ein Probenvorlagegefäß 17, in dem eine aus einer Probenentnahmestelle z.B. eines Prozesses oder eines Gewässers entnommene und gegebenenfalls filtrierte Messflüssigkeit enthalten ist. Aus dem Probenvorlagegefäß 17 entnimmt das Analysegerät 1 zur Durchführung einer Messung ein vorgegebenes Volumen der Messflüssigkeit, das als Probe für die Messung dient. Das Probenvorlagegefäß 17 ist über die Zuleitung 10 mit der Küvette K verbunden. Zum Fördern und Dosieren der Probe in die Küvette K dient die Pumpe 8.
Die Messzelle 16 umfasst neben der Küvette K einen Messaufnehmer, welcher zur Erfassung von Messwerten der von dem Analysegerät 1 zu bestimmenden Messgröße dient. Der Messaufnehmer umfasst mindestens eine Messstrahlung emittierende Strahlungsquelle 18, zum Beispiel eine Leuchtdiode, und mindestens einen Detektor 19, die bezüglich der für die Messstrahlung transparenten Küvette K so angeordnet sind, dass die Messstrahlung eine in der Messzelle 16 enthaltene Flüssigkeit, z.B. die mit Reagenzien vorbehandelte Probe, durchläuft und die durch die Flüssigkeit transmittierte Messstrahlung auf den Detektor 19 trifft. Der Detektor 19 ist dazu ausgestaltet, die empfangene Strahlungsintensität in ein elektrisches Messsignal des Messaufnehmers umzuwandeln.
Die Küvette K besteht aus einem Material, das für die Messstrahlung transparent ist. Liegt die Messstrahlung im UV/Vis-Bereich des elektromagnetischen Spektrums, ist Glas oder Quarzglas ein geeignetes Material.
Der Messaufnehmer kann auch mehrere Strahlungsquellen in Form von einzelnen Leuchtdioden umfassen, die dazu ausgestaltet sind, Messstrahlung unterschiedlicher Wellenlängenbereiche zu emittieren. Der Messaufnehmer kann als Detektor 19 eine Fotodiode, ein Fotodioden-Array oder ein CCD-Array aufweisen.
Das Analysegerät 1 kann vollständig automatisiert betrieben werden. Hierzu besitzt es eine Kontroll- und Auswerteeinrichtung 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 Kontroll- und Auswerteeinrichtung S umfasst eine Datenverarbeitungseinrichtung, welche über einen Speicher verfügt, in dem ein oder mehrere Betriebsprogramme vorgesehen sind, die der Steuerung des Analysegeräts 1 sowie der Auswertung der vom Messaufnehmer gelieferten Messsignale dienen. Die Datenverarbeitungseinrichtung 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. Zusätzlich kann die Kontroll- und Auswerteeinrichtung S 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 Kontroll- und Auswerteeinrichtung S ist mit Antrieben der Pumpen 5, 6, 7, 8, 9 und mit (hier nicht im Detail dargestellten) Ventilen verbunden, um diese zum Transport von Flüssigkeiten aus dem Probenvorlagegefäß und den Vorratsbehältern 2, 3, 4, und 15 in die Küvette K automatisiert zu betreiben. Die Kontroll- und Auswerteeinrichtung S ist außerdem mit dem Messaufnehmer verbunden, um diesen zu steuern und aus Messsignalen des Detektors 18 die zu bestimmende Messgröße zu ermitteln.
Der Vorratsbehälter 4 kann ein Reagenz enthalten, das zur Behandlung der aus dem Probenvorlagegefäß 17 entnommenen Probe mit dieser vermischt wird. Das Reagenz kann beispielsweise so ausgewählt sein, dass es unter Bildung eines farbigen Reaktionsprodukts mit dem Inhaltsstoff oder den Inhaltsstoffen, von deren Konzentration die Messgröße abhängt, reagiert. Die Intensität der Färbung ist dann ein Maß für die zu bestimmende Konzentration bzw. für die zu bestimmende Messgröße. Die Wellenlänge der von der Strahlungsquelle 18 ausgesendeten Messstrahlung ist in diesem Fall auf die Färbung des Reaktionsprodukts abgestimmt und wird entsprechend vom Detektor 19 bzw. von der Kontroll- und Auswerteeinrichtung S ausgewertet. Statt eines einzigen Reagenz wie im hier gezeigten Beispiel können, je nach zu bestimmender Messgröße, auch mehrere Reagenzien eingesetzt werden. In diesem Fall verfügt das Analysegerät 1 über eine entsprechende Anzahl von Vorratsbehältern für die benötigten Reagenzien.
Zur Durchführung einer Messung führt die Kontroll- und Auswerteeinrichtung S einen Messzyklus des Analysegeräts durch. Zu Beginn des Messzyklus dosiert die Kontroll- und Auswerteeinrichtung S mittels der Pumpe 8 zunächst eine vorgegebene Menge der in dem Probenvorlagegefäß 17 enthaltenen Messflüssigkeit, im vorliegenden Beispiel eine Wasserprobe, als Probe in die Küvette K. Gleichzeitig oder anschließend steuert die Kontroll- und Auswerteeinrichtung S die Pumpe 7, um eine vorgegebene Menge des im Flüssigkeitsbehälter 4 enthaltenen Reagenz in die Küvette K zu transportieren. Die Küvette K dient also im hier beschriebenen Beispiel auch als Mischzelle, in der die Probe und das Reagenz miteinander vermischt werden. Es sind jedoch auch andere Ausgestaltungen möglich, in denen das Reagenz oder mehrere Reagenzien zur Behandlung der Probe miteinander vermischt werden bevor die mittels der Reagenzien vorbehandelte Probe in die Küvette K dosiert wird.
Zur Erfassung der zu bestimmenden Messgröße der in der Küvette K enthaltenen, vorbehandelten Probe betreibt die Kontroll- und Auswerteeinrichtung S den Messaufnehmer, wobei sie unter anderem die Strahlungsquelle 18 zur Emission von Messstrahlung anregt. Der Detektor 19 empfängt die Messstrahlung nach Durchlaufen der Küvette K und der darin enthaltenen vorbehandelten Probe und wandelt die empfangene Messstrahlungsintensität in ein elektrisches analoges oder digitales Messsignal. Das Messsignal wird von der Kontroll- und Auswerteeinrichtung S weiterverarbeitet. Es korreliert mit der Absorption bzw. Extinktion der Messstrahlung durch die Probe, wobei die Absorption bzw. Extinktion eine mit von der Konzentration des Inhaltsstoffes bzw. der Inhaltsstoffe abhängenden Messgröße korrelierende Größe ist.
Die Kontroll- und Auswerteeinrichtung S wertet das vom Messaufnehmer ausgegebene Messsignal des Detektors 19 aus. Die Kontroll- und Auswerteeinrichtung S kann beispielsweise aus dem Messsignal oder einem daraus abgeleiteten Wert anhand von hinterlegten Tabellen oder anhand einer hinterlegten Kalibrierfunktion einen Wert der Messgröße in der physikalischen Einheit der Messgröße ermitteln und über eine Anzeigeeinrichtung, z.B. ein Display, oder über eine Schnittstelle an eine übergeordnete Einheit ausgeben.
Nach der Bestimmung der Messgröße wird die Küvette K entleert, indem mittels der Pumpe 9 die in der Messzelle enthaltene, verbrauchte flüssige Probe in den Abfallbehälter 15 transportiert wird. Damit ist der Messzyklus beendet.
Das Analysegerät 1 verfügt über weitere Vorratsbehälter 2, 3 die Standardlösungen für Kalibrierungen und/oder Reinigungslösungen umfassen können. Mittels den Vorratsbehältern 2, 3 zugeordneter Pumpen 5, 6 können diese Lösungen, gesteuert durch die Kontroll- und Auswerteeinrichtung S, über die Leitungen 12, 13 in die Küvette K transportiert werden und über die Leitung 11 mittels der Pumpe 9 in den Abfallbehälter 15 abgeführt werden.
Nach der Durchführung einer oder mehreren Messungen, kann die Kontroll- und Auswerteeinrichtung S eine Kalibrierung des Analysegeräts 1 durchführen, indem aus dem Vorratsbehälter 2 ein Kalibrierstandard in die Küvette K gefördert wird. Der Kalibrierstandard wird wie eine „echte“ Probe aus dem Probenvorlagegefäß 17 mit dem Reagenz behandelt, das mittels der Pumpe 7 aus dem Vorratsbehälter 4 in die Küvette K transportiert wird. Mittels des Messaufnehmers wird fotometrisch wie zuvor beschrieben ein Messwert der Messgröße bestimmt und gegebenenfalls anhand des für den Kalibrierstandard bekannten Messwerts eine Justierung des Analysegeräts 1 vorgenommen.
Die Kontroll- und Auswerteeinrichtung S ist außerdem dazu ausgestaltet, den Transport von Messflüssigkeit aus dem Probenvorlagegefäß 17 in die Küvette K zu überwachen, um Fehlmessungen aufgrund von fehlender Probe oder von zu geringem in die Küvette K dosiertem Probenvolumen zu erkennen. Hierzu weist die Kontroll- und Auswerteeinrichtung S ein Betriebsprogramm auf, das der Durchführung des im Folgenden beschriebenen Verfahrens zur Überwachung des Transports von Messflüssigkeit in die Küvette K dient.
Nach Durchführung eines Messzyklus nach dem weiter oben beschriebenen Verfahren ist die Küvette K nach dem Abführen der behandelten Probe aus der Küvette K in das Abfallbehältnis 15 zunächst leer, d.h. luftgefüllt. Vor Beginn des nächsten Messzyklus wird mindestens ein Mal, vorzugsweise mehrfach, ein Spülschritt durchgeführt, bei dem die Küvette K mit der Messflüssigkeit gespült wird. Hierzu steuert die Kontroll- und Auswerteeinrichtung S die Pumpe 8 derart, dass ein vorgegebenes Volumen der Messflüssigkeit aus dem Probenvorlagegefäß 17 über die Leitung 10 in die Küvette K transportiert wird. Anschließend steuert die Kontroll- und Auswerteeinrichtung S die Pumpe 9, um die Messflüssigkeit wieder aus der Küvette K über die Leitung 11 in den Abfallbehälter 15 abzuleiten. Nach dem Ableiten der Messflüssigkeit ist die Küvette K wieder leer bzw. luftgefüllt.
Um zu überwachen, ob die Messflüssigkeit bei diesem Spülschritt korrekt und in ausreichender Menge in die Küvette K transportiert wird, erfasst die Kontroll- und Auswerteeinrichtung S mittels des Messaufnehmers mindestens einen ersten Messwert bei leerer Küvette K. Während oder nach dem Transport der Messflüssigkeit im Rahmen des beschriebenen Spülschritts erfasst die Kontroll- und Auswerteeinrichtung S mittels des Messaufnehmers mindestens einen zweiten Messwert.
Die leere bzw. luftgefüllte Küvette K zeigt ein anderes Absorptions- bzw. Extinktionsverhalten als die mit Messflüssigkeit vollständig oder partiell gefüllte Küvette K. Es wird daher ein Unterschied zwischen dem die Extinktion bzw. Absorption der Messstrahlung in der leeren Küvette K repräsentierenden ersten Messwert und dem die Extinktion bzw. Absorption der Messstrahlung in der mit Messflüssigkeit gefüllten Küvette K repräsentierenden zweiten Messwert erwartet. Die Kontroll- und Auswerteeinrichtung S ermittelt aus dem ersten und dem zweiten Messwert einen Prüfwert, der eine Abweichung des zweiten Messwerts von dem ersten Messwert repräsentiert. Der Prüfwert kann beispielsweise durch Division oder Subtraktion der Messwerte ermittelt werden.
Durch Vergleich des Prüfwerts mit mindestens einem Referenzwert kann die Kontroll- und Auswerteeinrichtung ermitteln, ob beim Erfassen des zweiten Messwerts Messflüssigkeit in der Küvette K vorlag bzw. ob ein ausreichendes Volumen an Messflüssigkeit in die Küvette K transportiert wurde. Wenn dies nicht der Fall ist, kann auf einen Fehler des Analysegeräts zurückgeschlossen werden.
Für den Fall, dass der Prüfwert durch Subtraktion des ersten Messwerts vom zweiten Messwert gebildet wird, kann der Referenzwert den Wert Null betragen und somit die erwartete Abweichung des ersten Messwerts vom zweiten Messwert für den Fall repräsentieren, dass beim Steuern der Pumpe 8 zum Transport von Flüssigkeit in die Küvette tatsächlich keine Messflüssigkeit in die Küvette K gelangt ist. Für den Fall, dass der Prüfwert durch Division gebildet wird, kann der Referenzwert entsprechend den Wert 1 betragen.
Stimmt der Prüfwert in diesen Fällen mit dem Referenzwert überein bzw. liegt der Prüfwert innerhalb eines vorgegebenen Toleranz-Wertebereichs, der den Referenzwert umgibt, so lässt sich schließen, dass durch die Steuerung der Pumpe 8 zum Transport von Messflüssigkeit in die Küvette K tatsächlich kein Transport der Messflüssigkeit in die Küvette erfolgt ist. Die Kontroll- und Auswerteeinrichtung S kann in diesem Fall eine Fehler- oder Warnmeldung ausgeben und/oder keine weitere Messung der Messgröße durchführen. Auf diese Weise werden Fehlmessungen aufgrund fehlender Probe vermieden oder zumindest erkannt. Unterscheidet sich der Prüfwert dagegen von dem Referenzwert oder liegt außerhalb des Toleranz-Wertebereichs, so fährt die Kontroll- und Auswerteeinrichtung S mit einem Messzyklus nach dem oben beschriebenen Verfahren fort.
Zusätzlich oder alternativ kann die Kontroll- und Auswerteeinrichtung S den Prüfwert auch mit mindestens einem Referenzwert vergleichen, der eine erwartete Abweichung der Absorption bzw. Extinktion der Messstrahlung in der leeren Küvette K von der Absorption bzw. Extinktion der Messstrahlung in der mit Messflüssigkeit gefüllten Küvette repräsentiert. Dieser Referenzwert kann beispielsweise mittels einer einmaligen oder regelmäßig wiederholten Kalibrierung mit der Messflüssigkeit ermittelt und in dem Speicher der Kontroll- und Auswerteeinrichtung S hinterlegt worden sein.
Die Kontroll- und Auswerteeinrichtung S vergleicht den ermittelten Prüfwert mit dem mindestens einen hinterlegten Referenzwert z.B. durch Differenzbildung oder durch Division. Es ist auch möglich, dass zum Vergleich des Prüfwerts mit dem Referenzwert ein Toleranz-Wertebereich vorgegeben ist, der den Referenzwert als Intervall umgibt. Soweit der Prüfwert innerhalb des Toleranz-Wertebereichs liegt, wird der Transport der Messflüssigkeit in die Küvette K nicht als fehlerhaft von der Kontroll- und Auswerteeinrichtung S eingestuft. Im nächsten Schritt führt die Kontroll- und Auswerteeinrichtung S in diesem Fall eine weitere Messung nach dem weiter oben beschriebenen Verfahren durch.
Weicht der Prüfwert dagegen von dem Referenzwert ab bzw. liegt der Prüfwert außerhalb des Toleranz-Wertebereichs, so lässt sich daraus schließen, dass durch die Steuerung der Pumpe 8 zum Transport von Messflüssigkeit in die Küvette K tatsächlich kein oder kein ausreichender Transport von Messflüssigkeit in die Küvette erfolgt ist. Die Kontroll- und Auswerteeinrichtung S kann in diesem Fall zur Vermeidung von unerkannten Fehlmessungen eine Fehler- oder Warnmeldung ausgeben und/oder keine weiteren Messzyklen durchführen.
Dasselbe Verfahren nach einer der voranstehend beschriebenen Ausgestaltungen kann angewendet werden, um den Transport anderer in den Flüssigkeitsbehältern 2, 3, 4 enthaltener Flüssigkeiten in die Küvette K zu überwachen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass eine ausreichende Menge an Reagenzien, Reinigungsflüssigkeit bzw. Standard-Flüssigkeit vorhanden ist, um einen zuverlässigen Betrieb des Analysegeräts zu gewährleisten.
Eine alternative oder zusätzliche Möglichkeit der Überwachung des Transports der Messflüssigkeit oder anderer Flüssigkeiten in die Küvette K kann während des Transports der Flüssigkeit in die Küvette erfolgen. In dem Moment, in dem die Flüssigkeits-Luft-Grenzfläche den Strahlengang zwischen der Strahlungsquelle 18 und dem Detektor 19 passiert, ergibt sich eine kurzzeitige deutliche Signaländerung des Detektors 19. Die Kontroll- und Auswerteeinrichtung S kann dazu ausgestaltet sein, beim Fehlen dieser Signaländerung eine Fehlermeldung auszugeben, um sicherzustellen, dass ein ausreichendes Volumen von Messflüssigkeit in die Küvette K transportiert wurde.
In 2 ist eine alternative Ausgestaltung der Messzelle 116 eines automatischen Analysegeräts wie dem anhand von 1 beschriebenen schematisch dargestellt. Das automatische Analysegerät, in dem die Messzelle enthalten ist, verfügt insbesondere über eine Kontroll- und Auswerteeinrichtung zur vollständig automatischen Steuerung des Analysegeräts.
Die Messzelle 116 umfasst eine Küvette K, welche einen Einlass 110, über den sie mit einem Probenvorlagegefäß des Analysegeräts verbunden ist, und einen Auslass 111 aufweist, über den sie mit einem Abfallbehälter des Analysegeräts verbunden ist. Weiter umfasst die Messzelle 116 mehrere Strahlungsquellen 118.1, 118.2, 118.3, 118.4, die dazu ausgestaltet sind, Messstrahlung zu emittieren. Beispielsweise können sie jeweils eine Leuchtdiode umfassen. Sie sind mit einer Kontroll- und Auswerteeinrichtung des Analysegeräts verbunden (in 2 nicht gezeigt), die dazu ausgestaltet ist, die Strahlungsquellen 118.1, 118.2, 118.3, 118.4 zur Emission von Messstrahlung zu steuern. Die Strahlungsquellen 118.1, 118.2, 118.3 und 118.4 emittieren Messstrahlung aus unterschiedlichen Wellenlängenbereichen, d.h. jede Strahlungsquelle 118.1, 118.2, 118.3, 118.4 emittiert Messstrahlung eines Wellenlängenbereichs, der sich von den Wellenlängenbereichen der von den anderen Strahlungsquellen 118.1, 118.2, 118.3, 118.4 emittierten Messstrahlung unterscheidet.
Die Küvette K besteht aus einem Material, das für die Messstrahlung der Strahlungsquellen 118.1, 118.2, 118.3, 118.4 transparent ist. Liegt die Messstrahlung im UV/Vis-Bereich des elektromagnetischen Spektrums, ist Glas oder Quarzglas ein geeignetes Material.
Auf der anderen Seite der Küvette K ist den Strahlungsquellen 118.1, 118.2, 118.3, 118.4 gegenüberliegend ein Detektor 119 angeordnet, der von den Strahlungsquellen 118.1, 118.2, 118.3, 118.4 emittierte Messstrahlung nach Durchlaufen der Küvette K und einer gegebenenfalls in der Küvette K enthaltenen Flüssigkeit empfängt. Der Detektor 119 ist dazu ausgestaltet, die empfangene Strahlungsintensität jeder der Strahlungsquellen in ein elektrisches Messsignal zu wandeln und über die Verbindung 120 an die Kontroll- und Ausgabeeinrichtung des Analysegeräts auszugeben.
Ein Analysegerät mit der Messzelle 116, das im Übrigen ausgestaltet ist wie das in 1 beschriebene Analysegerät kann wie voranstehend im Zusammenhang mit 1 beschrieben zur Bestimmung einer mit einer Konzentration eines Inhaltsstoffes einer Messflüssigkeit korrelierten Messgröße verwendet werden. Dabei kann die Kontroll- und Steuereinrichtung dazu ausgestaltet sein, zur Erfassung von Messwerten mehrere oder alle Strahlungsquellen 118.1, 118.2, 118.3, 118.4 zur Emission von Messstrahlung anzuregen, und so mehrere mit der Absorption oder Extinktion der jeweils verwendeten Messstrahlung korrelierte Messsignale des Detektors 119 erfassen. Aus diesen kann die Kontroll- und Auswerteeinrichtung Werte der Messgröße ermitteln.
Die Überwachung des Transports der Messflüssigkeit oder anderer Flüssigkeiten in die Küvette kann bei einem Analysegerät mit der in 2 dargestellten Messzelle in analoger Weise wie oben beschrieben erfolgen.
Dabei werden bei leerer Küvette nicht nur ein (einziger) erster Messwert erfasst, sondern mehrere erste Messwerte, wobei jeder der Messwerte durch Anregen einer der Strahlungsquellen 118.1, 118.2, 118.3, 118.4 und Erfassen der jeweils durch die Küvette K gestrahlten Messstrahlungsintensität durch den Detektor 119 ermittelt wird. Aus den ersten Messwerten wird durch Summation oder gewichtete Summation ein erster Wert ermittelt.
Anschließend werden während oder nach dem Steuern einer Pumpe des Analysegeräts zum Transport von Messflüssigkeit aus einem Probenvorlagegefäß des Analysegeräts in die Küvette K zweite Messwerte erfasst, wobei jeder der Messwerte durch Anregen einer der Strahlungsquellen 118.1, 118.2, 118.3, 118.4 und Erfassen der jeweils durch die Küvette K gestrahlten Messstrahlungsintensität durch den Detektor 119 ermittelt wird. Es versteht sich, dass zur Erfassung der ersten Messwerte und der zweiten Messwerte jeweils dieselben Strahlungsquellen verwendet werden. Aus den zweiten Messwerten wird durch Summation oder gewichtete Summation ein zweiter Wert ermittelt.
Aus dem ersten und dem zweiten Wert wird ein Prüfwert ermittelt, beispielsweise durch Division oder durch Subtraktion. Durch Vergleich des Prüfwerts mit einem Referenzwert kann, ganz analog wie bei dem zuvor beschriebenen Verfahren, bei dem nur jeweils ein erster und ein zweiter Messwert zur Überwachung des Flüssigkeitstransports in die Küvette verwendet wird, ermittelt werden, ob beim Erfassen des zweiten Messwerts Messflüssigkeit in der Küvette K vorlag bzw. ob ein ausreichendes Volumen an Messflüssigkeit in die Küvette K transportiert wurde. Wenn dies nicht der Fall ist, kann auf einen Fehler des Analysegeräts zurückgeschlossen werden.
Der Vergleich des auf den mehreren ersten und zweiten Messwerten basierenden Prüfwerts mit dem Referenzwert kann ganz analog wie zuvor für den auf nur einem einzigen ersten und zweiten Messwert ermittelten Prüfwert durchgeführt werden. Der Referenzwert kann dabei beispielsweise einem bei Transport einer ausreichenden Menge der Messflüssigkeit in die Küvette erwarteten Wert oder des Prüfwerts entsprechen. Auch die Überwachung des Transports der Flüssigkeit in die Küvette K und die daraus abgeleiteten, von der Kontroll- und Steuereinrichtung durchgeführten Maßnahmen wie Fehlermeldungen bzw. Unterbrechung des Messbetriebs des Analysegeräts kann in analoger Weise erfolgen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 1022822 A1 [0005]
DE 102009029305 A1 [0005]
DE 102011075762 A1 [0005]
DE 102011088235 A1 [0006]

Claims

Automatisches Analysegerät zur Bestimmung einer von der Konzentration eines oder mehrerer Inhaltsstoffe einer Messflüssigkeit abhängigen Messgröße, umfassend: – eine Messzelle umfassend eine Küvette und einen Messaufnehmer, wobei der Messaufnehmer mindestens eine Strahlungsquelle, welche dazu ausgestaltet ist, Messstrahlung auszusenden, und mindestens einen Detektor aufweist, welcher dazu ausgestaltet ist, Messsignale zu erzeugen, welche von einer auf den Detektor auftreffenden Intensität der von der Strahlungsquelle emittierten Messstrahlung abhängig sind, und wobei die Strahlungsquelle und der Detektor so zueinander und zur Küvette ausgerichtet sind, dass die Messstrahlung die Küvette durchläuft bevor sie auf den Detektor trifft; – eine Kontroll- und Auswerteeinrichtung, welche mit dem Messaufnehmer zum Empfang von Messsignalen des Messaufnehmers verbunden und welche zur Verarbeitung der empfangenen Messsignale ausgestaltet ist; – ein zur Aufnahme der Messflüssigkeit dienendes Probenvorlagegefäß, welches über ein Flüssigkeitsleitungssystem mit der Küvette verbunden ist; und – eine von der Kontroll- und Auswerteeinrichtung steuerbare Förder- und Dosiereinrichtung; dadurch gekennzeichnet, dass die Kontroll- und Auswerteeinrichtung dazu ausgestaltet ist, die Förder- und Dosiereinrichtung zum Transport von Messflüssigkeit aus dem Probenvorlagegefäß in die Küvette zu steuern und mittels des Messaufnehmers den Transport der Messflüssigkeit in die Küvette zu überwachen.
Analysegerät nach Anspruch 1, wobei die Kontroll- und Steuereinrichtung zum Überwachen des Transports der Messflüssigkeit in die Küvette dazu ausgestaltet ist, ein erstes Messsignal des Messaufnehmers bei leerer Küvette zu erfassen, die Förder- und Dosiereinrichtung zum Transport eines vorgegebenen Volumens der Messflüssigkeit aus der Probenvorlage in die Küvette zu steuern und währenddessen oder anschließend mindestens ein zweites Messsignal des Messaufnehmers zu erfassen, und anhand der erfassten Messsignale zu ermitteln, ob ein in die Küvette gefördertes Volumen der Messflüssigkeit mit dem vorgegebenen Volumen übereinstimmt.
Analysegerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kontroll- und Auswerteeinrichtung dazu ausgestaltet ist, zur Überwachung des Transports der Messflüssigkeit in die Küvette aus dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal einen Prüfwert zu ermitteln und diesen mit mindestens einem in einem Speicher hinterlegten Referenzwert zu vergleichen.
Analysegerät nach Anspruch 3, wobei die Kontroll- und Auswerteeinrichtung dazu ausgestaltet ist, zur Überwachung des Transports der Messflüssigkeit in die Küvette eine Abweichung des Prüfwerts von dem Referenzwert, insbesondere durch Division oder Subtraktion, zu ermitteln.
Analysegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Messaufnehmer mehrere Strahlungsquellen aufweist, und wobei jede der Strahlungsquellen dazu ausgestaltet ist, Messstrahlung eines bestimmten Wellenlängenbereiches zu emittieren.
Analysegerät nach Anspruch 5, wobei die Kontroll- und Auswerteeinrichtung dazu ausgestaltet ist, mehrere oder alle Strahlungsquellen des Messaufnehmers nacheinander zur Emission von Messstrahlung anzuregen und mittels des Detektors von einer Intensität der Messstrahlung jeder der angeregten Strahlungsquellen nach Durchlaufen der Küvette abhängige Messsignale zu erfassen.
Analysegerät nach Anspruch 6, wobei die Kontroll- und Auswerteeinrichtung zum Überwachen des Transports der Messflüssigkeit dazu ausgestaltet ist, bei leerer Küvette von der Intensität der Messstrahlung der angeregten Strahlungsquellen nach Durchlaufen der Küvette abhängige erste Messsignale zu erfassen und während oder nach dem Transport der Probe aus der Probenvorlage in die Küvette von der Intensität der Messstrahlung der zur Emission von Messstrahlung gesteuerten Strahlungsquellen abhängige zweite Messsignale zu erfassen.
Analysegerät nach Anspruch 7, wobei die Kontroll- und Auswerteeinrichtung weiter dazu ausgestaltet ist, aus den ersten Messsignalen, insbesondere durch Summation oder gewichtete Summation, einen ersten Wert und aus den zweiten Messsignalen, insbesondere durch Summation oder gewichtete Summation, einen zweiten Wert zu ermitteln und einen aus dem ersten und dem zweiten Wert, insbesondere durch Differenzbildung oder Division, einen Prüfwert zu ermitteln.
Analysegerät nach Anspruch 8, wobei die Kontroll- und Auswerteeinrichtung dazu ausgestaltet ist, den Prüfwert mit mindestens einem in einem Speicher hinterlegten Referenzwert zu vergleichen und anhand des Vergleichs den Transport der Messflüssigkeit in die Küvette zu überwachen.
Analysegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiter umfassend mindestens einen Flüssigkeitsbehälter, welcher eine weitere Flüssigkeit enthält, wobei der Flüssigkeitsbehälter über das Flüssigkeitsleitungssystem mit der Küvette verbunden ist; und wobei die Kontroll- und Auswerteeinrichtung dazu ausgestaltet ist, mindestens ein drittes Messsignal des Messaufnehmers bei leerer Küvette zu erfassen, die Förder- und Dosiereinrichtung zum Transport der weiteren Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter in die Küvette zu steuern und während oder nach dem Transport der Flüssigkeit in die Küvette mindestens ein viertes Messsignal des Messaufnehmers zu erfassen, und anhand des dritten und vierten Messsignals den Transport der weiteren Flüssigkeit in die Küvette zu überwachen.
Analysegerät nach Anspruch 10, wobei die weitere Flüssigkeit ein der Messflüssigkeit zur Bestimmung der Messgröße zuzusetzendes Reagenz, eine Standardlösung oder eine Reinigungsflüssigkeit ist.
Verfahren zur Überwachung eines Transports von Messflüssigkeit in eine Küvette eines automatischen Analysegeräts, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend: – Steuern einer Förder- und Dosiereinrichtung mittels einer Kontroll- und Auswerteeinrichtung zum Transport von Messflüssigkeit aus einem Probenvorlagegefäß über ein Flüssigkeitsleitungssystem in die Küvette; – Überwachen des Transports der Messflüssigkeit in die Küvette durch die Kontroll- und Auswerteeinrichtung mittels eines Messaufnehmers, welcher mindestens eine Strahlungsquelle und mindestens einen Detektor aufweist, welche so zueinander und zur Küvette ausgerichtet sind, dass von der Strahlungsquelle emittierte Messstrahlung die Küvette durchläuft bevor sie auf den Detektor trifft.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Überwachen des Transports der Messflüssigkeit in die Küvette durch die Kontroll- und Auswerteeinrichtung umfasst: – Anregen der mindestens einen Strahlungsquelle zum Einstrahlen von Messstrahlung in die Küvette und Erfassen mindestens eines von einer Intensität der Messstrahlung nach Durchlaufen der Küvette abhängigen ersten Messsignals bei leerer Küvette; – während oder nach dem Steuern der Förder- und Dosiereinrichtung zum Transport eines vorgegebenen Volumens der Messflüssigkeit in die Küvette Anregen der Strahlungsquelle zum Einstrahlen von Messstrahlung in die Küvette und Erfassen mindestens eines von der Intensität der Messstrahlung nach Durchlaufen der Küvette abhängigen zweiten Messsignals; – Ermitteln anhand der erfassten Messsignale, ob ein in die Küvette gefördertes Volumen der Messflüssigkeit mit dem vorgegebenen Volumen übereinstimmt.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 11, weiter umfassend: – Ermitteln eines Prüfwerts aus dem ersten und dem zweiten Messsignal; und – Vergleichen des ermittelten Prüfwerts mit mindestens einem, insbesondere in einem Speicher der Kontroll- und Auswerteeinrichtung hinterlegten, Referenzwert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, weiter umfassend: – Nacheinander Anregen mehrerer Strahlungsquellen des Messaufnehmers zur Emission von Messstrahlung jeweils eines bestimmten Wellenlängenbereichs in die leere Küvette und Erfassen von ersten Messsignalen, wobei jedes der ersten Messsignale von der Intensität der von einer der Strahlungsquellen emittierten Messstrahlung nach Durchlaufen der leeren Küvette abhängt; – Nacheinander Anregen der mehreren Strahlungsquellen zur Emission von Messstrahlung jeweils eines bestimmten Wellenlängenbereichs in die Küvette während oder nach dem Steuern der Förder- und Dosiereinrichtung zum Transport des vorgegebenen Volumens der Messflüssigkeit aus der Probenvorlage in die Küvette und Erfassen von zweiten Messsignalen, wobei jedes der zweiten Messsignale von der Intensität der von einer der Strahlungsquellen emittierten Messstrahlung nach Durchlaufen der Küvette während oder nach dem Steuern der Förder- und Dosier-Einrichtung zum Transport der Messflüssigkeit in die Küvette abhängt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei aus den ersten Messsignalen, insbesondere durch Summation oder gewichtete Summation, ein erster Wert und aus den zweiten Messsignalen, insbesondere durch Summation oder gewichtete Summation, ein zweiter Wert ermittelt wird, und wobei aus dem ersten und dem zweiten Wert, insbesondere durch Differenzbildung oder Division, ein Prüfwert ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Prüfwert mit mindestens einem in einem Speicher hinterlegten Referenzwert verglichen wird und anhand des Vergleichs der Transport der Messflüssigkeit überwacht wird..
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei anhand des mindestens einen zweiten Messsignals detektiert wird, wenn eine sich beim Transport der Probe in die Küvette durch die Küvette bewegende Flüssigkeits-Luft-Grenzfläche einen im Wesentlichen senkrecht zu einer Bewegungsrichtung der Flüssigkeits-Luft-Grenzfläche zwischen der mindestens einen Strahlungsquelle und dem Detektor verlaufenden Strahlengang passiert.