EP1912741A1 - Titrationssystem - Google Patents

Titrationssystem

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Publication number
EP1912741A1
EP1912741A1 EP06763383A EP06763383A EP1912741A1 EP 1912741 A1 EP1912741 A1 EP 1912741A1 EP 06763383 A EP06763383 A EP 06763383A EP 06763383 A EP06763383 A EP 06763383A EP 1912741 A1 EP1912741 A1 EP 1912741A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
titration
unit
control
dosing unit
component
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Withdrawn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
EP06763383A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jiandong Di
René Rissi
Jürgen ZARSKE
Christof Bircher
Antonio De Agostini
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.)
Mettler Toledo GmbH Germany
Original Assignee
Mettler Toledo AG
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 Mettler Toledo AG filed Critical Mettler Toledo AG
Priority to EP06763383A priority Critical patent/EP1912741A1/de
Publication of EP1912741A1 publication Critical patent/EP1912741A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N35/1002—Reagent dispensers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/00584—Control arrangements for automatic analysers
    • G01N35/00594—Quality control, including calibration or testing of components of the analyser
    • G01N35/00613—Quality control
    • G01N35/00663—Quality control of consumables
    • G01N2035/00673—Quality control of consumables of reagents
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N31/00—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
    • G01N31/16—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using titration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/00584—Control arrangements for automatic analysers
    • G01N35/00722—Communications; Identification
    • G01N35/00871—Communications between instruments or with remote terminals

Definitions

  • the invention relates to a modular titration system.
  • Automated titrators or titration systems are mainly used in chemical laboratories for the simple and efficient titrimetric analysis of mostly liquid samples.
  • the known titration systems generally have one or more metering units connected to a control and / or regulating unit. Each metering unit generally has a burette disposed therein and is connected to a storage bottle containing a titrant such as a base or an acid in a known concentration.
  • a sample to be examined is located in a suitable sample vessel and is gradually added with predetermined amounts of a titration agent.
  • one or more sensors are in contact with the sample. For example, temperature sensors, pH sensors, conductivity sensors, sensors for the Karl Fischer titration or other known sensors can be used.
  • the known titration systems are generally designed for the installation of a predetermined number of dosing units in a basic unit, which is limited expandable.
  • a titration system is disclosed in which a plurality of metering units can be arranged on a base unit.
  • EP 1 103 793 A1 discloses a metering device with a metering unit, which is connected to a storage vessel.
  • the storage vessel has an electronic label in the form of a read / write memory, which contains information on the content and the residual volume of the storage vessel, this information must be reentered or reset each time the storage vessel.
  • EP 0994350 A1 discloses a measuring or metering device with a sensor and a storage vessel with a calibration solution, wherein the sensor and the vessel can exchange calibration data with a basic device.
  • a titration system should be particularly easy, simple and yet safe to use, while at the same time enabling easy implementation of the legally required standards. For a user, it is therefore advantageous if a titration system can be changed quickly and easily at any time and adapted individually to his needs.
  • a particularly user-friendly titration system is the titration system according to claim 1 and the method for its operation according to claim 13.
  • a titration system has a basic module, a control and / or regulating unit which has a processor with an operating program, an exchangeable first dosing unit and at least one component that is detachably connected electronically to the control and / or regulating unit.
  • a component may in particular be a further dosing unit, a sensor, a plug-in card and / or a titration module.
  • Both the first dosing unit and the component each have a detection means with a unique identification, which can be transmitted to the control and / or regulating unit.
  • the titration system is configured such that in the ready state of the titration system and in particular during an analysis, the addition and / or removal of the first dosing unit and / or the component is automatically registered and a stored in the operating program configuration of the titration system is automatically updated.
  • Such a titration system is very user-friendly because the user not only turns the system off but also in an operational state and even while performing an analysis by adding and / or removing a dosing unit and / or component, for example, for a subsequent analysis can convert.
  • the addition and / or removal of a dosing unit and / or a component can be registered by the control unit and can trigger an update of the configuration stored in the operating program of the titration system, without a current analysis being impaired or having to be stopped. Due to the means of Not only the removal and / or the addition of a component and / or a dosing unit can be registered, but also the arrangement of the different parts of the titration system with each other.
  • the recognition means thus serves to unambiguously identify and also locate the component and / or dosing unit carrying this component, ie to determine its position in the titration system.
  • Each of the detection means has a unique, unchangeable identification, for example in the form of a serial number, by means of which the dosing unit and / or the component can be uniquely identified.
  • the titration system is preferably designed modularly, whereby it the
  • the components as well as the metering units are designed such that they can be connected and / or removed from the control and / or regulating unit during operation.
  • the components and / or the dosing units can be automatically recognized and initialized by the control and / or regulating unit after the connection and / or removal.
  • the control and / or regulating unit has at least one processor, a mainboard, an interface, a memory and a bus system, preferably a CAN (Controller Area Network) bus system.
  • a CAN Controller Area Network
  • a component may be, for example, a stirrer, a sample changer, a storage vessel, an external evaluation unit and / or an analysis or peripheral device, such as a balance or a printer, wherein the titration system is designed such that it has one or more similar and / or can have and control various components and / or metering units.
  • peripheral device here stands for any device which can be connected to the titration system.
  • the detection means of the dosing unit and / or the component have a non-volatile read / write memory in which system-specific and / or user-specific data can be written.
  • the writing of the data can be done either at the factory and / or by the user.
  • the memory preferably has at least one protected area, for example a password-protected and / or write-protected area, which can not be changed by the user.
  • the system-specific data may additionally contain information about the parameters of the dosing unit and / or the component, such as the volume, an expiration date, the associated measuring tolerance of a dosing unit or the burette arranged therein and / or information for certification of the dosing unit and / or or the component.
  • the user-specific data may include information on the titrant used, such as its chemical composition, lot number, titer concentration and / or the time of the last titer check, as well as other information and data relevant to the user. Both the system and the user-specific data can be exchanged between the detection means and the control and / or regulating unit and adjusted if necessary.
  • the first dosing unit and / or the component are both electronically and mechanically connected to the titration system, wherein the electronic connection is arranged such that the dosing unit and / or the component can communicate with the control and / or regulating unit. It can be both a monodirectional as well as a bidirectional communication, bidirectional communication is usually possible.
  • the detection means comprises a first detection element connected to the first dosing unit or the component, which is designed for the wireless transmission of the unique identification to a second detection element connected to the titration system.
  • a wireless communication between the titration system and the dosing unit and / or the component can be realized for example with the RFID technology (RFID, radio frequency identification) by using a recognition element as RFID Transponder and the other is designed as an RFID receiver.
  • RFID transponders which are also referred to as RFID tags, are often characterized already by the manufacturer by a unique identification in the form of a serial number and a generally non-volatile read / write memory.
  • Active and passive RFID transponders are known, wherein preferably passive transponders, which do not require a separate power supply, are used in combination with an active transmitter and / or receiver unit.
  • the detection means is an active detection means which in addition to a read / write memory and the unique identification has a microcontroller and is able to communicate actively with the control and / or regulating unit.
  • the configuration of a modular titration system according to the invention is extremely flexible, which makes it possible to connect the first dosing unit and / or the component directly and / or via at least one further component electronically to the control and / or regulating unit. At least one dosing unit and / or at least one component can be connected, so to speak, in series or in parallel to the control and / or regulating unit.
  • the control and / or regulating unit has at least one interface for data and / or energy transmission.
  • the dosing unit and / or the component can be electronically connected to the control and / or regulating unit via a suitable interface.
  • the at least one interface may be in the form of an RS232 interface, USB interface, Ethemet connection, TTL interface, CAN bus connection, current and / or voltage connection, parallel port, serial port and / or one specific connection for a sensor, a sensor and / or a peripheral device to be configured. This list represents only a small part of the possible interfaces and / or connections. In principle, all known interfaces and electronic connections can be realized.
  • a titration system has several different types of interfaces.
  • the basic module of the titration system is connected to the control and / or regulating unit, which either represents a part of the basic module or can also be realized as a separate device.
  • the control and / or regulating unit, the basic module and the at least one component, in particular a titration module, are designed such that data and / or energy can be transmitted in any direction between them, wherein the communication preferably takes place by means of a bus system.
  • Particularly advantageous are CAN bus systems.
  • a CAN bus system is a known bus system, which allows both a data and an energy transfer, as well as an automatic detection of the components connected via this bus system.
  • a titration module can be connected to the titration system during operation, recognized and initialized without the titration system, the control and / or regulating unit and / or a software or operating program controlling the titration system restarted and / or must be reinitialized.
  • the titration system can be extended by further components, such as titration modules and / or other peripheral devices, which can be automatically detected depending on the connection used.
  • the titration modules preferably have no separate power supply but are powered by a suitable, designed for the data and energy transfer bus system, via the control and / or regulating unit with energy and also controlled by this.
  • the titration module and / or the basic module has a receiving device and a drive for a dosing unit, wherein in particular the basic module can have one or more receiving devices and one or more drives for one or more dosing units.
  • This arrangement is advantageous because even the basic module alone represents a functional titration system which can be combined and / or expanded with one or more titration modules or other components.
  • the dosing unit preferably has a known piston stroke burette with a glass cylinder having a defined volume.
  • the piston of such a burette is controlled by a drive in the glass cylinder moves, so that the burette or the glass cylinder can absorb and / or release a certain volume of the titrant.
  • the titration module has at least two titration modules arranged next to one another, which are connected electronically to the control and / or regulating unit.
  • the titration modules are mechanically connected to one another such that their receiving devices form a common channel for receiving and / or for moving at least one dosing unit.
  • the common channel allows easy insertion and / or removal of a dosing unit.
  • a titration system designed for the operation of a plurality of metering units also has at least one receiving device designed as a parking position and / or exchange position.
  • An inventive titration system has an electronically connected to the control and / or control unit display, which can also serve as an input unit depending on the configuration.
  • the display for example, the configuration of the titration system can be displayed, as well as analysis routines and / or analysis results.
  • system and / or user-specific data, analysis routines and / or control commands can be input via a combined display and input unit.
  • control and / or regulating unit is arranged in the basic module, wherein a titration system can also interact with an external control and / or regulating unit, which optionally also provides the display and / or input unit.
  • the titration system For entering the user-specific data and / or for inputting control commands and / or control programs, the titration system has an input and / or output unit.
  • the input and / or output unit may have, for example, a terminal connected to the control and / or regulating unit, a keyboard and / or an external computer.
  • the input and / or output unit can be designed both as a touch screen, as well as a monitor with integrated keyboard or as part of an external computer.
  • the titration z.
  • As a printer an internal memory or an external memory for Output or for storing the data.
  • the control and / or regulating unit can be arranged in an external input and / or output unit, for example, an external computer, which both directly and via any data interface, for example via USB; CAN bus or Ethernet, which can be connected to the titration system.
  • an external computer which both directly and via any data interface, for example via USB; CAN bus or Ethernet, which can be connected to the titration system.
  • the basic module comprises at least a part of the control and / or regulating unit, which can then be remotely controlled by the external computer.
  • a method for operating a titration system with a base module, a control and / or regulating unit which has a processor with an operating program, a replaceable first dosing unit, and at least one electronically releasably connected to the control and / or regulating unit component, which in particular another dosing unit, a sensor, a plug-in card, a titration module, a stirrer, a sample changer, a storage vessel, an external evaluation unit and / or an analysis or peripheral device, and wherein the first dosing unit and the component each have a recognition means with a unique identification , characterized in that the control and / or regulating unit triggers an update of a stored in the operating program configuration of the titration after a change of an existing configuration of the titration system in the ready state and / or during an analysis.
  • the titration system can be changed by adding and / or removing the first dosing unit and / or by adding and / or removing the component.
  • the first dosing unit and the component each have a detection means whose unique identification can be transmitted to the control and / or regulating unit.
  • the control and / or regulating unit can query the presence and / or the absence of the first dosing unit and / or the component.
  • the control and / or regulating unit Due to the transmitted and / or interrogated identification as well as due to a positive and / or a negative query, in particular due to a multiple positive and / or negative query, the control and / or regulating unit, the added and / or removed first dosing unit and / or the Register a component and trigger an update of a configuration of the titration system stored in the operating program.
  • the control and / or regulating unit is informed about the absence as well as about the addition of a dosing unit and / or a component and based on this information triggers an update of the stored in the operating program configuration of the titration system.
  • the required identification and the required information can both be actively transmitted from the respective detection means to the control and / or regulating unit, as well as being registered as a positive or negative response to a query of the control and / or regulating unit.
  • Control unit has registered a lack and / or an addition of a dosing unit and / or a component, a message with a decision request on the upcoming change of the configuration is created and displayed to a user by means of a display.
  • the user may agree or disagree with the configuration change, for example, if the component and / or dosing unit has been added to an incorrect location.
  • the updating of the operating program stored configuration of the titration system is carried out after a positive confirmation of the decision query, wherein both the addition and / or removal of a dosing unit and / or components and the update can be performed both in the ready state of the titration module and during an analysis without a restart of the titration system and / or the control and / or regulating unit is required.
  • the unique identification can be transmitted by wire and / or wireless between the control and / or regulating unit and the first dosing unit and / or the component.
  • control unit may configure the configuration of the
  • the operating program is designed so that it can control and / or regulate the operating processes of the titration system. Under operation here, for example, different control commands, control programs, but also understood the capture and processing of measurement data.
  • FIG. 1 shows a simplified three-dimensional representation of a titration system with a basic module, two titration modules, three dosing units with connected storage vessels, an input and / or output unit and a titration arm with sample vessel, stirrer, sensors and supply lines;
  • FIG. 2 shows a simplified three-dimensional representation of a titration system with a basic module, a titration module and two metering units;
  • FIG. 3 shows a schematic rear view of a titration system with a basic module, four titration modules, a total of four dosing units and two titration arms;
  • Fig. 4 is a plan view of a detailvergrösserte recording device with partially inserted metering unit, for a better overview are the
  • FIG. 1 A preferred embodiment of a modular titration system is shown in FIG.
  • the titration system has a base module 1 and a control and / or regulating unit 28, which is arranged in the interior of the basic module 1 and only indicated in FIG.
  • the control and / or regulating unit 28 has at least one processor 5, a read / write memory 6 and an operating program.
  • Connected to the control and / or regulating unit 28 is an input and / or output unit 2 for data and information, which preferably has a touchscreen.
  • the basic module 1 has a titration arm 3 and a connection option 4 for a further titration arm, a receiving device 7 (see Figure 4 in detail) for a dosing unit 8, as well as a rotatable lock 9 for the respective dosing unit 8.
  • the mechanical detent 9 is preferably operated manually and blocks the carriage of the dosing unit 8 in the receiving device 7, whereby accidental removal of the dosing unit is prevented, for example during an analysis.
  • analysis is meant here, for example, a titration.
  • the titration arm 3 has an exchangeable sample vessel 18, into which a plurality of sensors 10 (three are shown) and one stirrer 11 protrude.
  • the sensors 10 are connected, for example, in each case via suitable cables 12 and interfaces with the control and / or regulating unit 28 arranged in the basic module 1 and are held by the titration arm 3.
  • the sensors 10, as well as the stirrer 11, each have a detection means (not shown here) which contains a clear identification as well as further information about the stirrer 11 or the individual sensors 10.
  • the dosing unit 8 is detachably connected to the receiving device 7 and can be locked in an operating position by means of the catch 9.
  • the lock 9 is preferably operated manually, in which this is transferred by rotation from an open to a closed position (see also Figure 2).
  • the dosing unit 8 has an exchangeable burette not explicitly shown here, which is driven by a drive (see FIG. 4) which is arranged in the basic module 1 and controlled by the control and / or regulating unit 28.
  • the buret included in the dosing unit 8 is preferably a piston-stroke buret. Dosing units with burettes of different volumes can be used. Both the dosing unit and the drive are known and will not be described here.
  • the receiving device 7 is a channel-like depression configured in the basic module 1, which can receive a dosing unit 8 and bring it into contact with the drive.
  • the receiving device 7 is configured in such a way that it can additionally serve as a parking position and / or exchange position for a dosing unit (see, for example, FIG. 5e). For this reason, the receiving device 7 is more than twice as long as the carriage of the dosing unit 8.
  • the basic module 1 On one side (see FIG. 1), the basic module 1 is connected to a first titration module 13.
  • This connection can be a permanent or a detachable connection.
  • a permanent connection exists when the basic module 1 and the first titration module 13 have, for example, a common housing or the housings are firmly connected to one another by suitable connecting means such as screws, rivets and / or by gluing.
  • a detachable connection between the basic module 1 and the titration module 13 can be achieved for example by any plug connection. Preference is given to a detachable magnetic connection of the basic module 1 with the titration module 13, in particular in combination with interlocking bulges or recesses in the housings of the basic module 1 and the titration module 13.
  • both the basic module 1 and the titration module 13 provided with at least one permanent magnet, which attract when the base module 1 and the titration module 13 below a certain distance to each other. The strength of the magnets is designed so that the titration module 13 adheres to the base module 1, but can also be removed again without tools.
  • the magnetic connection only serves for the mechanical support or the mechanical stability of the titration system.
  • the titration module 13 is additionally by means of suitable Cable connected to the basic module via a bus system.
  • a bus system is used for data and / or energy transmission (see also FIG. 3).
  • a detection means 40 is arranged, which interacts with the bus system and can transmit an unambiguous identification and further information concerning the titration module 13 as well as its position to the control and / or regulating unit 28.
  • the titration module 13 like the basic module 1, has a dosing unit 108 arranged in a receiving device, a catch 9 and a drive for the burette arranged in the dosing unit 108.
  • the receiving device of the titration module 13 is covered in this view by the dosing unit 108, wherein the receiving device based on the representation occupies the entire length of the titration module 13.
  • the titration module 13 is aligned with the base module 1 so that the receiving device of the titration module 13 directly adjacent to the receiving device 7 of the base module 1 and forms a common channel with this, so that a dosing unit 8, 108 either with reference to the drawing from the left into the receiving device of the titration module 13 or through it can be pushed into the receiving device 7 of the basic module 1 and can also be removed from the titration system in the opposite way.
  • Each dosing unit 8, 108 carries a first recognition element, here an RFID tag, which interacts with a second recognition element, in this case an RFID receiver, of which one is connected to each receiving device.
  • the recognition elements cause a dosing unit 8, 108, when in contact with a receiving device, to be automatically recognized and initialized by software implemented in the control and / or regulating unit 28, without the software, the control and / or Control unit 28 and / or the entire titration system must be restarted and / or initialized.
  • the dosing units can be connected to the titration system during operation and / or removed from it.
  • another titration module 113 is arranged on the side opposite the basic module 1 side.
  • the titration module 113 is likewise preferably detachably connected to the titration module 13.
  • Each titration module 13, 113 has on two opposite sides at least one permanent magnet 19 for forming this releasable, magnetic connection.
  • the titration module 113 is identical to the titration module 13, wherein the receiving device 207 with the dosing unit 208 arranged therein can be seen here.
  • the titration module 113 is connected to the titration module 13 such that the receiving devices 7, 207 of the basic module 1 and those of the titration modules 13, 113 form a coherent channel.
  • at least one dosing unit can thus be pushed from the left into the receiving device 207, moved to any receiving device 7, 207 arranged in one of the titration modules 13, 113 or the basic module 1 and locked there.
  • the dosing unit can be separated from the titration system in the opposite way and / or via the basic module 1, which is also designed as a parking position and / or exchange position.
  • the dosing unit 208 likewise has an exchangeable burette and is connected to a distributor 15 belonging to the dosing unit 208 via suitable hoses 14 or lines made of a chemical-resistant material.
  • This distributor 15 has a plurality of hose connections 16, three of which are shown here, and is connected with separate tubes 14 each having a supply vessel 17 having a titration means, the burette arranged in the dosing unit 208 and the sample vessel 18.
  • the manifold 15 with the three lines 14 shown here fulfills the task of a multi-way cock and can either be switched so that the burette is connected to the storage vessel 17 or to the sample vessel 18, so that the burette can absorb and release titrant ,
  • burettes preferably piston stroke burettes are used with a glass cylinder with a defined volume, which interact with a arranged in the titration module 113 drive.
  • these features are provided in Figure 1 only for the metering unit 208 with reference numerals, the other metering units 8, 108 are constructed analogously.
  • the modularity of the titration system will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in FIG. In this illustration, some elements of the titration system are not yet connected to it for clarity, but in a kind of exploded view.
  • the titration system consists of the basic module 1 and a titration module 13, which each have a receiving device 7, 107 and a dosing unit 8, 108.
  • the basic module 1 has a titration arm 3, which is shown here without sensors, sample vessel or stirrer and not yet connected to the titration system, so that a covered connection 4 and an open connection 104 for a titration arm can be recognized.
  • a titration arm 3 a known stationary titration stand with a sample vessel and / or a sample changer can also be connected to the basic module 1.
  • the base module 1 is separated from the titration module 13, so that a part of the positions of the magnets 19 is visible.
  • the magnets 19 are arranged on one side within the housing of the basic module 1 or on two opposite sides of the housing of the titration module 13 and dashed lines, wherein only one possible position of the magnets 19 is shown, it is also possible the magnets 19 and To arrange other mechanical connection means at another position on or in the housing.
  • the dosing unit 108 is not yet connected to the titration module 13, so that both the channel-like receiving device 107, as well as a guide column 20 can be seen with a guide groove 24 formed therein.
  • the dosing unit 108 consists of a carriage 22, which with the
  • Cradle 107 cooperate and can be pushed into or through this, a cylinder-like housing 21 which has an exchangeable burette and a holder 32 which connects the burette housing 21 with the manifold 15.
  • a first detection element is arranged, which with a second in each Recording device 7, 107 contained interacting detection element such that a dosing unit 8, 108 is automatically detected when it is moved into a receiving device 7, 107 (see Figure 4).
  • the receiving device 107 is designed such that a dosing unit 8, 108 can be pushed from two sides into it, the receiving device 107 thus occupies the entire length of the titration module 13 with reference to the drawing.
  • the receiving device 107 has a drive shaft 23 which cooperates with the arranged in the titration module 13 drive.
  • An identical drive with drive shaft is also arranged in the base module 1, which is however hidden in this view by the dosing unit 8.
  • the drive shaft 23 cooperates with the burette arranged in the dosing unit 108 when the dosing unit 108 is located in the receiving device 107 and the dosing unit 108 is secured with the catch 109 in the receiving device 107.
  • the arranged on the base module 1 detent 9 is shown in the securing position and arranged on the titration module 13 detent 109 in the open position.
  • the dosing unit 108 is also guided by a rotatable guide column 20 in its movement or locked by the guide column 20 in the operating position.
  • the guide column 20 has a groove 24, which can cooperate with a arranged on the holder 32 of the dosing unit 108 projection 25.
  • Each dosing unit 8, 108 is secured on the one hand by the manually releasable lock 9, 109, as well as by the rotatable guide column 20.
  • Use of the dosing unit 8, 108 is only possible if it is in contact with the lock 9, 109 and with the guide column 20.
  • the guide column 20 is rotated in relation to their arrangement shown in Figure 2 by 90 °, so that the groove 24 is then perpendicular to the receiving device 107.
  • the rotation of the guide column 20 causes rotation of the projection 25, whereby the lines 14 are released from the manifold 15 and the titrant can be forwarded from the storage vessel to the dosing unit and to a sample.
  • FIG. 3 shows a schematic rear side view of a further exemplary embodiment of a titration system, which has a basic module 1 with two titration arms 3, an external input and / or output unit 31 configured as a computer, and four titration modules 13, 113, 213, 313, each with a dosing unit 8, 108, 208, 308.
  • the basic module 1 is connected via suitable means, such as magnets, to the first titration module 13, which in turn is connected to the titration module 213 via the titration module 113.
  • the titration module 313 is spatially separated from the other titration modules and only electrically connected to the base module 1 via the titration modules 13, 113, 213.
  • the titration system is connected to an external computer, which serves as an input and / or output unit 31.
  • the external input and / or output unit 31 is connected via a cable directly to the titration system, wherein the control and / or regulating unit is integrated in this example in the external input and / or output unit 31.
  • the metering units 8, 108, 208, 308, the titration modules 13, 113, 213, 313 and the basic module 1 essentially correspond to those already shown in FIGS. 1 and 2 and will not be explained again here.
  • the basic module 1 has at least one output socket 26 and each titration module 13, 113, 213 has an input socket 27 and an output socket 126.
  • the sockets 26, 126, 27 are preferably designed as a CAN bus system.
  • CAN bus systems allow both the data and / or energy transfer, and the automatic detection and initialization of a titration module 13, 113, 213, 313 attached to the titration system during operation.
  • each titration module 13, 113, 213, 313 has a recognition means 40 with a unique identification.
  • the recognition means 40 has, in addition to a unique identification, for example in the form of a serial number or an identification chip, a non-volatile read / write memory and a microcontroller.
  • each titration module 13, 113, 213, 313 For the data and / or energy transfer from the arranged in the base module 1 control and / or control unit to the four titration modules 13, 113, 213, 313 and in particular arranged in each titration module 13, 113, 213, 313 drive is in each case an output jack 26, 126 connected to an input jack 27 so that the base module 1 and the titration modules 13, 113, 213, 313 are connected in series.
  • the circuit is designed such that the data and / or energy connection are looped through the titration modules 13, 113, 213.
  • the CAN bus system is used not only for data and / or energy transfer from the control and / or regulating unit to the titration modules 13, 113, 213, 313, but also for data transfer from the titration modules 13, 113, 213, 313 back to the control and / or control unit.
  • the control and / or regulating unit has several slots for different plug-in cards.
  • One of the slots is for a mainboard with the processor provided, the other slots can be used for the installation of various plug-in cards that control, for example, sensors, sample changer, stirrer, pumps, scales, the input and / or output unit, a printer or other peripherals .
  • the plug-in cards can have, for example, an RS232 interface, USB ports, CAN bus systems, parallel ports, serial ports, as well as special process connections and other known connections.
  • a CAN bus system for connecting the titration modules 13, 113, 213, 313 to the basic module 1 and together in combination with a recognition element belonging to each component ensures a particularly user-friendly combination of individual titration systems.
  • each component and / or each dosing unit On the basis of the recognition means assigned to each component and / or each dosing unit, it is possible, for example, to connect and automatically detect a dosing unit during operation of the titration system and even during analysis with any receiving device, whereby both the type of dosing unit and its position can be registered in the titration system ,
  • FIG. 4 shows, as a partial view, a plan view of a receiving device and a dosing unit of a basic module or a titration module.
  • the dosing unit 8 only partially in the receiving device 7 and the lock 9 is open. The elements are shown partially broken, so that an insight into the interior is possible.
  • the recording device 7 shown represents a part of a basic module 1, of which only a part of the housing can be seen here. It should be noted that the receiving device 7 of the basic module 1 is substantially identical to that of any titration module.
  • the burette housing 21 and the carriage 22 cooperating with the receiving device 7 can be seen in this illustration, above all.
  • a first detection element 29 is arranged and below the receiving device 7, a second detection element 30 is disposed inside the housing of the base module 1, wherein the arrangement of the first and second detection element 29, 30 can also be reversed.
  • the first recognition element 29 is configured as a passive element and the second recognition element 30 as an active element, so that at least the first recognition element 29 does not require its own power supply. This is particularly advantageous since a dosing unit equipped with a piston-stroke burette can interact by means of a drive shaft 23 arranged in the receiving device 7 and therefore does not require its own power supply.
  • a recognition element preferably the first recognition element 29 connected to the dosing unit 8 has a non-volatile read / write memory in which, inter alia, a unique identification number is stored.
  • the read / write memory can additionally be described with data specific to the dosing unit 8 as well as with user-specific data.
  • the data of the dosing unit 8 are stored in a specially secured area of the memory for which a user has only a read authorization. This data, which includes information such as the buret volume and its tolerance, the burette serial number, the time of the last and / or the next certification, can then be changed only by persons with reading and writing rights, for example as part of a maintenance or certification.
  • the user will be able to read and write so that the user can store specific information for his application.
  • user-specific information includes, for example, the name, the concentration, the lot number, the expiration date and the titer of the titrant used, the time of the last and / or the next titer check, as well as the preferred filling speed and u.
  • U. also rules and deadlines, which z. B. prevent the use of the titrant beyond its expiration date.
  • the input of this information takes place, for example, via an input and / or output unit connected directly or via an Ethernet connection to the titration system, when the dosing unit 8 is connected to the receiving device 7.
  • the first recognition element 29 is a passive RFID transponder and the second recognition element 30 is a corresponding active transmitter and / or receiver unit, which directly or via the CAN bus system with the control and arranged in the base module 1 / or control unit is connected.
  • Passive RFID transponders and corresponding active transmitter and / or receiver units are distributed at different ranges by various companies such as Infineon. Particularly advantageous for this embodiment is the use of near-field, ie in a frequency range of about 100 to about 150 kHz and preferably between 120 and 130 kHz and with a range of about 10 to 30 cm working recognition elements.
  • the configured as a transmitter and / or receiver unit second detection element 30 is connected either directly or by means of a data and / or energy transfer connection between at least one titration module and the base module 1 with the arranged in the base module 1 control and / or regulating unit.
  • the second detection element 30 is supplied with energy via this connection, among others, and activated.
  • the second detection element 30 sends out an electromagnetic wave as a signal.
  • first identification element 29 designed as an RFID transponder
  • this is activated by the signal of the transceiver unit 30 and supplied with energy inductively.
  • the second Detection element 30 sends the activated and inductively powered first recognition element 29 a data stream, which includes an identification number, to the second recognition element 30, which returns the data to the control and / or regulating unit for automatic recognition and initialization of a first recognition element 29 having dosing unit 8 forwards.
  • the control and / or regulating unit receives both data about the position of the dosing unit 8, that is about which recording device it is in, as well as system and user-specific data, which were previously stored in the read / write memory of the first detection element 29.
  • An inventive titration system is designed such that a
  • Dosage unit 8 with a first recognition element 29 can also be moved through more than one receiving device 8 (see FIGS. 1 and 2) before the dosing unit 8 is preferably locked manually in a specific receiving device 7, wherein each receiving device is connected to a respective second recognition element 30 is. Therefore, the at least one second detection element 30 arranged in the at least one receiving device of a titration system is preferably operated such that it emits an interrogation signal only at certain time intervals, so that a dosing unit 8 moving through a receiving device or located nearby does not immediately recognize and initialize becomes.
  • a positive reaction of a specific first recognition element 29 to more than one interrogation signal of a specific second recognition element 30 indicates that the dosing unit 8 having the specific first recognition element 29 is located in the receiving device 7 having the specific second recognition element 30 and not only by this receiving device is pushed through.
  • an initialization of a dosing unit 8 having a first recognition element 29 does not take place until at least two positive responses to the interrogation signals of a second recognition element 30 have taken place.
  • the time interval for sending the interrogation signal is generally between one second and a few minutes.
  • the initialization of a dosing unit 8 having a first recognition element 29 comprises the transmission of the data and information from the first recognition element 29 to the second recognition element 30 and further to the control unit. and / or control unit.
  • the transmitted data and information are read out and processed by the software of the titration system implemented in the control and / or regulating unit.
  • the user receives a message that a new dosing unit has been connected to the titration system and that it has the properties determined from the transmitted information and data.
  • the properties include above all the system and user-specific information already described, which are stored in the memory of the first recognition element.
  • the user has the option to confirm or deny this message, if the dosing unit z. B. is not yet connected to the desired recording device. After initializing the dosing unit, the user has the option of modifying the user-specific data and information.
  • a dosing unit is designed such that it can be connected to any receiving device of a titration system and locked therein.
  • a connection between a receiving device and a metering unit is through the
  • FIGS. 5a to 5e various embodiments of the receiving devices explained in FIGS. 1 to 4 are shown in highly schematic form.
  • FIGS. 5a to 5e each depict a plan view of a titration module 13 or a basic module 1, as described with reference to FIGS. 1 to 4, wherein the titration module 13 and the basic module 1 are shown in a highly schematic manner and not true to scale.
  • the dotted lines indicate the connection option for further titration modules and / or a basic module.
  • FIG. 5a shows a plan view of a titration module 13 with a receiving device 34, which extends like a channel over the entire length of the titration module 34.
  • a metering unit can be pushed into the receiving device 34 from both sides. If a plurality of titration modules designed in this way adjoin one another, then the receiving devices form a common channel, so that one Dosing unit can be pushed through one or more titration modules in any receiving device 34 (sa figure 1).
  • FIG. 5b shows a titration module 13 with a receiving device 35, which is open only to one side and thus can only receive one dosing unit, but is not configured in such a way that a dosing unit could be pushed through the receiving device 35.
  • the channel-like depression of the receiving device 35 runs perpendicular to the line formed by the titration modules arranged side by side and is designed as a recess which is bounded on three sides by the housing of the titration module 13.
  • This embodiment of the receiving device 35 is particularly advantageous in titration systems with multiple titration modules, since the metering units can be replaced independently.
  • FIG. 5c shows a titration module 13 with a receiving device 36, which is configured in the shape of a T and thus combines the advantages of the receiving devices 34, 35 shown in FIGS. 3a and 3b.
  • a titration module 13 can be installed in the middle so that the dosing units can be replaced at several points or at a non-terminal titration module, without obstructing pushing through titration modules arranged side by side with the receiving device configured in this way becomes.
  • FIG. 5d shows a plan view of a titration module 13 with a receiving device 37, which is designed such that a dosing unit can be inserted from above into the receiving device 37. As in FIG. 5b, this is a receiving device 37 which can not interact with the receiving devices of other titration modules.
  • FIG. 5e shows a basic module 1 with a two-part receiving device.
  • the one, another connectable titration module facing portion 38 is designed slightly narrower than the titration module facing away from the region 39, which is connected to the region 38.
  • the embodiment of the region 38 corresponds to the configuration of the receiving device shown in FIG. 5a.
  • the area 39 can serve both as a parking position for a metering unit, which is currently not in operation, as well as a replacement position for metering units, since the area 39 is designed so that a metering unit z. B. can be inserted or removed from above into the receiving device.
  • This two-part embodiment is particularly advantageous when a titration module with a single
  • Recording device is used sequentially with two metering units, for example, for back titrations, because then the just not required metering unit can be set in the parking position.
  • a titration system can have a basic module and at least one titration module, wherein the basic module and / or a titration module can have either identical or different recording devices.
  • a titration system can be adapted individually to the needs of the user, the components and dosing units connectable to the titration system each having a recognition means, for example an RFID tag interacting with an RFID receiver, or a microcontroller having a unique identification and a Nonvolatile read / write memory, by means of which each component and / or each dosing unit can both be clearly identified, and their position in the titration system can be registered after connection to the same.
  • a recognition means for example an RFID tag interacting with an RFID receiver, or a microcontroller having a unique identification and a Nonvolatile read / write memory
  • Such detection means can be connected to a variety of components, such as various sensors, a stirrer, one or more sample changers, storage containers, an external evaluation unit, such as a computer designed accordingly, or other analysis and / or peripheral devices, to which both a balance to determine the sample weight as well as a printer.
  • components such as various sensors, a stirrer, one or more sample changers, storage containers, an external evaluation unit, such as a computer designed accordingly, or other analysis and / or peripheral devices, to which both a balance to determine the sample weight as well as a printer.
  • a recognition means comprises a microcontroller, a non-volatile memory and a unique identification in the form of a serial number or a special ID chip.
  • the detection means is configured to be connected via a suitable for the power and data transmission connector with the control and / or regulating unit.
  • RFID tags and corresponding transmitter-receiver units are used as recognition elements for the metering unit.
  • a titration system according to the invention can have as recognition elements, for example, a barcode and a barcode reader and / or a maxicode with a corresponding reader.
  • the detection elements can be arranged at any position in the housing of the dosing unit or the receiving device, as long as they are able to communicate with each other.
  • the dosing unit and at least one further component can be connected to the titration system during operation, recognized by it and initialized. It is also possible to remove them from the titration system, which can also be detected automatically. The automatic detection takes place via suitable detection means.
  • the known sample changers include, for example, rotatable rondels which are equipped with a plurality of holders for sample vessels, which are conducted past a stationary titration arm.
  • a virtually unlimited number of components can be connected to a basic module, preferably the number of titration modules in a titration system is between one and ten.
  • the basic module and / or at least one titration module can have at least one receiving device, and titration systems can also be implemented which have a basic module and / or at least one titration module without or also with more than one receiving device.
  • control and / or regulating unit can be integrated both in the basic module and in an external input and / or output unit. Furthermore, a control and / or regulating unit arranged in the basic module can have an Ethemet connection and can thus be controlled via an input and / or output unit spatially separated from the titration system. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Titrationssystem mit einem Grundmodul (1), einer Steuer- und/oder Regeleinheit (28), welche einen Prozessor mit einem Betriebsprogramm aufweist, einer austauschbaren ersten Dosiereinheit (8) und mindestens einer elektronisch mit der Steuer- und/oder Regeleinheit lösbar verbundenen Komponente, insbesondere einer weiteren Dosiereinheit (108, 208), einem Sensor (10), einer Steckkarte und/oder einem Titrationsmodul (13, 113), dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dosiereinheit und die Komponente je ein Erkennungselement mit einer eindeutigen, an die Steuer- und/oder Regeleinheit übertragbaren Identifikation aufweisen, und dass das Titrationssystem derart ausgestaltet ist, dass im betriebsbereiten Zustand des Titrationssystems und insbesondere während einer Analyse das Hinzufügen und/oder Entfernen der ersten Dosiereinheit und/oder der Komponente automatisch registrierbar und eine im Betriebsprogramm hinterlegte Konfiguration des Titrationssystems automatisch aktualisierbar ist.

Description

Titrationssystem
Die Erfindung betrifft ein modulares Titrationssystem.
Automatisierte Titratoren oder Titrationssysteme werden vor allem in chemischen Laboratorien zur einfachen und effizienten titri metrischen Analyse von meist flüssigen Proben eingesetzt.
Die bekannten Titrationssysteme weisen im Allgemeinen eine oder mehrere mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit verbundene Dosiereinheiten auf. Jede Dosiereinheit weist im Allgemeinen eine darin angeordnete Bürette auf und ist an eine Vorratsflasche angeschlossen, welche ein Titrationsmittel wie beispielsweise eine Base oder eine Säure in einer bekannten Konzentration enthält. Eine zu untersuchenden Probe befindet sich in einem geeigneten Probengefäss und wird schrittweise mit vorgegebenen Mengen eines Titrationsmittels versetzt. Zur Überwachung von Änderungen, welche durch die Zugabe von Titrationsmittel auftreten, sind ein oder auch mehrere Sensoren in Kontakt mit der Probe. Es können beispielsweise Temperaturfühler, pH-Sensoren, Leitfähigkeitssensoren, Sensoren für die Karl-Fischer-Titration oder andere bekannte Sensoren eingesetzt werden.
Die bekannten Titrationssysteme sind im Allgemeinen für den Einbau einer vorbestimmten Anzahl von Dosiereinheiten in ein Grundgerät, welches nur begrenzt erweiterbar ist, ausgelegt. In der DE 39 13 632 A1 wird beispielsweise ein Titrationssystem offenbart, bei dem mehrere Dosiereinheiten auf einem Grundgerät angeordnet werden können.
Die EP 1 103 793 A1 offenbart eine Dosiereinrichtung mit einer Dosiereinheit, welche mit einem Vorratsgefäss verbunden ist. Das Vorratsgefäss weist ein elektronisches Etikett in Form einer eines Schreib-/Lesespeichers auf, welcher Angaben zum Inhalt und zum Restvolumen des Vorratsgefässes enthält, wobei diese Angaben bei jedem Wechsel des Vorratsgefässes erneut eingegeben bzw. zurückgesetzt werden müssen. Die EP 0994350 A1 offenbart eine Mess- oder Dosiervorrichtung mit einem Sensor und einem Vorratsgefäss mit einer Kalibrierlösung, wobei der Sensor und das Gefäss Kalibrierdaten mit einem Grundgerät austauschen können.
Ein Titrationssystem sollte vor allem besonders leicht, einfach und trotzdem sicher zu bedienen sein und gleichzeitig eine einfache Umsetzung der gesetzlich geforderten Normen ermöglichen. Für einen Benutzer ist es daher vorteilhaft, wenn ein Titrationssystem jederzeit schnell und einfach verändert und individuell an seine Bedürfnisse angepasst werden kann. Ein besonders benutzerfreundliches Titrationssystem stellt das Titrationssystem nach Anspruch 1 sowie das Verfahren zu dessen Betrieb nach Anspruch 13 dar.
Ein Titrationssystem weist ein Grundmodul, eine Steuer- und/oder Regeleinheit, welche einen Prozessor mit einem Betriebsprogramm aufweist, eine austauschbaren ersten Dosiereinheit und mindestens eine elektronisch mit der Steuer- und/oder Regeleinheit lösbar verbundene Komponente auf. Eine derartige Komponente kann insbesondere eine weitere Dosiereinheit, ein Sensor, eine Steckkarte und/oder ein Titrationsmodul sein. Sowohl die erste Dosiereinheit als auch die Komponente weisen je ein Erkennungsmittel mit einer eindeutigen Identifikation auf, welche an die Steuer- und/oder Regeleinheit übertragbar ist. Das Titrationssystem ist derart ausgestaltet, dass im betriebsbereiten Zustand des Titrationssystems und insbesondere während einer Analyse das Hinzufügen und/oder das Entfernen der ersten Dosiereinheit und/oder der Komponente automatisch registrierbar ist und eine im Betriebsprogramm hinterlegte Konfiguration des Titrationssystems automatisch aktualisierbar ist.
Ein solches Titrationssystem ist sehr benutzerfreundlich, da der Benutzer das System nicht nur im ausgeschalteten Zustand, sondern sowohl im betriebsbereiten Zustand und sogar während der Durchführung einer Analyse durch das Hinzufügen und/oder Entfernen einer Dosiereinheit und/oder einer Komponente zum Beispiel für eine folgende Analyse umrüsten kann. Das Hinzufügen und/oder das Entfernen einer Dosiereinheit und/oder einer Komponente ist von der Steuer- und/oder Regeleinheit registrierbar und kann eine Aktualisierung der im Betriebsprogramm hinterlegten Konfiguration des Titrationssystems auslösen, ohne dass eine laufende Analyse beeinträchtigt wird oder gestoppt werden muss. Aufgrund der mittels der Erkennungsmittel übertragenen Informationen kann nicht nur das Entfernen und/oder das Hinzufügen einer Komponenten und/oder einer Dosiereinheit registriert werden, sondern auch die Anordnung der verschiedenen Teile des Titrationssystems untereinander. Das Erkennungsmittel dient somit dazu die dieses tragende Komponente und/oder Dosiereinheit eindeutig zu identifizieren und auch zu lokalisieren, also deren Position im Titrationssystem zu ermitteln.
Jedes der Erkennungsmittel weist eine eindeutige, unveränderbare Identifikation auf, beispielsweise in Form einer Seriennummer, an Hand derer die Dosiereinheit und/oder die Komponente eindeutig identifiziert werden kann.
Das Titrationssystem ist vorzugsweise modular ausgestaltet, wodurch es dem
Anwender ermöglicht wird, sich ein individuelles, an seine persönlichen Bedürfnisse angepasstes Titrationssystem zusammenzustellen und bei Bedarf das System entsprechend zu erweitern, indem er das Titrationssystem um eine individuelle Anzahl von Komponenten und/oder Dosiereinheiten ergänzt. Die Komponenten sowie auch die Dosiereinheiten sind so ausgestaltet, dass sie im laufenden Betrieb an die Steuer- und/oder Regeleinheit anschliessbar und/oder von dieser entfernbar sind. Die Komponenten und/oder die Dosiereinheiten können nach dem Anschliessen und/oder Entfernen automatisch von der Steuer- und/oder Regeleinheit erkannt und initialisiert werden.
Die Steuer- und/oder Regeleinheit weist mindestens einen Prozessor, ein Mainboard, eine Schnittstelle, einen Speicher und ein Bussystem, vorzugsweise ein CAN- Bussystem (CAN; Controller area network), auf.
Eine Komponente kann beispielsweise ein Rührer, ein Probenwechsler, ein Vorratsgefäss, eine externe Auswerteeinheit und/oder ein Analyse- oder Peripheriegerät, wie eine Waage oder ein Drucker, sein, wobei das Titrationssystem so ausgelegt ist, dass es ein oder mehrere gleichartige und/oder verschiedenartige Komponenten und/oder Dosiereinheiten aufweisen sowie ansteuern kann. Der Begriff Peripheriegerät steht hier für ein beliebiges an das Titrationssystem anschliessbares Gerät. - A -
Die Erkennungsmittel der Dosiereinheit und/oder der Komponente weisen einen nichtflüchtigen Schreib-/Lesespeicher auf, in welchen systemspezifische und/oder anwenderspezifische Daten einschreibbar sind. Das Einschreiben der Daten kann entweder werksseitig und/oder durch den Benutzer geschehen. Vorzugsweise weist der Speicher zumindest einen geschützten, beispielsweise einen Passwortgeschützten und/oder schreibgeschützten Bereich auf, welcher durch den Benutzer nicht verändert werden kann. Die systemspezifischen Daten können beispielsweise neben einer eindeutigen Seriennummer zusätzlich Informationen über die Parameter der Dosiereinheit und/oder der Komponente, wie das Volumen, ein Ablaufdatum, die zugehörige Messtoleranz einer Dosiereinheit bzw. der darin angeordneten Bürette und/oder Informationen zur Zertifizierung der Dosiereinheit und/oder der Komponente umfassen. Die anwenderspezifischen Daten können unter anderem Information zum verwendeten Titrationsmittel, wie dessen chemische Zusammensetzung, Chargennummer, Titerkonzentration und/oder den Zeitpunkt der letzten Titerüberprüfung, sowie auch andere für den Anwender relevante Informationen und Daten umfassen. Sowohl die System- als auch die anwenderspezifischen Daten können zwischen dem Erkennungsmittel und der Steuer- und/oder Regeleinheit ausgetauscht und gegebenenfalls angepasst werden.
Vorzugsweise sind die erste Dosiereinheit und/oder die Komponente sowohl elektronisch als auch mechanisch mit dem Titrationssystem verbunden, wobei die elektronische Verbindung derart angelegt ist, dass die Dosiereinheit und/oder die Komponente mit der Steuer- und/oder Regeleinheit kommunizieren können. Es kann sich dabei sowohl um einen monodirektionale als auch um eine bidirektionale Kommunikation handeln, wobei in der Regel eine bidirektionale Kommunikation möglich ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Erkennungsmittel ein erstes mit der ersten Dosiereinheit oder der Komponente verbundenes Erkennungselement auf, welches zur drahtlosen Übertragung der eindeutigen Identifikation an ein zweites mit dem Titrationssystem verbundenen Erkennungselement ausgestaltet ist. Eine drahtlose Kommunikation zwischen dem Titrationssystem und der Dosiereinheit und/oder der Komponente kann beispielsweise mit der RFID Technik (RFID, radio frequency identification) realisiert werden, indem ein Erkennungselement als RFID Transponder und das andere als RFID Empfänger ausgestaltet ist. RFID-Transponder, welche auch als RFID-Tags bezeichnet werden, zeichnen sich häufig bereits herstellerseitig durch eine eindeutige Identifikation in Form einer Seriennummer sowie einen im Allgemeinen nicht-flüchtigen Schreib-/Lesespeicher aus. Es sind aktive und passive RFID-Transponder bekannt, wobei vorzugsweise passive Transponder, welche keine separate Stromversorgung benötigen, in Kombination mit einer aktiven Sender- und/oder Empfängereinheit eingesetzt werden.
In einem bevorzugten Ausfühgrungsbeispiel ist das Erkennungsmittel ein aktives Erkennungsmittel welches neben einem Schreib-/Lesespeicher und der eindeutigen Identifikation einen MikroController aufweist und in der Lage ist, aktiv mit der Steuer- und/oder Regeleinheit zu kommunizieren.
Die Konfiguration eines erfindungsgemässen modularen Titrationssystems ist extrem flexibel, wodurch es ermöglicht wird die erste Dosiereinheit und/oder die Komponente direkt und/oder über mindestens eine weitere Komponente elektronisch mit der Steuer- und/oder Regeleinheit zu verbinden. Mindestens eine Dosiereinheit und/oder mindestens eine Komponente können sozusagen in Reihe oder parallel an die Steuer- und/oder Regeleinheit angeschlossen werden.
Die Steuer- und/oder Regeleinheit weist mindestens eine Schnittstelle zur Daten- und/oder Energieübertragung auf. Die Dosiereinheit und/oder die Komponente können über eine geeignete Schnittstelle elektronisch mit der Steuer- und/oder Regeleinheit verbunden werden. Je nach anzusteuernder Dosiereinheit und/oder Komponente kann die mindestens eine Schnittstelle als RS232-Schnittstelle, USB-Schnittstelle, Ethemetanschluss, TTL-Schnittstelle, CAN-Bus-Anschluss, Strom- und/oder Spannungsanschluss, paralleler Port, serieller Port und/oder einen spezifischen Anschluss für einen Sensor, einen Messfühler und/oder ein Peripheriegerät ausgestaltet sein. Diese Aufzählung stellt nur einen kleinen Teil der möglichen Schnittstellen und/oder Anschlüsse dar. Prinzipiell können alle bekannten Schnittstellen und elektronischen Anschlüsse realisiert werden. In der Regel weist ein erfindunsgemässes Titrationssystem mehrere verschiedenartige Schnittstellen auf. Das Grundmodul des Titrationssystems ist mit der Steuer- und/oder Regeleinheit verbunden, welche entweder einen Teil des Grundmoduls darstellt oder auch als getrenntes Gerät realisiert sein kann. Die Steuer- und/oder Regeleinheit, das Grundmodul sowie die mindestens eine Komponente, insbesondere ein Titrationsmodul, sind so ausgestaltet, dass Daten und/oder Energie in beliebiger Richtung zwischen ihnen übertragen werden können, wobei die Kommunikation vorzugsweise mittels eines Bussystems erfolgt. Besonders vorteilhaft sind CAN- Bussysteme. Ein CAN-Bussystem ist ein bekanntes Bussystem, welches sowohl einen Daten- als auch einen Energietransfer ermöglicht, sowie eine automatische Erkennung der über dieses Bussystem angeschlossenen Komponenten. Über ein CAN- Bussystem kann beispielsweise ein Titrationsmodul somit im laufenden Betrieb an das Titrationssystem angeschlossen, erkannt und initialisiert werden, ohne dass das Titrationssystem, die Steuer- und/oder Regeleinheit und/oder eine das Titrationssystem steuernde Software oder Betriebsprogramm neu gestartet und/oder neu initialisiert werden muss. Das Titrationssystem kann im Betrieb um weitere Komponenten, wie Titrationsmodule und/oder andere Peripheriegeräte erweitert werden, welche in Abhängigkeit des verwendeten Anschlusses automatisch erkannt werden können. Die Titrationsmodule verfügen vorzugsweise über keine separate Energieversorgung sondern werden über ein geeignetes, für den Daten- und Energietransfer ausgestaltetes Bussystem, über die Steuer- und/oder Regeleinheit mit Energie versorgt und auch über diese angesteuert.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Titrationsmodul und/oder das Grundmodul eine Aufnahmevorrichtung und einen Antrieb für eine Dosiereinheit auf, wobei insbesondere das Grundmodul eine oder mehrere Aufnahmevorrichtungen sowie einen oder mehrere Antriebe für eine oder mehrere Dosiereinheiten aufweisen kann. Diese Anordnung ist vorteilhaft, da so bereits das Grundmodul allein ein funktionsfähiges Titrationssystem darstellt, welches mit einem oder mehreren Titrationsmodulen oder anderen Komponenten kombiniert und/oder erweitert werden kann.
Die Dosiereinheit weist vorzugsweise eine bekannte Kolbenhub-Bürette mit einem Glaszylinder mit einem definierten Volumen auf. Der Kolben einer derartigen Bürette wird über einen Antrieb in dem Glaszylinder kontrolliert bewegt, so dass die Bürette bzw. der Glaszylinder ein bestimmtes Volumen des Titrationsmittels aufnehmen und/oder wieder abgeben kann.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Titrationsmodul mindestens zwei nebeneinander angeordnete Titrationsmodule auf, welche elektronisch mit der Steuer- und/oder Regeleinheit verbunden sind. Die Titrationsmodule sind derart mechanisch miteinander verbunden, dass ihre Aufnahmevorrichtungen einen gemeinsamen Kanal zur Aufnahme und/oder zum Hindurch bewegen mindestens einer Dosiereinheit ausbilden. Der gemeinsame Kanal ermöglicht das einfache Einsetzen und/oder Entfernen einer Dosiereinheit. Vorzugsweise weist ein für den Betrieb mehrerer Dosiereinheiten ausgelegtes Titrationssystem zudem mindestens eine als Parkposition und/oder Austauschposition ausgestaltete Aufnahmevorrichtung auf.
Ein erfindungsgemässes Titrationssystem weist eine elektronisch mit der Steuer und/oder Regeleinheit verbundene Anzeige auf, welche je nach Ausgestaltung auch als Eingabeeinheit dienen kann. Mittels der Anzeige kann beispielsweise die Konfiguration des Titrationssystems angezeigt werden, wie auch Analyseroutinen und/oder Analyseergebnisse. Über eine kombinierte Anzeige- und Eingabeeinheit können beispielsweise System- und/oder benutzerspezifische Daten, Analyseroutinen und/oder Steuerbefehle eingeben werden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Steuer- und/oder Regeleinheit im Grundmodul angeordnet, wobei ein Titrationssystem auch mit einer externen Steuer- und/oder Regeleinheit zusammenwirken kann, welche gegebenenfalls auch die Anzeige- und/oder Eingabeeinheit bereitstellt.
Zur Eingabe der anwenderspezifischen Daten und/oder zur Eingabe von Steuerbefehlen und/oder Steuerprogrammen weist das Titrationssystem eine Ein- und/oder Ausgabeeinheit auf. Die Ein- und/oder Ausgabeeinheit kann beispielsweise ein mit der Steuer- und/oder Regeleinheit verbundenes Terminal, eine Tastatur und/oder einen externen Computers aufweisen. Die Ein- und/oder Ausgabeeinheit kann sowohl als Touchscreen, als auch als Monitor mit integrierter Tastatur oder als Teil eines externen Computers ausgestaltet sein. Zusätzlich kann das Titrationssystem z. B. einen Drucker, einen internen Speicher oder einen externen Speicher zur Ausgabe bzw. zum Speichern der Daten aufweisen. Die Steuer- und/oder Regeleinheit kann in einer externen Ein- und/oder Ausgabeeinheit beispielsweise einem externen Computer angeordnet sein, welcher sowohl direkt als auch über eine beliebige Datenschnittstelle, beispielsweise über USB; CAN-Bus oder Ethernet, mit dem Titrationssystem verbunden sein kann. Im letzteren Fall ist es vorteilhaft, wenn das Grundmodul zumindest einen Teil der Steuer- und/oder Regeleinheit umfasst, welche dann von dem externen Computer ferngesteuert werden kann.
Ein Verfahren zum Betrieb eines Titrationssystems mit einem Grundmodul, einer Steuer- und/oder Regeleinheit, welche einen Prozessor mit einem Betriebsprogramm aufweist, einer austauschbaren ersten Dosiereinheit, und mindestens einer elektronisch mit der Steuer- und/oder Regeleinheit lösbar verbundenen Komponente, welche insbesondere eine weitere Dosiereinheit, ein Sensor, eine Steckkarte, ein Titrationsmodul, ein Rührer, ein Probenwechsler, ein Vorratsgefäss, eine externe Auswerteeinheit und/oder eine Analyse- oder Peripheriegerät ist, und wobei die erste Dosiereinheit und die Komponente je ein Erkennungsmittel mit einer eindeutigen Identifikation aufweisen, zeichnet sich dadurch aus, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit nach einer Veränderung einer bestehenden Konfiguration des Titrationssystems im betriebsbereiten Zustand und/oder während einer Analyse eine Aktualisierung einer im Betriebsprogramm hinterlegten Konfiguration des Titrationssystems auslöst. Das Titrationssystem kann durch das Hinzufügen und/oder das Entfernen der ersten Dosiereinheit und/oder durch Hinzufügen und/oder Entfernen der Komponente verändert werden. Die erste Dosiereinheit und die Komponente weisen jeweils ein Erkennungsmittel auf, dessen eindeutige Identifikation an die Steuer- und/oder Regeleinheit übertragen werden kann. Weiterhin kann die Steuer- und/oder Regeleinheit das Vorhandensein und/oder das Fehlen der ersten Dosiereinheit und/oder der Komponente abfragen. Aufgrund der übermittelten und/oder abgefragte Identifikation sowie aufgrund einer positiven und/oder eine negative Abfrage, insbesondere aufgrund einer mehrfachen positiven und/oder negativen Abfrage, kann die Steuer- und/oder Regeleinheit die hinzugefügte und/oder entfernte erste Dosiereinheit und/oder die Komponente registrieren und eine eine Aktualisierung einer im Betriebsprogramm hinterlegten Konfiguration des Titrationssystems auslösen. Die Steuer- und/oder Regeleinheit wird sowohl über das Fehlen als auch über das Hinzufügen einer Dosiereinheit und/oder einer Komponente informiert und löst aufgrund dieser Information eine Aktualisierung der im Betriebsprogramm hinterlegten Konfiguration des Titrationssystems aus. Die benötigte Identifikation sowie die benötigten Informationen können sowohl aktiv vom jeweiligen Erkennungsmittel an die Steuer- und/oder Regeleinheit übertragen werden, als auch als positive oder negative Antwort auf eine Abfrage der Steuer- und/oder Regeleinheit von dieser registriert werden.
Vor der tatsächlichen Aktualisierung der im Betriebsprogramm hinterlegten Konfiguration des Titrationssystems und damit nachdem die Steuer- und/oder
Regeleinheit ein Fehlen und/oder ein Hinzufügen einer Dosiereinheit und/oder einer Komponente registriert hat, wird eine Mitteilung mit einer Entscheidungsabfrage über die bevorstehende Änderung der Konfiguration erstellt und einem Benutzer mittels einer Anzeige angezeigt. Der Benutzer kann der Änderung der Konfiguration zustimmen oder diese ablehnen, zum Beispiel wenn die Komponente und/oder die Dosiereinheit an einer falschen Position hinzugefügt wurde. Die Aktualisierung der Betriebsprogramm hinterlegten Konfiguration des Titrationssystems wird nach einer positiven Bestätigung der Entscheidungsabfrage durchgeführt, wobei sowohl das Hinzufügen und/oder Entfernen einer Dosiereinheit und/oder einer Komponenten als auch die Aktualisierung sowohl im betriebsbereiten Zustand des Titrationsmoduls als auch während einer Analyse durchgeführt werden kann, ohne dass ein Neustart des Titrationssystem und/oder der Steuer- und/oder Regeleinheit erforderlich ist. Der Versuch eines Entfemens der für eine laufende Analyse erforderlichen Dosiereinheit und/oder Komponente löst eine akustische und/oder optische Fehlermeldung aus, wobei das Entfernen einer erforderlichen Dosiereinheit und/oder Komponente durch geeignete mechanische Sperren erschwert und/oder verhindert wird. Die eindeutige Identifikation kann drahtgebunden und/oder drahtlos zwischen der Steuer- und/oder Regeleinheit und der ersten Dosiereinheit und/oder der Komponente übertragen werden.
Zur Kontrolle kann die Steuer- und/oder Regeleinheit die Konfiguration des
Titrationssystems in vorgegeben zeitlichen Abständen wiederholen. Sobald eine Änderung der Konfiguration erkannt wird, wird dem Benutzer eine entsprechende Entscheidungsabfrage übermittelt, wobei es vorteilhaft eine Entscheidungsabfrage erst nach einer gewissen Anzahl von Abfragen der Steuer- und/oder Regeleinheit mit gleichem Ergebnis zu erzeugen.
Das Betriebsprogramm ist so ausgelegt, dass es die Betriebsabläufe des Titrationssystems steuern und/oder regeln kann. Unter Betriebsablauf werden hier beispielsweise unterschiedliche Steuerbefehle, Steuerprogramme, aber auch die Erfassung und Verarbeitung von Messdaten verstanden.
Verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Titrationssystems werden im Folgenden anhand der Figuren beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 Eine vereinfachte dreidimensionale Darstellung eines Titrationssystems mit einem Grundmodul, zwei Titrationsmodulen, drei Dosiereinheiten mit angeschlossenen Vorratsgefässen, einer Ein- und/oder Ausgabeeinheit und einem Titrationsarm mit Probengefäss, Rührer, Sensoren und Zuleitungen;
Fig. 2 eine vereinfachte dreidimensionale Darstellung eines Titrationssystems mit einem Grundmodul, einem Titrationsmodul und zwei Dosiereinheiten;
Fig. 3 eine schematische Rückseitenansicht eines Titrationssystems mit einem Grundmodul, vier Titrationsmodulen, insgesamt vier Dosiereinheiten und zwei Titrationsarmen;
Fig. 4 eine Aufsicht auf eine detailvergrösserte Aufnahmevorrichtung mit teilweise eingeschobener Dosiereinheit, zur besseren Übersicht sind die
Aufnahmevorrichtung und die Dosiereinheit teilweise aufgeschnitten, wie es durch die Handlinien angezeigt ist, dargestellt;
Fig. 5a bis 5e stark schematisierte Aufsichten auf ein Tritrationsmodul und/oder ein
Grundmodul mit unterschiedlich ausgestalteten Aufnahmevorrichtungen. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines modularen Titrationssystems ist in Figur 1 gezeigt. Das Titrationssystem weist ein Grundmodul 1 und eine Steuer- und/oder Regeleinheit 28 auf, welche im Inneren des Grundmoduls 1 angeordnet und in Figur 1 nur angedeutet ist. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 28 weist mindestens einen Prozessor 5, einen Schreib/Lesespeicher 6 sowie ein Betriebsprogramm auf. An die Steuer- und/oder Regeleinheit 28 ist eine Ein- und/oder Ausgabeeinheit 2 für Daten und Informationen angeschlossen, welche vorzugsweise einen Touchscreen aufweist. Weiterhin weist das Grundmodul 1 einen Titrationsarm 3 und eine Anschlussmöglichkeit 4 für einen weiteren Titrationsarm, eine Aufnahmevorrichtung 7 (s. Figur 4 im Detail) für eine Dosiereinheit 8, sowie eine drehbare Arretierung 9 für die jeweilige Dosiereinheit 8 auf. Die mechanische Arretierung 9 wird vorzugsweise manuell betätigt und blockiert den Schlitten der Dosiereinheit 8 in der Aufnahmeeinrichtung 7, wodurch ein versehentliches Entfernen der Dosiereinheit beispielsweise während einer Analyse verhindert wird. Unter Analyse wird hier beispielsweise eine Titration verstanden.
Der Titrationsarm 3 weist in diesem Ausführungsbeispiel ein austauschbares Probengefäss 18 auf, in das mehrere Sensoren 10 (es sind drei gezeigt) und ein Rührer 11 hineinragen. Die Sensoren 10 sind beispielsweise jeweils über geeignete Kabel 12 und Schnittstellen mit der im Grundmodul 1 angeordneten Steuer- und/oder Regeleinheit 28 verbunden und werden vom Titrationsarm 3 gehalten. Die Sensoren 10 weisen wie auch der Rührer 11 je ein Erkennungsmittel (hier nicht zu sehen) auf, welches eine eindeutige Identifikation sowie weitere Informationen zum Rührer 11 oder den einzelnen Sensoren 10 enthält.
Die Dosiereinheit 8 ist lösbar mit der Aufnahmevorrichtung 7 verbunden und mittels der Arretierung 9 in einer Betriebsposition arretierbar. Die Arretierung 9 wird vorzugsweise manuell betätigt, in dem diese durch Drehung von einer geöffneten in eine geschlossene Position überführt wird (s. a. Figur 2). Die Dosiereinheit 8 weist eine hier nicht explizit dargestellte, auswechselbare Bürette auf, welche durch einen im Grundmodul 1 angeordneten, von der Steuer- und/oder Regeleinheit 28 gesteuerten Antrieb (s. a. Figur 4) angetrieben wird. Bei der von der Dosiereinheit 8 umfassten Bürette handelt es sich vorzugsweise um eine Kolbenhub-Bürette. Es können Dosiereinheiten mit Büretten mit unterschiedlichen Volumina verwendet werden. Sowohl die Dosiereinheit als auch der Antrieb sind bekannt und werden hier nicht näher beschrieben.
Die Aufnahmeeinrichtung 7 ist eine im Grundmodul 1 ausgestaltete kanalartige Vertiefung, welche eine Dosiereinheit 8 aufnehmen und in Kontakt mit dem Antrieb bringen kann. Die Aufnahmevorrichtung 7 ist derart ausgestaltet, dass sie zusätzlich als Parkposition und/oder Austauschposition für eine Dosiereinheit dienen kann (s. a. Figur 5e). Aus diesem Grund ist die Aufnahmevorrichtung 7 mehr als doppelt so lang wie der Schlitten der Dosiereinheit 8.
An einer Seite (s. Figur 1 ) ist das Grundmodul 1 mit einem ersten Titrationsmodul 13 verbunden. Diese Verbindung kann eine permanente oder eine lösbare Verbindung sein. Eine permanente Verbindung liegt vor, wenn das Grundmodul 1 und das erste Titrationsmodul 13 beispielsweise ein gemeinsames Gehäuse aufweisen oder die Gehäuse durch geeignete Verbindungsmittel wie Schrauben, Nieten und/oder durch Kleben fest miteinander verbunden sind.
Eine lösbare Verbindung zwischen dem Grundmodul 1 und dem Titrationsmodul 13 kann beispielsweise durch eine beliebige Steckverbindung erreicht werden. Bevorzugt wird eine lösbare magnetische Verbindung des Grundmoduls 1 mit dem Titrationsmodul 13, insbesondere in Kombination mit ineinander greifenden Ausbuchtungen bzw. Einbuchtungen in den Gehäusen des Grundmoduls 1 und des Titrationsmoduls 13. Für eine lösbare magnetische Verbindung wird sowohl das Grundmodul 1 als auch das Titrationsmodul 13 mit mindestens einem Permanentmagneten versehen, welche sich anziehen, wenn das Grundmodul 1 und das Titrationsmodul 13 einen bestimmten Abstand zueinander unterschreiten. Die Stärke der Magnete ist so ausgelegt, dass das Titrationsmodul 13 am Grundmodul 1 haftet, jedoch auch wieder ohne Hilfsmittel entfernt werden kann.
Die Magnet-Verbindung dient jedoch nur für den mechanischen Halt bzw. die mechanische Stabilität des Titrationssystems. Für die Daten- und/oder Energieübertragung zwischen der Steuer- und/oder Regeleinheit 28 im Grundmodul 1 und dem Titrationsmodul 13 wird das Titrationsmodul 13 zusätzlich mittels geeigneter Kabel über ein Bussystem mit dem Grundmodul verbunden. Vorzugsweise wird zur Daten- und/oder Energieübertragung ein CAN-Bussystem verwendet (s. a. Figur 3).
Im Titrationsmodul 13 ist ein Erkennungsmittel 40 angeordnet, welches mit dem Bussystem zusammenwirkt und darüber eine eindeutige Identifikation und weitere das Titrationsmodul 13 betreffende Informationen sowie dessen Position an die Steuer- und/oder Regeleinheit 28 übermitteln kann.
Das Titrationsmodul 13 weist wie auch das Grundmodul 1 eine in einer Aufnahmevorrichtung angeordnete Dosiereinheit 108, eine Arretierung 9 und einen Antrieb für die in der Dosiereinheit 108 angeordnete Bürette auf. Die Aufnahmevorrichtung des Titrationsmoduls 13 wird in dieser Ansicht von der Dosiereinheit 108 verdeckt, wobei die Aufnahmevorrichtung bezogen auf die Darstellung die gesamte Länge des Titrationsmoduls 13 einnimmt.
Das Titrationsmodul 13 ist zum Grundmodul 1 so ausgerichtet, dass die Aufnahmevorrichtung des Titrationsmoduls 13 direkt an die Aufnahmevorrichtung 7 des Grundmoduls 1 angrenzt und mit dieser einen gemeinsamen Kanal ausbildet, so dass eine Dosiereinheit 8, 108 entweder bezogen auf die Zeichnung von links in die Aufnahmevorrichtung des Titrationsmoduls 13 oder durch diese hindurch in die Aufnahmevorrichtung 7 des Grundmoduls 1 geschoben werden kann und auch auf entgegen gesetztem Wege wieder aus dem Titrationssystem entfernt werden kann.
Jede Dosiereinheit 8, 108 trägt ein erstes Erkennungselement, hier einen RFID Tag, welches mit einem zweiten Erkennungselement, hier ein RFID Empfänger, wechselwirkt, von denen je eines mit jeder Aufnahmevorrichtung verbunden ist. Die Ausgestaltung, Anordnung und Funktionsweise der Erkennungselemente wird weiter unten an Hand der Figur 4 näher erläutert werden. Die Erkennungselemente bewirken, dass eine Dosiereinheit 8, 108, wenn sie mit einer Aufnahmevorrichtung in Kontakt steht, automatisch von einer in der Steuer- und/oder Regeleinheit 28 implementierten Software erkannt und initialisiert wird, ohne dass die Software, die Steuer- und/oder Regeleinheit 28 und/oder das gesamte Titrationssystem neu gestartet und/oder initialisiert werden müssen. Die Dosiereinheiten können im laufenden Betrieb an das Titrationssystem angeschlossen und/oder davon entfernt werden. Am Titrationsmodul 13 ist auf der dem Grundmodul 1 gegenüberliegenden Seite ein weiteres Titrationsmodul 113 angeordnet. Das Titrationsmodul 113 ist mit dem Titrationsmodul 13 ebenfalls vorzugsweise lösbar verbunden. Jedes Titrationsmodul 13, 113 weist dazu auf zwei gegenüberliegenden Seiten mindestens einen Permanentmagneten 19 zur Bildung dieser lösbaren, magnetischen Verbindung auf.
Das Titrationsmodul 113 ist identisch mit dem Titrationsmodul 13, wobei hier die Aufnahmevorrichtung 207 mit der darin angeordneten Dosiereinheit 208 zu erkennen ist. Das Titrationsmodul 113 ist in diesem Ausführungsbeispiel derart mit dem Titrationsmodul 13 verbunden, dass die Aufnahmevorrichtungen 7, 207 des Grundmoduls 1 und die der Titrationsmodule 13, 113 einen zusammenhängenden Kanal bilden. Mindestens eine Dosiereinheit kann somit bezogen auf die Zeichnung von links in die Aufnahmevorrichtung 207 geschoben, zu einer beliebigen in einem der Titrationsmodule 13, 113 oder dem Grundmodul 1 angeordneten Aufnahmevorrichtung 7, 207 bewegt und dort arretiert werden. Die Dosiereinheit kann auf umgekehrtem Weg und/oder über das eine auch als Parkposition und/oder Austauschposition ausgestaltete Aufnahmevorrichtung 7 aufweisende Grundmodul 1 vom Titrationssystem getrennt werden kann.
Die Dosiereinheit 208 weist ebenfalls eine austauschbare Bürette auf und ist über geeignete Schläuche 14 oder Leitungen aus einem chemikalienresistenten Material, mit einem zur Dosiereinheit 208 gehörigen Verteiler 15 verbunden. Dieser Verteiler 15 weist mehrere Schlauchanschlüsse 16 auf, von denen hier drei gezeigt sind, und ist mit jeweils getrennten Schläuchen 14 mit einem ein Titrationsmittel aufweisendem Vorratsgefäss 17, der in der Dosiereinheit 208 angeordneten Bürette und dem Probengefäss 18 verbunden. Der Verteiler 15 mit den hier dargestellten drei Leitungen 14 erfüllt die Aufgabe eines Mehr-Wege-Hahns und kann entweder so geschaltet werden, dass die Bürette mit dem Vorratsgefäss 17 oder mit dem Probengefäss 18 verbunden ist, so dass die Bürette Titrationsmittel aufnehmen und abgeben kann. Als Büretten werden vorzugsweise Kolbenhub-Büretten mit einem Glaszylinder mit einem definierten Volumen verwendet, welche mit einem im Titrationsmodul 113 angeordneten Antrieb wechselwirken. Zur besseren Übersicht sind diese Merkmale in Figur 1 nur für die Dosiereinheit 208 mit Bezugszeichen versehen, wobei die weiteren Dosiereinheiten 8, 108 analog aufgebaut sind. Die Modularität des Titrationssystems wird anhand des in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser Darstellung sind einige Elemente des Titrationssystems zur besseren Übersicht noch nicht mit demselben verbunden, sondern in einer Art Explosionszeichnung dargestellt.
Das Titrationssystem besteht aus dem Grundmodul 1 und einem Titrationsmodul 13, welche jeweils eine Aufnahmevorrichtung 7, 107 und eine Dosiereinheit 8, 108 aufweisen. Das Grundmodul 1 weist einen Titrationsarm 3 auf, welcher hier ohne Sensoren, Probengefäss oder Rührer dargestellt und noch nicht mit dem Titrationssystem verbunden ist, so dass ein abgedeckter Anschluss 4 sowie ein offener Anschluss 104 für einen Titrationsarm zu erkennen sind. Anstelle eines Titrationsarms 3 kann auch ein bekannter stationärer Titrationsständer mit einem Probengefäss und/oder einem Probenwechsler mit dem Grundmodul 1 verbunden werden. Für die Beschreibung des Grundmoduls 1 und des Titrationsarms 3 sei hier auf die Beschreibung der Figur 1 verwiesen.
In Figur 2 ist das Grundmodul 1 vom Titrationsmodul 13 getrennt, so dass ein Teil der Positionen der Magnete 19 sichtbar ist. Die Magnete 19 sind auf einer Seite innerhalb des Gehäuses des Grundmoduls 1 bzw. auf zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses des Titrationsmoduls 13 angeordnet und gestrichelt gezeichnet, wobei hier nur eine mögliche Position der Magnete 19 gezeigt ist, es ist auch möglich die Magnete 19 bzw. andere mechanische Verbindungsmittel an einer anderen Position am oder im Gehäuse anzuordnen.
Die Dosiereinheit 108 ist noch nicht mit dem Titrationsmodul 13 verbunden, so dass sowohl die kanalartige Aufnahmevorrichtung 107, als auch eine Führungssäule 20 mit einer darin ausgebildeten Führungsnut 24 zu erkennen sind.
Die Dosiereinheit 108 besteht aus einem Schlitten 22, welcher mit der
Aufnahmevorrichtung 107 zusammenwirken und in bzw. durch diese hindurch geschoben werden kann, einem zylinderartigen Gehäuse 21 , welches eine austauschbare Bürette aufweist und einer Halterung 32, welche das Bürettengehäuse 21 mit dem Verteiler 15 verbindet. In Inneren jeder Dosiereinheit 8, 108 ist ein erstes Erkennungselement angeordnet, welches mit einem zweiten in jeder Aufnahmevorrichtung 7, 107 enthaltenen Erkennungselement derart wechselwirkt, dass eine Dosiereinheit 8, 108 automatisch erkannt wird, wenn sie in eine Aufnahmevorrichtung 7, 107 bewegt wird (s. a. Figur 4).
Die Aufnahmevorrichtung 107 ist so ausgestaltet, dass eine Dosiereinheit 8, 108 von zwei Seiten in dieselbe geschoben werden kann, die Aufnahmevorrichtung 107 nimmt somit bezogen auf die Zeichnung die gesamte Länge des Titrationsmoduls 13 ein. Etwa in der Mitte weist die Aufnahmevorrichtung 107 eine Antriebswelle 23 auf, welche mit dem im Titrationsmodul 13 angeordneten Antrieb zusammenwirkt. Ein identischer Antrieb mit Antriebswelle ist auch im Grundmodul 1 angeordnet, welche in dieser Ansicht jedoch von der Dosiereinheit 8 verdeckt wird. Die Antriebswelle 23 wirkt mit der in der Dosiereinheit 108 angeordneten Bürette zusammen, wenn sich die Dosiereinheit 108 in der Aufnahmevorrichtung 107 befindet und die Dosiereinheit 108 mit der Arretierung 109 in der Aufnahmevorrichtung 107 gesichert ist. Die am Grundmodul 1 angeordnete Arretierung 9 ist in der Sicherungsstellung und die am Titrationsmodul 13 angeordnete Arretierung 109 in der Offenstellung gezeigt.
Neben der Aufnahmevorrichtung 107 wird die Dosiereinheit 108 auch noch von einer drehbaren Führungssäule 20 in ihrer Bewegung geführt bzw. von der Führungssäule 20 in der Betriebsposition arretiert. Die Führungssäule 20 weist eine Nut 24 auf, welche mit einem an der Halterung 32 der Dosiereinheit 108 angeordneten Vorsprung 25 zusammenwirken kann.
Jede Dosiereinheit 8, 108 wird einerseits durch die manuell auslösbare Arretierung 9, 109, sowie durch die drehbare Führungssäule 20 gesichert. Eine Verwendung der Dosiereinheit 8, 108 ist nur möglich, wenn diese in Kontakt mit der Arretierung 9, 109 und mit der Führungssäule 20 steht. Im Betrieb wird die Führungssäule 20 in Bezug auf ihre in Figur 2 dargestellten Anordnung um 90° gedreht, so dass die Nut 24 dann senkrecht zur Aufnahmevorrichtung 107 steht. Die Drehung der Führungssäule 20 bedingt eine Drehung des Vorsprungs 25, wodurch die Leitungen 14 vom Verteiler 15 freigegeben werden und das Titrationsmittel vom Vorratsgefäss zur Dosiereinheit und zu einer Probe weiter geleitet werden kann. Figur 3 zeigt eine schematische Rückseitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Titrationssystems, welches ein Grundmodul 1 mit zwei Titrationsarmen 3, eine als Computer ausgestaltete externe Ein- und/oder Ausgabeeinheit 31 , sowie vier Titrationsmodule 13, 113, 213, 313 mit jeweils einer Dosiereinheit 8, 108, 208, 308 aufweist. Das Grundmodul 1 ist über geeignete Mittel, wie Magnete, mit dem ersten Titrationsmodul 13 verbunden, welches wiederum über das Titrationsmodul 113 mit dem Titrationsmodul 213 verbunden ist. Das Titrationsmodul 313 ist räumlich von den anderen Titrationsmodulen getrennt und nur elektrisch über die Titrationsmodule 13, 113, 213 mit dem Grundmodul 1 verbunden.
In diesem Ausführungsbeispiel weisen nur die Titrationsmodule 13, 113, 213, 313 nicht jedoch das Grundmodul 1 Aufnahmevorrichtungen für Dosiereinheiten 8, 108, 208, 308 auf. Das Titrationssystem ist mit einem externen Computer verbunden, der als Ein- und/oder Ausgabeeinheit 31 dient. Die externe Ein- und/oder Ausgabeeinheit 31 ist über ein Kabel direkt mit dem Titrationssystem verbunden, wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit in diesem Beispiel in die externe Ein- und/oder Ausgabeeinheit 31 integriert ist.
Die Dosiereinheiten 8, 108, 208, 308, die Titrationsmodule 13, 113, 213, 313 und das Grundmodul 1 entsprechen im Wesentlichen den bereits in den Figuren 1 und 2 dargestellten und werden hier nicht nochmals erläutert.
Das Grundmodul 1 weist mindestens eine Ausgangsbuchse 26 und jedes Titrationsmodul 13, 113, 213 weist eine Eingangsbuchse 27 sowie eine Ausgangsbuchse 126 auf. Die Buchsen 26, 126, 27 sind vorzugsweise als CAN- Bussystem ausgestaltet. CAN-Bussysteme ermöglichen sowohl den Daten- und/oder Energietransfer, sowie die automatische Erkennung und Initialisierung eines im laufenden Betrieb an das Titrationssystem angefügten und/oder entfernten Titrationsmoduls 13, 113, 213, 313. Zur automatischen Erkennung weist jedes Titrationsmodul 13, 113, 213, 313 ein Erkennungsmittel 40 mit einer eindeutigen Identifikation auf. Das Erkennungsmittel 40 weist neben einer eindeutigen Identifikation, beispielsweise in Form einer Seriennummer oder eines Identifikations- Chips, einen nicht-flüchtigen Schreib-/Lesespeicher sowie einen MikroController auf. Für den Daten- und/oder Energietransfer von der im Grundmodul 1 angeordneten Steuer- und/oder Regeleinheit zu den vier Titrationsmodulen 13, 113, 213, 313 und insbesondere zum in jedem Titrationsmodul 13, 113, 213, 313 angeordneten Antrieb wird jeweils eine Ausgangsbuchse 26, 126 mit einer Eingangsbuchse 27 so verbunden, dass das Grundmodul 1 und die Titrationsmodule 13, 113, 213, 313 in Reihe geschaltet sind. Die Schaltung ist derart ausgelegt, dass die Daten- und/oder Energieverbindung durch die Titrationsmodule 13, 113, 213 hindurch geschleift werden. Das CAN-Bussystem dient nicht nur zum Daten- und/oder Energietransfer von der Steuer- und/oder Regeleinheit zu den Titrationsmodulen 13, 113, 213, 313, sondern auch zum Datentransfer von den Titrationsmodulen 13, 113, 213, 313 zurück zur Steuer- und/oder Regeleinheit.
Die Steuer- und/oder Regeleinheit weist mehrere Steckplätze für verschiedene Steckkarten auf. Einer der Steckplätze ist für ein Mainboard mit dem Prozessor vorgesehen, die weiteren Steckplätze können für den Einbau verschiedener Steckkarten verwendet werden, die beispielsweise Sensoren, Probenwechsler, Rührer, Pumpen, Waagen, die Ein- und/oder Ausgabeeinheit, einen Drucker oder andere Peripheriegeräte steuern. Die Steckkarten können beispielsweise ein RS232- Schnittstelle, USB-Anschlüsse, CAN-Bussysteme, Parallel-Ports, serielle Ports sowie spezielle Prozessanschlüsse und andere bekannte Anschlüsse aufweisen.
Die Verwendung eines CAN-Bussystems zur Verbindung der Titrationsmodule 13, 113, 213, 313 mit dem Grundmodul 1 und miteinander in Kombination mit einem zu jeder Komponente gehörigen Erkennungselement gewährleistet eine besonders anwenderfreundliche Zusammenstellung von individuellen Titrationssystemen.
Aufgrund der jeder Komponente und/oder jeder Dosiereinheit zugeordneten Erkennungsmitteln, kann beispielsweise eine Dosiereinheit während des Betriebs des Titrationssystems und sogar während einer Analyse mit einer beliebigen Aufnahmevorrichtung verbunden und automatisch erkannt werden, wobei sowohl die Art der Dosiereinheit als auch deren Position im Titrationssystem registrierbar sind.
Figur 4 stellt als Teilansicht eine Aufsicht auf eine Aufnahmevorrichtung und eine Dosiereinheit eines Grundmoduls oder eines Titrationsmoduls dar. In Figur 4 befindet sich die Dosiereinheit 8 nur teilweise in der Aufnahmevorrichtung 7 und die Arretierung 9 ist geöffnet. Die Elemente sind teilweise gebrochen dargestellt, so dass ein Einblick ins Innere möglich ist.
Die dargestellte Aufnahmevorrichtung 7 stellt einen Teil eines Grundmoduls 1 dar, von dem hier nur ein Teil des Gehäuses zu erkennen ist. Es ist zu beachten, dass die Aufnahmevorrichtung 7 des Grundmoduls 1 im Wesentlichen baugleich mit der eines beliebigen Titrationsmoduls ist.
Von der Dosiereinheit 8 sind in dieser Darstellung vor allem das Bürettengehäuse 21 und der mit der Aufnahmevorrichtung 7 zusammenwirkende Schlitten 22 zu erkennen. Im Inneren des Schlittens 22 ist ein erstes Erkennungselement 29 angeordnet und unterhalb der Aufnahmevorrichtung 7 ist im Inneren des Gehäuse des Grundmoduls 1 ein zweites Erkennungselement 30 angeordnet, wobei die Anordnung von erstem und zweitem Erkennungselement 29, 30 auch vertauscht werden kann. Vorzugsweise ist das erste Erkennungselement 29 als passives und das zweite Erkennungselement 30 als aktives Element ausgestaltet, so dass zumindest das erste Erkennungselement 29 keine eigene Stromversorgung benötigt. Dies ist besonders vorteilhaft, da eine mit einer Kolbenhub-Bürette ausgestattete Dosiereinheit mittels einer in der Aufnahmevorrichtung 7 angeordneten Antriebswelle 23 zusammenwirken kann und daher keine eigene Stromversorgung benötigt.
Ein Erkennungselement, vorzugsweise das mit der Dosiereinheit 8 verbundene erste Erkennungselement 29, weist einen nicht-flüchtigen Schreib-/Lesespeicher auf, in dem unter anderem eine eindeutige Identifikationsnummer abgespeichert ist. Der Schreib- /Lesespeicher kann zusätzlich noch mit für die Dosiereinheit 8 spezifischen Daten sowie mit anwenderspezifischen Daten beschrieben werden. Die Daten der Dosiereinheit 8 werden in einem speziell abgesicherten Bereich des Speichers gespeichert, für den ein Anwender nur eine Leseberechtigung hat. Diese Daten, welche Informationen wie beispielsweise das Bürettenvolumen und dessen Toleranz, die Seriennummer der Bürette, den Zeitpunkt der letzten und/oder der nächsten Zertifizierung umfassen, können dann nur von Personen mit Lese- und Schreibrechten beispielsweise im Rahmen einer Wartung oder Zertifizierung verändert werden. Für einen weiteren Speicherbereich werden dem Anwender Schreib- und Leserechte eingeräumt, so dass der Anwender dort für seine Applikation spezifische Informationen speichern kann. Zu diesen anwenderspezifischen Informationen zählen beispielsweise der Name, die Konzentration, die Chargennummer, das Verfallsdatum und der Titer des verwendeten Titrationsmittels, der Zeitpunkt der letzten und/oder der nächste Titerüberprüfung, sowie die bevorzugte Füllgeschwindigkeit und u. U. auch Regeln und Fristen, welche z. B. die Verwendung des Titrationsmittels über dessen Verfallsdatum hinaus unterbinden.
Die Eingabe dieser Informationen erfolgt beispielsweise über eine direkt oder über eine Ethemetverbindung mit dem Titrationssystem verbundene Ein- und/oder Ausgabeeinheit, wenn die Dosiereinheit 8 mit der Aufnahmevorrichtung 7 verbunden ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich beim ersten Erkennungselement 29 um einen passiven RFID-Transponder und beim zweiten Erkennungselement 30 um eine korrespondierende aktive Sender- und/oder Empfängereinheit, welche direkt oder über das CAN-Bussystem mit der im Grundmodul 1 angeordneten Steuer- und/oder Regeleinheit verbunden ist.
Passive RFID-Transponders und damit korrespondierende aktive Sender- und/oder Empfängereinheiten werden mit unterschiedlichen Reichweiten von verschiedenen Firmen wie u. a. Infineon vertrieben. Besonders günstig für dieses Ausführungsbeispiel ist der Einsatz von im Nahbereich, also in einem Frequenzbereich von etwa 100 bis etwa 150 kHz und vorzugsweise zwischen 120 und 130 kHz und mit einer Reichweite von etwa 10 bis 30 cm arbeitenden Erkennungselementen. Das als Sender- und/oder Empfängereinheit ausgestaltete zweite Erkennungselement 30 ist entweder direkt oder mittels einer Daten- und/oder Energietransferverbindung zwischen mindestens einem Titrationsmodul und dem Grundmodul 1 mit der im Grundmodul 1 angeordneten Steuer- und/oder Regeleinheit verbunden. Das zweite Erkennungselement 30 wird über diese Verbindung u. a. mit Energie versorgt und angesteuert. Das zweite Erkennungselement 30 sendet als Signal eine elektromagnetische Welle aus. Befindet sich ein passives, als RFID-Transponder ausgestaltetes erstes Erkennungselement 29 in Reichweite, so wird dieses durch das Signal der Sender-Empfänger-Einheit 30 aktiviert und induktiv mit Energie versorgt. Als Antwort auf das Signal des zweiten Erkennungselements 30 sendet das aktivierte und induktiv mit Energie versorgte erste Erkennungselement 29 einen Datenstrom, der u. a. eine Identifikationsnummer umfasst, an das zweite Erkennungselement 30 zurück, welches die Daten an die Steuer- und/oder Regeleinheit zur automatischen Erkennung und Initialisierung der ein erstes Erkennungselement 29 aufweisenden Dosiereinheit 8 weiterleitet. Die Steuer- und/oder Regeleinheit erhält sowohl Daten über die Position der Dosiereinheit 8, also darüber in welcher Aufnahmevorrichtung sich diese befindet, wie auch System- und anwenderspezifischen Daten, welche zuvor im Schreib-/Lesespeicher des ersten Erkennungselements 29 abgespeichert wurden.
Ein erfindungsgemässes Titrationssystem ist derart ausgestaltet, dass eine
Dosiereinheit 8 mit einem ersten Erkennungselement 29 auch durch mehr als eine Aufnahmevorrichtung 8 hindurch bewegt werden kann (s. a. Figuren 1 und 2), bevor die Dosiereinheit 8 vorzugsweise manuell in einer bestimmten Aufnahmevorrichtung 7 arretiert wird, wobei jede Aufnahmevorrichtung mit jeweils einem zweiten Erkennungselement 30 verbunden ist. Daher wird das mindestens eine in der mindestens einen Aufnahmevorrichtung eines Titrationssystems angeordnete zweite Erkennungselement 30 vorzugsweise derart betrieben, dass es ein Abfragesignal nur in bestimmten Zeitabständen aussendet, so dass eine durch eine Aufnahmevorrichtung hindurch bewegte oder in der Nähe befindliche Dosiereinheit 8 nicht sofort erkannt und initialisert wird. Eine positive Reaktion eines bestimmten ersten Erkennungselements 29 auf mehr als ein Abfragesignal eines bestimmten zweiten Erkennungselements 30 weist darauf hin, dass sich die das bestimmte erste Erkennungselement 29 aufweisende Dosiereinheit 8 in der das bestimmte zweite Erkennungselement 30 aufweisenden Aufnahmevorrichtung 7 befindet und nicht nur durch diese Aufnahmevorrichtung hindurch geschoben wird. Vorzugsweise erfolgt eine Initialisierung einer ein erstes Erkennungselement 29 aufweisenden Dosiereinheit 8 erst dann, wenn mindestens zwei positive Antworten auf das Abfragesignale eines zweiten Erkennungselements 30 erfolgt sind. Das Zeitintervall für das Aussenden des Abfragesignals liegt im Allgemeinen zwischen einer Sekunde und einigen Minuten.
Die Initialisierung einer ein erstes Erkennungselement 29 aufweisenden Dosiereinheit 8 umfasst die Übertragung der Daten und Informationen vom ersten Erkennungselement 29 zum zweiten Erkennungselement 30 und weiter an die Steuer- und/oder Regeleinheit. Die übertragenen Daten und Informationen werden von der in der Steuer- und/oder Regeleinheit implementierten Software des Titrationssystems ausgelesen und verarbeitet. Der Anwender erhält bei einer positiven Erkennung einer Dosiereinheit eine Mitteilung, dass eine neue Dosiereinheit mit dem Titrationssystem verbunden wurde und dass diese die aus den übertragenen Informationen und Daten ermittelten Eigenschaften aufweist. Zu den Eigenschaften gehören vor allem die bereits beschriebenen System- und anwenderspezifischen Informationen, welche im Speicher des ersten Erkennungselements abgelegt sind.
Der Anwender hat die Möglichkeit, diese Mitteilung zu bestätigen oder zu verneinen, falls die Dosiereinheit z. B. noch nicht mit der gewünschten Aufnahmevorrichtung verbunden ist. Nach der Initialisierung der Dosiereinheit besteht für den Anwender die Möglichkeit, die anwenderspezifischen Daten und Informationen zu modifizieren.
Eine Dosiereinheit ist derart ausgestaltet, dass sie mit jeder Aufnahmevorrichtung eines Titrationssystems verbunden und darin arretiert werden kann. Eine Verbindung zwischen einer Aufnahmevorrichtung und einer Dosiereinheit wird durch die
Wechselwirkungen zwischen dem mit der Dosiereinheit und der Aufnahmevorrichtung verbundenen ersten Erkennungselement 29 und dem zweiten Erkennungselement 30 bestätigt.
In den Figuren 5a bis 5e sind verschiedene Ausgestaltungen der in den Figuren 1 bis 4 erläuterten Aufnahmevorrichtungen stark schematisiert dargestellt. Die Figuren 5a bis 5e stellen jeweils eine Aufsicht auf ein Titrationsmodul 13 oder ein Grundmodul 1 dar, wie es anhand der Figuren 1 bis 4 beschrieben wurde, wobei das Titrationsmodul 13 sowie das Grundmodul 1 stark schematisiert und nicht massstabsgetreu dargestellt sind. Die gepunkteten Linien deuten die Anschlussmöglichkeit für weitere Titrationsmodule und/oder ein Grundmodul an.
Figur 5a zeigt eine Aufsicht auf ein Titrationsmodul 13 mit einer Aufnahmevorrichtung 34, welche sich kanalartig über die komplette Länge des Titrationsmoduls 34 erstreckt. Eine Dosiereinheit kann von beiden Seiten in die Aufnahmevorrichtung 34 geschoben werden. Wenn mehrere derart ausgestaltete Titrationsmodule aneinandergrenzen, so bilden die Aufnahmevorrichtungen einen gemeinsamen Kanal aus, so dass eine Dosiereinheit durch ein oder mehrere Titrationsmodule hindurch in eine beliebige Aufnahmevorrichtung 34 geschoben werden kann (s. a. Figur 1 ).
Figur 5b zeigt ein Titrationsmodul 13 mit einer Aufnahmevorrichtung 35, welche nur zu einer Seite hin geöffnet ist und somit nur eine Dosiereinheit aufnehmen kann, jedoch nicht derart ausgestaltet ist, dass eine Dosiereinheit durch die Aufnahmevorrichtung 35 hindurch geschoben werden könnte. Die kanalartige Vertiefung der Aufnahmevorrichtung 35 verläuft senkrecht zu der durch die nebeneinander angeordneten Titrationsmodulen gebildeten Linie und ist als Aussparung ausgestaltet, welche von drei Seiten vom Gehäuse des Titrationsmoduls 13 begrenzt wird. Diese Ausgestaltung der Aufnahmevorrichtung 35 ist vor allem bei Titrationssystemen mit mehreren Titrationsmodulen vorteilhaft, da die Dosiereinheiten unabhängig voneinander ausgewechselt werden können.
Figur 5c zeigt ein Titrationsmodul 13 mit einer Aufnahmevorrichtung 36, welche T- förmig ausgestaltet ist und somit die Vorteile der in den Figuren 3a und 3b gezeigten Aufnahmevorrichtungen 34, 35 vereint. Insbesondere bei Titrationssystemen mit mehreren Titrationsmodulen kann ein derartiges Titrationsmodul 13 beispielsweise in der Mitte eingebaut werden, so dass ein Austausch der Dosiereinheiten an mehreren Stellen bzw. an einem nicht endständigen Titrationsmodul möglich ist, ohne dass das Durchschieben durch nebeneinander angeordnete Titrationsmodule mit derart ausgestalteten Aufnahmevorrichtung behindert wird.
Figur 5d zeigt eine Aufsicht auf ein Titrationsmodul 13 mit einer Aufnahmevorrichtung 37, welche derart ausgestaltet ist, dass eine Dosiereinheit von oben in die Aufnahmevorrichtung 37 eingesetzt werden kann. Hier handelt es sich ebenso wie in Figur 5b um eine Aufnahmevorrichtung 37 welche nicht mit den Aufnahmevorrichtungen anderer Titrationsmodule zusammenwirken kann.
Figur 5e zeigt ein Grundmodul 1 mit einer zweiteiligen Aufnahmevorrichtung. Der eine, einem weiteren anschliessbaren Titrationsmodul zugewandte Bereich 38 ist etwas schmaler ausgestaltet als der dem Titrationsmodul abgewandte Bereich 39, welcher mit dem Bereich 38 verbunden ist. Die Ausgestaltung des Bereichs 38 entspricht der Ausgestaltung der in Figur 5a dargestellten Aufnahmevorrichtung. Der Bereich 39 kann sowohl als Parkposition für eine Dosiereinheit, welche gerade nicht in Betrieb ist, als auch als Austauschposition für Dosiereinheiten dienen, da der Bereich 39 so gestaltet ist, dass eine Dosiereinheit z. B. von oben in die Aufnahmevorrichtung eingesetzt bzw. entnommen werden kann. Diese zweiteilige Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, wenn ein Titrationsmodul mit einer einzelnen
Aufnahmevorrichtung nacheinander mit zwei Dosiereinheiten beispielsweise für Rücktitrationen verwendet wird, da dann die gerade nicht benötigten Dosiereinheit in die Parkposition gesetzt werden kann.
Ein Titrationssystem kann ein Grundmodul und mindestens ein Titrationsmodul aufweisen, wobei das Grundmodul und/oder ein Titrationsmodul entweder gleichartige oder verschiedenartige Aufnahmevorrichtungen aufweisen können.
Ein erfindungsgemässes Titrationssystem kann individuell an die Bedürfnisse des Benutzers angepasst werden, wobei die mit dem Titrationssystem verbindbaren Komponenten und Dosiereinheiten jeweils ein Erkennungsmittel aufweisen, beispielsweise einen RFID-Tag, welche mit einem RFID Empfänger zusammenwirkt, oder ein MikroController, welcher eine eindeutige Identifikation und einen nichtflüchtigen Schreib-/Lesespeicher aufweist, an Hand dessen jede Komponente und/oder jede Dosiereinheit sowohl eindeutig identifiziert werden kann, als auch deren Position im Titrationssystem nach Anschluss an dasselbe registriert werden kann.
Derartige Erkennungsmittel können mit einer Vielzahl von Komponenten verbunden werden, beispielsweise verschiedenen Sensoren, einem Rührer, einem oder mehreren Probenwechslern, Vorratsbehältern, einer externen Auswerteeinheit, wie einem entsprechend ausgestaltetem Computer, oder auch anderen Analyse- und/oder Peripheriegeräte, zu denen sowohl eine Waage zur Bestimmung des Probengewichts als auch ein Drucker gehören.
Ein Erkennungsmittel weist einen MikroController, einen nicht-flüchtigen Speicher und eine eindeutige Identifikation in Form einer Seriennummern oder eines speziellen ID- Chips auf. Das Erkennungsmittel ist dazu ausgestaltet über eine für die Energie- und Datenübertragung geeignete Steckverbindung mit der Steuer- und/oder Regeleinheit verbunden zu werden. Vorzugsweise werden als Erkennungselemente für die Dosiereinheit RFID- Transponder und korrespondierende Sender-Empfänger-Einheiten eingesetzt. Ein erfindungsgemässes Titrationssystem kann als Erkennungselemente beispielsweise einen Barcode und einen Barcode-Leser und/oder einen Maxicode mit entsprechendem Leser. Die Erkennungselemente können an beliebigen Stellen im Gehäuse der Dosiereinheit bzw. der Aufnahmevorrichtung angeordnet sein, solange diese in der Lage sind, mit einander zu kommunizieren.
Die Dosiereinheit und mindestens eine weitere Komponente können im laufenden Betrieb mit dem Titrationssystem verbunden, von diesem erkannt und initialisiert werden. Ebenso ist es möglich diese wieder vom Titrationssystem zu entfernen, was ebenfalls automatisch erkannt werden kann. Die automatische Erkennung erfolgt über geeignete Erkennungsmittel.
Zu den bekannten Probenwechslern zählen beispielsweise drehbare Rondelle, die mit mehreren Halterungen für Probengefässe bestückt sind, welche an einem stationären Titrationsarm vorbei geleitet werden.
Mittels eines CAN-Bussystems kann eine nahezu unbegrenzte Anzahl von Komponenten an ein Grundmodul angeschlossen werden, vorzugsweise liegt die Anzahl der Titrationsmodule in einem Titrationssystem zwischen eins und zehn.
Das Grundmodul und/oder mindestens ein Titrationsmodul können mindestens eine Aufnahmevorrichtung aufweisen, wobei auch Titrationssysteme realisierbar sind, welche ein Grundmodul und/oder mindestens ein Titrationsmodul ohne oder auch mit mehr als einer Aufnahmevorrichtung aufweisen.
Die Steuer- und/oder Regeleinheit kann sowohl im Grundmodul als auch in einer externen Ein- und/oder Ausgabeeinheit integriert sein. Weiterhin kann eine im Grundmodul angeordnete Steuer- und/oder Regeleinheit einen Ethemetanschluss aufweisen und so über eine vom Titrationssystem räumlich getrennte Ein- und/oder Ausgabeeinheit gesteuert werden. Bezugszeichenliste
1 Grundmodul
2 Ein- und/oder Ausgabeeinheit
3 Titrationsarm
4, 104 Anschluss für einen Titrationsarm
5 Prozessor
6 Speicher 7, 107, 207 Aufnahmevorrichtung
8, 108, 208, 308 Dosiereinheit
9, 109 Arretierung
10 Sensor
11 Rührer
12 Kabel
13, 113, 213, 313 Titrationsmodul
14 Schlauch
15 Verteiler
16 Schlauchanschluss
17 Vorratsgefäss
18 Probengefäss
19 Magnet
20 Führungssäule
21 Bürettengehäuse
22 Schlitten
23 Antriebswelle
24 Nut
25 Vorsprung
26, 126 Ausgangsbuchse
27 Eingangsbuchse
28 Steuer- und/oder Regeleinheit
29 Erstes Erkennungselement
30 Zweites Erkennungselement
31 externe Ein- und/oder Ausgabeeinheit Halterung Aufnahmevorrichtung Aufnahmevorrichtung Aufnahmevorrichtung Aufnahmevorrichtung Aufnahmevorrichtung Erster Bereich einer Aufnahmevorrichtung Zweiter Bereich einer Aufnahmevorrichtung Erkennungsmittel

Claims

Patentansprüche
1. Titrationssystem mit einem Grundmodul (1 ), einer Steuer- und/oder Regeleinheit (28), welche einen Prozessor mit einem Betriebsprogramm aufweist, einer austauschbaren ersten Dosiereinheit (8) und mindestens einer elektronisch mit der Steuer- und/oder Regeleinheit (28) lösbar verbundenen Komponente, insbesondere einer weiteren Dosiereinheit (108, 208, 308), einem Sensor (10), einer Steckkarte und/oder einem Titrationsmodul (13, 113, 213, 313), dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dosiereinheit (8) und die Komponente je ein Erkennungsmittel (40) mit einer eindeutigen, an die Steuer- und/oder Regeleinheit (28) übertragbaren Identifikation aufweisen, und dass das
Titrationssystem derart ausgestaltet ist, dass im betriebsbereiten Zustand des Titrationssystems und insbesondere während einer Analyse das Hinzufügen und/oder Entfernen der ersten Dosiereinheit (8) und/oder der Komponente automatisch registrierbar und eine im Betriebsprogramm hinterlegte Konfiguration des Titrationssystems automatisch aktualisierbar ist.
2. Titrationssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente ein Rührer (11 ), ein Probenwechsler, ein Vorratsgefäss (17), eine externe Auswerteeinheit (31 ) und/oder ein Analyse- oder Peripheriegerät, wie eine Waage oder ein Drucker, ist.
3. Titrationssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Erkennungsmittel (40) einen Schreib-/Lesespeicher aufweist, in welchen systemspezifische und/oder anwenderspezifische Daten einschreibbar sind.
4. Titrationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Erkennungsmittel ein erstes mit der ersten Dosiereinheit (8) oder der
Komponente verbundenes Erkennungselement (29) aufweist, welches zur drahtlosen Übertragung der eindeutigen Identifikation an ein zweites mit dem Titrationssystem verbundenen Erkennungselement (30) ausgestaltet ist.
5. Titrationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dosiereinheit (8) und/oder die Komponente direkt und/oder über mindestens eine weitere Komponente elektronisch in Reihe und/oder parallel mit der Steuer- und/oder Regeleinheit (28) verbindbar sind.
6. Titrationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (28) mindestens eine Schnittstelle zur Daten- und/oder Energieübertragung aufweist,
7. Titrationssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle als RS232-Schnittstelle, USB-Schnittstelle, Ethemetanschluss, TTL- Schnittstelle, CAN-Bus-Anschluss, Strom- und/oder Spannungsanschluss, paralleler Port, serieller Port und/oder Anschluss für einen Sensor, einen Messfühler und/oder ein Peripheriegerät ausgestaltet ist.
8. Titrationssystem nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinheit (8) und/oder die Komponente elektronisch mit einer geeigneten Schnittstelle der Steuer- und/oder Regeleinheit (28) verbunden ist.
9. Titrationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Titrationsmodul (13, 113, 213, 313) und/oder das Grundmodul (1 ) eine Aufnahmevorrichtung (7, 107, 207) und einen Antrieb für eine Dosiereinheit (8, 108, 208, 308) aufweist.
10. Titrationssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das
Titrationssystem mindestens zwei nebeneinander angeordnete Titrationsmodule (13, 113, 213, 313) aufweist, die derart mechanisch miteinander verbunden sind, dass die Aufnahmevorrichtungen (7, 107, 207) der Titrationsmodule (13, 113, 213, 313) einen gemeinsamen Kanal zur Aufnahme und/oder zum Hindurchbewegen mindestens einer Dosiereinheit (8, 108, 208, 308, 408) ausbilden.
1 1. Titrationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Titrationssystem eine elektronisch mit der Steuer- und/oder Regeleinheit (28) verbundene Anzeige (2) aufweist.
12. Titrationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (28) im Grundmodul (1 ) angeordnet ist.
13. Verfahren zum Betrieb eines Titrationssystems mit einem Grundmodul (1 ), einer Steuer- und/oder Regeleinheit (28), welche einen Prozessor mit einem Betriebsprogramm aufweist, einer austauschbaren ersten Dosiereinheit (8), und mindestens einer elektronisch mit der Steuer- und/oder Regeleinheit (28) lösbar verbundenen Komponente, insbesondere einer weiteren Dosiereinheit (108, 208,
308), einem Sensor (10), einer Steckkarte und/oder einem Titrationsmodul (13, 1 13, 213, 313), einem Rührer (11 ), einem Probenwechsler, einem Vorratsgefäss (17), einer externen Auswerteeinheit (31 ) und/oder einem Analyse- oder Peripheriegerät, wobei die erste Dosiereinheit (8) und die Komponente je ein Erkennungsmittel (40) mit einer eindeutigen Identifikation aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass
- eine bestehende Konfiguration des Titrationssystems im betriebsbereiten Zustand und/oder während einer Analyse durch Hinzufügen und/oder Entfernen der ersten Dosiereinheit (8) und/oder durch Hinzufügen und/oder Entfernen der Komponente verändert wird;
- die eindeutige Identifikation der ersten Dosiereinheit (8) und/oder der Komponente an die Steuer- und/oder Regeleinheit (28) übertragen wird und/oder das Vorhandensein und/oder das Fehlen der ersten Dosiereinheit (8) und/oder der Komponente von der Steuer- und/oder Regeleinheit (28) abgefragt wird;
- die Steuer- und/oder Regeleinheit (28) die hinzugefügte erste Dosiereinheit (8) und/oder die hinzugefügte Komponente und/oder das Fehlen der ersten Dosiereinheit (8) und/oder das Fehlen der Komponente registriert;
- wonach die Steuer- und/oder Regeleinheit (28) eine Aktualisierung einer im Betriebsprogramm hinterlegten Konfiguration des Titrationssystems auslöst.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Aktualisierung der im Betriebsprogramm hinterlegten Konfiguration des Titrationssystems eine Mitteilung mit einer Entscheidungsabfrage über jede bevorstehende Änderung der Konfiguration erstellt und einem Benutzer mittels einer Anzeige (2, 31 ) angezeigt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die eindeutige Identifikation drahtgebunden und/oder drahtlos zwischen der Steuer- und/oder Regeleinheit (28) und der ersten Dosiereinheit (8) und/oder der Komponente übertragen wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsprogramm die Betriebsabläufe des Titrationssystems steuert und/oder regelt.
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