DE102017115018A1

DE102017115018A1 - Topologiebestimmung im fluidischen Messgerät

Info

Publication number: DE102017115018A1
Application number: DE102017115018.8A
Authority: DE
Inventors: Timo Witte; Konstantin Shoykhet
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2017-07-05
Filing date: 2017-07-05
Publication date: 2017-09-07

Abstract

Fluidisches Messgerät (10), aufweisend eine Mehrzahl von fluidischen Knoten (100), eine Mehrzahl von fluidischen Verbindungselementen (102), mittels welcher die fluidischen Knoten (100) miteinander fluidisch gekoppelt sind, und eine Ermittlungseinrichtung (112), die zum Ermitteln von für eine Topologie der fluidischen Kopplung der fluidischen Knoten (100) indikativer Information basierend auf erfassten Topologieinformationen eingerichtet ist.

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Messgerät und ein Verfahren zum Ermitteln einer Topologie einer fluidischen Kopplung in einem fluidischen Messgerät.
In einer HPLC wird typischerweise eine Flüssigkeit (mobile Phase) bei einer sehr genau kontrollierten Flussrate (zum Beispiel im Bereich von Mikrolitern bis Millilitern pro Minute) und bei einem hohen Druck (typischerweise 20 bis 1000 bar und darüber hinausgehend, derzeit bis zu 2000 bar), bei dem die Kompressibilität der Flüssigkeit spürbar ist, durch eine sogenannte stationäre Phase (zum Beispiel in einer chromatografischen Säule), bewegt, um einzelne Komponenten einer in die mobile Phase eingebrachten Probenflüssigkeit voneinander zu trennen. Ein solches HPLC-System ist zum Beispiel aus der EP 0,309,596 B1 derselben Anmelderin, Agilent Technologies, Inc. bekannt.
Zum Steuern eines solchen HPLC-Systems ist die Kenntnis der Topologie der fluidischen Kopplung der Konstituenten des HPLC-Systems wünschenswert.
OFFENBARUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Topologie der fluidischen Kopplung der Konstituenten eines Messgeräts fehlerarm bzw. gegebenenfalls sogar fehlerfrei und einfach zu ermitteln. Die Aufgabe wird mittels der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein fluidisches (wobei ein Fluid ein Gas und/oder eine Flüssigkeit sein kann, optional aufweisend Festkörperpartikel) Messgerät (insbesondere ein Probentrenngerät zum Trennen einer fluidischen Probe in Fraktionen) geschaffen, das eine Mehrzahl von fluidischen Knoten, eine Mehrzahl von fluidischen Verbindungselementen, mittels welcher die fluidischen Knoten miteinander fluidisch gekoppelt sind, und eine Ermittlungseinrichtung (zum Beispiel ausgebildet als Prozessor, Teil eines Prozessors oder mehrere Prozessoren, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren zum Bereitstellen einer Ermittlungsfunktion entsprechend programmtechnisch eingerichtet sein können) aufweist, die zum Ermitteln (insbesondere zum aktiven Ermitteln und/oder zum Einsammeln bzw. zum Auswerten) von für eine Topologie der fluidischen Kopplung der fluidischen Knoten indikativer Information basierend auf erfassten Topologieinformationen (insbesondere Detektionsdaten, und/oder Signaturen zumindest eines Teils der fluidischen Knoten und/oder zumindest eines Teils der fluidischen Verbindungselemente) eingerichtet ist.
Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren zum Ermitteln einer Topologie einer fluidischen Kopplung in einem fluidischen Messgerät mit einer Mehrzahl von fluidischen Knoten und einer Mehrzahl von fluidischen Verbindungselementen geschaffen, mittels welcher Kopplung die fluidischen Knoten miteinander fluidisch gekoppelt sind, wobei bei dem Verfahren Topologieinformationen zur Charakterisierung der fluidischen Kopplung zumindest eines Teils der fluidischen Knoten und/oder der fluidischen Verbindungselemente erfasst werden und für die fluidische Kopplung der fluidischen Knoten indikative Information basierend auf den erfassten Topologieinformationen ermittelt wird.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein fluidisches Messgerät geschaffen, bei dem Topologieinformationen erfasst werden und auf deren Basis selbsttätig und vorzugsweise ohne Notwendigkeit eines Benutzereingriffs die Topologie der fluidischen Kopplung von Knoten (und optional auch die Information der hierfür verwendeten Verbindungselemente) in dem Messgerät ermittelt wird. Auf diese Weise kann das Messgerät ohne ein händisches Eingeben von Topologiedaten durch einen Benutzer die fluidische Topologie des Messgeräts einmalig oder sogar dynamisch aufklären. Diese Information kann dann für eine präzise Steuerung des Messgeräts oder für andere Zwecke eingesetzt werden. Dies wiederum kann die Genauigkeit einer mittels des Messgeräts durchgeführten Messung verbessern.
In einem Ausführungsbeispiel können für die Knoten samt deren Ports und die Verbindungselemente samt deren Anschlüsse entsprechende Identifizierer gesammelt werden und von der Ermittlungseinrichtung (gegebenenfalls unter Heranziehung von Datenbankinformation) zur Ermittlung oder Rekonstruktion der Topologie des fluidischen Messgeräts eingesetzt werden. Solche Identifizierer können zum Beispiel in Form eines jeweiligen Signals mit einer einzigartigen Signatur ausgebildet sein. Dabei kann die Ermittlungseinrichtung ein separater Prozessor sein oder ein bereits vorhandener Prozessor, der auch einen Bestandteil der Steuereinrichtung des Messgeräts bilden kann.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Messgerät“ insbesondere ein Gerät verstanden, das unter Verwendung eines Fluids oder mehrerer Fluide mindestens einen zu messenden Parameter und/oder mindestens ein zu messendes Ereignis qualitativ und/oder quantitativ misst. Dabei kann das Fluid Gegenstand und/oder Hilfsmittel der Messung sein. Ein Beispiel für ein solches Messgerät ist ein Probentrenngerät (insbesondere ein Chromatographie-Gerät), mit dem eine fluidische Probe in ihre Fraktionen aufgetrennt und diese gegebenenfalls identifiziert bzw. quantifiziert werden.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „fluidischer Knoten“ insbesondere ein Fluidbauteil verstanden, das mindestens einen fluidischen Port aufweisen und zum Bereitstellen einer Fluidbearbeitungsfunktion zum Bearbeiten von durch das Messgerät fließendem Fluid ausgebildet sein kann. Beispiele für einen solchen fluidischen Knoten sind Module eines Chromatographie-Geräts, beispielsweise ein Entgaser, ein Fluidantrieb (zum Beispiel eine Chromatographie-Hochdruckpumpe), ein Probeninjektor, eine Probentrenneinrichtung (zum Beispiel eine Chromatographie-Trennsäule), ein Detektor (zum Beispiel ein Fluoreszenzdetektor) oder ein Fraktionierer. Ein Port eines fluidischen Knotens kann fest oder lösbar mit einem fluidischen Anschluss eines fluidischen Verbindungselements gekoppelt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „fluidisches Verbindungselement“ insbesondere ein zum Führen eines Fluids ausgebildeter Leitungsabschnitt verstanden, der mindestens zwei fluidische Anschlüsse aufweisen kann und zum Durchleiten von durch das Messgerät fließendem Fluid ausgebildet sein kann. Beispiele für ein fluidisches Verbindungselement sind verzweigte oder unverzweigte Kapillaren, Schlauchverbindungen, Hohlräume in einem Laminatbauteil (d.h. ein aus miteinander verbundenen Schichten mit darin enthaltenen Aussparungen gebildetes fluidisches Bauteil), etc. Ein Anschluss eines fluidischen Verbindungselements kann fest oder lösbar mit einem Port eines fluidischen Knotens gekoppelt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Topologie einer fluidischen Kopplung“ insbesondere die Struktur eines fluidischen Raums oder Netzwerks verstanden, der die fluidische Kopplung zwischen fluidischen Knoten (und optional auch den fluidischen Verbindungselementen) angibt bzw. abbildet. Insbesondere kann die Topologie für einen Teil oder jeden der Knoten angeben, mit welchem oder welchen Verbindungselementen dieser Knoten direkt fluidisch verbunden ist. Ferner kann die Topologie die Identität (die zum Beispiel durch einen eindeutigen Identifizierer zum Beispiel in Form eines alphanumerischen Codes, eine Bauteilnummer, etc. festgelegt sein kann) eines jeweiligen Knotens, insbesondere des jeweiligen Ports eines Knoten, und/oder eines jeweiligen fluidischen Verbindungselements, insbesondere seines Ports/Anschlusses, angeben. In einem Ausführungsbeispiel enthält die Topologie Informationen, welche Ports von fluidischen Knoten mit welchen Anschlüssen von fluidischen Verbindungselementen direkt fluidisch gekoppelt sind, und welche Eigenschaften die implementierten fluidischen Knoten sowie die implementierten fluidischen Verbindungselemente haben.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Topologieinformationen“ insbesondere ein Datensatz verstanden, der mit und/oder an den fluidischen Verbindungselementen und/oder fluidischen Knoten aufgenommen oder detektiert worden ist und/oder in anderer Weise erhalten worden ist. Ein solcher Datensatz kann mit dem fluidischen Netzwerk aus fluidischen Verbindungselementen und/oder fluidischen Knoten verkoppelt oder damit eindeutig verbunden sein und einen Rückschluss auf die, eine Ableitung der oder eine Ermittlung der Topologie des fluidischen Systems aus Knoten und Verbindungselementen erlauben. Solche Topologieinformationen können zum Beispiel elektrisch, elektromagnetisch, hydraulisch, thermisch, etc., erfasst werden. Topologieinformationen können als Information mit den jeweiligen fluidischen Knoten, Anschlüssen oder Ports verbunden sein (etwa in einem Datenträger gespeichert und am Port, etc. befestigt) oder als eine natürliche Eigenschaft (zum Beispiel elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Klangeigenschaft, etc.) damit verbunden sein. Topologieinformation kann (zum Beispiel in Form von Detektionsdaten) erfasst und zu einem Topologieabbild ausgewertet bzw. verarbeitet werden.
Im Weiteren werden zusätzliche Ausgestaltungen des Messgeräts und des Verfahrens beschrieben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Messgeräts kann zumindest ein Teil der fluidischen Knoten und/oder zumindest ein Teil der fluidischen Verbindungselemente zum Kommunizieren miteinander derart eingerichtet und gekoppelt sein, dass mittels der während des Kommunizierens erfassten Topologieinformationen die zur Erfassung oder Auswertung der Topologie dienliche Information ermittelbar ist. In entsprechender Weise können bei dem Verfahren Kommunikationssignale zwischen zumindest einem Teil der fluidischen Knoten und/oder zumindest einem Teil der fluidischen Verbindungselemente übermittelt werden, wobei empfangene Kommunikationssignale zumindest einen Teil der Topologieinformationen bilden. Die Information kann basierend auf den übermittelten Kommunikationssignalen ermittelt werden. Zum Beispiel können bei einem solchen Ausführungsbeispiel fluidische Knoten und/oder fluidische Verbindungselemente mit Signalsendern und/oder Signalempfängern ausgerüstet werden, die Signale über die fluidischen Verbindungselemente und/oder darin vorhandenes Fluid als Informationsüberträger übermitteln. Insbesondere die fluidischen Knoten können hierbei als Sender und/oder Empfänger dienen, die mittels der fluidischen Verbindungselemente und/oder darin befindlichem Fluid als Informationsübertragungsmedium (insbesondere ohne das Erfordernis des Vorsehens separater Drahtverbindungen oder Datenleitungen) kommunizieren können. Den Knoten und/oder den Verbindungselementen kann im Zusammenhang mit dieser Kommunikation eine spezifische informationsverarbeitende Kapazität bzw. Intelligenz verliehen werden, zum Beispiel durch das Vorsehen von elektronische Schaltungen (insbesondere Prozessoren, Microcontroller, ASICs, etc.). Eine Ermittlungseinrichtung als koordinierende Stelle erkennt die Signale bzw. deren Inhalt und ordnet diese Signale, um hierdurch Informationen über die fluidische Topologie abzuleiten.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Messgerät einen verbindungselementbezogenen Kommunikationskanal aufweisen, mit dem das Kommunizieren über zumindest einen Teil der fluidischen Verbindungselemente und/oder darin befindliches Fluid hinweg erfolgt. Anders ausgedrückt können die fluidischen Verbindungselemente selbst als Signalträger für die zwischen den fluidischen Knoten übermittelten Signale zum Aufklären der unmittelbaren fluidischen Nachbarschaft der fluidischen Knoten synergistisch mitverwendet werden, d.h. zusätzlich zu und sogar gleichzeitig mit ihrer fluidführenden Funktion. Unter der fluidischen Nachbarschaft eines fluidischen Knotens kann dabei insbesondere eine Information zur Charakterisierung oder Bestimmung von mindestens einem fluidischen Knoten und/oder mindestens einem fluidischen Verbindungselement verstanden werden, der oder das mit einem bestimmten fluidischen Knoten (dessen fluidische Nachbarschaft aufgeklärt werden soll) ohne weiteres dazwischen angeordnetes fluidisches Bauteil direkt fluidisch verbunden ist oder sind. Die selbsttätige Ermittlung der fluidischen Topologie ist damit in kompakter Weise und mit nur geringfügigen Erweiterungen hinsichtlich Hardware bzw. Software möglich.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der verbindungselementbezogene Kommunikationskanal das Kommunizieren mittels zumindest einem aus der Gruppe erlauben, die besteht aus einer Übermittlung von mechanischen Wellen oder Wirkungen (insbesondere Ultraschall oder Vibrationen oder aber Ausbreitung eines Druckpulses im Fluid), einer Übermittlung von elektromagnetischen Wellen (insbesondere Licht), einer Übermittlung von elektrischem Strom, und einer Übermittlung von Wärme (zum Beispiel in Form eines Wärmepulses) entlang von zumindest einem Teil der fluidischen Verbindungselemente. Bevorzugt ist die Übermittlung von akustischen Signalen wie zum Beispiel Vibrationen oder Ultraschall, da dies den Betrieb des Messgeräts unbeeinflusst lässt. Aber auch die Übermittlung von Wärmepulsen, einem elektrischen Strompuls oder einer elektromagnetischen Welle sind für die Informationsübermittlung möglich.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Messgerät einen verbindungselementexternen Kommunikationskanal aufweisen, mit dem das Kommunizieren jenseits der fluidischen Verbindungselemente und/oder darin befindlichem Fluid (insbesondere eine Flüssigkeit) erfolgt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann die Kommunikation zum Ermitteln der Topologie des fluidischen Messgeräts durch einen Kommunikationskanal erfolgen, der von den fluidischen Verbindungselementen unterschiedlich bzw. getrennt ist. Dadurch ist jede Störung der fluidführenden Funktion der fluidischen Verbindungselemente durch die Kommunikation zum Ermitteln der Topologie vermieden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der verbindungselementexterne Kommunikationskanal das Kommunizieren mittels zumindest einem aus der Gruppe erlauben, die besteht aus einer Übermittlung von elektrischen Signalen (insbesondere leitungsgebundenen elektrischen Signalen) und elektromagnetischen Wellen (insbesondere Hochfrequenzwellen). Das Kommunizieren mittels elektrischen Signalen kann zum Beispiel mittels des CAN-Standards erfolgen. Für ein Kommunizieren mittels elektromagnetischer Wellen kann ein drahtloses Kommunikationsnetz verwendet werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Messgerät einen verbindungselementbezogenen Kommunikationskanal aufweisen, mit dem das Kommunizieren über die fluidischen Verbindungselemente und/oder darin befindliches Fluid hinweg erfolgt, und einen zusätzlichen verbindungselementexternen Kommunikationskanal, mit dem das Kommunizieren jenseits der fluidischen Verbindungselemente erfolgt. Durch das Vorsehen zweier getrennter Kommunikationskanäle ist auch eine saubere Trennung bestimmter Signalgruppen ermöglicht. Ein unerwünschtes Übersprechen bzw. Wechselwirken getrennter Signale kann dadurch zuverlässig vermieden werden. Die Aufklärung der Topologie des Messgeräts kann dadurch noch präziser und zuverlässiger durchgeführt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann zumindest ein Teil der fluidischen Knoten zum Steuern des Kommunizierens und/oder zum Ermitteln der für die fluidische Kopplung der fluidischen Knoten mittels der fluidischen Verbindungselemente indikativen Information eingerichtet sein. Die Knoten können also mit einer Intelligenz bzw. Programmlogik ausgestattet werden, die zum Beispiel von einem Prozessor bereitgestellt oder abgearbeitet werden kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann zumindest ein Teil der fluidischen Verbindungselemente zum Steuern des Kommunizierens und/oder zum Ermitteln der für die fluidische Kopplung der fluidischen Knoten mittels der fluidischen Verbindungselemente indikativen Information eingerichtet sein. Somit können gemäß dieser Ausgestaltung die fluidischen Verbindungselemente mit Prozessorressourcen ausgestattet werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann zumindest ein Teil der fluidischen Knoten und/oder zumindest ein Teil der fluidischen Verbindungselemente mindestens einen zugeordneten, insbesondere drahtlos, kommunizierfähigen Kommunikationstag aufweisen. Insbesondere können zum Beispiel fluidische Anschlüsse von zumindest einem Teil der fluidischen Verbindungselemente mit einem jeweiligen, insbesondere drahtlos, kommunizierfähigen Kommunikationstag (zum Beispiel RFID-Tags oder andere Transponder) versehen sein. Auch ist es alternativ oder ergänzend möglich, solche Kommunikationstags an zumindest einem Teil der fluidischen Knoten anzubringen, insbesondere an einem Port eines solchen fluidischen Knotens zum fluidischen Koppeln mit einem Anschluss eines fluidischen Verbindungselements. Aus den von solchen Kommunikationstags ausgesendeten Signalen kann dann die Identität des zu dem jeweiligen Kommunikationstag korrespondierenden Knotens/Ports des Knotens bzw. Verbindungselements/Anschluss des Verbindungselements abgeleitet werden. Zum Beispiel kann jedes Kommunikationstag durch eine entsprechende Kommunikation seine unmittelbaren Nachbarn ermitteln. In einem Ausführungsbeispiel kann ein Kommunikationstag anschaulich zum Beispiel die Information ermitteln: „Ich bin Kommunikationstag P und bin mit den Kommunikationstags Q, R und S verbunden“. Stellt jeder Kommunikationstag diese Information bereit, kann dadurch mittels der Ermittlungseinrichtung als zentrale Koordinierungsstelle die fluidische Topologie des Messgeräts bestimmt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein jeweiliger Kommunikationstag eingerichtet sein, mittels Kommunizierens zumindest einen räumlich nahesten bzw. nächstgelegenen anderen Kommunikationstag zu identifizieren, um dadurch zumindest einen Teil der für die fluidische Kopplung der fluidischen Knoten mittels der fluidischen Verbindungselemente indikativen Information zu ermitteln. Wenn jeder Kommunikationstag mit einer diesem Kommunikationstag zugeordneten Identität die ihm räumlich am nächsten befindlichen anderen Kommunikationstags identifizieren kann und diese einem jeweiligen fluidischen Knoten und/oder einem jeweiligen fluidischen Verbindungselement zuordnen kann, kann durch gemeinsames Betrachten oder Auswerten dieser Informationsbausteine die gesamte fluidische Topologie des Messgeräts ermittelt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein jeweiliger Kommunikationstag zumindest eines aus einer Gruppe aufweisen, die besteht aus einer Speichereinrichtung mit einem eindeutigen Identifizierer zum eindeutigen Identifizieren dieses Kommunikationstags, einer Energieextraktionseinrichtung zum Extrahieren von Energie (insbesondere aus einem elektromagnetischen Feld in einer Umgebung des Kommunikationstags, aus Umgebungswärme und/oder aus Umgebungsvibrationen), einer Near-Field-Communication(NFC)-Einrichtung zum Kommunizieren mittels Near-Field-Communication (d.h. ein auf der RF-Technik basierender Übertragungsstandard zum kontaktlosen Austausch von Daten per elektromagnetischer Induktion mittels lose gekoppelter Spulen über kurze Strecken im Zentimeterbereich), und einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung (zum Beispiel einer Sende- und/oder Empfangs-Antenne, die mit einem Prozessor des Kommunikationstags gekoppelt ist und dadurch eine drahtlose Kommunikation des Tags und/oder des jeweiligen Prozessors mit einem externen Kommunikationspartner ermöglicht). Ein jeweiliger Kommunikationstag kann eine oder eine Gruppe der genannten Funktionen bereitstellen, und/oder kann andere Funktionen bereitstellen. Die gleichen oder einander entsprechende Merkmale (insbesondere Anbringen/Tragen der Tags, Erkennung der Nachbarschaft, etc.) sind auf die Knoten (zum Beispiel als x oder y bezeichnet), aber insbesondere auf die einzelnen Ports (zum Beispiel als A, B, C bezeichnet) anwendbar. Die Kennung der Ports kann zu der Kennung der Knoten korrespondieren (d.h., dass zum Beispiel Port A sich nach Außen als Port X-A bzw Y-A präsentieren kann).
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln von für die Topologie der fluidischen Kopplung der fluidischen Knoten mittels der fluidischen Verbindungselemente bzw. mit den fluidischen Verbindungselementen indikativer Information basierend auf den erfassten Topologieinformationen eingerichtet sein. In diesem Zusammenhang können insbesondere die beiden folgenden Ausführungsformen unterschieden werden:

a) Gemäß einer Ausführungsform sind die Knoten durch die Verbindungselemente verbunden, wobei die Natur und Charakteristik der Verbindungselemente hier von niedriger Bedeutung ist. Daher kann sich die Topologie auf die Information beschränken, welche Ports der Knoten miteinander verbunden sind (aber nicht mittels welcher Verbindungselemente). Ein Beispiel für eine entsprechende Beschreibung der Topologie wäre dann: der Port am Auslass von „Pumpe 1“ ist mit dem Port „rechter oberer Heiz-Thermostat 2“ verbunden (wobei zur Verbindung eine Kapillare eingesetzt werden kann, deren Charakteristik nicht als bedeutsam angesehen wird und die daher nicht in die Beschreibung der Topologie mit einbezogen wird).
b) Gemäß einer anderen Ausführungsform werden die Verbindungselemente hinsichtlich der Topologie als im Wesentlichen gleichwertig oder vollständig gleichwertig zu den Knoten angesehen. In einem solchen Fall kann die Beschreibung der Topologie zum Beispiel Daten dahingehend enthalten, welcher Port direkt an welchen anderen Port angeschlossen ist, welche Ports welchen Verbindungselementen zugeordnet sind und/oder welche Ports zu welchem Verbindungselement gehören. Ein diesbezügliches Szenario kann sein: „Pumpe 6785 hat Ports 6785.1, 6785.2, 6785.3; Kapillare serno 3456 hat Ports 3456.1 und 3456.2; Sampler 9384 hat Ports 9384.1, 9384.2, 9384.3“. Zum Beispiel kann die Topologie dann folgendermaßen kompakt zusammengefasst werden: „{6785.3, 3456.1}{3456.2, 9384.2}“. Dieser Beschreibung des zugehörigen Topologie-Abschnitts kann dann entnommen werden, dass Port 3 der Pumpe an Port 1 der Kapillare 3456 und Port 2 der Kapillare 3456 an Port 2 des Samplers angeschlossen ist. Dagegen wäre im Fall a) die Beschreibung des zugehörigen Topologie-Abschnitts: Ports 3 der Pumpe ist an Port 2 des Samplers angeschlossen (ohne Angabe, wie diese fluidische Kopplung erfolgt).

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Messgerät eine Steuereinrichtung aufweisen, die zum Steuern des Messgeräts basierend auf der Information eingerichtet ist. Eine solche Steuereinrichtung kann zum Beispiel als Prozessor, Teil eines Prozessors oder Mehrzahl von Prozessoren ausgebildet sein, der oder die die einzelnen fluidischen Knoten zum Durchführen eines vorbestimmten Messbetriebs ansteuern können. Zur Verfeinerung oder Präzisierung der Steuerung kann die Steuereinrichtung mit den mittels der Ermittlungseinrichtung ermittelten Topologieinformationen versorgt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Messgerät als Probentrenngerät (insbesondere als chromatographisches Probentrenngerät) zum (insbesondere chromatographischen) Trennen einer fluidischen Probe ausgebildet sein. Allerdings sind andere Messgeräte möglich, zum Beispiel ein Gelelektrophorese-Messgerät oder ein Massenspektrometer.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das insbesondere als Chromatographie-Gerät ausgebildete Probentrenngerät einen Fluidantrieb (zum Beispiel eine Chromatographie-Hochdruckpumpe) als einer der fluidischen Knoten zum Antreiben der in einer mobilen Phase (d.h. einem Lösungsmittel oder einer Lösungsmittelzusammensetzung) befindlichen fluidischen Probe (zum Beispiel eine zu vermessende oder zu trennende biologische Probe), und eine Probentrenneinrichtung (zum Beispiel eine Chromatographie-Trennsäule) als ein anderer der fluidischen Knoten zum Trennen der in der mobilen Phase befindlichen fluidischen Probe aufweisen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Übermitteln von Kommunikationssignalen ein Aussenden eines Anfragesignals von einem fluidischen Knoten in ein diesem fluidischen Knoten zugeordnetes fluidisches Verbindungselement und ein Aussenden eines Antwortsignals an den das Anfragesignal aussendenden fluidischen Knoten durch mindestens einen anderen der fluidischen Knoten in Reaktion auf ein Empfangen des Anfragesignals aufweisen. Durch diese Kommunikation zwischen mittels eines fluidischen Verbindungselements fluidisch gekoppelte fluidische Knoten kann für einen jeweiligen Knoten ermittelt werden, mit welchem oder welchen anderen Knoten dieser Knoten über ein fluidisches Verbindungselement fluidisch gekoppelt ist. Dadurch kann die Topologie des gesamten fluidischen Netzwerks des Messgeräts aufgeklärt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Antwortsignal über einen von den fluidischen Verbindungselementen unterschiedlichen zusätzlichen Kommunikationskanal übermittelt werden. Dadurch ist es möglich, die Anfragesignale von den Antwortsignalen selbst in komplexen fluidischen Netzwerken sauber zu trennen. Die Ermittlung der Topologie kann dann besonders fehlerrobust und präzise durchgeführt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Aussenden des Anfragesignals von dem das Anfragesignal aussendenden fluidischen Knoten in mehrere, insbesondere in alle, diesem fluidischen Knoten zugeordnete fluidische Verbindungselemente erfolgen. Auf diese Weise kann die Topologie des fluidischen Systems aus Knoten und Verbindungselementen besonders schnell ermittelt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Aussenden eines Anfragesignals durch mehrere, insbesondere durch alle, fluidische Knoten erfolgen. Wenn jeder Knoten ein Anfragesignal aussendet und entsprechende Antwortsignale detektiert, ist aus diesen Detektionssignalen die gesamte Topologie ableitbar. Allerdings kann bei einer Kommunikation jedes Knotens mit allen seinen benachbarten Knoten redundante Topologieinformation ermittelt werden. Redundante Kommunikation kann vermieden werden, wenn die Ermittlungseinrichtung nach Erhalt bestimmter Informationen korrespondierende Knoten kommunikativ anweist, von einer Kommunikation zur Vermeidung redundanter Informationsermittlung abzusehen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Antwortsignal eine Information enthalten, die für eine Identität des das Antwortsignal aussendenden fluidischen Knotens und/oder für eine fluidische Kopplung des das Antwortsignal aussendenden fluidischen Knotens mit zumindest einem Teil der fluidischen Verbindungselemente indikativ ist. Zum Beispiel kann der das Antwortsignal aussendende Knoten bloß einen, sich einen zugehörigen Knoten und/oder ein zugehöriges Verbindungselement identifizierenden Identifizierer (zum Beispiel eine Seriennummer) übermitteln und es zum Beispiel der Ermittlungseinrichtung überlassen, mittels dieses Identifizierers weitergehende Information über den Knoten bzw. das Verbindungselement in einer Datenbank aufzufinden. Alternativ kann aber auch diese weitergehende Information direkt zwischen den Knoten übermittelt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann vor dem Aussenden des Anfragesignals der das Anfragesignal aussendende fluidische Knoten, insbesondere über einen von den fluidischen Verbindungselementen unterschiedlichen zusätzlichen Kommunikationskanal, ein Aktivierungssignal an die anderen fluidischen Knoten ausgesendet werden. Ein fluidischer Knoten kann bei Empfang des Aktivierungssignals in einen Anfragesignal-Empfangsmodus übergehen. Dies ermöglicht einen energiesparenden Betrieb und begrenzt die Kommunikation auf das erforderliche Maß.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitintervalls der das Anfragesignal aussendende fluidische Knoten, insbesondere über einen von den fluidischen Verbindungselementen unterschiedlichen zusätzlichen Kommunikationskanal, ein Deaktivierungssignal an die anderen fluidischen Knoten aussenden. Ein fluidischer Knoten kann bei Empfang des Deaktivierungssignals in einen Anfragesignal-Nichtempfangsmodus übergehen. Dies ermöglicht ebenfalls einen energiesparenden Betrieb und begrenzt die Kommunikation auf das erforderliche Maß.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Verfahren ein Aussenden eines Anfragesignals durch mindestens ein an einem Knoten oder einem Verbindungselement angebrachtes Kommunikationstag an mindestens ein anderes Kommunikationstag (an einem anderen Knoten oder an einem anderen Verbindungselement) in einem vorgegebenen oder begrenzten (zum Beispiel durch einen vorgebbaren räumlichen Abstand begrenzten) Umgebungsbereich des aussendenden Kommunikationstags aufweisen. Insbesondere kann das Verfahren ein Aussenden eines Anfragesignals durch mindestens eines von an Anschlüssen der Verbindungselemente angebrachten Kommunikationstags an mindestens ein anderes Kommunikationstag in einem vorgegebenen Umgebungsbereich des aussendenden Kommunikationstags aufweisen. Ferner kann ein Empfangen eines Antwortsignals durch mindestens ein das Anfragesignal empfangende Kommunikationstag an das das Anfragesignal aussendende Kommunikationstag erfolgen, wobei das Antwortsignal indikativ für eine Identität des das Anfragesignal empfangenden Kommunikationstags ist. Das Aufklären der Topologie kann also auch mittels Kommunikationstags der Knoten und/oder der Verbindungselemente erfolgen, wobei ein jeweiliges Kommunikationstag vorteilhaft einem der Knoten bzw. einem der Verbindungselemente zugeordnet sein kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Verfahren ein Aussenden eines Aktivierungssignals an die kommunizierfähigen Kommunikationstags aufweisen, wobei bei Empfang des Aktivierungssignals durch ein jeweiliges Kommunikationstag dieses zum Aussenden des Anfragesignals aktiviert wird. Dies ermöglicht einen energiesparenden Betrieb und vermeidet unnötige Kommunikation.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können mehrere, insbesondere alle, ein Anfragesignal aussendende fluidische Knoten und/oder Kommunikationstags die Information des jeweiligen Antwortsignals in einen gemeinsamen Datensatz einspeisen. Die einzelnen Informationsbausteine können wie Puzzleteile einer zentralen Koordinierungsstelle, zum Beispiel der Ermittlungseinrichtung, zugeführt werden, welche die Informationsbausteine bzw. Puzzleteile zusammensetzt. Das Ergebnis dieses Zusammensetzens erlaubt einen Rückschluss auf die Topologie.
Das Probenseparationsgerät kann ein mikrofluidisches Messgerät, ein Life Science-Gerät, ein Flüssigchromatographiegerät, eine HPLC (High Performance Liquid Chromatography), eine UHPLC-Anlage, ein SFC-(superkritische Flüssigchromatographie) Gerät, ein Gaschromatographiegerät, ein Elektrochromatographiegerät und/oder ein Gelelektrophoresegerät sein. Allerdings sind viele andere Anwendungen möglich.
Die Fluidpumpe kann zum Beispiel dazu eingerichtet sein, die mobile Phase mit einem hohen Druck, zum Beispiel einige 100 bar bis hin zu 1000 bar und mehr, durch das System hindurch zu befördern.
Das Probentrenngerät kann einen Probeninjektor zum Einbringen der Probe in den fluidischen Trennpfad aufweisen. Ein solcher Probeninjektor kann eine mit einem Sitz koppelbare Injektionsnadel in einem entsprechenden Flüssigkeitspfad aufweisen, wobei die Nadel aus diesem Sitz herausgefahren werden kann, um Probe aufzunehmen, wobei nach dem Wiedereinführen der Nadel in den Sitz die Probe sich in einem Fluidpfad befindet, der, zum Beispiel durch das Schalten eines Ventils, in den Trennpfad des Systems hineingeschaltet werden kann, was zum Einbringen der Probe in den fluidischen Trennpfad führt.
Das Probentrenngerät kann einen Fraktionssammler zum Sammeln der getrennten Komponenten aufweisen. Ein solcher Fraktionssammler kann die verschiedenen Komponenten zum Beispiel in verschiedene Flüssigkeitsbehälter führen. Die analysierte Probe kann aber auch einem Abflussbehälter zugeführt werden.
Vorzugsweise kann das Probentrenngerät einen Detektor zur Detektion der getrennten Komponenten aufweisen. Ein solcher Detektor kann ein Signal erzeugen, welches beobachtet und/oder aufgezeichnet werden kann, und welches für die Anwesenheit und Menge der Probenkomponenten in dem durch das System fließenden Fluid indikativ ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Andere Ziele und viele der begleitenden Vorteile von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden leicht wahrnehmbar werden und besser verständlich werden unter Bezugnahme auf die folgende detailliertere Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen. Merkmale, die im Wesentlichen oder funktionell gleich oder ähnlich sind, werden mit denselben Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein Probentrenngerät gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt ein Messgerät gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln einer Topologie einer fluidischen Kopplung in dem fluidischen Messgerät gemäß 2 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 zeigt ein Messgerät gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln einer Topologie einer fluidischen Kopplung in dem fluidischen Messgerät gemäß 4 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Darstellung in den Zeichnungen ist schematisch.
Bevor bezugnehmend auf die Figuren exemplarische Ausführungsbeispiele beschrieben werden, sollen einige grundlegende Überlegungen zusammengefasst werden, basierend auf denen exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung abgeleitet worden sind.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein automatisiertes analytisches System für die Beurteilung oder Aufklärung der Topologie eines fluidischen Systems aus fluidischen Knoten und fluidischen Verbindungselementen eines Messgeräts geschaffen. Dies kann gemäß einem Ausführungsbeispiel mittels Detektierens hydraulischer Verbindungen zwischen Flüssigchromatographiemodulen unter Verwendung von fluidischen Verbindungselementen als Informationsträger erfolgen. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann dies mittels Detektierens von Signalen von Kommunikationstags erfolgen, die an bestimmten Positionen des fluidischen Netzwerks aus fluidischen Knoten und fluidischen Verbindungselementen angebracht sein können.
In der Flüssig-Chromatographie gibt es die Tendenz, mehr und mehr Module oder Fluidbauteile (die auch als fluidische Knoten bezeichnet werden können) sowie hydraulische Verbindungen (die auch als fluidische Verbindungselemente bezeichnet werden können) zwischen diesen Modulen oder Fluidbauteilen zu implementieren. Dies gilt in besonderer Weise für komplexe präparative Systeme etwa im Bereich der Methodenentwicklung oder multidimensionale Flüssigchromatographie-Systeme (zum Beispiel zweidimensionale Flüssigchromatographie-Systeme), die zum Beispiel zehn oder mehr Module oder Fluidbauteile aufweisen können. Um die Steuerung derartiger Messgeräte zu vereinfachen oder gar erst zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, die hydraulischen Verbindungen zwischen diesen Modulen zu kennen und in der Steuersoftware zu berücksichtigen. Dies erlaubt es, eine einfachere Benutzerschnittstelle vorzusehen, die es entbehrlich macht, dass der Benutzer sich über Zuordnung und Aktionen einzelner Module Gedanken macht.
Herkömmlich werden relevante hydraulische Verbindungsinformationen von einem Benutzer bei Steuerung und/oder Programmierung des Betriebs des Gerätes gedanklich berücksichtigt und/oder mittelbar oder unmittelbar händisch in die Software eingegeben.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung hingegen kann innerhalb eines Messgeräts eine automatische bzw. selbsttätige Ermittlung der Topologie von fluidischen Verbindungen zwischen fluidischen Knoten erfolgen, ohne dass hierfür eine Benutzerinteraktion zwingend erforderlich ist. Zum Beispiel kann eine solche sensorische Erkennung der fluidischen Topologie des Messgeräts elektrisch erfolgen. Bei einem solchen Messgerät, das aus fluidischen Knoten (zum Beispiel Ventile) und fluidischen Verbindungselementen (zum Beispiel Schläuche, Kapillaren) aufgebaut sein kann, kann die Aufklärung der Topologie zum Beispiel durch Ausgestalten der Knoten mit einer Intelligenz bewerkstelligt werden. Die Knoten können dann verwendet werden, um die Verbindungen zu detektieren und zu identifizieren (zum Beispiel durch eine Signalübertragung über die Verbindungselemente zwischen den Knoten hindurch). Auf diese Weise ist es möglich, die Verbindungselemente sowie die Systemtopologie zu erkennen. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in 2 und 3 beschrieben. Alternativ oder ergänzend ist es aber auch möglich, die Intelligenz in Zusammenhang mit der Topologieaufklärung den Verbindungselementen zuzuordnen und diese zum Detektieren und Identifizieren der Knoten einzusetzen (zum Beispiel durch Näherungssensorik der Enden der Übermittlungselemente bzw. Verbindungselemente, und/oder der Knoten). Ein solches Ausführungsbeispiel ist in 4 und 5 beschrieben.
1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines HPLC-Systems als Beispiel für ein Probentrenngerät als Messgerät 10, wie es zum Beispiel zur Flüssigkeitschromatographie verwendet werden kann. Eine Fluidpumpe 20 als fluidischer Knoten 100, die mit Lösungsmitteln aus einer Versorgungseinheit 25 versorgt wird, treibt eine mobile Phase durch eine Trenneinrichtung 30 (wie zum Beispiel eine chromatographische Säule), die eine stationäre Phase beinhaltet und einen weiteren fluidischen Knoten 100 bildet. Ein Entgaser 27 als noch ein anderer fluidischer Knoten 100 kann die Lösungsmittel entgasen, bevor diese der Fluidpumpe 20 zugeführt werden. Eine Probenaufgabeeinheit 40, als weiterer fluidischer Knoten 100, mit einem Schaltventil oder Fluidventil 95 ist zwischen der Fluidpumpe 20 und der Trenneinrichtung 30 angeordnet, um eine Probenflüssigkeit in den fluidischen Trennpfad einzubringen. Die stationäre Phase der Trenneinrichtung 30 ist dazu vorgesehen, Komponenten der Probe zu separieren. Ein weiterer fluidischer Knoten 100 in Form eines Detektors, siehe Flusszelle 50, detektiert separierte Komponenten der Probe, und ein zwischengeschalteter Fraktionierer (der ebenfalls einen fluidischen Knoten 100 bilden kann) kann dazu vorgesehen werden, separierte Komponenten der Probe in dafür vorgesehene Behälter auszugeben. Nicht mehr benötigte Flüssigkeiten können in einen Abflussbehälter 60 ausgegeben werden. Kapillare oder Schlauchverbindungen bilden fluidische Verbindungselemente 102 und bewirken eine fluidische Kopplung der fluidischen Knoten 100.
Eine Steuereinheit 70 steuert die einzelnen Komponenten 20, 25, 27, 30, 40, 50, 60, 95 des Probentrenngeräts 10.
Die Anordnung gemäß 1 bildet also ein fluidisches Messgerät 10 aus einer Mehrzahl von fluidischen Knoten 100, einer Mehrzahl von fluidischen Verbindungselementen 102, mittels welcher die fluidischen Knoten 100 miteinander fluidisch gekoppelt sind, sowie der Steuereinrichtung 70 zum Steuern der einzelnen Knoten 100 und somit des gesamten Messgeräts 10. Darüber hinaus ist gemäß 1 eine dort schematisch dargestellte Ermittlungseinrichtung 112 vorgesehen, die im Zusammenspiel mit den Knoten 100 und den Verbindungselementen 102 zum Ermitteln von für eine Topologie der fluidischen Kopplung der fluidischen Knoten 100 mittels der fluidischen Verbindungselemente 102 indikativer Information basierend auf erfassten Topologieinformationen eingerichtet ist. Die Topologie, die mittels der Ermittlungseinrichtung 112 anhand der Topologieinformationen ermittelt wird, kann die Ermittlungseinrichtung 112 der Steuereinrichtung 70 übermitteln, damit die Steuereinrichtung 70 diese Topologieinformation zum gezielten Steuern des Messgeräts 10 und seiner Komponenten verwenden kann. Obgleich in 1 das Messgerät 10 als chromatographisches Probentrenngerät zum chromatographischen Trennen einer fluidischen Probe ausgebildet ist, können auch andere Messgeräte 10 mit der selbsttätigen Topologieermittlungsarchitektur gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestattet werden.
Im Weiteren werden bezugnehmend auf 2 bis 5 spezielle Ausgestaltungen von Messgeräten 10, der Ermittlungseinrichtung 112 sowie der Knoten 100 und der Verbindungselemente 102 beschrieben, mit denen die fluidische Kopplungsarchitektur ermittelt werden kann.
2 zeigt ein Messgerät 10 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei dem Messgerät 10 gemäß 2 sind der Einfachheit halber drei fluidische Knoten 100 in Form eines Moduls X (zum Beispiel ein Fluidantrieb 20), eines Moduls Y (zum Beispiel eine Probentrenneinrichtung 30) und eines Moduls Z (zum Beispiel ein Detektor 50) dargestellt. Die fluidischen Knoten 100 können allerdings, statt als LC-Module ausgebildet zu sein, auch als kleinere Fluidbauteile, wie etwa einzelne Komponenten der LC-Module, ausgebildet werden, die hydraulisch miteinander verbunden sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist jeder der fluidischen Knoten 100 drei Ports A, B und C auf. Die fluidischen Knoten 100 sind mittels drei fluidischer Verbindungselemente 102 (zum Beispiel flüssigkeitsführende Kapillaren) miteinander fluidisch gekoppelt. Jedes der fluidischen Verbindungselemente 102 weist an einem jeweiligen Endabschnitt einen fluidischen Anschluss 108 auf. Jeder Anschluss 108 jedes fluidischen Verbindungselemente 102 ist zwischen zwei Ports A, B bzw. C der fluidischen Knoten 100 fluidisch verbunden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist ferner jeder fluidische Knoten 100 mit einer (in dem dargestellten Ausführungsbeispiel drahtlosen, alternativ drahtgebundenen) Kommunikationsschnittstelle 120 ausgestattet. Mittels der jeweiligen Kommunikationsschnittstelle 120 kann jeder der fluidischen Knoten 100 mit einer korrespondierenden (in dem dargestellten Ausführungsbeispiel drahtlosen, alternativ drahtgebundenen) Kommunikationsschnittstelle 122 der Ermittlungseinrichtung 112 kommunizieren.
Ein jeweiliger der fluidischen Knoten 100 ist als Fluidbauteil mit Ports A, B und C und zum Bereitstellen einer jeweiligen Fluidbearbeitungsfunktion zum Bearbeiten von durch das Messgerät 10 fließendem Fluid ausgebildet, zum Beispiel wie in 1 dargestellt. Ein jeweiliges der fluidischen Verbindungselemente 102 ist mit den hier zwei Anschlüssen 108 ausgestattet und zum Durchleiten von durch das Messgerät 10 fließendem Fluid ausgebildet. Die fluidischen Verbindungselemente 102 stellen also hydraulische Verbindungen zum Ermöglichen eines Flüssigkeitstransports zwischen zwei jeweiligen fluidischen Knoten 100 dar.
Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel können die fluidischen Knoten 100 über die hydraulischen Verbindungen in Form der fluidischen Verbindungselemente 102 miteinander Flüssigkeit austauschen und darüber hinaus miteinander kommunizieren. Anders ausgedrückt bilden die fluidischen Verbindungselemente 102 gemäß 2 auch hydraulische Kommunikationsleitungen, die den fluidischen Knoten 100 ein Kommunizieren miteinander ermöglichen. Wie im Weiteren näher beschrieben wird, können während eines solchen Kommunizierens der fluidischen Knoten 100 über die fluidischen Verbindungselemente 102 hinweg Datensignale übermittelt werden. Mittels der während des Kommunizierens von einem jeweiligen der fluidischen Knoten 100 erfassten Topologieinformationen kann dann Information ermittelt werden, die zum Identifizieren der Topologie des fluidischen Netzwerks gemäß 2 verwendet werden kann. In Form der hydraulischen Verbindungen weist das Messgerät 10 gemäß 2 also einen verbindungselementbezogenen Kommunikationskanal 104 auf, mit dem das Kommunizieren über zumindest einen Teil der fluidischen Verbindungselemente 102 und/oder darin befindliche Flüssigkeit hinweg erfolgt. Anders ausgedrückt können zum Beispiel Vibrationen über die fluidischen Verbindungselemente 102 oder über darin fließende Flüssigkeit von einem fluidischen Knoten 100 zu einem mittels eines jeweiligen fluidischen Verbindungselements 102 fluidisch gekoppelten anderen fluidischen Knoten 100 übermittelt werden. Der beschriebene verbindungselementbezogene Kommunikationskanal 104 kann also das Kommunizieren mittels einer Übermittlung von mechanischen Wellen, insbesondere Ultraschall oder Vibrationen, ermöglichen. Alternativ oder ergänzend können auch elektromagnetische Wellen (insbesondere Licht), elektrischer Strom, ein Wärmepuls, etc. entlang von zumindest einem Teil der fluidischen Verbindungselemente 102 zwischen zwei damit fluidisch gekoppelten fluidischen Knoten 100 übermittelt werden.
Vorteilhaft, aber nicht zwingend, kann das Messgerät 10 darüber hinaus einen zusätzlichen verbindungselementexternen Kommunikationskanal 106 aufweisen, mit dem das Kommunizieren zwischen den fluidischen Knoten 100 jenseits der fluidischen Verbindungselemente 102 bzw. darin befindlichem Fluid erfolgt. Der genannte verbindungselementexterne Kommunikationskanal 106 kann zum Beispiel das Kommunizieren mittels elektromagnetischen Wellen (insbesondere Hochfrequenzwellen) ermöglichen, oder auch in Form von drahtübertragenen elektrischen Signalen.
Mit der beschriebenen Trennung zwischen dem verbindungselementbezogenen Kommunikationskanal 104 (zum Bestimmen von Paaren von unmittelbar fluidisch benachbarten, d.h. mittels eines gemeinsamen fluidischen Verbindungselements 102 direkt fluidisch miteinander gekoppelten fluidischen Knoten 102) und dem zusätzlichen verbindungselementexternen Kommunikationskanal 106 ist eine klare Trennung zwischen den einzelnen Kommunikationssignalen möglich.
Ferner kann eine weitere kommunizierfähige Kopplung zwischen den Kommunikationsschnittstellen 120 der fluidischen Knoten 100 einerseits und der Kommunikationsschnittstelle 122 der Ermittlungseinrichtung 112 andererseits zum Abgleichen der topologierelevanten Detektionssignale verwendet werden (zum Beispiel zum Sammeln bzw. Bündeln der mittels des verbindungselementbezogenen Kommunikationskanals 104 und der mittels des zusätzlichen verbindungselementexternen Kommunikationskanals 106 ermittelten Teilinformationen betreffend die fluidische Topologie). Mit anderen Worten können auf diese Weise die Einzelinformationen hinsichtlich der Topologie zur Rekonstruktion bzw. Ermittlung der fluidischen Topologie des Messgeräts 10 verwendet werden.
Im Rahmen der beschriebenen Kommunikation nehmen die fluidischen Knoten 100 über ihre fluidische Funktion hinaus eine topologieaufklärende Zusatzfunktion wahr. Genauer gesagt kann zumindest ein Teil der fluidischen Knoten 100 zum Steuern des Kommunizierens und/oder zum Ermitteln der für die fluidische Kopplung der fluidischen Knoten 100 mittels der fluidischen Verbindungselemente 102 indikativen Information eingerichtet sein. Zu diesem Zweck können die fluidischen Knoten 100 mit einem Prozessor zum Bereitstellen der genannten Intelligenz ausgestattet werden.
Alternativ oder ergänzend ist es jedoch auch möglich, dass zumindest ein Teil der fluidischen Verbindungselemente 102 zum Steuern des Kommunizierens und/oder zum Ermitteln der für die fluidische Kopplung der fluidischen Knoten 100 mittels der fluidischen Verbindungselemente 102 indikativen Information eingerichtet ist. Somit können auch die fluidischen Verbindungselemente 102 einen topologieaufklärenden Beitrag liefern.
Gemäß 2 werden also die hydraulischen Verbindungen in Form der fluidischen Verbindungselemente 102 (zum Beispiel Metallkapillaren oder Plastikschläuche) als Informationsträger verwendet. In diesem Zusammenhang können zum Beispiel Ultraschallwellen durch die Metallkapillaren geleitet werden, oder sichtbares Licht durch Plastikschläuche. Um zum Beispiel eine fluidische Verbindung zwischen einem Port A an Modul oder Knoten X und Port B an Modul oder Knoten Y zu detektieren, wird der zusätzliche verbindungselementexterne Kommunikationskanal 106 als ergänzender Informationskanal eingesetzt. Der verbindungselementexterne Kommunikationskanal 106 kann zum Beispiel als elektrischer Verbindungskanal (zum Beispiel nach dem CAN Standard) oder als Hochfrequenzkanal ausgebildet sein.
3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln einer Topologie einer fluidischen Kopplung in dem fluidischen Messgerät 10 gemäß 2 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Um die fluidischen Verbindungen zwischen den unterschiedlichen fluidischen Knoten 100 mittels der fluidischen Verbindungselemente 102 zu detektieren, kann zum Beispiel für jeden Port A, B bzw. C von jedem Modul X, Y bzw. Z oder Knoten 100 folgender Algorithmus durchgeführt werden:
Wie durch einen Block 126 in 3 dargestellt, kann ein jeweiliger fluidischer Knoten 100 zum Beispiel über den von den fluidischen Verbindungselementen 102 unterschiedlichen zusätzlichen Kommunikationskanal 106 ein Aktivierungssignal an alle anderen fluidischen Knoten 100 aussenden. Mit anderen Worten können die Module oder Knoten 100 eine Nachricht über den zusätzlichen verbindungselementexternen Kommunikationskanal 106 übermitteln, wobei mit dieser Kommunikationsnachricht die Intention des sendenden Knotens 100 zum Ausdruck gebracht wird, nachfolgend ein Anfragesignal über einen Port (zum Beispiel A) auszusenden. Diese Nachricht kann auch einen informationsarmen Impuls, etwa ein Paket Funkwellen darstellen, welches zum Beispiel als Energiequelle für die Kommunikations- oder Identifikationselemente der Knoten 100 und/oder der Verbindungselemente 102 dienen kann.
Wie durch einen Block 128 in 3 dargestellt, kann ein jeweiliger fluidischer Knoten 100 bei Empfang des Aktivierungssignals in einen Anfragesignal-Empfangsmodus übergehen. Alle Module oder Knoten 100, die das Aktivierungssignal eines anderen Knoten 100 empfangen, können ihre hydraulischen Ports A, B bzw. C in einen empfangsbereiten Zustand überführen.
Wie durch Bezugszeichen 130 in 3 dargestellt, können anschließend Kommunikationssignale zwischen den fluidischen Knoten 100 durch die fluidischen Verbindungselemente 102 übermittelt werden. Hierbei empfangene Kommunikationssignale können zumindest einen Teil der Topologieinformationen bilden, die zum Ermitteln der Topographie herangezogen werden.
Bei dem Übermitteln von Kommunikationssignalen gemäß Bezugszeichen 130 wird zunächst, wie durch einen Block 134 in 3 dargestellt, ein Anfragesignal von einem fluidischen Knoten 100 in ein diesem fluidischen Knoten 100 zugeordnetes fluidisches Verbindungselement 102 ausgesandt. Zum Beispiel sendet ein Teil der Module oder Knoten 100 hierbei einen Impuls (zum Beispiel einen Ultraschallpuls oder einen Lichtpuls) über einen seiner Ports A, B bzw. C. Das Aussenden des Anfragesignals von dem das Anfragesignal aussendenden fluidischen Knoten 100 kann vorzugsweise in alle diesem fluidischen Knoten 100 zugeordnete fluidische Verbindungselemente 102 erfolgen. Ferner kann das Aussenden eines Anfragesignals durch alle fluidischen Knoten 100 und durch alle Ports A, B bzw. C erfolgen.
Wie durch einen Block 135 in 3 dargestellt, wird dieses hydraulische Anfragesignal durch ein jeweiliges der fluidischen Verbindungselemente 102 hindurch geleitet. Zum Beispiel propagiert ein entsprechender Puls (etwa ein Ultraschallpuls) durch die entsprechende hydraulische Leitung.
Wie in 3 durch einen Block 136 dargestellt, wird dann ein Antwortsignal an den das Anfragesignal aussendenden fluidischen Knoten 100 durch mindestens einen anderen der fluidischen Knoten 100 in Reaktion auf ein Empfangen des Anfragesignals ausgesendet. Alle Module oder Knoten 100, die an einen ihrer Ports A, B bzw. C den ausgesandten Puls empfangen, senden also eine Kommunikationsnachricht an das Modul bzw. den Knoten 100, das oder der das Anfragesignal ausgesandt hat. Dieses Antwortsignal kann zum Beispiel die Identität des empfangenden Knotens 100 sowie den empfangenden Port A, B bzw. C enthalten. Mit anderen Worten kann das Antwortsignal eine Information enthalten, die für eine Identität des das Antwortsignal aussendenden fluidischen Knotens 100 und/oder für eine fluidische Kopplung des das Antwortsignal aussendenden fluidischen Knotens 100 mit zumindest einem Teil der fluidischen Verbindungselemente 102 indikativ ist. Das beschriebene Antwortsignal kann dabei mit Vorteil über den von den fluidischen Verbindungselementen 102 unterschiedlichen zusätzlichen Kommunikationskanal 106 übermittelt werden.
Wie in 3 mit einem Block 137 dargestellt, empfangen die Knoten 100 das Antwortsignal und speichern die für die Identität des aussendenden fluidischen Knoten 100 indikative Information sowie die Information über den übermittelnden Port A, B bzw. C in einer Abbildungstabelle. Das Sammeln der ermittelten Informationen in einer gemeinsamen Abbildungstabelle kann zum Beispiel durch Kommunikation zwischen den Kommunikationsschnittstellen 120, 122 erfolgen.
Wie in 3 mit einem Block 132 dargestellt, kann die für die fluidische Kopplung der fluidischen Knoten 100 mittels der fluidischen Verbindungselemente 102 indikative Information, mithin die fluidische Topologie des Messgeräts 10, von der Ermittlungseinrichtung 112 basierend auf erfassten Topologieinformationen ermittelt werden. Die Information betreffend die fluidische Topologie kann also basierend auf den übermittelten Kommunikationssignalen ermittelt werden.
Wie in einem Block 139 in 3 dargestellt, kann nach Ablauf eines vorbestimmten Zeitintervalls (zum Beispiel 100 ms nach Abschicken des Aktivierungssignals) der das Anfragesignal aussendende fluidische Knoten 100 über den zusätzlichen Kommunikationskanal 106 ein Deaktivierungssignal an alle anderen fluidischen Knoten 100 aussenden. Bei Empfang des Deaktivierungssignals geht ein jeweiliger der Knoten 100 in einen Anfragesignal-Nichtempfangsmodus über. Wenn also einer der Knoten 100 ein solches Deaktivierungssignal übermittelt, gehen die dieses Signal empfangenden anderen Knoten 100 in einen energiesparenden Zustand über, in dem diese keine Signale empfangen.
Die kombinierten Datensätze in der Abbildungstabelle aller Module oder Knoten 100 stellen ein Abbild der hydraulischen Verbindungen im Inneren des gesamten fluidischen Systems des Messgeräts 10 dar und können der Steuereinrichtung 70 bzw. einer korrespondierenden Steuersoftware als Basis für eine präzise Steuerung des Messgeräts 10 bereitgestellt werden.
Um zwischen verschiedenen Ports A, B bzw. C an den Knoten 100 (von denen einer zum Beispiel ein Fluidventil sein kann) unterscheiden zu können, können zum Beispiel drei akustische Signalwandler pro Multiport-Knoten 100 in einer Dreieckskonfiguration vorgesehen werden. Es ist auch möglich, Pulsintensitätsvergleiche auf der Empfangsseite zu implementieren. Um einen relevanten Port A, B bzw. C zu detektieren, können zum Beispiel die Signalintensitäten an den empfangenden Ports verglichen werden, wobei der Port A, B bzw. C mit der höchsten empfangenen Intensität als valide Verbindung mit diesem sendenden Port A, B bzw. C anerkannt werden kann. Diesem Intensitätsempfang kann das Aussenden von Pulsen vorangehen, siehe Block 134.
Die Abstimmung der Kommunikationsreihenfolge zwischen den Teilnehmern sowie die Initiierung, die Ausführung und der Abschluss der Kommunikationssequenz kann zum Beispiel auch gemäß einem aus der Kommunikationstechnik an sich bekannten oder speziell definierten formalen Kommunikationsprotokoll erfolgen.
4 zeigt ein Messgerät 10 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 sind die fluidischen Anschlüsse 108 an den Enden der fluidischen Verbindungselemente 102 mit einem jeweiligen, drahtlos kommunizierfähigen Kommunikationstag 110 (zum Beispiel ein RFID-Tag) versehen. Ein jeweiliger Kommunikationstag 110 ist somit fest einem jeweiligen Anschluss 108 und einem zugehörigen Verbindungselement 102 zugeordnet. Ein jeweiliger Kommunikationstag 110 ist eingerichtet, mittels Kommunizierens zumindest einen räumlich nächsten anderen Kommunikationstag 110 zu identifizieren, um dadurch zumindest einen Teil der für die fluidische Kopplung der fluidischen Knoten 100 mittels der fluidischen Verbindungselemente 102 indikativen Information zu ermitteln.
Es ist alternativ oder ergänzend auch möglich, einen jeweiligen Kommunikationstag 110 so einzurichten, dass er von einer Kommunikationsstelle, die sich am Port A, B und/oder C befindet, erkannt und identifiziert werden kann. Eine weitere Informationsverarbeitung und/oder Informationsübermittlung, etc. kann dann in, von oder über die genannte Kommunikationsstelle erfolgen. Diese Kommunikationsschnittstelle kann zum Beispiel entsprechend der in 2 dargestellten Kommunikationsschnittstelle 120 ausgebildet werden oder einfacher ausgestaltet werden. Zum Beispiel kann diese Kommunikationsstelle nur noch der Erkennung der Nähe des Kommunikationstags 110 und der Weiterleitung dieser Erkenntnis dienen.
Jedes fluidische Verbindungselement 102 (wie zum Beispiel ein Kapillarschlauch) hat mehrere Anschlüsse 108 (d.h. Enden), die an Anschlüsse 108 anderer fluidischer Verbindungselemente 102 bzw. an Ports A, B bzw. C von Knoten 100 angeschlossen sind. Daher wird die Kenntnis über die Verbindungspartner von jedem der Anschlüsse 108 auch die Beschreibung der Systemtopologie des Messgeräts 10 liefern. Diese Information kann verfügbar gemacht werden, indem die Anschlüsse 108 der fluidischen Verbindungselemente 102 mit den Kommunikationstags 110 (die auch als Näherungstags bezeichnet werden können) versehen werden. Diese Kommunikationstags 110 können an den Anschlüssen 108 der fluidischen Verbindungselemente 102 angebracht sein oder darin eingebettet werden. Die Kommunikationstags 110 können dazu beitragen, den jeweils räumlich nächsten anderen Kommunikationstag 110 zu erkennen. Diese Information kann an die Ermittlungseinrichtung 112 zum Ermitteln der Systemtopologie übermittelt werden. Alternativ zu 4 können Kommunikationstags 110 an anderer Stelle eines Verbindungselements 102 angebracht sein und/oder Teil eines Knotens 100 bilden.
Obgleich dies nicht im Detail gezeigt ist, kann ein jeweiliger Kommunikationstag 110 eine Speichereinrichtung (insbesondere einen Halbleiterspeicher) mit einem eindeutigen Identifizierer zum eindeutigen Identifizieren dieses Kommunikationstags 110, eine Energieextraktionseinrichtung (zum Beispiel eine entsprechend konfigurierte Antenne) zum Extrahieren von Energie aus einem elektromagnetischen Feld in einer Umgebung des Kommunikationstags 110, eine Near-Field-Communication-(NFC) Einrichtung (zum Beispiel ein entsprechend konfigurierter Prozessor) zum Kommunizieren mittels Near-Field-Communication (NFC) und eine drahtlose Kommunikationseinrichtung (zum Beispiel eine Sende-/Empfangs-Antenne) aufweisen. Die Kommunikationstags 110 können also einen integrierten Schaltkreis aufweisen, der einen einmaligen oder eindeutigen Identifizierer zum Identifizieren dieses Kommunikationstags 110 aufweist. Bevorzugt ist dort auch die Information über das zugehörige fluidische Verbindungselement 102 (zum Beispiel Klasse, Innendurchmesser und/oder Länge des fluidischen Verbindungselements 102) und/oder über einen Knoten 100, an den dieses fluidische Verbindungselement 102 angeschlossen ist oder anschließbar ist. Die Fähigkeit zum Extrahieren von Energie aus einem elektromagnetischen Feld kann vorteilhaft sein, um es den Kommunikationstags 110 zu ermöglichen, ohne Batterie oder dergleichen drahtlos zu kommunizieren. Alternativ oder ergänzend zu einem elektromagnetischen Feld können auch Temperaturfluktuationen und/oder mechanische Vibrationen zum Extrahieren von Energie verwendet werden. Wenn das Kommunikationstag 110 NFC-fähig ausgebildet wird, ist es zum Abarbeiten eines entsprechenden Protokolls konfiguriert, wodurch es dem Kommunikationstag 110 ermöglicht ist, Informationen über seine räumlich nächsten Partner zu ermitteln bzw. seine eigene Tag-Umgebung zu erkennen. Bei einer Ausrüstung mit einer Fähigkeit zur drahtlosen Kommunikation kann ein jeweiliges Kommunikationstag 110 Information über seine räumlich nächsten Kommunikationstag-Partner an die Ermittlungseinrichtung 112 übermitteln, sodass diese Information bei der Ableitung der fluidischen Topologie des Messgeräts 10 verwendet werden kann.
5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln einer Topologie einer fluidischen Kopplung in einem fluidischen Messgerät 10 gemäß 4 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Wie durch einen Block 144 in 5 dargestellt, wird bei dem Verfahren ein Aktivierungssignal an die kommunizierfähigen Kommunikationstags 110 ausgesendet, wobei bei Empfang des Aktivierungssignals durch ein jeweiliges Kommunikationstag 110 dieses zum nachfolgenden Aussenden eines Anfragesignals aktiviert wird. Das Aussenden dieses Aktivierungssignals kann zum Beispiel durch die Kommunikationsschnittstelle 122 der Ermittlungseinrichtung 112 erfolgen. Das Aktivierungssignal kann zum Beispiel ein Hochfrequenz-Puls sein, das alle Kommunikationstags 110 in einem betriebsfähigen Raumbereich (zum Beispiel das gesamte Messgerät 10) mit Energie versorgt.
Wie durch Bezugszeichen 130 in 5 dargestellt, können anschließend Kommunikationssignale zwischen den Kommunikationstags 110 der fluidischen Verbindungselemente 102 übermittelt werden.
Wie in 5 durch Block 140 dargestellt, wird ein Anfragesignal durch mindestens eines der an den Anschlüssen 108 der Verbindungselemente 102 angebrachten Kommunikationstags 110 an mindestens ein anderes der Kommunikationstags 110 in einem vorgegebenen Umgebungsbereich des aussendenden Kommunikationstags 110 ausgesendet. Mit diesem Anfragesignal kann ein jeweiliges Kommunikationstag 110 seine Identität an sein Nahfeld übermitteln. Vorzugsweise kann das Aussenden des Anfragesignals mit einer zufälligen Verzögerung gegenüber dem Aktivierungssignal erfolgen.
Wie in 5 durch Block 142 dargestellt, wird dann ein Antwortsignal durch mindestens ein das Anfragesignal empfangende Kommunikationstag 110 an das das Anfragesignal aussendende Kommunikationstag 110 ausgesandt. Dieses Antwortsignal kann indikativ für eine Identität des das Anfragesignal empfangenden Kommunikationstags 110 sein.
Wie in 5 durch Block 143 dargestellt ist, kann das erste Kommunikationstag 110, dass seine Identität in das Nahfeld ausgesandt hat, zum lokalen Master erklärt werden. Dies hat zur Folge, dass die benachbarten Kommunikationstags 110, welche diese Identitätsinformation empfangen haben, ihre Identität nicht unspezifisch aussenden, sondern ihre Identität gezielt an den lokalen Master übermitteln.
Wie in 5 mit einem Block 132 dargestellt, kann die für die fluidische Kopplung der fluidischen Knoten 100 mittels der fluidischen Verbindungselemente 102 indikative Information, mithin die fluidische Topologie des Messgeräts 10, basierend auf den von den Kommunikationstags 110 erfassten Topologieinformationen ermittelt werden. Hierfür können alle ein Anfragesignal aussendende Kommunikationstags 110 die Information des jeweiligen Antwortsignals in einen gemeinsamen Datensatz einspeisen. Dies erfolgt durch Übermittlung der entsprechenden Informationsbausteine an die Kommunikationsschnittstelle 122 der Ermittlungseinrichtung 112. Zum Beispiel kann ein zeitliches Empfangsintervall abgewartet werden, um allen Kommunikationstags 110 die Möglichkeit zu geben, zu antworten. Danach kann der oder können die lokalen Master in Form eines oder mehrerer der Kommunikationstags 110 (aus eigenem Antrieb oder ausgelöst durch ein weiteres Anfragesignal von der Ermittlungseinrichtung 112 als Systemtopologiesteuerung) die gesammelte Information übermitteln. Dadurch können die einzelnen Informationsbausteine bei der Ermittlungseinrichtung 112 zum Ermitteln der Topologie des fluidischen Netzwerks gesammelt werden. Diese übermittelten Informationsbausteine können für die einzelnen Kommunikationstags 110 und die zugeordneten fluidischen Verbindungselemente 102 zum Beispiel die Information über die Identität des dem aussendenden Kommunikationstag 110 zugeordneten fluidischen Verbindungselements 102 und die Identität des fluidischen Knotens 100 enthalten, an dessen Port A, B oder C der Anschluss 108 des fluidischen Verbindungselements 102 in direkter Nachbarschaft des aussendenden Kommunikationstags 110 angeschlossen ist.
Wie mit Bezugszeichen 139 in 5 dargestellt, kann anschließend ein Deaktivierungssignal ausgesandt werden, um die Kommunikationstags 110 aus einem Daten-Empfangsmodus in einen energiesparenden Schlafmodus zu überführen.
Es ist anzumerken, dass in anderen Ausführungsbeispielen das eingesetzte Kommunikationsprotokoll von jenem gemäß 5 unterschiedlich sein kann. Zum Beispiel kann das Kommunikationsprotokoll angepasst werden, um eine weiter erhöhte Zuverlässigkeit in der gegenseitigen Kommunikation der kommunizierenden Partner sicherzustellen. Als weitere Alternative ist es möglich, auch Information bzw. Kommunikationsnachrichten zwischen Kommunikationstags 110 in einem größeren Abstand zueinander zu übermitteln.
Die Kommunikationstags 110 können, wie in 4, an den Anschlüssen 108 der fluidischen Verbindungselemente 102 positioniert sein. Alternativ oder ergänzend können Kommunikationstags 110 an einem oder mehreren der fluidischen Knoten 100 oder deren einzelnen Ports A, B bzw. C angebracht sein (zum Beispiel an einem Fluidventil, einem Pumpenkopf, etc.).
Es ist in einem anderen Ausführungsbeispiel ebenfalls möglich, die Kommunikationssysteme gemäß 2 und 4 miteinander ganz oder teilweise zu kombinieren. Dadurch kann eine weitere erhöhte Zuverlässigkeit und Genauigkeit der ermittelten Information hinsichtlich der tatsächlichen Systemtopologie des fluidischen Messgeräts 10 erreicht werden.
Die angesprochenen Identifizierer können eine beliebige Menge von Informationen über das zugehörige Kommunikationstag 110, den zugehörigen fluidischen Knoten 100 und/oder das zugehörige fluidische Verbindungselement 102 enthalten. Insbesondere kann der Identifizierer eine Seriennummer des Knotens 100 und/oder Verbindungselements 102 enthalten. Mittels dieser übermittelten Seriennummer kann dann in einer Datenbank 199 (auf welche die Ermittlungseinrichtung 112 Zugriff haben kann) weitergehende Information hinsichtlich dieses Knotens 100 oder Verbindungselements 102 extrahiert werden. Alternativ ist es aber auch möglich, dass die mittels des Identifizierers übermittelte Information selbst die gesamte benötigte Information über den zugehörigen Knoten 100 bzw. das zugehörige Verbindungselement 102 liefert, sodass dann der Zugriff auf eine zusätzliche Datenbank 199 entbehrlich ist.
Es sollte angemerkt werden, dass der Begriff „aufweisen“ nicht andere Elemente ausschließt und dass das „ein“ nicht eine Mehrzahl ausschließt. Auch können Elemente, die in Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben sind, kombiniert werden. Es sollte auch angemerkt werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Schutzbereich der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0309596 B1 [0002]

Claims

Fluidisches Messgerät (10), aufweisend: eine Mehrzahl von fluidischen Knoten (100); eine Mehrzahl von fluidischen Verbindungselementen (102), mittels welcher die fluidischen Knoten (100) miteinander fluidisch gekoppelt sind; eine Ermittlungseinrichtung (112), die zum Ermitteln von für eine Topologie der fluidischen Kopplung der fluidischen Knoten (100 indikativer Information basierend auf erfassten Topologieinformationen eingerichtet ist.
Messgerät (10) gemäß Anspruch 1, aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale: wobei ein jeweiliger der fluidischen Knoten (100) als Fluidbauteil mit mindestens einem Port (A, B, C) und zum Bereitstellen einer Fluidbearbeitungsfunktion zum Bearbeiten, insbesondere zum Pumpen, Messen, Trennen, Heizen, Kühlen und/oder Detektieren, von durch das Messgerät (10) fließendem Fluid ausgebildet ist; wobei ein jeweiliges der fluidischen Verbindungselemente (102) mit mindestens zwei Anschlüssen (108) und zum Durchleiten von durch das Messgerät (10) fließendem Fluid ausgebildet ist.
Messgerät (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest ein Teil der fluidischen Knoten (100) und/oder zumindest ein Teil der fluidischen Verbindungselemente (102) zum Kommunizieren miteinander derart eingerichtet und gekoppelt sind, dass mittels der während des Kommunizierens erfassten Topologieinformationen die Information ermittelbar ist.
Messgerät (10) gemäß Anspruch 3, aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale: das Messgerät (10) weist einen verbindungselementbezogenen Kommunikationskanal (104) auf, mit dem das Kommunizieren über zumindest einen Teil der fluidischen Verbindungselemente (102) und/oder darin befindliches Fluid hinweg erfolgt, wobei insbesondere der verbindungselementbezogene Kommunikationskanal (104) das Kommunizieren mittels zumindest einem aus der Gruppe erlaubt, die besteht aus einer Übermittlung von mechanischen Wellen, insbesondere Ultraschall oder Vibrationen, einer Übermittlung von elektromagnetischen Wellen, insbesondere Licht, einer Übermittlung von elektrischem Strom, und einer Übermittlung von Wärme entlang von zumindest einem Teil der fluidischen Verbindungselemente (102); das Messgerät (10) weist einen verbindungselementexternen Kommunikationskanal (106) auf, mit dem das Kommunizieren jenseits der fluidischen Verbindungselemente (102) und/oder darin befindlichem Fluid erfolgt, wobei insbesondere der verbindungselementexterne Kommunikationskanal (106) das Kommunizieren mittels zumindest einem aus der Gruppe erlaubt, die besteht aus einer Übermittlung von elektrischen Signalen, insbesondere leitungsübertragenen elektrischen Signalen, und elektromagnetischen Wellen, insbesondere Hochfrequenzwellen; das Messgerät (10) weist einen verbindungselementbezogenen Kommunikationskanal (104), mit dem das Kommunizieren über die fluidischen Verbindungselemente (102) und/oder darin befindliches Fluid hinweg erfolgt, und einen zusätzlichen verbindungselementexternen Kommunikationskanal (106) auf, mit dem das Kommunizieren jenseits der fluidischen Verbindungselemente (102) erfolgt; wobei zumindest ein Teil der fluidischen Knoten (100) zum Steuern des Kommunizierens eingerichtet ist; wobei zumindest ein Teil der fluidischen Verbindungselemente (102) zum Steuern des Kommunizierens eingerichtet ist.
Messgerät (10) gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei zumindest ein Teil der fluidischen Knoten (100) und/oder zumindest ein Teil der fluidischen Verbindungselemente (102) mindestens einen zugeordneten, insbesondere drahtlos, kommunizierfähigen Kommunikationstag (110) aufweist.
Messgerät (10) gemäß Anspruch 5, aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale: wobei fluidische Anschlüsse (108) von zumindest einem Teil der fluidischen Verbindungselemente (102) mit einem jeweiligen, insbesondere drahtlos, kommunizierfähigen Kommunikationstag (110) versehen sind; wobei ein jeweiliger Kommunikationstag (110) eingerichtet ist, mittels Kommunizierens zumindest einen räumlich nahesten anderen Kommunikationstag (110) zu identifizieren, um dadurch zumindest einen Teil der für die fluidische Kopplung der fluidischen Knoten (100) mittels der fluidischen Verbindungselemente (102) indikativen Information zu ermitteln; wobei ein jeweiliger Kommunikationstag (110) zumindest eines aus einer Gruppe aufweist, die besteht aus einer Speichereinrichtung mit einem eindeutigen Identifizierer zum eindeutigen Identifizieren dieses Kommunikationstags (110), einer Energieextraktionseinrichtung zum Extrahieren von Energie aus einer Umgebung des Kommunikationstags (110), einer Near-Field-Communication-Einrichtung zum Kommunizieren mittels Near-Field-Communication, und einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung.
Messgerät (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale: das Messgerät (10) weist eine Steuereinrichtung (70) auf, die zum Steuern des Messgeräts (10) basierend auf der ermittelten Information eingerichtet ist; wobei die Ermittlungseinrichtung (112) zum Ermitteln von für die Topologie der fluidischen Kopplung der fluidischen Knoten (100) mittels der fluidischen Verbindungselemente (102) und/oder mit den fluidischen Verbindungselementen (102) indikativer Information basierend auf erfassten Topologieinformationen eingerichtet ist.
Messgerät (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, ausgebildet als Probentrenngerät (10), insbesondere als chromatographisches Probentrenngerät (10), zum, insbesondere chromatographischen, Trennen einer fluidischen Probe.
Messgerät (10) gemäß Anspruch 8, wobei das Probentrenngerät (10) aufweist: einen Fluidantrieb (20) als einer der fluidischen Knoten (100) zum Antreiben der in einer mobilen Phase befindlichen fluidischen Probe; eine Probentrenneinrichtung (30) als ein anderer der fluidischen Knoten (100) zum Trennen der in der mobilen Phase befindlichen fluidischen Probe.
Messgerät (10) gemäß Anspruch 8 oder 9, ferner aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale: das Probentrenngerät (10) ist als mehrdimensionales, insbesondere als zweidimensionales, Probentrenngerät (10) ausgebildet; die Probentrenneinrichtung (30) ist als chromatographische Trenneinrichtung, insbesondere als Chromatographietrennsäule, ausgebildet; das Probentrenngerät (10) ist zum Analysieren von zumindest einem physikalischen, chemischen und/oder biologischen Parameter von zumindest einer Fraktion der fluidischen Probe konfiguriert; das Probentrenngerät (10) weist zumindest eines aus der Gruppe auf, die besteht aus einem Detektorgerät, einem Gerät zur chemischen, biologischen und/oder pharmazeutischen Analyse, einem Flüssigchromatografiegerät und einem HPLC-Gerät; der Fluidantrieb (20) ist zum Antreiben der mobilen Phase mit einem hohen Druck konfiguriert; der Fluidantrieb (20) ist zum Antreiben der mobilen Phase mit einem Druck von mindestens 100 bar, insbesondere von mindestens 500 bar, weiter insbesondere von mindestens 1000 bar, konfiguriert; das Probentrenngerät (10) ist als mikrofluidisches Gerät konfiguriert; das Probentrenngerät (10) ist als nanofluidisches Gerät konfiguriert; das Probentrenngerät (10) ist als präparatives Gerät konfiguriert; das Probentrenngerät (10) weist eine Injektoreinrichtung (40) mit einem Fluidventil (95) zum Einleiten der fluidischen Probe in einen fluidischen Pfad zwischen dem Fluidantrieb (20) und der Probentrenneinrichtung (30) auf; das Probentrenngerät (10) weist einen Detektor (50), insbesondere einen Fluoreszenzdetektor oder UV-Absorptionsdetektor, zum Detektieren der getrennten fluidischen Probe auf; das Probentrenngerät (10) weist einen Probenfraktionierer oder einen Abflussbehälter (60) zum Fraktionieren der getrennten fluidischen Probe auf.
Verfahren zum Ermitteln einer Topologie einer fluidischen Kopplung in einem fluidischen Messgerät (10) mit einer Mehrzahl von fluidischen Knoten (100) und einer Mehrzahl von fluidischen Verbindungselementen (102), mittels welcher die fluidischen Knoten (100) miteinander fluidisch gekoppelt sind, wobei das Verfahren aufweist: Erfassen von Topologieinformationen zur Charakterisierung der fluidischen Kopplung zumindest eines Teils der fluidischen Knoten (100) und/oder der fluidischen Verbindungselemente (102); Ermitteln (132) von für die fluidische Kopplung der fluidischen Knoten (100) indikativer Information basierend auf den erfassten Topologieinformationen.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei das Verfahren aufweist: Übermitteln (130) von Kommunikationssignalen zwischen zumindest einem Teil der fluidischen Knoten (100) und/oder zumindest einem Teil der fluidischen Verbindungselemente (102), wobei empfangene Kommunikationssignale zumindest einen Teil der Topologieinformationen bilden; Ermitteln der Information basierend auf den übermittelten Kommunikationssignalen.
Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei das Übermitteln von Kommunikationssignalen aufweist: Aussenden (134) eines Anfragesignals von einem fluidischen Knoten (100) in ein diesem fluidischen Knoten (100) zugeordnetes fluidisches Verbindungselement; und Aussenden (136) eines Antwortsignals, insbesondere über einen von den fluidischen Verbindungselementen (102) unterschiedlichen zusätzlichen Kommunikationskanal (106), an den das Anfragesignal aussendenden fluidischen Knoten (100) durch mindestens einen anderen der fluidischen Knoten (100) in Reaktion auf ein Empfangen des Anfragesignals.
Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei das Aussenden (134) eines Anfragesignals von dem das Anfragesignal aussendenden fluidischen Knoten (100) in mehrere, insbesondere in alle, diesem fluidischen Knoten (100) zugeordnete fluidische Verbindungselemente (102) erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei das Aussenden (134) eines Anfragesignals durch mehrere, insbesondere durch alle, fluidische Knoten (100) erfolgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Antwortsignal eine Information enthält, die für eine Identität des das Antwortsignal aussendenden fluidischen Knotens (100) und/oder für eine fluidische Kopplung des das Antwortsignal aussendenden fluidischen Knotens (100) mit zumindest einem Teil der fluidischen Verbindungselemente (102) indikativ ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei das Verfahren aufweist: Aussenden (140) eines Anfragesignals durch mindestens ein Kommunikationstag (110) eines der fluidischen Knoten (100) oder eines der fluidischen Verbindungselemente (102) an mindestens ein anderes Kommunikationstag (110) in einem vorgegebenen Umgebungsbereich des aussendenden Kommunikationstags (110); Empfangen (142) eines Antwortsignals durch mindestens ein das Anfragesignal empfangende Kommunikationstag (110) an das das Anfragesignal aussendende Kommunikationstag (110), wobei das Antwortsignal indikativ für eine Identität des das Anfragesignal empfangenden Kommunikationstags (110) ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei mehrere, insbesondere alle, ein Anfragesignal aussendende fluidische Knoten (100) und/oder Kommunikationstags (110) die Information des jeweiligen Antwortsignals in einen gemeinsamen Datensatz einspeisen.