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Die Erfindung bezieht sich auf ein Labor-Wasseranalysegerät mit einer Basisstation und einer Handsonde, die über eine Signalverbindung, z. B. mit einem flexiblen Kabel oder drahtlos, mit der Basisstation verbunden ist.
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Das Labor-Wasseranalysegerät kann ein stationäres Analysegerät für den Einsatz im Labor, kann jedoch auch ein mobiles Analysegerät für den Feldeinsatz sein. Das Wasseranalysegerät dient der Bestimmung eines Analyten oder eines physikalischen Parameters, beispielsweise der Bestimmung des pH-Wertes, in Wasser, insbesondere in Trinkwasser und Abwasser. Die Handsonde weist einen Sensor auf, der beispielsweise als eine Membranelektrode ausgebildet sein kann. Die meisten Sensor-Typen sind empfindliche Bauteile, die häufig gespült, kalibriert und in einer Lagerungslösung, beispielsweise in einer Kaliumschlorid-Lösung, gelagert werden müssen.
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Bei den Wasseranalysegeräten nach dem Stand der Technik erfolgt dies manuell, d. h. der Sensor der Handsonde wird in einem separaten Gefäß in einer Lagerungslösung gelagert und vor einer Messung mit einer Reinigungslösung, beispielsweise mit destilliertes Wasser, aus einer Spritzflasche gespült. Nach der Messung muss der Sensor erneut mit der Reinigungslösung gespült werden, um anschließend wieder in das Gefäß mit der Lagerungslösung abgestellt zu werden. Bei der regelmäßig durchzuführenden Kalibrierung muss die vorbeschriebene Abfolge mehrmals durchgeführt werden, beispielsweise insgesamt drei Mal bei einer 3-Punkt-Kalibrierung. Hierbei müssen Spüllösungen, Spritzflaschen und Auffanggefäße bereitgestellt und gehandhabt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, die Handhabung eines Labor-Wasseranalysegerätes mit einer Basisstation und einer separaten Handsonde zu vereinfachen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Labor-Wasseranalysegerät weist eine Basisstation und eine Handsonde auf, die über eine analoge oder digitale Signalverbindung, z. B. mit einem flexiblen elektrischen Kabel oder drahtlos, mit der Basisstation verbunden ist. Die Handsonde weist einen Sensor auf, beispielsweise in Form einer Kapillarmembran, einer AgCl-Membran etc., um ein Analyt oder einen physikalischen Parameter in Wasser zu bestimmen. Die Handsonde ist über das elektrische Kabel mit der Basisstation verbunden, in der die Auswertung eines durch den Sensor direkt oder indirekt generierten elektrischen Messsignals stattfindet.
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Der Basisstation ist mindestens ein Arbeitsflüssigkeitstank zugeordnet, in dem eine Arbeitsflüssigkeit gespeichert ist, beispielsweise eine Kalibrierlösung, eine Reinigungslösung oder eine Lagerungslösung. Die Basisstation kann selbstverständlich bevorzugt auch mehrere Arbeitsflüssigkeltstanks mit den vorgenannten Arbeitsflüssigkeiten aufweisen. Ferner sind der Basisstation eine Pumpe, eine Spülkammer mit einer Einstecköffnung für die Handsonde bzw. den Sensor und ein Abfalltank für Abfall-Flüssigkeit zugeordnet. Die Handsonde kann in die Einstecköffnung eingesteckt werden, so dass der Sensor in die Spülkammer hineinragt. Wenn der Sensor in die Spülkammer hineinragt, kann er mit einer Arbeitsflüssigkeit aus dem Arbeitsflüssigkeitstank gespült werden. Hierzu ist der Arbeitsflüssigkeitstank fluidisch mit der Spülkammer, und ist die Spülkammer fluidisch mit dem Abfalltank verbunden. Bei Betrieb der Pumpe wird die Arbeitsflüssigkeit von dem Arbeitsflüssigkeitstank zu der Spülkammer mit dem Sensor, und von dort in den Abfalltank gepumpt, wodurch der Sensor in der Spülkammer mit der Arbeitsflüssigkeit gespült wird.
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Das Spülen des Sensors kann also im Prinzip automatisch erfolgen, und muss nicht mehr manuell vorgenommen werden. Vorzugsweise weist die Basisstation mehrere Arbeitsflüssigkeitstanks mit verschiedenen Flüssigkeiten bzw. Lösungen auf, beispielsweise jeweils einen Arbeitsflüssigkeitstank mit einer Lagerungslösung, einer Reinigungslösung und einer oder mehrerer Kalibrierlösungen. Auf diese Weise kann der Sensor in der Basisstation automatisch gespült, kalibriert und bei Nichtbenutzung in einer Lagerungslösung feucht gelagert werden. Hierdurch wird die Handhabung des Wasseranalysegerätes erheblich vereinfacht und typische Fehler manueller Handhabung vermieden.
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Vorzugsweise ist der Einstecköffnung und/oder der Spülkammer ein Anwesenheitssensor zugeordnet, der die Anwesenheit der Handsonde in der Einstecköffnung bzw. die Anwesenheit des Sensors in der Spülkammer detektiert. Nun bei korrektem Sitz der Handsonde in der Einstecköffnung bzw. des Sensors in der Spülkammer wird ein Spülvorgang ermöglicht. Ferner kann mit dem Anwesenheitssensor auch das Einstecken der Handsonde detektiert werden, so dass anschließend beispielsweise automatisch eine Spülung mit einer Reinigungslösung ausgelöst werden kann.
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Alternativ oder ergänzend kann die Basisstation eine Taste zum manuellen Auslösen einer Handsonden-Spülung aufweisen. Mit der Taste kann beispielsweise eine Sensor-Kalibrierung ausgelöst werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Basisstation ein separates austauschbares Spülmodul auf, das die gesamte flüssige Fluidik aufweist, das also alle Arbeitsflüssigkeitstanks, die Spülkammer und den Abfalltank aufweist. Das Spülmodul ist elektrisch und/oder mechanisch an eine Basisstation-Basis andockbar, so dass eine elektrische und/oder mechanische Verbindung hergestellt wird, die die Steuerung des Spülmoduls von der Basisstation-Basis aus erlaubt. Die Verbindung kann elektrisch, mechanisch, z. B. pneumatisch, oder auch drahtlos ausgebildet sein.
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Besonders bevorzugt weist die Basisstation eine Spül-Steuerung auf, die selbsttätig eine Spülung der Handsonde bzw. des Sensors auslöst. Ein manuelles Auslösen ist daher nicht erforderlich. So kann die Spülsteuerung beispielsweise in regelmäßigen Abständen eine Kalibrierung des Sensors veranlassen. Hierzu weist der Arbeitsflüssigkeltstank bevorzugt eine Kalibrierlösung auf. Wenn die Spül-Steuerung eine Kalibration auslöst, wird die Kalibrierlösung in die Spülkammer gepumpt und wird der Handsonden-Sensor hierbei kalibriert. Bei einer Mehrpunkt-Kalibrierung sind entsprechend viele Arbeitsflüssigkeitstanks mit Kalibrierlösungen verschiedener Konzentrationen vorgesehen.
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Vorzugsweise ist der Spülkammer ein Mischer, beispielsweise ein Ultraschallgenerator, zugeordnet, der in der Arbeitsflüssigkeit in der Spülkammer Bewegung bzw. Ultraschall-Schwingungen erzeugt, wenn die Sonde in der Spülkammer sitzt. Hierdurch wird der Austausch der Arbeitsflüssigkeit an der Oberfläche der Sonde verbessert und Anhaftungen an der Sonde bzw. an der Sondenmembran leichter gelöst. Hierdurch wiederum kann der Spülzyklus verkürzt und kann auch die hierfür erforderliche Arbeitsflüssigkeits-Menge verringert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Handsonde einen stabförmigen Sondenkörper mit einem Sensorkopf an dem distalen Sondenkörper-Ende auf, wobei der Sensorkopf den Sensor aufweist.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
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Die Figur zeigt ein Labor-Wasseranalysegerät in schematischer Darstellung.
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Das Labor-Wasseranalysegerät 10 kann ein stationäres oder ein mobiles Wasseranalysegerät 10 sein. Das Wasseranalysegerät 10 besteht aus einer Basisstation 12 und einer Handsonde 16, die über eine Signalverbindung 17 in Form eines elektrischen Kabels mit der Basisstation 12 verbunden ist. Die Basisstation 12 ist zweiteilig, und besteht aus einer Basis 13 und einem separaten Spülmodul 14, das die gesamte flüssige Fluidik aufweist.
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Die Basisstation-Basis 13 weist eine Steuerung 36, eine Taste 51 und einen Bildschirm 50 auf. Die Steuerung 36 ist über das Signalverbindungs-Kabel 17 elektrisch mit der Handsonde 16 verbunden. Die Handsonde 16 besteht aus einem Sondenkörper 38 und einem Sondenkopf 40, an dem der Sensor 42 angeordnet ist. Der Sensor 42 ist ein pH-Sensor, kann aber prinzipiell auch jeder andere analytische Sensor sein, beispielsweise physikalisch, chemisch, elektrochemisch oder optisch ausgebildet sein.
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Das Spülmodul 14 weist mehrere Arbeitsflüssigkeitstanks 20, 21, 22 auf. Ein Arbeitsflüssigkeitstank 20 weist eine Kalibrierlösung, ein weiterer Arbeitsflüssigkeitstank 21 weist eine Reinigungslösung und ein weiterer Arbeitsflüssigkeitstank 22 weist eine Lagerungslösung auf. Es können auch zwei, drei oder mehr Arbeitsflüssigkeitstanks mit Kalibrierlösung in 15 verschiedenen Konzentrationen vorgesehen sein, so dass insgesamt vier, fünf oder mehr Arbeitsflüssigkeitstanks in dem Spülmodul 14 vorgesehen sind. Die Arbeitsflüssigkeitstanks 20, 21, 22 sind über entsprechende Leitungen mit einem Mehrwegventil 28 verbunden, durch das jeweils ein Arbeitsflüssigkeitstank 20, 21, 22 mit einer Pumpe 26 verbunden werden kann. Von der Pumpe 26 aus führt eine Flüssigkeitsleitung in eine Spülkammer 18. Von der Spülkammer 18 führt eine Flüssigkeitsleitung in einen Abfalltank 24.
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Die Spülkammer 18 befindet sich an dem unteren Ende eines Sondenschachtes 44 der an seinem oberen Ende eine Einstecköffnung 45 zum Einstecken der Handsonde 16' aufweist. Wenn die Handsonde 16' in den Sondenschacht 44 eingesteckt ist, ragt der Sensorkopf 40 mit dem Sensor 42 in die Spülkammer 18 hinein. An der Wand der Spülkammer 18 ist ein Anwesenheitssensor 32 vorgesehen, der beispielsweise ein optischer, kapazitiver oder induktive Sensor sein kann. Ferner ist an der Spülkammer-Wand ein Mischer 30 in Form eines Ultraschallgenerators vorgesehen, der in die Arbeitsflüssigkeit der Spülkammer 18 Ultraschall-Vibrationen induzieren kann. Zwischen der Spülkammerwand 19 und dem eingesteckten Sensor 42' ist ein Spalt gebildet, durch den die Arbeitsflüssigkeit von dem Spülkammer-Zulauf in den Spülkammer-Ablauf fließt.
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Das Spülmodul 14 weist ferner eine elektrische Steuerung 34 auf, die über elektrische Leitungen mit dem Ventil 28, der Pumpe 26, dem Anwesenheitsdetektor 32 und dem Ultraschall Generator 30 verbunden ist. Ferner ist die Steuerung 34 über elektrische Stecker mit der Basis-Steuerung 36 verbunden. Die Basis-Steuerung 36 bildet eine Spül-Steuerung 36, die alle Spülvorgänge mit der bzw. den Kalibrierlösungen, der Reinigungslösung und der Lagerungslösung steuert und koordiniert. Die Spülsteuerung 36 steuert auch die Kalibration des Sensors 42.
