EP1370856A2 - Vorrichtung zum untersuchen von flüssigkeiten - Google Patents

Vorrichtung zum untersuchen von flüssigkeiten

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Publication number
EP1370856A2
EP1370856A2 EP02732496A EP02732496A EP1370856A2 EP 1370856 A2 EP1370856 A2 EP 1370856A2 EP 02732496 A EP02732496 A EP 02732496A EP 02732496 A EP02732496 A EP 02732496A EP 1370856 A2 EP1370856 A2 EP 1370856A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
interface module
processor
measuring
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02732496A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dieter Binz
Vogel Albrecht
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Research Ltd Switzerland
ABB Research Ltd Sweden
Original Assignee
ABB Research Ltd Switzerland
ABB Research Ltd Sweden
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Research Ltd Switzerland, ABB Research Ltd Sweden filed Critical ABB Research Ltd Switzerland
Publication of EP1370856A2 publication Critical patent/EP1370856A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18—Water
    • G01N33/1806—Water biological or chemical oxygen demand (BOD or COD)
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N1/14—Suction devices, e.g. pumps; Ejector devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N2001/1031—Sampling from special places
    • G01N2001/1043—Sampling from special places from sewers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/49—Systems involving the determination of the current at a single specific value, or small range of values, of applied voltage for producing selective measurement of one or more particular ionic species

Definitions

  • the invention relates to a device for examining liquids according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a device is used, for example, for monitoring liquids in sewage treatment plants.
  • colorimetric test devices have been used to check liquids. They consist of a test cell, a precisely weighed mixture of chemical reagents in solid or liquid form, optimally selected for the measuring task, and an evaluation and display device.
  • a small amount of the liquid to be examined is poured into the cuvette, mixed with the reagents, shaken or, if necessary, additionally heated.
  • a color reaction develops, the strength of which is characteristic of the component to be detected in the liquid.
  • the color intensity is determined with the evaluation and display device and converted into a concentration of the substance sought.
  • Disadvantages of this type of liquid analysis are the relatively complicated procedure for the measurement, which requires laboratory technician knowledge, as well as the high price for the evaluation and display device.
  • Test strips based on paper or plastic are also known.
  • certain chemical reagents specific to the substance to be detected are applied to the paper at one end.
  • the test strips are immersed in the liquid to be examined. If the substance sought is contained in the liquid in a not negligible concentration, it develops a color reaction with the reagents on the paper, the intensity of which is a measure of the concentration of the substance sought in the liquid. No sample has to be taken the test strip can be dipped directly into the liquid to be examined.
  • a well-known example of this type of liquid test is the pH test stick.
  • the disadvantage of the test sticks is that only simple ion-selective reactions can be carried out. It cannot be used to determine biological parameters such as the biological oxygen demand or more complex chemical parameters such as the chemical oxygen demand of a liquid.
  • the invention is based on the object of demonstrating a device with which liquids can be checked very precisely, simply and inexpensively, even at a very great distance from permanently installed evaluation devices.
  • the invention is explained in more detail using a schematic drawing.
  • the only figure belonging to the description shows a device 1 which has a sensor 2 and a structural unit 3.
  • the assembly 3 is externally delimited by a housing 3G, in which an evaluation device 4 and an interface module 5 are integrated.
  • the sensor 2 is designed as a flat component and made of plastic, ceramic or silicon.
  • the thickness of the sensor 2 is approximately five millimeters.
  • its surface 2S has a size of 5 ⁇ 8 cm 2 . If necessary, its dimensions can also be chosen differently.
  • the sensor 2 is provided with an inlet opening 20. Via this inlet opening 20, a defined amount of a liquid 100 can be introduced into a sample receiving channel 21, which directly adjoins the inlet opening 20.
  • a mechanical pump 22 is integrated in the sample receiving channel 21. It is formed by a recess in the surface 2S and a film stretched over it (not shown here).
  • a current measuring device 28 is connected in parallel to the electrodes 25A and 25B.
  • a signal line 29 is connected to its signal output, the free end of which is also connected to a plug connection 30.
  • the measuring channel 24 is provided at its second end with an outlet opening 31 from which the liquid 100 can emerge again.
  • a heating element 32 is integrated in the sensor 2, which is connected to an electrical supply line 33, the free end of which is provided with a plug connection 34.
  • a temperature sensor 35 is also provided. Its signal output is connected to a signal line 36, the free end of which is also provided with a plug connection 37.
  • a coding device 38 is provided, the signal outputs of which also have plug connections 39.
  • the surface 2S of the sensor 2 is provided with recesses (not shown here) into which the current measuring device 28, the heating element 32, the temperature sensor 35, the coding device 38, how the electrical conductor tracks 26, 29, 33 and 36 are embedded.
  • the sample receiving channel 21, the pump 22 and the measuring channel 24 are also formed by recesses (not shown here).
  • a film (not shown here) is provided which spans the surface 2S and is firmly connected to the edges thereof. Only the inlet opening 20 and the outlet opening 31 as well as the plug connections 27, 30, 34, 37 and 39 remain freely accessible.
  • the plug connections 27, 30, 34, 37 and 39 of the sensor 2 and the interface module 5 are arranged mirror-symmetrically to one another.
  • the sensor 2 can be connected to the evaluation device 4 via the interface module 5. If the circumstances require, however, the sensor 2 and the interface module 5 can also form a structural unit (not shown here). However, since the sensor 2 is thrown away after the single use, the assembly 3 is the less expensive variant.
  • the plug connections 27, 30, 34, 37 and 39 of the sensor 2 can be electrically and mechanically connected to the plug connections 27, 30, 34, 37 and 39 of the interface module 5 by plugging them into an insert 40 at the first end of the housing 3G , within which the plug connections 27, 30, 34, 37 and 39 of the interface module 5 are arranged.
  • the interface module 5 is designed as a flat component which is made of plastic in the exemplary embodiment shown here. It is equipped with a voltage regulator 43, a preamplifier 45 and a processor 47.
  • the voltage regulator 43, the preamplifier 45 and the processor 47 are embedded in recesses (not shown here) which are formed in the surface 5S of the interface module 5.
  • the same also applies to the conductor tracks 44 to 56. However, these can also be guided on the surface 5S.
  • the surface 5S of the interface module 5 is completely closed to the outside by a cover plate (not shown here), which is also made of plastic.
  • the plug connections 27 and 34 are connected to the voltage regulator 43 via electrical interconnects 41 and 42.
  • the plug connection 30 is connected via an electrical interconnect 44 to the preamplifier 45, the output of which is connected to a first signal input 46 of the processor 47.
  • the plug connections 37 and 39 are connected to signal inputs 50 and 51 of the processor 47.
  • the heating element 3 and the electrodes 25A and 25B of the measuring device 25 can thus be connected to the voltage regulator 43 of the interface module 5 via the plug connections 27, 30, 34, 37 and 39, while the current measuring device 28, the temperature sensor 35 and the coding device 38 are also connected the processor 47 can be connected.
  • the current measuring device 28 integrated in the sensor 2 can also be arranged within the interface module 5, specifically between the plug connection 29 and the signal input of the preamplifier. This can be useful if the sensor 2 is only used for one measurement and is then thrown away.
  • a computer is used as the evaluation device 4, the dimensions of which roughly correspond to those of a mobile radio device and which can also have a mobile radio function.
  • a palm computer for example, which is equipped with a mobile radio function, can be used as the evaluation device 4.
  • any other evaluation device 4 which has these functions and is also provided with correspondingly small dimensions can also be used.
  • the evaluation device 4 shown here is provided with a data memory 61, a voltage supply unit 62 and a display device 63. It also has an operating system, a processor and components for mobile radio (not shown here).
  • the voltage regulator 43 of the interface module 5 is connected to the voltage supply unit 62 via an electrical conductor track 56, while the processor 47 of the interface module 5 is connected to the data memory 61 of the evaluation device 4 via a serial signal line 54.
  • the mode of operation of the device 1 is explained below. If the biological oxygen requirement of the liquid 100, which is located, for example, in a basin of a sewage treatment plant (not shown here) is to be determined with the sensor 2, the sensor 2 is connected via the plug connections 27, 30, 34, 37, 39, 55 and 57 electrically and mechanically connected to the unit 3. The sensor 2 is then immersed so far in the liquid 100 that the inlet opening 20 is therein is arranged. The pump 22 is actuated with a finger pressure and the sample receiving channel 21 is emptied. After the pump is released, liquid 100 is sucked into the sample receiving channel 21, which then flows into the measuring channel 24. An electrical voltage is applied to the electrodes 25A and 25B of the measuring device 25.
  • the size of the voltage can be set with the voltage regulator 43 of the interface module 5.
  • the reaction of the liquid 100 with enzymes, bacteria or other reactants that are located in the measuring channel 24, the organic molecules that are in the liquid 100 are split into smaller molecules.
  • the applied voltage causes these split molecules to oxidize.
  • the oxides formed cause a current to flow between the electrodes 25A and 25B, the magnitude of which is detected by the ammeter 28.
  • the size of the current is directly proportional to the amount of oxides contained in the measuring channel 24.
  • the measurement signal of the measuring device 25 is fed via the preamplifier 45 to the processor 47 of the interface module 5, and from there is forwarded to the data memory 61 of the evaluation device 4 for storing the data.
  • the measured values can be evaluated in the evaluation device 4 and displayed on the display device 63.
  • Information about the sensor 2 can be queried at the coding device 38. It is information about the measuring range, the measuring parameters, the number of measurements that can still be carried out or have already been carried out, the batch number, the date of manufacture and the duration of the usability of the sensor 2.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Untersuchen von Flüssigkeiten (100). Eine genaue Untersuchung von Flüssigkeiten (100) ist bis jetzt nur dort möglich, wo sich fest installierte Auswerteeinrichtungen befinden. Diese Nachteile lassen sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung (1) umgehen. Sie ist mit einem Sensor (2) ausgerüstet, der eine Messvorrichtung (25) aufweist, mit der jede Flüssigkeit (100) untersucht werden kann. Der Sensor (2) ist mit einer Bauenheit (3) elektrisch und mechanisch verbindbar, die nur geringfügig größer als ein Mobilfunkgerät ist. In die Baueinheit (3) sind eine Auswerteeinrichtung (4) und ein Schnittstellenmodul (5) integriert. Die Messsignale des Sensors (2) werden von dem Schnittstellenmodul (5) erfasst und in der Auswerteeinrichtung (4) gespeichert, ausgewertet und auf einer Anzeigevorrichtung (63) angezeigt.

Description

Vorrichtung zum Untersuchen von Flüssigkeiten
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Untersuchen von Flüssigkeiten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine solche Vorrichtung kommt beispielsweise bei der Überwachung von Flüssigkeiten in Kläranlagen zur Anwendung.
Zum Überprüfen von Flüssigkeiten werden bis jetzt beispielsweise kolorimetrische Testvorrichtungen angewendet. Sie bestehen aus einer Testküvette, einer genau abgewogenen und in der Zusammensetzung auf die Meßaufgabe hin optimal ausgewählten Mischung von chemischen Reagenzien in fester oder flüssiger Form und einem Auswerte- und Anzeigegerät. Zur Durchführung des Tests wird eine kleine Menge der zu untersuchenden Flüssigkeit in die Küvette gefüllt, mit den Reagenzien gemischt, geschüttelt oder gegebenenfalls zusätzlich erwärmt. Dabei entwickelt sich eine Farbreaktion, deren Stärke charakteristisch für die nachzuweisende Komponente in der Flüssigkeit ist. Die Farbintensität wird mit dem Auswerte- und Anzeigegerät ermittelt und in eine Konzentration des gesuchten Stoffes umgerechnet. Nachteil dieser Art von Flüssigkeitsuntersuchung ist das relativ komplizierte Vorgehen bei der Messung, die vom Anwender labortechnische Kenntnisse erfordert, ebenso der hohe Preis für das Auswerte- und Anzeigegerät.
Ferner sind Teststreifen auf Papier- oder Kunststoffbasis bekannt. Bei diesen sind an einem Ende auf das Papier bestimmte, für die nachzuweisende Substanz spezifische chemische Reagenzien aufgebracht. Die Teststreifen werden in die zu untersuchende Flüssigkeit eingetaucht. Wenn die gesuchte Substanz in einer nicht zu vernachlässigbaren Konzentration in der Flüssigkeit enthalten ist, entwickelt sie mit den Reagenzien auf dem Papier eine Farbreaktion, deren Intensität ein Maß für die Konzentration der gesuchten Substanz in der Flüssigkeit ist. Es muß keine Probe genommen werden, der Teststreifen kann direkt in die zu untersuchende Flüssigkeit getaucht werden. Ein bekanntes Beispiel für diese Art der Flüssigkeitsuntersuchung sind die pH-Teststäbchen. Nachteil der Teststäbchen ist, dass nur einfache ionenselektive Reaktionen realisiert werden können. Biologische Parameter wie der biologische Sauerstoffbedarf oder komplexere chemische Parameter wie der chemische Sauerstoffbedarf einer Flüssigkeit können damit nicht bestimmt werden.
Desweiteren sind kleine kompakte Analysensysteme mit einem Volumen von etwa 50 cm3 bekannt. Die zu untersuchende Flüssigkeit wird mittels einer Pipette eingefüllt. Dann wird das Analysensystem in einem separaten externen Auswerte- und Anzeigegerät angeordnet. Dieses Gerät enthält Vorrichtungen in Form von mechanischen und/oder elektroosmotischen Pumpen, mit deren Hilfe die Flüssigkeitsproben durch Kanäle in dem Analysensystem bewegt werden können. Das Gerät stellt außerdem die Hilfsenergie zur Detektion der gesuchten Komponenten zur Verfügung. Bei der Auswertung werden elektrochemische und/oder optische Detektionsmethoden durchgeführt. Hierfür wird erhebliche Hilfsenergie benötigt. Der Nachteil dieser Art der Flüssigkeitsuntersuchung ist, dass ein teures und kompliziertes externes Auswerte- und Anzeigegerät benötigt wird.
Der Erfindung liegt ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung aufzuzeigen, mit der Flüssigkeiten sehr genau, einfach und kostengünstig auch in einer sehr großen Entfernung von fest installierten Auswerteeinrichtungen überprüft werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere erfinderische Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einer schematischen Zeichnung näher er läutert. Die einzige zur Beschreibung gehörige Figur zeigt eine Vorrichtung 1 , die einen Sensor 2, und eine Baueinheit 3 aufweist. Die Baueinheit 3 wird nach außen von einem Gehäuse 3G begrenzt, in das eine Auswerteeinrichtung 4 und ein Schnittstellenmodul 5 integriert sind. Der Sensor 2 ist als flächiges Bauelement ausgebildet und aus Kunststoff, Keramik oder Silizium gefertigt. Die Dicke des Sensors 2 beträgt etwa fünf Millimeter. Seine Oberfläche 2S hat bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel eine Größe von 5 X 8 cm2. Bei Bedarf können seine Abmessungen jedoch auch anders gewählt werden. Der Sensor 2 ist mit einer Einlassöffnung 20 versehen. Über diese Einlassöffnung 20 kann eine definierte Menge einer Flüssigkeit 100 in einen Probenaufnahmekanal 21 eingeleitet werden, der sich unmittelbar an die Einlassöffnung 20 anschließt. In den Probenaufnahmekanal 21 ist eine mechanische Pumpe 22 integriert. Sie wird durch eine Ausnehmung in der Oberfläche 2S und eine darüber gespannte Folie (hier nicht dargestellt) gebildet. Von dem Probenaufnahmekanal 21 zweigt ein Messkanal 24 ab, der zu einer Messvorrichtung 25 gehört. Diese weist zwei Elektroden 25A und 25B auf, welche innerhalb des Messkanals 24 angeordnet sind. Jeder der beiden Elektroden 25A und 25B ist mit einer elektrischen Leiterbahn 26 verbunden. Jedes freie Ende einer jeden Leitbahn 26 ist mit einer Steckverbindung 27 versehen. Zu den Elektroden 25A und 25B ist ein Strommessgerät 28 parallel geschaltet. An seinen Signalausgang ist eine Signalleitung 29 angeschlossen, deren freies Ende ebenfalls mit einer Steckverbindung 30 verbunden ist. Der Messkanal 24 ist an seinem zweiten Ende mit einer Auslassöffnung 31 versehen, aus welcher die Flüssigkeit 100 wieder austreten kann. Damit der Messkanal 24 und die sich darin befindliche Flüssigkeit 100 auf einer vorgebbaren Temperatur gehalten werden können, ist in den Sensor 2 ein Heizelement 32 integriert, das mit einer elektrischen Versorgungsleitung 33 verbunden ist, deren freies Ende mit einer Steckverbindung 34 versehen ist. Ferner ist ein Temperaturfühler 35 vorgesehen. Sein Signalausgang ist mit einer Signalleitung 36 verbunden, deren freies Ende ebenfalls mit einer Steckverbindung 37 versehen ist. Zudem ist eine Kodiereinrichtung 38 vorgesehen, deren Signalausgänge ebenfalls Steckverbindungen 39 aufweisen. Die Oberfläche 2S des Sensors 2 ist mit Ausnehmungen (hier nicht dargestellt) versehen, in welche das Strommessgerät 28, das Heizelement 32, der Temperaturfühler 35, die Kodiereinrichtung 38 so- wie die elektrischen Leiterbahnen 26, 29, 33 und 36 eingebettet sind. Der Probenaufnahmekanal 21 , die Pumpe 22 und der Messkanal 24 werden ebenfalls durch Ausnehmungen (hier nicht dargestellt) gebildet. Zur Begrenzung des Sensors 2 nach außen ist eine Folie (hier nicht dargestellt) vorgesehen, welche die Oberfläche 2S überspannt, und mit deren Rändern fest verbunden ist. Lediglich die Einlassöffnung 20 und die Auslassöffnung 31 sowie die Steckverbindungen 27, 30, 34, 37 und 39 bleiben frei zugänglich. Die Steckverbindungen 27, 30, 34, 37 und 39 des Sensors 2 und des Schnittstellenmoduls 5 sind spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet. Der Sensor 2 ist über das Schnittstellenmodul 5 mit der Auswerteeinrichtung 4 verbindbar. Falls es die Gegebenheiten erfordern, können jedoch auch der Sensor 2 und das Schnittsteilenmodul 5 eine Baueinheit bilden (hier nicht dargestellt). Da der Sensor 2 jedoch nach dem einmaligen Gebrauch weg geworfen wird, ist die Baueinheit 3 die kostengünstigere Variante. Die Steckverbindungen 27, 30, 34, 37 und 39 des Sensors 2 können elektrisch und mechanisch mit den Steckverbindungen 27, 30, 34, 37 und 39 des Schnittstellenmoduls 5 verbunden werden, indem sie in einen Einschub 40 am ersten Ende des Gehäuses 3G gesteckt werden, innerhalb dessen die Steckverbindungen 27, 30, 34, 37 und 39 des Schnittstellenmoduls 5 angeordnet sind.
Das Schnittstellenmodul 5 ist als flächiges Bauelement ausgebildet, das bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus Kunststoff gefertigt ist. Es ist mit einem Spannungsregler 43, einem Vorverstärker 45 und einem Prozessor 47 ausgerüstet. Der Spannungsregler 43, der Vorverstärker 45 und der Prozessor 47 sind in Ausnehmungen (hier nicht- dargestellt) eingebettet, die in der Oberfläche 5S des Schnittstellenmoduls 5 ausgebildet sind. Das Gleiche gilt auch für die Leiterbahnen 44 bis 56. Diese können jedoch auch auf der Oberfläche 5S geführt werden. Die Oberfläche 5S des Schnittstellenmoduls 5 ist durch eine Deckplatte (hier nicht dargestellt), die ebenfalls aus Kunststoff gefertigt ist, vollständig nach außen verschlossen. Die Steckverbindungen 27 und 34 stehen über elektrische Leitbahnen 41 und 42 mit dem Spannungsregler 43 in Verbindung. Die Steckverbindung 30 ist über eine elektrische Leitbahn 44 mit dem Vorverstärker 45 verbunden, dessen Ausgang an einen ersten Signaleingang 46 des Prozessor 47 angeschlossen ist. Über elektrische Leiterbahnen 48 und 49 sind die Steckverbindungen 37 und 39 mit Signaleingängen 50 und 51 des Prozessors 47 verbunden. Über die Steckverbindungen 27, 30, 34, 37 und 39 können somit das Heizelement 3 und die Elektroden 25A und 25 B der Messvorrichtung 25 an den Spannungsregler 43 des Schnittstellenmoduls 5 angeschlossen werden, während das Strommessgerät 28, der Temperaturfühler 35 und die Kodiereinrichtung 38 mit dem Prozessor 47 verbindbar sind. Das in den Sensor 2 integrierte Strommessgerät 28 kann auch innerhalb des Schnittstellenmoduls 5 angeordnet werden, und zwar zwischen der Steckverbindung 29 und dem Signaleingang des Vorverstärkers. Das kann dann sinnvoll sein, wenn der Sensor 2 nur für eine Messung verwendet und dann weggeworfen wird.
Als Auswerteeinrichtung 4 wird ein Computer verwendet, dessen Abmessungen etwa denen eines Mobilfunkgeräts entsprechen, und der zudem Mobilfunk Funktion aufweisen kann. Als Auswerteeinrichtung 4 kann beispielsweise ein Palm Computer genutzt werden, der mit einer Mobilfunk Funktion ausgerüstet ist. Es kann jedoch auch jede andere Auswerteeinrichtung 4 verwendet werden, weiche diese Funktionen aufweist, und zudem mit entsprechend kleinen Abmessungen versehen ist. Die hier dargestellte Auswerteeinrichtung 4 ist mit einem Datenspeicher 61 , einer Spannungsversorungs- einheit 62 und einer Anzeigevorrichtung 63 versehen. Ferner verfügt sie über ein Betriebssystem, einen Prozessor sowie Bauelemente für den Mobilfunk (hier nicht dargestellt). Der Spannungsregler 43 des Schnittstellenmoduls 5 ist über ein elektrische Leiterbahn 56 mit der Spannungsversorungseinheit 62 verbunden, während der Prozessor 47 des Schnittstellenmoduls 5 über eine serielle Signalleitung 54 an den Datenspeicher 61 der Auswerteeinrichtung 4 angeschlossen ist.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 wird nachfolgend erläutert. Soll mit dem Sensor 2 der biologische Sauerstoffbedarf der Flüssigkeit 100 ermittelt werden, die sich beispielsweise in einem Becken einer Kläranlage (hier nicht dargestellt) befindet, so wird der Sensor 2 über die Steckverbindungen 27, 30, 34, 37, 39, 55 und 57 elektrisch und mechanisch mit der Baueinheit 3 verbunden. Der Sensor 2 wird dann so weit in die Flüssigkeit 100 getaucht, dass die Einlassöffnung 20 darin angeordnet ist. Mit einem Fingerdruck wird die Pumpe 22 betätigt und der Probenaufnahmekanal 21 entleert. Nach dem Loslassen der Pumpe wird Flüssigkeit 100 in den Probenaufnahmekanal 21 gesaugt, die dann in den Messkanal 24 fließt. An die Elektroden 25A und 25B der Messvorrichtung 25 wird eine elektrische Spannung angelegt. Die Größe der Spannung kann mit dem Spannungsregler 43 des Schnittstellenmoduls 5 eingestellt werden. Durch die Reaktion der Flüssigkeit 100 mit Enzymen, Bakterien oder anderen Reaktionsmitteln, die sich in dem Messkanal 24 befinden, werden die organischen Moleküle, die sich in der Flüssigkeit 100 befinden, in kleinere Moleküle gespalten. Die angelegte Spannung bewirkt eine Oxidation dieser gespaltenen Moleküle. Die gebildeten Oxide bewirken, dass zwischen den Elektroden 25A und 25B ein Strom fließt, dessen Größe mit dem Strommessgerät 28 erfasst wird. Die Größe des Stroms ist direkt proportional zu der Menge der im Messkanal 24 enthaltenen Oxide. Das Messsignal der Messvorrichtung 25 wird über den Vorverstärker 45 dem Prozessor 47 des Schnittstellenmoduls 5 zugeführt, und von dort zum Speichern der Daten an den Datenspeicher 61 der Auswerteeinrichtung 4 weitergeleitet. Die Messwerte können in der Auswerteeinrichtung 4 ausgewertet und auf der Anzeigevorrichtung 63 angezeigt werden. Zudem können sie auch an eine weit entfernte, fest installierte Auswertestation übermittelt werden. An der Kodiereinrichtung 38 können Informationen über den Sensor 2 abgefragt werden. Es handelt sich dabei um Angaben über den Messbereich, die Messparameter, die Anzahl der noch ausführbaren bzw. der bereits durchgeführten Messungen, die Chargennummer, das Herstellungsdatum und die Dauer der Verwendbarkeit des Sensors 2.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Untersuchen von Flüssigkeiten (100), dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (2) mit einer Baueinheit (3) elektrisch und mechanisch verbindbar ist, in die eine Auswerteeinrichtung (4) und ein Schnittstellenmodul (5) integriert sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2) über eine oder mehrere serielle elektrische Steckverbindungen (27, 30, 34, 37 und 39) mit dem Schnittstellenmodul (5) verbindbar ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung 4 mit einem Datenspeicher (61), einer Spannungsver- sorungseinheit (62), einer Anzeigevorrichtung (63), einem Betriebssystem, einem Prozessor sowie Bauelementen für die Mobilfunk Funktion versehen ist, und dass das Schnittstellenmodul (5) mit wenigstens einem Spannungsregler (43), einem Vorverstärker (45), und einem Prozessor (47) ausgerüstet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsregler (43) über wenigstens eine elektrische Leitbahn (56) mit der Spannungsversorgung (62) verbunden ist, während der Prozessor (47) des Schnittstellenmoduls (5) über eine serielle Datenleitung (54) an den Datenspeicher (61) der Auswerteeinrichtung (4) angeschlossen ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (2) als Karte ausgebildet und mit wenigstens einer Messvorrichtung (25), einem Probenaufnahmekanal (21), einem Heizelement (32), einem Temperaturfühler (35) und einer Kodierungeinrichtung (38) versehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaleingänge (46, 50 und 51) des Prozessors (47) mit den Signalausgän- gen des Vorverstärkers und (45), des Temperaturfühlers (35) und der Kodiereinrichtung (38) verbunden sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (25A und 25B) der Messvorrichtung (25) und das Heizelement (32) über elektrische Leiterbahnen (26 und 33) und Steckverbindungen (27 und 34) an den Spannungsregler (43) anschließbar sind, und dass ein Signalausgang der Messvorrichtung (25) über eine Signalleitung (29) und eine Steckverbindung (30) mit dem Eingang des Vorverstärkers (45) verbindbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler (35) und die Kodierungeinrichtung (38) über Signalleitungen (36, 48, 49) und Steckverbindungen (37 und 39) mit Signaleingängen (50, 51) des Prozessors (47) verbindbar sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kodiereinrichtung (38) Angaben über den Messbereich, die Messparameter, die Anzahl der noch ausführbaren und/oder der bereits durchgeführten Messungen, die Chargennummer, das Herstellungsdatum und die Dauer der Verwendbarkeit des Sensors (2) abfragbar sind.
EP02732496A 2001-03-20 2002-03-19 Vorrichtung zum untersuchen von flüssigkeiten Withdrawn EP1370856A2 (de)

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DE10113646A DE10113646A1 (de) 2001-03-20 2001-03-20 Vorrichtung zum Untersuchen von Flüssigkeiten
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EP1370856A2 true EP1370856A2 (de) 2003-12-17

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