DE102020113317A1 - Automatic sampling device and method for the automated provision of a sample for a qualitative and / or quantitative determination of an analyte - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine automatische Probennahmevorrichtung (1) zur Entnahme von Flüssigkeitsproben einer an einer Probenentnahmestelle (12) eines Gewässers oder eines Behälters vorliegenden Probenflüssigkeit, insbesondere Wasser oder Abwasser, für die qualitative oder quantitative Bestimmung mindestens eines in der Probenflüssigkeit enthaltenen Analyten, insbesondere eines Biopolymers, umfassend:eine mit der Probenentnahmestelle (12) fluidisch verbindbare Probenleitung (5);eine Pumpeinrichtung (4);mindestens einen mit der Probenleitung (5) fluidisch verbindbaren Probenbehälter (8); undeine Steuerelektronik (10), die dazu eingerichtet ist, die Probenleitung (5) fluidisch mit dem mindestens einen Probenbehälter (8) zu verbinden, so dass ein sich von der Probenentnahmestelle (12) durch die Probenleitung (5) in den Probenbehälter (8) erstreckender Fluidströmungspfad gebildet wird,und wobei die Steuerelektronik (10) weiter dazu eingerichtet ist, mittels der Pumpeinrichtung (5) ein vorgebbares Volumen der Probenflüssigkeit als Flüssigkeitsprobe entlang des Fluidströmungspfads in den Probenbehälter (8) zu transportieren,dadurch gekennzeichnet, dass die Probenentnahmevorrichtung (1) Mittel (14, 17) zur Aufkonzentrierung und/oder Extraktion des in der Flüssigkeitsprobe vorliegenden Analyten aufweist.The invention relates to an automatic sampling device (1) for taking liquid samples from a sample liquid present at a sampling point (12) of a body of water or a container, in particular water or waste water, for the qualitative or quantitative determination of at least one analyte contained in the sample liquid, in particular a biopolymer , comprising: a sample line (5) fluidically connectable to the sampling point (12); a pumping device (4); at least one sample container (8) fluidically connectable to the sample line (5); and control electronics (10) which are set up to fluidically connect the sample line (5) to the at least one sample container (8), so that a flow from the sampling point (12) through the sample line (5) into the sample container (8) extending fluid flow path is formed, and wherein the control electronics (10) are further set up to transport a predeterminable volume of the sample liquid as a liquid sample along the fluid flow path into the sample container (8) by means of the pump device (5), characterized in that the sampling device (1 ) Has means (14, 17) for concentrating and / or extracting the analyte present in the liquid sample.
Description
Die Erfindung betrifft eine automatische Probennahmevorrichtung und ein Verfahren zum automatisierten Bereitstellen einer Probe für eine qualitative und/oder quantitative Bestimmung eines ein Biopolymer umfassenden Analyten in einer Probenflüssigkeit, insbesondere in Wasser oder Abwasser. Die Erfindung betrifft auch ein Messsystem zur qualitativen oder quantitativen Bestimmung des Analyten, das die automatische Probennahmevorrichtung umfasst, sowie ein Verfahren zur qualitativen oder quantitativen Bestimmung des Analyten in der Probenflüssigkeit.The invention relates to an automatic sampling device and a method for the automated provision of a sample for a qualitative and / or quantitative determination of an analyte comprising a biopolymer in a sample liquid, in particular in water or wastewater. The invention also relates to a measuring system for the qualitative or quantitative determination of the analyte, which comprises the automatic sampling device, and a method for the qualitative or quantitative determination of the analyte in the sample liquid.
Der Analyt kann ein Biopartikel und/oder ein Biopolymer, z.B. DNA, RNA, ein Protein, ein Virus, ein Virusbestandteil, ein Bakterium oder ein Bakterienbestandteil, oder ein anthropogener Spurenstoff bzw. Mikroverunreinigung, z.B. ein Pestizid, Medikament, Körperpflegemittel oder deren Abbauprodukte oder Metabolite, sein.The analyte can be a bioparticle and / or a biopolymer, e.g. DNA, RNA, a protein, a virus, a virus component, a bacterium or a bacterial component, or an anthropogenic trace substance or micropollutant, e.g. a pesticide, drug, personal care product or their breakdown products or Metabolites.
Aus S. Mallapaty, How sewage could reveal true scale of coronavirus outbreak, Nature, Vol. 580, 2020, S. 176, ist bekannt, dass Virusbestandteile, z.B. RNA, im kommunalen Abwasser eines Gebiets, in dem aktuell Virusinfektionen auftreten, nachweisbar sind. Die Nachweise solcher Virusbestandteile werden durchgeführt, indem manuell Wasserproben aus einer Kläranlage genommen und anschließend im Labor untersucht werden. Die Laboruntersuchung umfasst in der Regel zunächst aufwändige vorbereitende Verfahren für die Aufkonzentrierung und/oder Extraktion des Analyten, um eine für die qualitative oder quantitative Analyse geeignete Probe bereitzustellen. Die so hergestellte Probe wird anschließend mittels eines immunologischen Verfahrens oder eines auf der quantitativen Echtzeit-PCR (Englischer Fachbegriff: real-time quantitative PCR oder kurz qPCR) basierenden Verfahrens analysiert. Dieses Vorgehen ist für eine systematische Überwachung von Abwasser, die als Basis für ein Frühwarnsystem auch für ausgedehnte geographische Gebiete, z.B. für eine Vielzahl von Kommunen oder Landkreisen, dienen könnte, nicht geeignet, da der damit verbundene Zeit- und Personalaufwand sehr hoch ist.From S. Mallapaty, How sewage could reveal true scale of coronavirus outbreak, Nature, Vol. 580, 2020, p. 176, it is known that virus components, e.g. RNA, can be detected in the municipal sewage of an area in which virus infections are currently occurring . The detection of such virus components is carried out by manually taking water samples from a sewage treatment plant and then examining them in the laboratory. The laboratory examination usually initially comprises complex preparatory procedures for the concentration and / or extraction of the analyte in order to provide a sample suitable for the qualitative or quantitative analysis. The sample produced in this way is then analyzed using an immunological method or a method based on quantitative real-time PCR (English technical term: real-time quantitative PCR or qPCR for short). This procedure is not suitable for systematic monitoring of wastewater, which could serve as the basis for an early warning system even for extensive geographical areas, e.g. for a large number of municipalities or districts, since the associated time and personnel expenditure is very high.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, die eine systematische Überwachung von Wasser oder Abwasser auf das Auftreten bestimmter Analyte, z.B. Biopolymere oder Biopartikel, wie Viren, Virenbestandteile, Bakterien, Bakterienbestandteile, Proteine, DNA oder RNA, oder anthropogene Mikroverunreinigungen, erlauben.The object of the invention is to provide a device and a method that allow systematic monitoring of water or wastewater for the occurrence of certain analytes, for example biopolymers or bioparticles, such as viruses, virus components, bacteria, bacterial components, proteins, DNA or RNA , or anthropogenic micropollutants.
Die Aufgabe wird gelöst durch die automatische Probennahmevorrichtung gemäß Anspruch 1, das Messsystem nach Anspruch 12, das Verfahren zum automatisierten Bereitstellen einer Probe nach Anspruch 16 und das Verfahren zur qualitativen oder quantitativen Bestimmung mindestens eines Analyten gemäß Anspruch 23. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is achieved by the automatic sampling device according to
Die erfindungsgemäße automatische Probennahmevorrichtung zur Entnahme von Flüssigkeitsproben einer an einer Probenentnahmestelle eines Gewässers oder eines Behälters vorliegenden Probenflüssigkeit, insbesondere Wasser oder Abwasser, für die qualitative oder quantitative Bestimmung mindestens eines in der Probenflüssigkeit enthaltenen Analyten, insbesondere eines Biopolymers, umfasst:
- eine mit der Probenentnahmestelle fluidisch verbindbare Probenleitung;
- eine Pumpeinrichtung;
- mindestens einen mit der Probenleitung fluidisch verbindbaren Probenbehälter; und eine Steuerelektronik, die dazu eingerichtet ist, die Probenleitung fluidisch mit dem mindestens einen Probenbehälter zu verbinden, so dass ein sich von der Probenentnahmestelle durch die Probenleitung in den Probenbehälter erstreckender Fluidströmungspfad gebildet wird,
- und wobei die Steuerelektronik weiter dazu eingerichtet ist, mittels der Pumpeinrichtung ein vorgebbares Volumen der Probenflüssigkeit als Flüssigkeitsprobe entlang des Fluidströmungspfads in den Probenbehälter zu transportieren,
- wobei die Probenentnahmevorrichtung Mittel zur Aufkonzentrierung und/oder Extraktion des in der Flüssigkeitsprobe vorliegenden Analyten aufweist.
- a sample line fluidically connectable to the sampling point;
- a pumping device;
- at least one sample container that can be fluidically connected to the sample line; and control electronics which are set up to fluidically connect the sample line to the at least one sample container, so that a fluid flow path is formed that extends from the sampling point through the sample line into the sample container,
- and wherein the control electronics are further set up to transport a predeterminable volume of the sample liquid as a liquid sample along the fluid flow path into the sample container by means of the pump device,
- wherein the sampling device has means for concentrating and / or extracting the analyte present in the liquid sample.
Indem die Aufkonzentrierung und/oder Extraktion des in der Probenflüssigkeit vorliegenden Analyten mittels der Probennahmevorrichtung durchgeführt wird, kann eine für eine spätere quantitative oder qualitative Bestimmung vorbereitete Probe mit einem gegenüber der ursprünglich aus der Probenentnahmestelle entnommenen Flüssigkeitsprobe deutlich reduzierten Volumen zur Verfügung gestellt werden. Dies erleichtert den Transport der zu untersuchenden Probe in ein Labor für die weitere Analyse. Die durch Aufkonzentrieren und/oder Extrahieren erhaltene Probe ist außerdem vorteilhaft zur, insbesondere automatisierten, Übergabe an ein Analysegerät geeignet. Die Entnahme der Flüssigkeitsprobe und die Aufkonzentrierung oder Extraktion können vorteilhaft mittels der Probennahmevorrichtung teilweise oder vollständig automatisiert durchgeführt werden. Dies erlaubt eine systematische Überwachung der Probenflüssigkeit auf das Vorliegen des Analyten an einer einzelnen Probenentnahmestelle oder auch an einer Vielzahl von Probenentnahmestellen in einem ausgedehnten geographischen Gebiet.By concentrating and / or extracting the analyte present in the sample liquid by means of the sampling device, a sample prepared for a subsequent quantitative or qualitative determination can be made available with a volume that is significantly reduced compared to the liquid sample originally taken from the sampling point. This makes it easier to transport the sample to be examined to a laboratory for further analysis. The sample obtained by concentration and / or extraction is also advantageously suitable for, in particular automated, transfer to an analysis device. The removal of the liquid sample and the concentration or extraction can advantageously be carried out partially or completely automatically by means of the sampling device. This allows systematic monitoring of the sample liquid for the presence of the analyte at a single sampling point or also at a large number of Sampling sites in an extensive geographic area.
Unter einer qualitativen Bestimmung des Analyten wird hier und im Folgenden ein Verfahren verstanden, bei dem festgestellt wird, ob der Analyt in der Flüssigkeitsprobe vorliegt. Eine quantitative Bestimmung umfasst darüber hinaus die Ermittlung eines die Konzentration des Analyten in der Flüssigkeitsprobe repräsentierenden Werts.A qualitative determination of the analyte is understood here and below to mean a method in which it is determined whether the analyte is present in the liquid sample. A quantitative determination also includes the determination of a value representing the concentration of the analyte in the liquid sample.
Die Vorrichtung kann dazu eingerichtet sein, einen oder mehrere zu bestimmende Analyte aufzukonzentrieren und/oder zu extrahieren. Der mindestens eine Analyt kann ein Biopartikel oder ein Biopolymer, beispielsweise DNA, RNA, ein Protein, ein Virus, ein Virusbestandteil, ein Bakterium oder ein Bakterienbestandteil, oder ein anthropogener Spurenstoff bzw. Mikroverunreinigung, z.B. ein Pestizid, Medikament, Körperpflegemittel oder deren Abbauprodukt oder Metabolit, sein.The device can be set up to concentrate and / or extract one or more analytes to be determined. The at least one analyte can be a bioparticle or a biopolymer, for example DNA, RNA, a protein, a virus, a virus component, a bacterium or a bacterial component, or an anthropogenic trace substance or micropollutant, e.g. a pesticide, drug, personal care product or its degradation product Metabolite.
Die Probenflüssigkeit kann Abwasser, in einem Gewässer vorliegendes Wasser oder Wasser, insbesondere Trinkwasser, in einem Versorgungsnetz sein. Die erwähnte Probenentnahmestelle kann beispielsweise eine Stelle an oder in einem Gewässer sein. Ein die Probeflüssigkeit enthaltender Behälter kann eine von der Probenflüssigkeit durchströmte Rohrleitung oder ein offenes Becken oder Gerinne sein. Entsprechend kann die Probenentnahmestelle auch an oder in einer mit der Probenleitung fluidisch verbundenen oder verbindbaren, von der Probenflüssigkeit durchströmten Rohrleitung, z.B. in einem Wasser-Versorgungsnetz oder in einem Abwassernetz, oder an oder in einem Becken, z.B. in einer lokalen oder kommunalen Kläranlage, angeordnet sein. Die Probenentnahmestelle kann beispielsweise eine Stelle im Bereich des Zulaufs einer Kläranlage sein. Sie kann auch an einer Stelle eines Abwassernetzes angeordnet sein, z.B. in einer Einleitungsstelle oder im Bereich einer Einleitungsstelle in das Abwassernetz.The sample liquid can be waste water, water present in a body of water or water, in particular drinking water, in a supply network. The aforementioned sampling point can be, for example, a point on or in a body of water. A container containing the sample liquid can be a pipe through which the sample liquid flows, or an open basin or channel. Correspondingly, the sampling point can also be arranged on or in a pipeline through which the sample liquid flows, fluidly connected or connectable to the sample line, e.g. in a water supply network or in a sewage network, or on or in a basin, e.g. in a local or communal sewage treatment plant be. The sampling point can be, for example, a point in the area of the inlet of a sewage treatment plant. It can also be arranged at a point in a sewage network, e.g. in a discharge point or in the area of a discharge point into the sewage network.
Die Probennahmevorrichtung kann mehrere Probenbehälter aufweisen, die jeweils einzeln mit der Probenleitung fluidisch verbindbar sind. Hierzu kann die Probennahmevorrichtung einen fluidisch mit der Probenleitung verbundenen Probenverteiler, z.B. in Form eines beweglichen Verteilerarms, aufweisen, dessen Position von der Steuerelektronik einstellbar ist, um mittels des Probenverteilers jeweils einen der Probenbehälter fluidisch mit der Probenleitung zu verbinden. Alternativ kann der Probenverteiler auch mittels einer Ventileinrichtung und über die Ventileinrichtung mit der Probenleitung jeweils einzeln verbindbaren Fluidleitungen, die zu den Probenbehältern führen, realisiert sein.The sampling device can have a plurality of sample containers, each of which can be individually fluidically connected to the sample line. For this purpose, the sampling device can have a sample distributor fluidically connected to the sample line, e.g. in the form of a movable distributor arm, the position of which can be adjusted by the control electronics in order to fluidically connect one of the sample containers to the sample line by means of the sample distributor. Alternatively, the sample distributor can also be implemented by means of a valve device and fluid lines which can be individually connected to the sample line via the valve device and which lead to the sample containers.
Optional kann in dem zwischen der Probenentnahmestelle und dem Probenbehälter verlaufenden Fluidströmungspfad, vorzugsweise stromaufwärts des Probenbehälters, eine Filtervorrichtung mit einem Filter oder einer Filterkaskade angeordnet sein, die dazu eingerichtet ist, Feststoffe aus der Probenflüssigkeit herauszufiltern, aber den Analyten durchzulassen.Optionally, in the fluid flow path running between the sampling point and the sample container, preferably upstream of the sample container, a filter device with a filter or a filter cascade can be arranged, which is designed to filter solids from the sample liquid but to let the analyte through.
Die Mittel zur Aufkonzentrierung und/oder Extraktion können eine mit der Flüssigkeitsprobe in Kontakt bringbare Sammelmatrix umfassen, die den Analyten selektiv oder im Wesentlichen selektiv bindet. Die Sammelmatrix kann beispielsweise dazu ausgestaltet sein, eine bestimmte Klasse von Biopolymeren, z.B. bestimmte Proteine oder RNA oder DNA bestimmter Spezies, wie beispielsweise RNA von Viren einer bestimmten Art, z.B. einer bestimmten Ordnung, Familie oder Gattung, selektiv zu binden oder zu immobilisieren. Handelt es sich bei dem Analyten um einen anthropogenen Spurenstoff, so kann die Sammelmatrix dazu ausgestaltet sein, einen bestimmten Stoff oder eine bestimmte Klasse niedermolekularer organischer Stoffe selektiv zu binden oder zu immobilisieren.The means for concentration and / or extraction can comprise a collecting matrix which can be brought into contact with the liquid sample and which binds the analyte selectively or essentially selectively. The collecting matrix can be designed, for example, to selectively bind or immobilize a certain class of biopolymers, e.g. certain proteins or RNA or DNA of certain species, such as, for example, RNA from viruses of a certain type, e.g. of a certain order, family or genus. If the analyte is an anthropogenic trace substance, the collecting matrix can be designed to selectively bind or immobilize a certain substance or a certain class of low molecular weight organic substances.
In einer möglichen Ausgestaltung kann die Sammelmatrix in dem mindestens einen Probenbehälter oder in einer mit dem Probenbehälter fluidisch verbundenen durchströmbaren Einheit, insbesondere einer Fluidleitung oder einer durchströmbaren Kartusche, angeordnet sein. Die durchströmbare Einheit kann in dem Fluidströmungspfad, insbesondere stromaufwärts des Probenbehälters, angeordnet sein. Sie kann auch in einem oberen Bereich des Probenbehälters, z.B. als Einsatz nahe an oder in einer Öffnung des Probenbehälters, angeordnet sein. Die durchströmbare Einheit kann lösbar mit der Fluidleitung und/oder dem Probenbehälter verbunden sein, so dass es möglich ist, die durchströmbare Einheit zusammen mit der Sammelmatrix und dem daran gebundenen Analyten aus der Probennahmevorrichtung und aus dem Probenbehälter zu entnehmen und zu einem Labor für die weitere Analyse zu transportieren. Alternativ kann die Sammelmatrix lose oder in einem entnehmbaren Einsatz im Probenbehälter vorliegen. Das Entnehmen der Sammelmatrix mit dem daran gebundenen Analyten kann in diesem Fall durch Herausnehmen des Einsatzes oder durch Entleeren des Probenbehälters unter Zurückbehaltung der Sammelmatrix erfolgen.In one possible embodiment, the collecting matrix can be arranged in the at least one sample container or in a unit that can be flowed through in a fluidic connection with the sample container, in particular a fluid line or a through-flow cartridge. The through-flow unit can be arranged in the fluid flow path, in particular upstream of the sample container. It can also be arranged in an upper area of the sample container, e.g. as an insert close to or in an opening of the sample container. The permeable unit can be detachably connected to the fluid line and / or the sample container, so that it is possible to remove the permeable unit together with the collecting matrix and the analyte bound to it from the sampling device and from the sample container and to a laboratory for the further Transport analysis. Alternatively, the collecting matrix can be present loose or in a removable insert in the sample container. The collecting matrix with the analyte bound to it can be removed in this case by removing the insert or by emptying the sample container while retaining the collecting matrix.
Um mehr als einen Analyten aufzukonzentrieren und/oder zu extrahieren, kann die Sammelmatrix dazu ausgestaltet sein, mehrere verschiedene, insbesondere aber strukturell und/oder chemisch einander ähnliche, Analyte zu immobilisieren, z.B. wie bereits erwähnt, bestimmte Proteine oder eine bestimmte Klasse von Biopolymeren. In einer durch Eluieren der immobilisierten Analyte von der Sammelmatrix erhaltenen Probe können beispielsweise mittels qPCR-basierten Verfahren alle Analyte unabhängig voneinander qualitativ oder quantitativ bestimmt werden.In order to concentrate and / or extract more than one analyte, the collecting matrix can be designed to immobilize several different, but in particular structurally and / or chemically similar analytes, for example, as already mentioned, certain proteins or a certain class of biopolymers. In one by eluting the immobilized analytes from the Samples obtained from the collecting matrix can be qualitatively or quantitatively determined independently of one another, for example by means of qPCR-based methods.
Um mehr als einen Analyten aufzukonzentrieren und/oder zu extrahieren, ist es auch möglich, mehrere verschiedene Sammelmatrices in dem Probenbehälter oder in einer mit dem Probenbehälter fluidisch verbundenen durchströmbaren Einheit vorzusehen. Beispielsweise kann die Probennahmevorrichtung mehrere in dem Fluidströmungspfad bzw. in dem Probenbehälter angeordnete durchströmbare Kartuschen aufweisen, die jeweils verschiedene Sammelmatrices enthalten, die jeweils zur Immobilisierung mindestens eines bestimmten Analyten ausgestaltet sind. Die Probennahmevorrichtung kann auch mehrere Probenbehälter aufweisen, die jeweils verschiedene Sammelmatrices enthalten, derart, dass jede Sammelmatrix einen anderen Analyten immobilisiert. Unterschiedliche Flüssigkeitsproben dienen somit zur Bestimmung unterschiedlicher Analyte.In order to concentrate and / or extract more than one analyte, it is also possible to provide several different collecting matrices in the sample container or in a unit that can be flown through in fluidic connection with the sample container. For example, the sampling device can have a plurality of flow-through cartridges arranged in the fluid flow path or in the sample container, each of which contains different collection matrices which are each designed to immobilize at least one specific analyte. The sampling device can also have a plurality of sample containers which each contain different collection matrices in such a way that each collection matrix immobilizes a different analyte. Different liquid samples are used to determine different analytes.
Die Sammelmatrix weist vorteilhaft eine große Oberfläche auf. Die Oberfläche kann eine Funktionalisierung aufweisen, die zur selektiven Anbindung des Analyten, z.B. RNA, DNA oder Proteinen, dient. Sie kann hierzu mit Silica, Glas oder vernetzten Polymeren, die zur selektiven Wechselwirkung mit dem Analyten (z.B. positiv geladenen Viren) mit geeigneten funktionellen Gruppen (z.B. negativ geladenen Hydroxy-Gruppen) modifiziert sind, beschichtet sein. Sie kann auch vollständig aus Silica, Glas oder vernetzten Polymeren, die zur selektiven Wechselwirkung mit dem Analyten modifiziert sind, bestehen. Es ist auch möglich, dass die Oberfläche durch mit dem Analyten spezifisch wechselwirkenden Antikörper oder ähnlichen, auf affinen Wechselwirkungen basierenden Fängerstrukturen bzw. Fängermolekülen oder Erkennungselementen modifiziert ist. Als Fängerstrukturen oder Erkennungselemente kommen z.B. Aptamere, Peptid-Nukleiensäuren (engl. PNA), molekular geprägte Polymere (engl. MIP) in Frage.The collecting matrix advantageously has a large surface. The surface can have a functionalization that serves to selectively bind the analyte, e.g. RNA, DNA or proteins. For this purpose, it can be coated with silica, glass or cross-linked polymers that are modified with suitable functional groups (e.g. negatively charged hydroxyl groups) for selective interaction with the analyte (e.g. positively charged viruses). It can also consist entirely of silica, glass, or cross-linked polymers modified to interact selectively with the analyte. It is also possible for the surface to be modified by antibodies that specifically interact with the analyte or similar catcher structures or catcher molecules or recognition elements based on affine interactions. Aptamers, peptide nucleic acids (PNA), molecularly imprinted polymers (MIP) can be used as capture structures or recognition elements.
Die Sammelmatrix kann beispielsweise eine Vielzahl von oberflächenfunktionalisierten Partikeln (Beads oder Mikrobeads), z.B. Polymer- oder Magnetbeads, ein oberflächenfunktionalisiertes Substrat mit einer aufgerauten oder dreidimensional strukturierten Oberfläche, ein funktionalisiertes Vlies, z.B. ein funktionalisiertes Filtervlies, oder eine chromatographische Trennsäule aufweisen.The collecting matrix can, for example, have a large number of surface-functionalized particles (beads or microbeads), e.g. polymer or magnetic beads, a surface-functionalized substrate with a roughened or three-dimensionally structured surface, a functionalized fleece, e.g. a functionalized filter fleece, or a chromatographic separation column.
Die automatische Probennahmevorrichtung kann dazu ausgestaltet sein, den mindestens einen Probenbehälter vor oder nach einer manuellen oder automatischen Entnahme der Sammelmatrix mit dem gebundenen Analyten automatisch zu entleeren und zu reinigen, so dass der Probenbehälter zur Aufnahme einer neuen Flüssigkeitsprobe zur Verfügung steht. Die Probennahmevorrichtung kann weiter dazu eingerichtet sein, nach dem Entleeren und Reinigen des Probenbehälters und dem Entnehmen der mit dem Analyten beladenen Sammelmatrix eine neue Sammelmatrix zur selektiven Bindung oder Immobilisierung des mindestens einen Analyten in dem Probenbehälter vorzulegen. Die Probennahmevorrichtung kann alternativ auch dazu eingerichtet sein, den Probenbehälter automatisch zu entleeren, den in der Sammelmatrix zurückgehaltenen Analyten von der Sammelmatrix zu eluieren und das Eluat als für eine weitere Analyse bereitgestellte Probe aufzufangen oder an ein mit der Probennahmeeinrichtung verbundenes automatisches Analysegerät als Probe auszugeben. Die Sammelmatrix kann in dieser Ausgestaltung im Probenbehälter verbeiben. Nach Entfernung des Eluats und einem optionalen Reinigungsprozess steht der Probenbehälter mit der darin verbliebenen Sammelmatrix erneut für die Aufnahme einer neuen Flüssigkeitsprobe und für die Aufkonzentrierung und Extraktion des Analyten in dieser Flüssigkeitsprobe mittels der Sammelmatrix zur Verfügung.The automatic sampling device can be designed to automatically empty and clean the at least one sample container before or after manual or automatic removal of the collecting matrix with the bound analyte, so that the sample container is available for receiving a new liquid sample. The sampling device can further be set up to present a new collecting matrix for selective binding or immobilization of the at least one analyte in the sample container after the sample container has been emptied and cleaned and the collecting matrix loaded with the analyte has been removed. The sampling device can alternatively also be set up to automatically empty the sample container, to elute the analyte retained in the collecting matrix from the collecting matrix and to collect the eluate as a sample made available for further analysis or to output it as a sample to an automatic analysis device connected to the sampling device. In this embodiment, the collecting matrix can remain in the sample container. After removal of the eluate and an optional cleaning process, the sample container with the remaining collecting matrix is available again for receiving a new liquid sample and for concentrating and extracting the analyte in this liquid sample by means of the collecting matrix.
In einer alternativen Ausgestaltung können die Mittel zur Aufkonzentrierung und/oder Extraktion eine in die Vorrichtung integrierte Zentrifuge umfassen.In an alternative embodiment, the means for concentration and / or extraction can comprise a centrifuge integrated into the device.
Die Steuerelektronik kann dazu eingerichtet sein, zu jeder aus der Entnahmestelle entnommenen Flüssigkeitsprobe eine Kennzeichnung der Flüssigkeitsprobe abzuspeichern, und einen Zeitstempel, der den Zeitpunkt angibt, zu dem die Flüssigkeitsprobe aus der Entnahmestelle entnommen wird, zu der Kennzeichnung abzuspeichern. Die Kennzeichnung der Flüssigkeitsprobe kann gleichzeitig eine Kennzeichnung des Probenbehälters sein, in den die Flüssigkeitsprobe transportiert wird. Die Steuerelektronik kann dazu eingerichtet sein, die Kennzeichnung und den Zeitstempel lokal in einem Speicher der Steuerelektronik zu speichern und/oder an ein zur Kommunikation mit der Steuerelektronik verbundenes Gerät, z.B. ein tragbares Bediengerät (z.B. Smartphone, Tablet), einen mit der Steuerelektronik zur Kommunikation verbundenen PC oder Server zu kommunizieren. Der Server kann ein Bestandteil der Probennahmevorrichtung, insbesondere ein Bestandteil der Steuerelektronik oder ein von der Probennahmevorrichtung entfernter Rechner, insbesondere ein Bestandteil einer Cloud, sein.The control electronics can be set up to store an identification of the liquid sample for each liquid sample taken from the extraction point, and to store a time stamp, which indicates the point in time at which the liquid sample is taken from the extraction point, for the identification. The identification of the liquid sample can at the same time be an identification of the sample container into which the liquid sample is transported. The control electronics can be set up to store the identifier and the time stamp locally in a memory of the control electronics and / or to a device connected for communication with the control electronics, e.g. a portable operating device (e.g. smartphone, tablet), one with the control electronics for communication connected PC or server to communicate. The server can be a component of the sampling device, in particular a component of the control electronics or a computer remote from the sampling device, in particular a component of a cloud.
Die automatische Probennahmevorrichtung kann weiter mindestens eine Schnittstelle zum Anschluss der Steuerelektronik an mindestens einen Sensor aufweisen, der mit der an der Probenentnahmestelle vorliegenden Probenflüssigkeit in Kontakt bringbar ist, und der dazu eingerichtet ist, Messsignale mindestens einer Messgröße der Probenflüssigkeit, beispielsweise Temperatur, pH-Wert oder Leitfähigkeit, zu erzeugen und an die Steuerelektronik auszugeben, wobei die Steuerelektronik weiter dazu eingerichtet ist, mindestens einen aus den Messsignalen abgeleiteten Messwert der Messgröße, der zum Zeitpunkt, zu dem die Flüssigkeitsprobe aus der Entnahmestelle entnommen wird, erfasst wird, zu der Kennzeichnung der Flüssigkeitsprobe abzuspeichern. Mittels der zusätzlich erfassten Messgröße kann ein anhand der Flüssigkeitsprobe ermittelter Messwert der Analytkonzentration in der Probenflüssigkeit präziser berechnet werden. Die Steuerelektronik kann dazu eingerichtet sein, die Messwerte lokal abzuspeichern und/oder an das voranstehend erwähnte, zur Kommunikation mit der Steuerelektronik verbundene Gerät zu kommunizieren.The automatic sampling device can furthermore have at least one interface for connecting the control electronics to at least one sensor which can be brought into contact with the sample liquid present at the sampling point and which is set up to receive measurement signals of at least one measured variable To generate sample liquid, for example temperature, pH value or conductivity, and to output it to the control electronics, wherein the control electronics are further set up to at least one measured value of the measured variable derived from the measurement signals and that at the time at which the liquid sample is taken from the sampling point , is recorded to store the identification of the liquid sample. Using the additionally recorded measured variable, a measured value of the analyte concentration in the sample liquid determined on the basis of the liquid sample can be calculated more precisely. The control electronics can be set up to store the measured values locally and / or to communicate with the above-mentioned device connected to the control electronics for communication.
Weitere Messgrößen, die mittels eines oder mehrerer zusätzlicher, mit der Steuerelektronik verbindbaren Sensoren gemessen werden können, sind Trübung, Konzentrationen gelöster Gase, lonenkonzentrationen oder Konzentrationen fotometrisch oder spektrometrisch erfassbarer Moleküle oder Summenparameter wie SAK-Wert (spektraler Absorptionskoeffizient), CSB (chemischer Sauerstoffbedarf) oder TOC (Gesamter organisch gebundener Kohlenstoff).Further measured variables that can be measured by means of one or more additional sensors that can be connected to the control electronics are turbidity, concentrations of dissolved gases, ion concentrations or concentrations of photometrically or spectrometrically detectable molecules or sum parameters such as SAK value (spectral absorption coefficient), COD (chemical oxygen demand) or TOC (total organically bound carbon).
Die automatische Probennahmevorrichtung kann optional Mittel zur Einstellung eines pH-Werts in der Flüssigkeitsprobe umfassen. Diese Mittel können beispielsweise eine mittels der Steuerelektronik steuerbare Pumpe, gegebenenfalls zusätzliche Flüssigkeitsleitungen und ein oder mehrere Reagenzien, z.B. eine oder mehrere Pufferlösungen, eine oder mehrere Säuren und/oder eine oder mehrere Laugen umfassen, die mittels der Pumpe über die Flüssigkeitsleitungen in den Probenbehälter transportiert werden können, um den pH-Wert der darin enthaltenen Flüssigkeitsprobe anzupassen. Optional kann in dem Probenbehälter ein pH-Sensor angeordnet sein, der mit der Steuerelektronik verbunden ist, um an diese pH-Messwerte auszugeben. Anhand dieser pH-Messwerte kann die Steuerelektronik den pH-Wert in der Flüssigkeitsprobe regeln. Alternativ kann die Steuerelektronik über die im vorigen Absatz erwähnte Schnittstelle mit einem an der Probenentnahmestelle in die Probenflüssigkeit eintauchenden pH-Sensor verbunden sein, und basierend auf dem zum Zeitpunkt der Entnahme der Flüssigkeitsprobe von diesem pH-Sensor erfassten pH-Messwert eines oder mehrere der Reagenzien zu der Flüssigkeitsprobe in dem Probenbehälter zugeben, um den pH-Wert einzustellen. Dies ist vorteilhaft bei Systemen, bei denen der Analyt durch selektive Adsorption an eine Sammelmatrix aufkonzentriert wird, wobei die Adsorption bevorzugt in einem bestimmten pH-Wert-Bereich durch elektrostatische Wechselwirkungen erfolgt.The automatic sampling device can optionally comprise means for adjusting a pH value in the liquid sample. These means can include, for example, a pump controllable by means of the control electronics, possibly additional liquid lines and one or more reagents, e.g. one or more buffer solutions, one or more acids and / or one or more alkalis, which are transported into the sample container by means of the pump via the liquid lines can be used to adjust the pH of the liquid sample contained therein. Optionally, a pH sensor can be arranged in the sample container, which is connected to the control electronics in order to output measured pH values to it. The control electronics can use these pH measured values to regulate the pH value in the liquid sample. Alternatively, the control electronics can be connected via the interface mentioned in the previous paragraph to a pH sensor immersed in the sample liquid at the sampling point, and one or more of the reagents based on the pH measurement value recorded by this pH sensor at the time the liquid sample is taken add to the liquid sample in the sample container to adjust the pH. This is advantageous in systems in which the analyte is concentrated by selective adsorption on a collecting matrix, the adsorption preferably taking place in a certain pH range through electrostatic interactions.
In einer weiteren Ausgestaltung kann die Probennahmevorrichtung einen Temperatursensor aufweisen, der dazu eingerichtet ist, eine Temperatur einer in dem mindestens einen Probenbehälter enthaltenen Flüssigkeitsprobe repräsentierende Messwerte zu erfassen und an die Steuerelektronik auszugeben. Die Steuerelektronik kann weiter dazu eingerichtet sein, mindestens einen der Messwerte oder einen Messwertverlauf, zu der Kennzeichnung der Flüssigkeitsprobe abzuspeichern. Die Steuerelektronik kann dazu eingerichtet sein, die Messwerte lokal abzuspeichern und/oder an das voranstehend erwähnte, zur Kommunikation mit der Steuerelektronik verbundene Gerät zu kommunizieren. Auf diese Weise kann eine Temperatur oder ein Temperaturverlauf, dem die Flüssigkeitsprobe mit dem Analyten ausgesetzt ist, bis die Sammelmatrix oder eine durch Aufkonzentrierung und Extraktion des Analyten aus der Flüssigkeitsprobe bereitgestellte Probe aus dem Probenbehälter bzw. aus der Probennahmevorrichtung zum Zweck der weiteren Analyse entfernt wird, bei der Ermittlung und/oder der Interpretation des Analyseergebnisses mitberücksichtigt werden. Z.B. kann der Temperaturverlauf in eine Ermittlung der Analytkonzentration in der Probenflüssigkeit zum Zeitpunkt der Probennahme eingehen.In a further refinement, the sampling device can have a temperature sensor which is set up to detect measured values representing the temperature of a liquid sample contained in the at least one sample container and to output them to the control electronics. The control electronics can also be set up to store at least one of the measured values or a measured value profile for the identification of the liquid sample. The control electronics can be set up to store the measured values locally and / or to communicate with the above-mentioned device connected to the control electronics for communication. In this way, a temperature or a temperature profile to which the liquid sample with the analyte is exposed until the collecting matrix or a sample provided by concentration and extraction of the analyte from the liquid sample is removed from the sample container or from the sampling device for the purpose of further analysis , are taken into account when determining and / or interpreting the analysis result. For example, the temperature profile can be used to determine the analyte concentration in the sample liquid at the time the sample is taken.
Die Temperatur der Probenflüssigkeit kann zum einen die Geschwindigkeit von Abbauprozessen des oder der Analyten beeinflussen. Zum anderen kann sie gleichzeitig die Bindungskinetik des oder der Analyten an die Sammelmatrix beeinflussen. Es ist deshalb vorteilhaft, die Temperatur bzw. den Temperaturverlauf, dem die Flüssigkeitsprobe und/oder die Sammelmatrix nach der Entnahme der Flüssigkeitsprobe aus der Entnahmestelle ausgesetzt ist, aufzuzeichnen und für die Berücksichtigung bei der qualitativen und/oder quantitativen Bestimmung des mindestens einen Analyten bereitzustellen.On the one hand, the temperature of the sample liquid can influence the rate of degradation processes of the analyte or analytes. On the other hand, it can simultaneously influence the binding kinetics of the analyte (s) to the collecting matrix. It is therefore advantageous to record the temperature or the temperature profile to which the liquid sample and / or the collecting matrix is exposed after the liquid sample has been removed from the extraction point and to make it available for consideration in the qualitative and / or quantitative determination of the at least one analyte.
In einer weiteren Ausgestaltung kann die automatische Probennahmevorrichtung eine Temperiervorrichtung umfassen, die dazu ausgestaltet ist, den mindestens einen Probenbehälter und die darin enthaltene Flüssigkeitsprobe zu temperieren, insbesondere zu kühlen. Optional kann die Temperiervorrichtung zur Einstellung einer bestimmten Temperatur im Bereich des mindestens einen Probenbehälters ausgestaltet sein.In a further embodiment, the automatic sampling device can comprise a temperature control device which is designed to control the temperature of the at least one sample container and the liquid sample contained therein, in particular to cool them. Optionally, the temperature control device can be designed to set a specific temperature in the area of the at least one sample container.
In einer weiteren Ausgestaltung kann die Probennahmevorrichtung einen GPS-Empfänger aufweisen, der dazu eingerichtet ist, Ortsdaten (GPS-Daten) an die Steuerelektronik auszugeben, wobei die Steuerelektronik dazu eingerichtet ist, die Ortsdaten zu speichern. Die Steuerelektronik kann dazu eingerichtet sein, die Ortsdaten lokal abzuspeichern und/oder an das voranstehend erwähnte, zur Kommunikation mit der Steuerelektronik verbundene Gerät zu kommunizieren.In a further embodiment, the sampling device can have a GPS receiver which is set up to output location data (GPS data) to the control electronics, the control electronics being set up to store the location data. The control electronics can be set up to store the location data locally and / or to communicate to the above-mentioned device connected to the control electronics for communication.
Zur Kommunikation von Daten an ein anderes Gerät kann die Steuerelektronik eine Kommunikationsschnittstelle aufweisen. Das andere Gerät kann beispielsweise das bereits erwähnte Bediengerät oder ein Server sein, der dazu eingerichtet ist, die Daten zu speichern, z.B. in einer zentralen und/oder dezentralen Datenbank, und einer Software, z.B. einer Web- oder Cloud-Applikation, zur Anzeige oder zur Datenanalyse zur Verfügung zu stellen. Die Software kann auf dem Bediengerät, dem Server oder auf einem weiteren Gerät, z.B. einem weiteren Server oder einem PC, oder in einer Cloud, deren Bestandteil der Server sein kann, ausgeführt werden. Dies ermöglicht die Verknüpfung von Flüssigkeitsproben- und/oder Probenentnahmestellen-spezifischen Daten, wie z.B. Kennzeichnungen, Zeitstempel, Temperaturdaten, Wetterdaten, Ortsdaten (z.B. GPS-Daten der Probenentnahmestelle), oder Messwerten der Probenflüssigkeit, mit ebenfalls in das Bediengerät oder die Software einlesbaren, im Labor ermittelten Ergebnissen der qualitativen und/oder quantitativen Bestimmung des mindestens einen Analyten, im Folgenden auch kurz als Analyseergebnisse bezeichnet, in den von der Probenentnahmestelle bereitgestellten Proben. Außerdem können in einer Web- oder Cloud-Applikation die so ermittelten Daten, Messwerte und Analyseergebnisse von an verschiedenen Probenentnahmestellen entnommenen Proben zusammengeführt werden und miteinander und/oder mit Daten aus anderen Quellen verglichen werden.To communicate data to another device, the control electronics can have a communication interface. The other device can, for example, be the already mentioned control device or a server that is set up to store the data, for example in a central and / or decentralized database, and software, for example a web or cloud application, for display or to make available for data analysis. The software can be executed on the operating device, the server or on a further device, for example a further server or a PC, or in a cloud, of which the server can be a component. This enables the linking of liquid sample and / or sampling point-specific data, such as identifications, time stamps, temperature data, weather data, location data (e.g. GPS data of the sampling point), or measured values of the sample liquid, with those that can also be read into the control unit or the software, results of the qualitative and / or quantitative determination of the at least one analyte determined in the laboratory, hereinafter also referred to as analysis results for short, in the samples provided by the sampling point. In addition, the data, measured values and analysis results determined in this way from samples taken at various sampling points can be combined in a web or cloud application and compared with one another and / or with data from other sources.
Die Erfindung umfasst auch ein Messsystem zur qualitativen oder quantitativen Bestimmung mindestens eines Analyten, insbesondere eines Biopolymers, in einer Probenflüssigkeit, insbesondere Wasser oder Abwasser, umfassend:
- - eine automatische Probennahmevorrichtung zur Entnahme von Flüssigkeitsproben der Probenflüssigkeit an einer Probenentnahmestelle, z.B. eines Gewässers oder Behälters, insbesondere eines Rohrs in einem Wasserversorgungs- oder Abwassernetzwerks oder eines Zulaufs oder eines Beckens einer Kläranlage, nach einer der voranstehend beschriebenen Ausgestaltungen;
- - ein zur qualitativen oder quantitativen Bestimmung des mindestens einen Analyten eingerichtetes Analysegerät; und
- - eine Übergabeeinrichtung, die dazu ausgestaltet ist, eine Probe des mittels der Probennahmevorrichtung aufkonzentrierten oder extrahierten mindestens einen Analyten bereitzustellen.
- - An automatic sampling device for taking liquid samples of the sample liquid at a sampling point, for example a body of water or a container, in particular a pipe in a water supply or sewage network or an inlet or a basin of a sewage treatment plant, according to one of the configurations described above;
- an analysis device set up for the qualitative or quantitative determination of the at least one analyte; and
- a transfer device which is designed to provide a sample of the at least one analyte concentrated or extracted by means of the sampling device.
Umfasst die Probennahmevorrichtung beispielsweise eine Sammelmatrix mit funktionalisierten Magnetbeads, an die der mindestens eine Analyt selektiv bindet, so kann die Übergabeeinrichtung einen Magneten umfassen, der dazu eingerichtet ist, die Magnetbeads nach Kontakt mit der Probenflüssigkeit anzuziehen und in ein weiteres Gefäß zu überführen. Auf diese Weise kann die Sammelmatrix mit dem daran gebundenen Analyten von den übrigen Bestandteilen der Flüssigkeitsprobe getrennt werden. Ist die Sammelmatrix wie weiter oben erwähnt in einem Einsatz des Probenbehälters oder in einer entnehmbaren Kartusche enthalten, kann die Übergabeeinrichtung dazu ausgestaltet sein, die Kartusche oder den Einsatz automatisch zu entnehmen. Die Sammelmatrix mit dem gebundenen Analyten kann beispielsweise als Probe des mittels der Probennahmevorrichtung aufkonzentrierten oder extrahierten Analyten für eine weitere Analyse mittels des Analysegeräts bereitgestellt werden.If the sampling device comprises, for example, a collecting matrix with functionalized magnetic beads to which the at least one analyte binds selectively, the transfer device can comprise a magnet which is set up to attract the magnetic beads after contact with the sample liquid and to transfer them into a further vessel. In this way, the collecting matrix with the analyte bound to it can be separated from the other components of the liquid sample. If, as mentioned above, the collecting matrix is contained in an insert of the sample container or in a removable cartridge, the transfer device can be designed to automatically remove the cartridge or the insert. The collecting matrix with the bound analyte can be provided, for example, as a sample of the analyte concentrated or extracted by means of the sampling device for further analysis by means of the analysis device.
Weiter kann die Übergabeeinrichtung Mittel zum Eluieren des Analyten von der Sammelmatrix, hier z.B. von den Magnetbeads, umfassen. Das Eluat kann in diesem Fall als Probe des mittels der Probennahmevorrichtung aufkonzentrierten oder extrahierten Analyten bereitgestellt werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Übergabeeinrichtung weiter dazu ausgestaltet, die bereitgestellte Probe an das Analysegerät zu übergeben.The transfer device can furthermore comprise means for eluting the analyte from the collecting matrix, here for example from the magnetic beads. In this case, the eluate can be provided as a sample of the analyte concentrated or extracted by means of the sampling device. In an advantageous embodiment, the transfer device is further designed to transfer the prepared sample to the analysis device.
Das Messsystem kann weiter eine Steuerelektronik umfassen, die dazu eingerichtet ist, die Übergabeeinrichtung zur automatisierten Übergabe einer Probe des aufkonzentrierten oder extrahierten Analyten an das Analysegerät zu steuern. Beispielsweise kann die Steuerelektronik Pumpen, Ventile und bewegliche Teile, wie z.B. den voranstehend erwähnten Magneten, steuern, um die Sammelmatrix aus einer ursprünglichen Position im Probengefäß oder in einer durchströmbaren Einheit im Fluidströmungspfad der Probennahmevorrichtung in das Analysegerät oder in ein zur Übergabeeinrichtung gehörendes, weiteres Behältnis zu überführen und den Analyten von der Sammelmatrix zu eluieren. Die Steuerelektronik kann die weiter oben erwähnte Steuerelektronik der automatischen Probennahmevorrichtung sein oder Bestandteil der Steuerelektronik der automatischen Probennahmevorrichtung sein.The measuring system can further comprise control electronics which are set up to control the transfer device for the automated transfer of a sample of the concentrated or extracted analyte to the analysis device. For example, the control electronics can control pumps, valves and moving parts, such as the magnet mentioned above, to move the collecting matrix from an original position in the sample vessel or in a flow-through unit in the fluid flow path of the sampling device into the analysis device or into a further container belonging to the transfer device to transfer and to elute the analyte from the collection matrix. The control electronics can be the above-mentioned control electronics of the automatic sampling device or a component of the control electronics of the automatic sampling device.
Das Analysegerät kann dazu eingerichtet sein, die qualitative oder quantitative Bestimmung des Analyten teilweise oder vollständig automatisiert durchzuführen. Die Analyse mittels des Analysegeräts kann beispielsweise anhand eines affinitätsbasierten, insbesondere antikörperbasierten, immunologischen Assays oder anhand eines Real-time qPCR-basierten Verfahrens erfolgen. Das Analysegerät kann in einer weiteren möglichen Ausgestaltung dazu eingerichtet sein, die qualitative oder quantitative Bestimmung des Analyten mittels eines spektroskopischen Verfahrens durchzuführen, z.B. mittels Raman-Spektroskopie, insbesondere auch mittels Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) oder Tip Enhanced Raman Spectroscopy (TERS), mittels Massenspektrometrie, oder mittels Hyperspectral Imaging.The analysis device can be set up to carry out the qualitative or quantitative determination of the analyte in a partially or fully automated manner. The analysis by means of the analysis device can be carried out, for example, using an affinity-based, in particular antibody-based, immunological assay or using a real-time qPCR-based method. In a further possible embodiment, the analysis device can be set up to carry out the qualitative or quantitative determination of the analyte by means of a spectroscopic method, e.g. by means of Raman spectroscopy, in particular also by means of Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) or Tip Enhanced Raman Spectroscopy (TERS), by means of mass spectrometry, or by means of hyperspectral imaging.
Das Analysegerät kann eine Recheneinheit aufweisen, die zur Ermittlung eines qualitativen oder quantitativen Analyseergebnisses, z.B. einer Analytkonzentration in der ursprünglichen Flüssigkeitsprobe, eingerichtet ist, und die weiter dazu eingerichtet ist, das Analysegerät für die automatisierte Bestimmung des Analyten zu steuern. Die Recheneinheit kann dazu eingerichtet sein, Analyseergebnisse der qualitativen und/oder quantitativen Bestimmungen in den von der Übergabevorrichtung bereitgestellten Proben zu speichern, insbesondere jeweils verknüpft mit einer Kennzeichnung der Flüssigkeitsprobe, aus der eine von der Übergabeeinrichtung bereitgestellte Probe gewonnen wurde. Die Recheneinheit des Analysegeräts kann weiter eine Kommunikationsschnittstelle für die Kommunikation von Daten an ein anderes Gerät aufweisen. Das andere Gerät kann beispielsweise die Steuerelektronik der Probennahmevorrichtung, das bereits weiter oben erwähnte Bediengerät oder der bereits erwähnte Server sein, der dazu eingerichtet ist, von dem Analysegerät zur Verfügung gestellte Daten zu speichern, z.B. in einer zentralen und/oder dezentralen Datenbank, und einer Software, z.B. einer Web- oder Cloud-Applikation, zur Anzeige oder zur Datenanalyse zur Verfügung zu stellen. Die Software kann auf dem Bediengerät, dem Server oder auf einem weiteren Gerät, z.B. einem weiteren Server oder einem PC, oder in einer Cloud, deren Bestandteil der Server sein kann, ausgeführt werden. Wie schon erwähnt, kann die Software die von dem Analysegerät zur Verfügung gestellten Analyseergebnisse mit Daten der zugehörigen Flüssigkeitsproben, die von der Probennahmevorrichtung erfasst wurden, verknüpfen und mit den verknüpften Daten eine weitergehende Datenanalyse durchführen.The analysis device can have a computing unit which is set up to determine a qualitative or quantitative analysis result, e.g. an analyte concentration in the original liquid sample, and which is further set up to control the analysis device for the automated determination of the analyte. The computing unit can be set up to store analysis results of the qualitative and / or quantitative determinations in the samples provided by the transfer device, in particular each linked to an identification of the liquid sample from which a sample provided by the transfer device was obtained. The computing unit of the analysis device can also have a communication interface for communicating data to another device. The other device can be, for example, the control electronics of the sampling device, the control device already mentioned above or the server mentioned above, which is set up to store data provided by the analysis device, for example in a central and / or decentralized database, and a To provide software, e.g. a web or cloud application, for display or data analysis. The software can be executed on the control device, the server or on another device, e.g. another server or a PC, or in a cloud, of which the server can be a component. As already mentioned, the software can link the analysis results made available by the analysis device with data of the associated liquid samples that were recorded by the sampling device and carry out a more extensive data analysis with the linked data.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum automatisierten Bereitstellen einer Probe für eine qualitative und/oder quantitative Bestimmung mindestens eines Analyten, insbesondere eines Biopolymers, in einer Probenflüssigkeit, insbesondere Wasser oder Abwasser. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
- - Entnehmen eines vorgebbaren Volumens der Probenflüssigkeit als Flüssigkeitsprobe aus der Entnahmestelle mittels einer automatischen Probennahmevorrichtung, insbesondere der Probennahmevorrichtung nach einer der voranstehend beschriebenen Ausgestaltungen, aus der an einer Probenentnahmestelle, beispielsweise in einem Behälter oder einem Gewässer, insbesondere in einem Rohr in einem Wasserversorgungs- oder Abwassernetzwerk, an einer Einleitungsstelle zu einem Abwassernetzwerk oder in einem Zulauf oder einem Becken einer Kläranlage, vorliegenden Probenflüssigkeit;
- - Transportieren des Volumens der Probenflüssigkeit als Flüssigkeitsprobe in einen Probenbehälter; und
- - In-Kontakt-bringen der Flüssigkeitsprobe mit einer Sammelmatrix, die den Analyten immobilisiert, insbesondere im Wesentlichen selektiv bindet.
- - Removal of a predeterminable volume of the sample liquid as a liquid sample from the sampling point by means of an automatic sampling device, in particular the sampling device according to one of the configurations described above, from the at a sampling point, for example in a container or a body of water, in particular in a pipe in a water supply or Wastewater network, at an inlet point to a wastewater network or in an inlet or a basin of a sewage treatment plant, sample liquid present;
- - Transporting the volume of the sample liquid as a liquid sample into a sample container; and
- Bringing the liquid sample into contact with a collecting matrix which immobilizes the analyte, in particular binds it essentially selectively.
In einer alternativen Ausgestaltung kann das Verfahren auch anstelle des In-Kontakt-bringens der Flüssigkeitsprobe mit der Sammelmatrix das Extrahieren oder Aufkonzentrieren des Analyten mittels Zentrifugierens oder mittels einer Fällungsreaktion beinhalten.In an alternative embodiment, instead of bringing the liquid sample into contact with the collecting matrix, the method can also include extracting or concentrating the analyte by means of centrifugation or by means of a precipitation reaction.
Die Sammelmatrix kann, wie weiter oben im Zusammenhang mit der Probennahmevorrichtung bereits beschrieben, in dem Probenbehälter vorgelegt sein oder in einer mit dem Probenbehälter fluidisch verbundenen durchströmbaren Einheit, insbesondere einer Fluidleitung oder einer durchströmbaren Filterkartusche, angeordnet sein. Die Sammelmatrix kann ausgestaltet sein, wie zuvor im Zusammenhang mit der Probennahmevorrichtung ausgeführt.As already described above in connection with the sampling device, the collecting matrix can be placed in the sample container or can be arranged in a flow-through unit fluidically connected to the sample container, in particular a fluid line or a flow-through filter cartridge. The collecting matrix can be configured as explained above in connection with the sampling device.
Das Verfahren kann weiter das Entnehmen der Sammelmatrix mit dem Analyten aus der Vorrichtung und/oder das Eluieren des Analyten von der Sammelmatrix unter Bildung einer Lösung des Analyten als Probe zur nachfolgenden qualitativen oder quantitativen Bestimmung umfassen. Die nachfolgende qualitative oder quantitative Bestimmung des Analyten kann mittels eines affinitätsbasierten, insbesondere antikörperbasierten, immunologischen Assays, mittels eines Echtzeit-qPCR-basierten Verfahrens oder mittels eines spektroskopischen Verfahrens durchgeführt werden. Das Ergebnis dieser Bestimmung wird voranstehend und im Folgenden kurz als Analyseergebnis bezeichnet. Das Analyseergebnis kann die Konzentration des Analyten in der bereitgestellten Probe und/oder die Konzentration des Analyten in der ursprünglichen Flüssigkeitsprobe repräsentieren.The method can further comprise removing the collecting matrix with the analyte from the device and / or eluting the analyte from the collecting matrix to form a solution of the analyte as a sample for the subsequent qualitative or quantitative determination. The subsequent qualitative or quantitative determination of the analyte can be carried out by means of an affinity-based, in particular antibody-based, immunological assay, by means of a real-time qPCR-based method or by means of a spectroscopic method. The result of this determination is referred to above and below as the analysis result for short. The analysis result can represent the concentration of the analyte in the sample provided and / or the concentration of the analyte in the original liquid sample.
Weiter kann das Verfahren das Speichern einer Kennzeichnung der Flüssigkeitsprobe und eines den Zeitpunkt der Entnahme der Flüssigkeitsprobe aus der Entnahmestelle repräsentierenden Zeitstempels in einer Steuerelektronik der automatischen Probennahmevorrichtung umfassen. Die Kennzeichnung der Flüssigkeitsprobe und der zugehörige Zeitstempel können von der Steuerelektronik und/oder von einem mit der Steuerelektronik zur Kommunikation verbindbaren Gerät, z.B. einem, insbesondere tragbaren, Bediengerät, oder einem Server gespeichert werden und einer Software, z.B. einer Web- oder Cloud-Applikation, zur Verfügung gestellt werden, die die gespeicherten Daten mit weiteren Daten verknüpft und gegebenenfalls weitergehende Datenanalysen durchführt.The method can further include storing an identification of the liquid sample and a time stamp representing the point in time at which the liquid sample was removed from the removal point in an electronic control system of the automatic sampling device. The identification of the liquid sample and the associated time stamp can be stored by the control electronics and / or by a device that can be connected to the control electronics for communication, e.g. a, in particular portable, operating device, or a server and a software, e.g. a web or cloud application, which links the stored data with other data and, if necessary, carries out further data analyzes.
Zusätzlich kann das Verfahren das Erfassen mindestens eines Messwerts mindestens einer Messgröße der Probenflüssigkeit, beispielsweise der Temperatur, des pH-Werts oder der Leitfähigkeit, zum Zeitpunkt der Entnahme der Flüssigkeitsprobe aus der Entnahmestelle mittels eines zusätzlichen Sensors und Speichern des Messwerts in der Steuerelektronik zur Kennzeichnung der Flüssigkeitsprobe umfassen. Weitere Messgrößen, die mittels eines oder mehrerer zusätzlicher, mit der Steuerelektronik verbindbaren Sensoren gemessen werden können, sind Trübung, Konzentrationen gelöster Gase, lonenkonzentrationen oder Konzentrationen fotometrisch oder spektrometrisch erfassbarer Moleküle oder Summenparameter wie SAK-Wert (spektraler Absorptionskoeffizient), CSB (chemischer Sauerstoffbedarf) oder TOC (Gesamter organisch gebundener Kohlenstoff). Der mindestens eine zusätzlich ermittelte Messwert, insbesondere mehrere zusätzlich ermittelte Messwerte eines oder mehrerer unterschiedlicher dieser Parameter, können mit der Kennzeichnung der Flüssigkeitsprobe verknüpft gespeichert werden. Sie können bei der Ermittlung oder Bewertung des anhand der bereitgestellten Probe ermittelten Analyseergebnisses berücksichtigt werden. Beispielsweise kann der mindestens eine zusätzliche Messwert in ein Berechnungsmodell zur Ermittlung der Konzentration des Analyten in der ursprünglichen Flüssigkeitsprobe aus einem qPCR-Messergebnis oder aus einem Messwert eines immunologischen Assays oder aus spektrometrischen Messdaten eingehen.In addition, the method can record at least one measured value of at least one measured variable of the sample liquid, for example the temperature, the pH value or the conductivity, at the time the liquid sample is taken from the extraction point by means of an additional sensor and store the measured value in the control electronics to identify the Include liquid sample. Further measured variables that can be measured by means of one or more additional sensors that can be connected to the control electronics are turbidity, concentrations of dissolved gases, ion concentrations or concentrations of photometrically or spectrometrically detectable molecules or sum parameters such as SAK value (spectral absorption coefficient), COD (chemical oxygen demand) or TOC (total organically bound carbon). The at least one additionally determined measured value, in particular several additionally determined measured values of one or more different of these parameters, can be stored linked to the identification of the liquid sample. They can be taken into account when determining or evaluating the analysis result determined on the basis of the sample provided. For example, the at least one additional measured value can be included in a calculation model for determining the concentration of the analyte in the original liquid sample from a qPCR measurement result or from a measurement value of an immunological assay or from spectrometric measurement data.
Ein in der Probenflüssigkeit gemessener pH-Wert kann auch zur mittels der Steuerelektronik automatisiert durchgeführten Einstellung eines für die Bindung an die Sammelmatrix vorteilhaften pH-Werts in der Flüssigkeitsprobe verwendet werden. Hierzu kann die Probennahmevorrichtung Vorratsbehälter mit den pH-Wert der Flüssigkeitsprobe beeinflussenden Reagenzien, Flüssigkeitsleitungen, eine oder mehrere Pumpen und ggfs. ein oder mehrere Ventile aufweisen, die von der Steuerelektronik zur Einstellung des pH-Werts der Flüssigkeitsprobe betätigt werden.A pH value measured in the sample liquid can also be used to automatically set a pH value in the liquid sample that is advantageous for binding to the collecting matrix by means of the control electronics. For this purpose, the sampling device can have storage containers with reagents that influence the pH value of the liquid sample, liquid lines, one or more pumps and, if necessary, one or more valves that are actuated by the control electronics to adjust the pH value of the liquid sample.
Das Verfahren kann weiter das Erfassen einer Temperatur oder eines Temperaturverlaufs umfassen, der bzw. dem die Flüssigkeitsprobe ab dem Zeitpunkt ihrer Entnahme ausgesetzt ist. Die Temperatur bzw. der Temperaturverlauf können von der Steuerelektronik gespeichert und mit der gespeicherten Kennzeichnung der Flüssigkeitsprobe verknüpft werden. Der Temperaturverlauf, dem die Flüssigkeitsprobe ausgesetzt war, kann in eine Bewertung und/oder Ermittlung des Analyseergebnisses eingehen. Beispielsweise kann die gespeicherte Temperatur oder der gespeicherte Temperaturverlauf in ein Berechnungsmodell zur Ermittlung der Konzentration des Analyten in der ursprünglichen Flüssigkeitsprobe aus einem qPCR-Messergebnis, aus einem Messwert eines immunologischen Assays oder aus einer spektroskopischen Messung eingehen.The method can further comprise the detection of a temperature or a temperature profile to which the liquid sample is exposed from the time it is removed. The temperature or the temperature profile can be stored by the control electronics and linked to the stored identification of the liquid sample. The temperature profile to which the liquid sample was exposed can be included in an evaluation and / or determination of the analysis result. For example, the stored temperature or the stored temperature profile can be included in a calculation model for determining the concentration of the analyte in the original liquid sample from a qPCR measurement result, from a measurement value from an immunological assay or from a spectroscopic measurement.
Das Verfahren kann weiter das Erfassen von Ortsdaten, die den Ort der Probenentnahmestelle repräsentieren, beispielsweise durch eine manuelle Eingabe oder durch einen GPS-Empfänger und das Speichern der Ortsdaten in der Steuerelektronik umfassen.The method can further include the acquisition of location data that represent the location of the sampling point, for example by manual input or by a GPS receiver, and the storage of the location data in the control electronics.
Das Verfahren kann weiter das Übertragen der Kennzeichnung der Flüssigkeitsprobe und weiterer mit der Kennzeichnung verknüpft in der Steuerelektronik gespeicherter Daten, z.B. eines zu der Kennzeichnung zugehörigen Zeitstempels, zu der Kennzeichnung zugehöriger Messwerte, einer zu der Kennzeichnung zugehörige Ortsinformation und/oder Probenentnahmestelle-spezifische Daten, an ein Bediengerät oder ein zur Analyse der bereitgestellten Probe dienendes Analysegerät, insbesondere an ein Laborgerät, oder an einen mit dem Analysegerät und/oder der Steuerelektronik zur drahtlosen oder drahtgebundenen Kommunikation verbundenen Server umfassen, der die von der Steuerelektronik und/oder dem Analysegerät erhaltenen Daten speichert und auf dessen Speicher eine Software, z.B. eine Web- oder eine Cloud-Applikation zugreifen kann, um die Daten anzuzeigen und/oder eine weitergehende Analyse der Daten durchzuführen. Die Software kann auf dem Bediengerät, dem Server oder einem sonstigen Gerät ausgeführt werden.The method can also include the transfer of the identification of the liquid sample and other data stored in the control electronics linked to the identification, e.g. a time stamp associated with the identification, measurement values associated with the identification, location information associated with the identification and / or data specific to the sampling point, to an operating device or an analysis device serving to analyze the provided sample, in particular to a laboratory device, or to a server connected to the analysis device and / or the control electronics for wireless or wired communication, which the data received from the control electronics and / or the analysis device and its memory can be accessed by software, for example a web or cloud application, in order to display the data and / or to carry out a further analysis of the data. The software can be executed on the operator panel, the server or another device.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur qualitativen oder quantitativen Bestimmung mindestens eines Analyten, insbesondere eines Biopolymers in einer Probenflüssigkeit, insbesondere Wasser oder Abwasser, umfassend:
- - Bereitstellen einer Probe mittels des voranstehend beschriebenen Verfahrens in einer seiner ebenfalls voranstehend beschriebenen speziellen Verfahrensausgestaltungen; und
- - qualitative oder quantitative Bestimmung des Analyten mittels eines Analyseverfahrens, insbesondere mittels eines affinitätsbasierten, insbesondere antikörperbasierten, Assays, mittels eines Echtzeit-qPCR-basierten Verfahrens oder mittels eines spektroskopischen Verfahrens.
- - Provision of a sample by means of the method described above in one of its special method embodiments also described above; and
- - Qualitative or quantitative determination of the analyte by means of an analysis method, in particular by means of an affinity-based, in particular antibody-based, assay, by means of a real-time qPCR-based method or by means of a spectroscopic method.
Das Verfahren kann mit dem weiter oben beschriebenen Messsystem ausgeführt werden.The method can be carried out with the measuring system described above.
Das Analyseverfahren kann vollständig oder teilweise automatisiert an der bereitgestellten Probe mittels mindestens eines Analysegeräts durchgeführt werden, das eine Recheneinheit umfasst, die zur Ermittlung eines qualitativen oder quantitativen Analyseergebnisses, z.B. einer Analytkonzentration in der ursprünglichen Flüssigkeitsprobe, eingerichtet ist.The analysis process can be fully or partially automated on the sample provided be carried out by means of at least one analysis device which comprises a computing unit which is set up to determine a qualitative or quantitative analysis result, for example an analyte concentration in the original liquid sample.
Das Analysegerät kann ein online-Analysegerät sein, das direkt an der Probenentnahmestelle angeordnet ist. Alternativ kann die bereitgestellte Probe in ein Labor gebracht werden und dort teilweise oder vollständig automatisiert mittels mindestens eines Labor-Analysegeräts analysiert werden. Die nach dem weiter oben beschriebenen Verfahren bereitgestellte Probe, die durch Aufkonzentrierung des Analyten mittels einer Sammelmatrix oder alternativ auch nach einem anderen Verfahren, z.B. Zentrifugieren, erhalten wird, ist weniger aufwändig zu transportieren als ein die vollständige Flüssigkeitsprobe enthaltender Probenbehälter. Wegen des entsprechend geringeren Volumens ist eine Kühlung während des Transports ebenfalls leichter zu bewerkstelligen.The analysis device can be an online analysis device which is arranged directly at the sampling point. Alternatively, the sample provided can be brought to a laboratory and analyzed there in a partially or fully automated manner using at least one laboratory analyzer. The sample provided by the method described above, which is obtained by concentrating the analyte by means of a collecting matrix or alternatively also by another method, e.g. centrifugation, is less expensive to transport than a sample container containing the complete liquid sample. Because of the correspondingly smaller volume, cooling is also easier to achieve during transport.
Das Verfahren kann, wie weiter oben bereits beschrieben, das Ermitteln einer Konzentration des Analyten in der ursprünglichen Flüssigkeitsprobe unter zusätzlicher Einbeziehung mindestens eines an der Probenentnahmestelle erfassten Messwerts, z.B. der Temperatur, des pH-Werts oder der Leitfähigkeit, oder einer oder mehrerer weiterer Messgrößen umfassen, wobei der Messwert von der Steuerelektronik der Probennahmevorrichtung zur Verfügung gestellt wird. Die Konzentration des Analyten in der ursprünglichen Flüssigkeitsprobe entspricht auch der Konzentration des Analyten in der Probenflüssigkeit, die zum Zeitpunkt der Probennahme an der Probenentnahmestelle vorlag.As already described above, the method can include determining a concentration of the analyte in the original liquid sample with the additional inclusion of at least one measured value recorded at the sampling point, e.g. the temperature, the pH value or the conductivity, or one or more further measured variables , the measured value being made available by the control electronics of the sampling device. The concentration of the analyte in the original liquid sample also corresponds to the concentration of the analyte in the sample liquid that was present at the sampling point at the time the sample was taken.
Der Zeitpunkt der Probennahme kann durch einen Zeitstempel repräsentiert werden, der von der Steuerelektronik der Probennahmevorrichtung erfasst und in der Steuerelektronik verknüpft mit der Kennzeichnung der Flüssigkeitsprobe gespeichert wird und/oder von der Steuerelektronik an ein anderes Gerät, z.B. das Analysegerät, an ein Bediengerät oder einen Server, zur mit der Kennzeichnung der Flüssigkeitsprobe verknüpften Speicherung ausgegeben werden kann. Die Probenentnahmestelle kann durch eine Ortsinformation, z.B. GPS-Daten, repräsentiert werden, die von der Steuerelektronik erfasst und von dieser gespeichert und/oder zur Speicherung verknüpft mit der Kennzeichnung der Flüssigkeitsprobe an ein anderes Gerät, z.B. das Analysegerät, an das Bediengerät und/oder einen Server, zur mit der Kennzeichnung der Flüssigkeitsprobe zur Speicherung ausgegeben werden kann.The time of sampling can be represented by a time stamp, which is recorded by the control electronics of the sampling device and stored in the control electronics linked to the identification of the liquid sample and / or from the control electronics to another device, e.g. the analysis device, to an operating device or a Server, can be issued for storage associated with the identification of the liquid sample. The sampling point can be represented by location information, for example GPS data, which is recorded by the control electronics and stored by them and / or linked for storage with the identification of the liquid sample to another device, e.g. the analyzer, to the control unit and / or a server, which can be issued with the identification of the liquid sample for storage.
Die Steuerelektronik der Probennahmevorrichtung kann die bei der Bestimmung der Konzentration des Analyten in der Flüssigkeitsprobe einzubeziehenden Messwerte zusammen mit der Kennzeichnung der Flüssigkeitsprobe an das Analysegerät zur Speicherung übermitteln. Alternativ können die Werte zusammen mit der Kennzeichnung der Flüssigkeitsprobe aus der Steuerelektronik in ein Bediengerät zur Speicherung eingelesen werden und von dem Bediengerät an das Analysegerät ausgegeben und dort gespeichert werden. In einer weiteren Variante können die Werte zusammen mit der Kennzeichnung der Flüssigkeitsprobe von der Steuerelektronik an einen Server ausgegeben werden, der die Werte speichert und einer Software, z.B. einer Web- oder Cloud-Applikation zur Verfügung stellt. Das Analysegerät bzw. die Recheneinheit des Analysegeräts kann die Analyseergebnisse der Probe, z.B. eine ermittelte Konzentration des Analyten in der Flüssigkeitsprobe an die Steuerelektronik der Probennahmevorrichtung oder an das Bediengerät oder den Server oder einen anderen Server ausgeben, wobei die Steuerelektronik, das Bediengerät, der Server oder der andere Server die Analyseergebnissse verknüpft mit der Kennzeichnung der Flüssigkeitsprobe speichert. Die Software kann auf das Bediengerät, den Server oder auf den anderen Server zugreifen, um die gespeicherten Analyseergebnisse und die zugehörige Kennzeichnung auszulesen und für eine weitere Datenanalyse zu verwenden.The control electronics of the sampling device can transmit the measured values to be included in the determination of the concentration of the analyte in the liquid sample together with the identification of the liquid sample to the analysis device for storage. Alternatively, the values, together with the identification of the liquid sample, can be read from the control electronics into an operating device for storage and output from the operating device to the analysis device and stored there. In a further variant, the values, together with the identification of the liquid sample, can be output by the control electronics to a server, which saves the values and makes them available to software, e.g. a web or cloud application. The analysis device or the computing unit of the analysis device can output the analysis results of the sample, e.g. a determined concentration of the analyte in the liquid sample, to the control electronics of the sampling device or to the control unit or the server or another server, the control electronics, the control unit, the server or the other server stores the analysis results linked to the identification of the liquid sample. The software can access the control unit, the server or the other server in order to read out the stored analysis results and the associated identification and use them for further data analysis.
Die quantitative Bestimmung des Analyten, z.B. die Bestimmung einer Analytkonzentration in der ursprünglichen Flüssigkeitsprobe unter Einbeziehung des mindestens einen weiteren Messwerts, kann in einer Ausgestaltung des Verfahrens von der Recheneinheit des Analysegeräts unter Verwendung der mittels des Bediengeräts oder der Software zur Verfügung gestellten Daten durchgeführt werden. In einer weiteren Verfahrensausgestaltung kann die quantitative Bestimmung des Analyten von der Software unter Verwendung eines von der Recheneinheit des Analysegeräts aus der Probe ermittelten und an den Server ausgegebenen Analyseergebnisses und ggfs. von der Steuerelektronik der Probennahmevorrichtung erfassten und an den Server ausgegebenen Messwerten durchgeführt werden.The quantitative determination of the analyte, e.g. the determination of an analyte concentration in the original liquid sample including the at least one further measured value, can be carried out in one embodiment of the method by the computing unit of the analysis device using the data made available by means of the operating device or the software. In a further embodiment of the method, the quantitative determination of the analyte can be carried out by the software using an analysis result determined from the sample by the computing unit of the analysis device and output to the server and, if necessary, measured values recorded by the control electronics of the sampling device and output to the server.
Die Berechnung der Analytkonzentration in der ursprünglichen Flüssigkeitsprobe unter Einbeziehung eines oder weiterer Messwerte kann anhand eines Berechnungsmodells erfolgen. Das Berechnungsmodell kann beispielsweise den Einfluss der Temperatur auf das Bindungsverhalten des Analyten an eine Sammelmatrix zur Aufkonzentration und/oder Extraktion des Analyten in der Flüssigkeitsprobe und den Einfluss der Temperatur auf Abbauprozesses berücksichtigen. In dieses Modell können von der Probennahmevorrichtung erfasste Temperaturmesswerte oder Messwerte des Temperaturverlaufs, dem die Flüssigkeitsprobe vor der Analyse ausgesetzt war, eingehen.The analyte concentration in the original liquid sample can be calculated using one or more measured values using a calculation model. The calculation model can, for example, take into account the influence of the temperature on the binding behavior of the analyte to a collecting matrix for the concentration and / or extraction of the analyte in the liquid sample and the influence of the temperature on the degradation process. In this model, measured temperature values or measured values of the temperature profile to which the liquid sample was exposed before the analysis can be entered by the sampling device.
Die Software kann auf dem Bediengerät, dem Server, einem anderen Server oder verteilt in einer Cloud ausgeführt werden.The software can be run on the operator panel, the server, another server or distributed in a cloud.
Die von der Steuerelektronik erfassten, zur Flüssigkeitsprobe zugehörigen zusätzlichen Messwerte können nicht nur zur Ermittlung einer Konzentration des Analyten herangezogen werden. Sie können alternativ oder zusätzlich zur Bewertung des Analyseergebnisses herangezogen werden, oder um chemometrische oder epidemiologische Modelle zu erstellen oder anzupassen. Sie können auch statistischen Zwecken dienen.The additional measured values recorded by the control electronics and associated with the liquid sample can not only be used to determine a concentration of the analyte. They can be used as an alternative or in addition to evaluating the analysis result, or to create or adapt chemometric or epidemiological models. They can also be used for statistical purposes.
Das Verfahren kann weiter das Kommunizieren des Analyseergebnisses und gegebenenfalls zusätzlicher Daten von der Steuerelektronik und/oder dem Analysegerät an die erwähnte Software, z.B. eine Web- oder Cloud Applikation, zur weitergehenden Analyse umfassen. Die zusätzlichen Daten können neben den bereits erwähnten zusätzlichen Messwerten und dem der Flüssigkeitsprobe zugeordneten Zeitstempel eine Kennzeichnung der Probenentnahmestelle, z.B. GPS-Daten oder andere Ortsdaten, die die Probenentnahmestelle kennzeichnen sein.The method can further comprise the communication of the analysis result and possibly additional data from the control electronics and / or the analysis device to the software mentioned, e.g. a web or cloud application, for further analysis. In addition to the additional measured values already mentioned and the time stamp assigned to the liquid sample, the additional data can be an identification of the sampling point, e.g. GPS data or other location data that identify the sampling point.
Die Software, insbesondere in Form einer Cloud-Applikation, kann auf Daten einer Vielzahl von Probennahmevorrichtungen an einer Vielzahl von Probenentnahmestellen zugreifen. Beispielsweise können die Daten, insbesondere Kennzeichnungen von Flüssigkeitsproben verknüpft mit zugehörigen Zeitstempeln, Ortsinformationen und Messwerten in einer zentralen oder in einer Cloud auf mehrere Rechner verteilten Datenbank gespeichert werden, auf die die Software zugreifen kann. Auch die Analyseergebnisse, die mittels der von den Probennahmevorrichtungen gesammelten Flüssigkeitsproben durchgeführten qualitativen oder quantitativen Bestimmungen des Analyten erhalten werden, können verknüpft mit den Kennzeichnungen der zugehörigen Flüssigkeitsproben in der Datenbank gespeichert werden. Die Software kann die Daten für umfassende Datenanalysen verwenden. Sie kann beispielswiese einen zeitlichen Verlauf der Analyseergebnisse überwachen und so ein Frühwarnsystem zur Verfügung stellen, das einen Anstieg der Konzentration des Analyten an einer Probenentnahmestelle oder in einem mehrere Probenentnahmestellen umfassenden Gebiet erkennt und darauf basierend eine Warnmeldung erzeugt.The software, in particular in the form of a cloud application, can access data from a large number of sampling devices at a large number of sampling points. For example, the data, in particular identifications of liquid samples, linked with associated time stamps, location information and measured values, can be stored in a central database or in a cloud on several computers, which the software can access. The analysis results that are obtained by means of the qualitative or quantitative determinations of the analyte carried out by the liquid samples collected by the sampling devices can also be stored in the database in association with the identifications of the associated liquid samples. The software can use the data for comprehensive data analysis. It can, for example, monitor a temporal course of the analysis results and thus provide an early warning system that detects an increase in the concentration of the analyte at a sampling point or in an area comprising several sampling points and generates a warning based on this.
Die Software kann die Daten auch zur Analyse einer zeitlichen und/oder räumlichen Entwicklung der Analytkonzentration in einem ausgedehnten Gebiet, z.B. in einem Wasser- oder Abwassernetz einer größeren Region oder einem ausgedehnten Gewässer verwenden. Sie kann auch eine Visualisierung in Form einer Landkarte der Analytkonzentration zur Verfügung stellen. In der Landkarte können auch Trends, d.h. zeitliche Entwicklungen, dargestellt werden.The software can also use the data to analyze a temporal and / or spatial development of the analyte concentration in an extensive area, e.g. in a water or sewage network of a larger region or an extensive body of water. It can also provide a visualization in the form of a map of the analyte concentration. Trends, i.e. developments over time, can also be displayed on the map.
Die Software kann die Ergebnisse der Datenanalyse, insbesondere die erwähnten Anzeigen von Informationen eines Frühwarnsystems oder graphische Darstellungen von Landkarten, an andere Rechner (Endgeräte) zur Verfügung stellen, insbesondere in einer browserbasierten Anwendung auf den Endgeräten.The software can make the results of the data analysis, in particular the mentioned displays of information from an early warning system or graphic representations of maps, available to other computers (end devices), in particular in a browser-based application on the end devices.
Die voranstehenden Vorrichtungen und Verfahren sind beispielsweise geeignet zur Überwachung von Wasser- oder Abwassernetzen, Bereichen in Kläranlagen und Einleitungsstellen in Abwassernetzen auf das Auftreten oder auf Trends in der Konzentration von Krankheitserregern, z.B. Viren oder Bakterien, oder Teilen von Krankheitserregern, z.B. DNA, RNA oder Hüllenbestandteilen, im Wasser. Dies kann zur Modellierung, Vorhersage und Analyse von Epidemien, insbesondere als Frühwarnsystem genutzt werden. Ein solcher Krankheitserreger kann beispielsweise der Sars-CoV-2-Virus sein.The above devices and methods are suitable, for example, for monitoring water or sewage networks, areas in sewage treatment plants and discharge points in sewage networks for the occurrence or trends in the concentration of pathogens, e.g. viruses or bacteria, or parts of pathogens, e.g. DNA, RNA or Shell components, in the water. This can be used for modeling, forecasting and analyzing epidemics, especially as an early warning system. Such a pathogen can be, for example, the Sars-CoV-2 virus.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine automatische Probennahmevorrichtung; -
2a ein Detail der automatischen Probennahmevorrichtung in einer ersten Ausgestaltung; -
2b ein Detail der automatischen Probennahmevorrichtung in einer zweiten Ausgestaltung; -
3 ein Messsystem zur qualitativen oder quantitativen Bestimmung eines Analyten in einer Abwasserprobe in einer ersten Ausgestaltung; und -
4 ein Messystem zur qualitativen oder quantitativen Bestimmung eines Analyten in einer Abwasserprobe in einer zweiten Ausgestaltung.
-
1 an automatic sampling device; -
2a a detail of the automatic sampling device in a first embodiment; -
2 B a detail of the automatic sampling device in a second embodiment; -
3 a measuring system for the qualitative or quantitative determination of an analyte in a wastewater sample in a first embodiment; and -
4th a measuring system for the qualitative or quantitative determination of an analyte in a waste water sample in a second embodiment.
In
Die Probenleitung
Das zweite Ende der Probenleitung
Am ersten Ende der Probenleitung
Die Probennahmevorrichtung
Die Steuerelektronik
Die Steuerelektronik
Die Steuerelektronik
Die Steuerelektronik
Die Probennahmevorrichtung
In
In dem in
Die selektive Anbindung des Analyten an die Sammelmatrix kann durch Einstellung eines geeigneten pH-Werts in der Flüssigkeitsprobe optimiert werden. Zur Einstellung des pH-Werts kann die Probennahmevorrichtung ein oder mehrere weitere Flüssigkeitsbehälter
Die Beads
In
Die Kartusche
Weitere Beispiele für Mittel zur Aufkonzentrierung und/oder Extraktion des Analyten sind denkbar, z.B. eine Zentrifugiereinrichtung, die in der Probennahmevorrichtung
In
Das Messsystem
Das Messsystem
Das Analysegerät
Das Messsystem
Das Bediengerät
Der Server kann jeweils mit der Kennzeichnung der zugehörigen Probe verknüpfte Daten, Messwerte und Analyseergebnisse sammeln, speichern und für Datenanalysen weiterverwerten. Die Speicherung kann in einer zentralen oder in der Cloud verteilten Datenbank erfolgen. Auf dem Server, einem mit dem Server verbindbaren Rechner, z.B. einem anderen Server, einem PC oder dem Bediengerät, oder in der Cloud
Die Software bzw. die Cloud
Die Cloud-Applikation
In
Weiter umfasst das Messystem
Anders als im Beispiel der
Das Analysegerät
Die Steuerelektronik
Die hier beschriebene Probennahmevorrichtung
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150056689A1 (en) | 2010-10-29 | 2015-02-26 | Thermo Fisher Scientific Oy | System layout for an automated system for sample preparation and analysis |
US20150224502A1 (en) | 2014-02-12 | 2015-08-13 | Monterey Bay Aquarium Research Institute | Flow-through cartridge-based system for collecting and processing samples from water |
US20190003976A1 (en) | 2011-12-12 | 2019-01-03 | Step Ahead Innovations, Inc. | Multi-Parameter Water Analysis System with Analysis Application Updateable via a Cloud-Based Data Resource |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080235081A1 (en) * | 2007-01-29 | 2008-09-25 | Teledyne Isco, Inc. | Apparatuses and methods for wireless monitoring and control of supplies for environmental sampling and chromatographic apparatuses |
DE102010030489A1 (en) * | 2010-03-25 | 2011-09-29 | Endress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH + Co. KG | System for treatment such as analysis and/or synthesis of liquids, comprises liquid unit having functional unit, liquid storage of first type, liquid storage of second type, first liquid line, and second liquid line, and measuring device |
WO2011156522A1 (en) * | 2010-06-09 | 2011-12-15 | Optiscan Biomedical Corporation | Measuring analytes in a fluid sample drawn from a patient |
US9453828B2 (en) * | 2014-07-18 | 2016-09-27 | Exxonmobil Upstream Research Company | Method and system for identifying and sampling hydrocarbons with buoys |
US10978280B2 (en) * | 2017-12-29 | 2021-04-13 | Elemental Scientific, Inc. | Systems and methods for ICPMS matrix offset calibration |
-
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- 2021-04-19 EP EP21720435.3A patent/EP4150311A1/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150056689A1 (en) | 2010-10-29 | 2015-02-26 | Thermo Fisher Scientific Oy | System layout for an automated system for sample preparation and analysis |
US20190003976A1 (en) | 2011-12-12 | 2019-01-03 | Step Ahead Innovations, Inc. | Multi-Parameter Water Analysis System with Analysis Application Updateable via a Cloud-Based Data Resource |
US20150224502A1 (en) | 2014-02-12 | 2015-08-13 | Monterey Bay Aquarium Research Institute | Flow-through cartridge-based system for collecting and processing samples from water |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R083 | Amendment of/additions to inventor(s) | ||
R163 | Identified publications notified |