EP3243064A1 - Apparatus for inline trace analysis of a liquid - Google Patents

Apparatus for inline trace analysis of a liquid

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Publication number
EP3243064A1
EP3243064A1 EP16706123.3A EP16706123A EP3243064A1 EP 3243064 A1 EP3243064 A1 EP 3243064A1 EP 16706123 A EP16706123 A EP 16706123A EP 3243064 A1 EP3243064 A1 EP 3243064A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
microchannel
liquid
housing
light
analyte
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Withdrawn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
EP16706123.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Gerhard Kirschner
Thomas Wisspeintner
Martin SCZEPAN
Helmut Hummel
Alfred Lechner
Michael BAUHUBER
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.)
Micro Epsilon Messtechnik GmbH and Co KG
Original Assignee
Micro Epsilon Messtechnik GmbH and Co KG
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 Micro Epsilon Messtechnik GmbH and Co KG filed Critical Micro Epsilon Messtechnik GmbH and Co KG
Publication of EP3243064A1 publication Critical patent/EP3243064A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01N21/03—Cuvette constructions
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    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids

Definitions

  • the invention relates to a device for inline trace analysis of a liquid, preferably an aqueous process solution.
  • Devices for trace analysis of a liquid and in particular an aqueous process solution are of great importance, for example, in the semiconductor industry, since even the slightest contamination of process solutions can render complete batches unusable in production. To increase productivity and reduce production downtime, continuous monitoring of the purity of process media is essential. Furthermore, the drinking and wastewater analysis represents a future broad market for the device according to the invention. Due to the ever-decreasing permissible pollutant levels in wastewater, described in the EU water protection guidelines, it is necessary in many areas to detect minimal contamination.
  • a device for trace analysis of a liquid is already known from EP 2 486 388 B1.
  • the known device has a microchannel designed as a liquid optical waveguide on a substrate in the form of a silicon wafer. Through this microchannel a liquid to be examined is flowed through. Furthermore, light from a light source is coupled into the microchannel and light emerging from the microchannel is analyzed by a detector. Different methods of analysis are used, for example spectroscopic methods based on absorption, transmission, fluorescence and Raman scattering. Detection of substances in liquids in the sub-ppb range is possible with the known device.
  • the embodiment of the known device described in EP 2 486 388 B1 makes it possible to realize a miniaturized device which nevertheless creates a long light path within the liquid to be examined in the microchannel.
  • the present invention is based on the object, such a device of the aforementioned type and further develop that a safe and easy handling of the device is made possible as an inline measuring device with structurally simple means. According to the invention the above object is achieved by a device having the features of claim 1.
  • the apparatus comprises a housing, a microchannel through which the liquid to be examined is flowed and coupled into the light of a light source, a detector for light emerging from the microchannel, and a user interface for monitoring and / or operating the device, wherein the Microchannel, the detector and / or the user interface are arranged in the housing and / or integrated into the housing and wherein the housing has a connection for supplying the liquid into the micro-channel and a connection for the power supply of the device.
  • housing is a housing in the broadest sense.
  • the housing can be formed only by a support plate or a frame.
  • a closed embodiment of the housing is also encompassed by the general term "housing".
  • both the microchannel and the detector are arranged in a housing or integrated in the housing.
  • the housing has in a further inventive manner a connection for supplying the liquid to be examined in the micro-channel.
  • the housing has a secure power supply to the device Connection to the power supply of the device.
  • a user interface is realized, which is arranged in the housing or integrated in the housing. This user interface serves to monitor and / or operate the device.
  • the light source can be arranged in the housing. Separate feeding of light from outside the housing into the microchannel is not required here.
  • the housing may have a terminal for feeding the light of the light source into the microchannel.
  • Such a connection allows the flexible use of different light sources, wherein the selected light source only has to be coupled to the connection from outside the housing.
  • an LED light source can be used, which brings a long life and low heat development.
  • an LED light source is also very well suited for installation in the housing, without any fear that a high heat development affects the function of the device.
  • Another advantage of an LED light source is that the spectral distribution of the light is controllable to some extent. Thus, the spectrum of the substance to be examined can be adapted. However, depending on the application, it is also possible to use halogen light sources, tunable laser light sources or other light sources.
  • the housing may have a connection for discharging the liquid from the microchannel.
  • the liquid to be examined can be supplied from the outside both into the housing and thus into the microchannel and removed from the housing after an analysis.
  • a collecting container for exiting the microchannel liquid may be arranged in the housing. In this case, the liquid to be examined is passed after the analysis in the collection container, which can be emptied when it reaches a predetermined level in a suitable manner.
  • the collecting container can be removably disposed in the housing, so that it can be taken to the emptying of the housing.
  • a reference channel can be realized, which can be provided, for example, in the form of an optical waveguide, which can run virtually parallel to the microchannel.
  • a reference spectrum and, on the other hand, a measurement spectrum can be compared with one another in order to realize a reliable measurement result.
  • an attenuator can be assigned to the reference channel.
  • a switching device for the light can furthermore be assigned to the reference channel, so that either the light guided through the microchannel or through the reference channel can be measured in the detector.
  • the switching device could be realized as a shutter or shutter.
  • the switching device can be arranged, for example, directly in front of a spectrometer or detector.
  • the switching device allows a simple embodiment of the detector in the form of, for example, a line detector, since only light from a channel is to be detected.
  • the switching device can turn off both the measuring and the reference channel, so that no light falls on the detector.
  • the dark current of the detector can be determined and the dark balance can be performed.
  • both the light conducted through the microchannel and through the reference channel can be blocked from or in front of the detector.
  • the device according to the invention serves to detect the slightest traces of substances in a liquid.
  • the substance to be detected can often not be detected directly, but only after a successful detection reaction.
  • the analyte - the analyte - a complexing agent is fed, which triggers the detection reaction.
  • Analyte and complexing agent can be combined in a mixer.
  • the mixer can be a structured component, where an efficient mixing takes place. In a particularly simple manner, the mixer simply consists of a coupling point, where the two liquids flow together.
  • the product of the detection reaction can be detected, for example, by means of an absorption measurement.
  • safety valves can be used which ensure the required safety in operation and in the handling of the device when supplying the liquid, the analyte or a complexing agent.
  • the safety valves can serve in case of impermissible or undesired operating states of the device to prevent the supply and / or the discharge of the liquid and / or an analyte and / or a complexing agent.
  • Impermissible or undesired operating states can be, for example, the exceeding of a predefinable pressure, the failure of system-relevant components or the escape of liquids-leakage.
  • the safety valves can prevent the return of liquids in the parent system.
  • a supply line for supplying and / or a discharge for discharging the liquid and / or an analyte and / or a complexing agent and / or the microchannel can be activated - if a predeterminable pressure in the supply line is exceeded; be associated in the derivative or in the micro-channel responsive - safety valve.
  • a safety valve can be used wherever liquid, analyte or complexing agents are added or removed.
  • a moisture sensor or leakage sensor can be arranged in the housing.
  • a moisture sensor or leakage sensor can respond to an undesired leakage of a liquid and provide a suitable signal and possibly to transmit an alarm device.
  • a moisture sensor or leakage sensor may be disposed in a liquid sump which may be located at a suitable location in the housing, preferably below or below the microchannel.
  • the signal of the moisture or leakage sensor can be used to control the safety valves and to prevent the supply and / or the removal of the liquid and / or the analyte and / or the complexing agent.
  • a shut-off device for the device and / or a pump or piezomembrane pump can be assigned to the moisture sensor or leakage sensor.
  • Such pumps or piezomembrane pumps can be used to conveniently transport the liquid, the analyte or a complexing agent. For a safe operation of the device and a safe measurement must be taken to ensure that there are no air bubbles or arise in the supply lines or in the micro-channel.
  • a feed line for supplying the liquid and / or an analyte and / or a complexing agent and / or the microchannel can be assigned a degassing device.
  • a degassing device can have, for example, a semipermeable membrane and a vacuum pump. Not only air bubbles but also, for example, gases dissolved in the liquid, such as oxygen, should be removed as much as possible in order to ensure reliable measurement.
  • an analyte or a complexing agent a supply line for supplying and / or a discharge for discharging the liquid and / or an analyte and / or a complexing agent and / or the Micro channel to be associated with a flow meter.
  • a flow measuring device can preferably be used for controlling or controlling a flow rate.
  • the flow measuring device may in this connection be coupled with suitable pumps for influencing the flow rate.
  • the flow rate of an analyte and / or a As a result, complexing agent can be specified precisely and suitable mixing ratios can be exactly realized.
  • a feed line and / or a discharge line for discharging the liquid and / or an analyte and / or a complexing agent and / or the microchannel may be assigned a suitable pump, in particular a piezomembrane pump.
  • the device may comprise a rinsing device for a supply line for supply and / or a discharge for discharging the liquid and / or an analyte and / or a complexing agent and / or for the microchannel.
  • a flushing of the liquid lines of the device may be required. This can be realized in a simple manner by such a flushing device.
  • the liquid-carrying components - feeders, outlets, pumps, safety valves, degassing devices, microchannel, etc. - can be mounted on a collecting trough.
  • the drip pan serves to catch the liquids during leaks and to supply them to a moisture or leakage sensor.
  • this unit - also known as fluidic module - can be easily replaced.
  • a particular advantage of this modular design is that multiple units can be installed in one housing, creating a multi-channel system in which several different fluids can be tested.
  • the optical components have multiple inputs and outputs, so that they can be used for several measurement channels.
  • only the switching device is equipped with more than two channels, for example with four channels. It will be one for the reference channel, while the remaining three are available for measurement channels.
  • only the fluidic module needs to be double, triple or multiple, while the spectrometer and light source are simply present.
  • the microchannel usually has a coating of a suitable plastic, for example Teflon® .
  • Teflon® a suitable plastic
  • this plastic coating favors the formation of harmful bacteria and germs in the microchannel, which significantly affects the quality of the measurement.
  • nucleation In addition to nucleation also leads to an accumulation of gas bubbles, in particular of oxygen bubbles, in the micro channel to a deterioration of the measurement.
  • the microchannel can be assigned a UV irradiation device for irradiating UV light into the microchannel.
  • the UV light can be radiated away from the detector counter to the measuring direction through the microchannel.
  • the UV irradiation device can be designed such that an irradiation of the UV light is made possible in both ends of the microchannel. This allows the UV light to safely enter the microchannel from two sides.
  • a particularly effective light source for the UV light at this point is a xenon flash lamp. Since the flash lamp is operated pulsed, the total radiant power can be adjusted specifically for the killing of bacteria and germs and / or the prevention of gas bubbles. The pulsed operation also reduces the power loss - waste heat - in the housing. Another advantage of the pulsed operation is the possible synchronization with the detector, whereby the possible influence of the measurement is further reduced eg by stray light.
  • UV light source to kill bacteria and germs can be placed in front of the microchannel. Particularly advantageous is the attachment already at the very front of the device to prevent the formation of bacteria and germs early or already existing or flushed bacteria and Kill germs.
  • the UV light source can be placed immediately behind the safety valve.
  • the pH of the liquids flowing through the device-analyte or complexing agent-could also be adjusted so that nucleation is prevented or existing bacteria and germs are killed.
  • a computer can be arranged in the housing, which is preferably designed as a PC. With such a computer, the entire device can be controlled. In addition, an evaluation of the measurement results can be made with the computer.
  • the computer can be realized in an advantageous manner as a so-called “embedded” computer with a suitable interface in order, for example, to allow integration into a network in a frame, preferably in a 19-inch frame, Such frames allow a secure arrangement of the housing during operation of the device and thus good accessibility for an operator.
  • a compact inline measuring unit is realized, which can be used in a particularly advantageous manner in a wide variety of analysis applications.
  • flow rates through the microchannel of a few ⁇ / min are common.
  • an automated analysis device for the continuous detection of, for example, metal ions in a sub-ppb range is also realized.
  • a preferably spiral-shaped microchannel With a length of several meters, impurities in the smallest concentrations in aqueous solutions can be detected spectrometrically.
  • light is coupled into a channel flushed with the analyte and guided by total reflection over the longest possible path to achieve a measurable extinction even at very low ion concentrations.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an embodiment of the inventive device for inline trace analysis of a liquid
  • Fig. 2 in detail a portion of the device according to the invention for
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an embodiment of an inventive device for inline trace analysis of a liquid.
  • the device has a housing 1 to allow safe and easy handling of the device as an inline measuring device in different industrial areas.
  • One application is the semiconductor industry, where the device can monitor and analyze aqueous process solutions in real time and continuously.
  • the device has a microchannel 2 which is etched as a spiral optical waveguide into a silicon wafer.
  • the microchannel 2 is only schematic here represented by the designated by the reference numeral 2 component.
  • Such a microchannel with corresponding supply and coupling elements for liquid and light is described in detail in EP 2 486 388 B1.
  • the liquid to be examined is flowed through the microchannel 2 and, on the other hand, light is coupled in to a light source 3.
  • Light emerging from the microchannel 2 is analyzed by a detector 4.
  • the detector 4 can be designed for different spectrometric analyzes.
  • the detector 4 may be designed for a measurement of the extinction.
  • a user interface 5 is integrated into the housing 1.
  • This user interface can be realized, for example, by a display or touch panel.
  • the housing 1 has a connection 6.
  • the power supply of the device is provided via a connection 7. Suitable power supplies can be arranged in the housing 1.
  • the housing 1 In addition to the connection 6 for supplying the liquid, the housing 1 also has a connection 8 for discharging the liquid from the microchannel 2. Insofar, a flow operation with respect to the liquid to be examined is ensured with the device.
  • the device has at least one connection 18 for the supply of a rinsing solution.
  • a rinsing solution This allows the liquid circuit, in particular the microchannel 2, to be perfused from time to time with a suitable rinsing solution and thus cleaned. It is also possible to use several connections 18 for different rinsing solutions, for example an acid and an alkaline rinsing solution.
  • the device has a pump 19.
  • the pump 19 is here associated with the supply line 12, but can also be attached to other suitable locations. It is also possible to use a plurality of pumps 19. Particularly advantageous is the design of the pump 19 as a micropump, for example a micromembrane pump.
  • the device has a reference channel 9, which is formed quasi-parallel to the measuring channel 17 leading through the microchannel 2.
  • the reference channel 9 is formed by a rolled up from the light source 3 to the detector 4 rolled optical waveguide.
  • an attenuator 10 is assigned to the reference channel 9.
  • the signal in the reference channel 9 is attenuated before it enters the detector 4.
  • a switching device 11 in the form of, for example, a shutter is realized, so that only light from a channel - either from the measuring channel 17 or from the reference channel 9 - is directed to the detector 4.
  • a single-channel data acquisition simplifies the construction of the detector 4, for example, as a mere line detector.
  • the device may have appropriately arranged safety valves 20.
  • a feed line 12 for supplying and / or a discharge 13 for discharging the liquid and / or the microchannel 2 may be assigned a safety valve 20, which responds when a predeterminable pressure is exceeded or in the event of a leakage.
  • the housing 1 may be assigned a moisture sensor or leakage sensor 21.
  • a moisture sensor or leakage sensor 21 could be arranged in a collecting trough 22 for liquids, which may be located below the microchannel 2 or at a suitable point below a liquid-carrying supply line 12 or discharge line 13, for example.
  • the collecting trough 22 covers the entire liquid-conducting region within the housing 1, so that the leakage of liquid at any point from the moisture keits- or leakage sensor 21 is detected.
  • Such a moisture sensor or leakage sensor 21 may be associated with a shut-off device for the device and / or a pump 19 or piezo-membrane pump. In that regard, a safety shutdown upon leakage of liquid can be realized.
  • the safety valves 20 are actuated by the signal of the moisture or leakage sensor 21, so that the liquid supply into the housing 1 is stopped.
  • the embodiment of the device further comprises a degassing device 14 with a vacuum pump 23 to remove air bubbles and dissolved gases within the liquid.
  • the degassing device 14 is assigned to the supply line 12 in the embodiment shown here.
  • a flow measuring device 24 can be provided, which can be assigned to a supply line 12 and / or a discharge line 13 or the microchannel 2.
  • the device shown in FIG. 1 furthermore has a UV irradiation device 15 for irradiating UV light into the microchannel 2 in order to kill bacteria or germs formed in the microchannel 2.
  • the UV irradiation can be advantageously radiated away from the detector 4, via the half-transparent mirror 25, counter to the measuring direction by the microchannel 2 in order to deflect oxygen microbubbles from the inner wall of the microchannel 2. and to realize a germ killing or bacterial killing.
  • the UV light source 15 is made of, for example, a xenon flash lamp.
  • the device contains a further UV light source 26, for example a cold cathode lamp.
  • the UV light of this UV light source 26 is coupled immediately after the safety valve 20 in order to achieve as early as possible in the system killing of bacteria and germs.
  • the UV radiation may, for example, have a wavelength of 254 nm. This is a particularly effective wavelength in terms of germ killing.
  • a computer 16 is further arranged, which performs the entire control of the device and / or evaluation of the measurement results.
  • the computer has an interface 27, via which the device can be connected to a network.
  • FIG. 2 shows details of a partial region of the device according to the invention for inline trace analysis of a liquid.
  • the lead and some or all components contained therein are divided into two branches.
  • branch 6a of the feed the analyte is fed, i. the liquid containing the substances to be examined.
  • branch 6b of the supply line of the complexing agent is supplied, which reacts with the analyte, whereby the more easily detected complexes are formed.
  • the reference numerals in Fig. 2 correspond to those in Fig. 1 with the addition of the branch identifier a or b.
  • the two liquids are brought together in a mixer 28.
  • the mixer 28 may be a structured component, where an efficient mixing takes place. In a particularly simple manner, the mixer 28 simply consists of a coupling point, where the two liquids flow together.

Abstract

The invention relates to an apparatus for the inline trace analysis of a liquid, preferably of an aqueous process solution, comprising: a housing (1); a micro-channel (2) through which the liquid to be examined is allowed to flow and into which light of a light source (3) is coupled; a detector (4) for light emerging from the micro-channel (2); and a user interface (5) for monitoring and/or operating the apparatus. The micro-channel (2), the detector (4) and/or the user interface (5) are arranged in the housing (1) and/or are integrated into the housing (1), and the housing (1) has a connection (6) for feeding the liquid in the micro-channel (2) and a connection (7) for power supply of the apparatus.

Description

VORRICHTUNG ZUR INLINE-SPURENANALYSE EINER  DEVICE FOR INLINE TRACK ANALYSIS OF ONE
FLÜSSIGKEIT  LIQUID
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Inline-Spurenanalyse einer Flüssigkeit, vorzugsweise einer wässrigen Prozesslösung. The invention relates to a device for inline trace analysis of a liquid, preferably an aqueous process solution.
Vorrichtungen zur Spurenanalyse einer Flüssigkeit und insbesondere einer wässrigen Prozesslösung sind beispielsweise in der Halbleiterindustrie von großer Bedeutung, da bereits geringste Verunreinigungen von Prozesslösungen komplette Chargen in der Produktion unbrauchbar machen können. Zur Steigerung der Produktivität und der Verringerung von Produktionsausfällen ist die stetige Überwachung der Reinheit von Prozessmedien essenziell. Des Weiteren stellt auch die Trink- und Abwasseranalytik einen zukünftigen breiten Markt für die erfindungsgemäße Vorrichtung dar. Aufgrund der sich ständig verringernden zulässigen Schadstoffgehälter in Abwässern, beschrieben in den Wasserschutzrichtlinien der EU, ist es in vielen Bereichen notwendig, geringste Kontaminationen zu detektieren. Devices for trace analysis of a liquid and in particular an aqueous process solution are of great importance, for example, in the semiconductor industry, since even the slightest contamination of process solutions can render complete batches unusable in production. To increase productivity and reduce production downtime, continuous monitoring of the purity of process media is essential. Furthermore, the drinking and wastewater analysis represents a future broad market for the device according to the invention. Due to the ever-decreasing permissible pollutant levels in wastewater, described in the EU water protection guidelines, it is necessary in many areas to detect minimal contamination.
Als weitere Märkte kommen die Lebensmittelindustrie sowie die Medizintechnik in Frage. Auch hier ist eine Detektion von Verunreinigungen in Prozessmedien von großer Wichtigkeit und steigert die Qualitätssicherung der Produkte enorm. Aus der EP 2 486 388 B1 ist bereits eine Vorrichtung zur Spurenanalyse einer Flüssigkeit bekannt. Die bekannte Vorrichtung weist einen als Flüssigkeitslichtwellenleiter ausgebildeten Mikrokanal auf einem Substrat in Form eines Silizium- Wafers auf. Durch diesen Mikrokanal wird eine zu untersuchende Flüssigkeit hindurch geströmt. Des Weiteren wird Licht einer Lichtquelle in den Mikrokanal eingekoppelt und aus dem Mikrokanal austretendes Licht mit einem Detektor analysiert. Dabei finden unterschiedliche Analysemethoden ihre Anwendung, beispielsweise spektroskopische Verfahren, die auf Absorption, Transmission, Fluoreszenz und Raman-Streuung basieren. Mit der bekannten Vorrichtung sind Nachweise von Substanzen in Flüssigkeiten im sub-ppb-Bereich möglich. Durch die in der EP 2 486 388 B1 beschriebene Ausführung der bekannten Vorrichtung ist eine miniaturisierte Vorrichtung realisierbar, die dennoch einen langen Lichtweg innerhalb der zu untersuchenden Flüssigkeit im Mikrokanal schafft. Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der zuvor genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass eine sichere und einfache Handhabung der Vorrichtung als Inline-Messgerät mit konstruktiv einfachen Mitteln ermöglicht ist. Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach weist die Vorrichtung ein Gehäuse, einen Mikrokanal, durch den die zu untersuchende Flüssigkeit hindurch geströmt und in den Licht einer Lichtquelle eingekoppelt wird, einen Detektor für aus dem Mikrokanal austretendes Licht und eine Benutzerschnittstelle zur Überwachung und/oder Bedienung der Vorrichtung auf, wobei der Mikrokanal, der Detektor und/oder die Benutzerschnittstelle in dem Gehäuse angeordnet und/oder in das Gehäuse integriert sind und wobei das Gehäuse einen Anschluss zur Zuführung der Flüssigkeit in den Mikrokanal und einen Anschluss zur Stromversorgung der Vorrichtung aufweist. Other markets include the food industry and medical technology. Here, too, the detection of impurities in process media is of great importance and enormously increases the quality assurance of the products. A device for trace analysis of a liquid is already known from EP 2 486 388 B1. The known device has a microchannel designed as a liquid optical waveguide on a substrate in the form of a silicon wafer. Through this microchannel a liquid to be examined is flowed through. Furthermore, light from a light source is coupled into the microchannel and light emerging from the microchannel is analyzed by a detector. Different methods of analysis are used, for example spectroscopic methods based on absorption, transmission, fluorescence and Raman scattering. Detection of substances in liquids in the sub-ppb range is possible with the known device. The embodiment of the known device described in EP 2 486 388 B1 makes it possible to realize a miniaturized device which nevertheless creates a long light path within the liquid to be examined in the microchannel. The present invention is based on the object, such a device of the aforementioned type and further develop that a safe and easy handling of the device is made possible as an inline measuring device with structurally simple means. According to the invention the above object is achieved by a device having the features of claim 1. Thereafter, the apparatus comprises a housing, a microchannel through which the liquid to be examined is flowed and coupled into the light of a light source, a detector for light emerging from the microchannel, and a user interface for monitoring and / or operating the device, wherein the Microchannel, the detector and / or the user interface are arranged in the housing and / or integrated into the housing and wherein the housing has a connection for supplying the liquid into the micro-channel and a connection for the power supply of the device.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass es sich bei dem Gehäuse um ein Gehäuse im weitesten Sinn handelt. Das Gehäuse kann dabei lediglich durch eine Trägerplatte oder einen Rahmen gebildet sein. Auch eine geschlossene Ausgestaltung des Gehäuses ist von dem allgemeinen Begriff„Gehäuse" umfasst. It should be noted that the housing is a housing in the broadest sense. The housing can be formed only by a support plate or a frame. A closed embodiment of the housing is also encompassed by the general term "housing".
In erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass die für die Funktion der Vorrichtung maßgeblichen Komponenten derart in einem Gehäuse angeordnet werden können, dass eine besonders einfache Handhabung der Vorrichtung, insbesondere als Inline-Messgerät oder als tragbares Messgerät, auf konstruktiv einfache Weise ermöglicht ist. Dabei sind im Konkreten sowohl der Mikrokanal als auch der Detektor in einem Gehäuse angeordnet oder in das Gehäuse integriert. Das Gehäuse weist dabei in weiter erfindungsgemäßer Weise einen Anschluss zur Zuführung der zu untersuchenden Flüssigkeit in den Mikrokanal auf. Des Weiteren weist das Gehäuse zur sicheren Stromversorgung der Vorrichtung einen Anschluss zur Stromversorgung der Vorrichtung auf. Weiter im Hinblick auf eine einfache Handhabung der Vorrichtung als Inline-Messgerät ist eine Benutzerschnittstelle realisiert, die in dem Gehäuse angeordnet oder in das Gehäuse integriert ist. Diese Benutzerschnittstelle dient der Überwachung und/oder Bedienung der Vorrichtung. In accordance with the invention, it has been recognized that the components relevant to the function of the device can be arranged in a housing such that a particularly simple handling of the device, in particular as an inline measuring device or as a portable measuring device, is made possible in a structurally simple manner. In concrete terms, both the microchannel and the detector are arranged in a housing or integrated in the housing. The housing has in a further inventive manner a connection for supplying the liquid to be examined in the micro-channel. Furthermore, the housing has a secure power supply to the device Connection to the power supply of the device. Furthermore, in view of easy handling of the device as an inline measuring device, a user interface is realized, which is arranged in the housing or integrated in the housing. This user interface serves to monitor and / or operate the device.
Folglich ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine einfache Handhabung als Inline-Messgerät mit konstruktiv einfachen Mitteln ermöglicht. Im Hinblick auf eine besonders einfache Handhabung der Vorrichtung kann die Lichtquelle in dem Gehäuse angeordnet sein. Ein separates Zuführen von Licht von außerhalb des Gehäuses in den Mikrokanal ist hierbei nicht erforderlich. Alternativ hierzu und im Hinblick auf eine besonders hohe Flexibilität der verwendeten Lichtquelle kann das Gehäuse einen Anschluss zur Zuführung des Lichts der Lichtquelle in den Mikrokanal aufweisen. Ein derartiger Anschluss ermöglicht die flexible Verwendung unterschiedlicher Lichtquellen, wobei die ausgewählte Lichtquelle lediglich von außerhalb des Gehäuses an den Anschluss angekoppelt werden muss. Als Lichtquelle kommen unterschiedliche Typen in Frage. In besonders praktischer Weise kann eine LED-Lichtquelle verwendet werden, die eine lange Lebensdauer und eine geringe Wärmeentwicklung mit sich bringt. Insoweit ist eine LED-Lichtquelle auch sehr gut für den Einbau in das Gehäuse geeignet, ohne dass zu befürchten ist, dass eine hohe Wärmeentwicklung die Funktion der Vorrichtung beeinträchtigt. Ein weiterer Vorteil einer LED-Lichtquelle ist, dass die spektrale Verteilung des Lichtes in gewissem Umfang steuerbar ist. Damit kann das verwendete Spektrum der zu untersuchenden Substanz ange- passt werden. Je nach Anwendungsfall können jedoch auch Halogen-Lichtquellen, durchstimmbare Laser-Lichtquellen oder andere Lichtquellen verwendet werden. Consequently, with the device according to the invention a simple handling as an inline measuring device with structurally simple means allows. With regard to a particularly simple handling of the device, the light source can be arranged in the housing. Separate feeding of light from outside the housing into the microchannel is not required here. Alternatively, and in view of a particularly high flexibility of the light source used, the housing may have a terminal for feeding the light of the light source into the microchannel. Such a connection allows the flexible use of different light sources, wherein the selected light source only has to be coupled to the connection from outside the housing. As a light source different types come into question. In a particularly practical way, an LED light source can be used, which brings a long life and low heat development. In that regard, an LED light source is also very well suited for installation in the housing, without any fear that a high heat development affects the function of the device. Another advantage of an LED light source is that the spectral distribution of the light is controllable to some extent. Thus, the spectrum of the substance to be examined can be adapted. However, depending on the application, it is also possible to use halogen light sources, tunable laser light sources or other light sources.
Im Hinblick auf einen besonders großen Durchsatz oder einer kontinuierlichen Messung an einer zu untersuchenden Flüssigkeit kann das Gehäuse einen Anschluss zur Abführung der Flüssigkeit aus dem Mikrokanal aufweisen. Mit einer derartigen Ausgestaltung kann die zu untersuchende Flüssigkeit sowohl in das Gehäuse und damit in den Mikrokanal von außen zugeführt und nach einer Analyse aus dem Gehäuse abgeführt werden. Bei einer alternativen Ausge- staltung kann ein Sammelbehälter für aus dem Mikrokanal austretende Flüssigkeit in dem Gehäuse angeordnet sein. Dabei wird die zu untersuchende Flüssigkeit nach der Analyse in den Sammelbehälter geleitet, der bei Erreichen eines vorgebbaren Füllstands in geeigneter Weise entleert werden kann. Bei einer alter- nativen Ausgestaltung kann der Sammelbehälter entnehmbar in dem Gehäuse angeordnet sein, so dass er zu dessen Entleerung aus dem Gehäuse genommen werden kann. Eine derartige Entnehmbarkeit ermöglicht weiterhin eine einfache Reinigung des Sammelbehälters im entnommenen Zustand. Zur Gewährleistung einer besonders sicheren Analyse und Messung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein Referenzkanal realisiert sein, der beispielsweise in Form eines Lichtwellenleiters bereitgestellt sein kann, der quasi parallel zum Mikrokanal verlaufen kann. Bei einem Messverfahren können dann einerseits ein Referenzspektrum und andererseits ein Messspektrum miteinander verglichen werden, um ein sicheres Messergebnis zu realisieren. Zur Angleichung der Lichtintensitäten von Mess- und Referenzkanal kann dem Referenzkanal ein Abschwächer zugeordnet sein. In view of a particularly high throughput or a continuous measurement of a liquid to be examined, the housing may have a connection for discharging the liquid from the microchannel. With such a configuration, the liquid to be examined can be supplied from the outside both into the housing and thus into the microchannel and removed from the housing after an analysis. In an alternative embodiment staltung a collecting container for exiting the microchannel liquid may be arranged in the housing. In this case, the liquid to be examined is passed after the analysis in the collection container, which can be emptied when it reaches a predetermined level in a suitable manner. In an alternative embodiment of the collecting container can be removably disposed in the housing, so that it can be taken to the emptying of the housing. Such removability further allows easy cleaning of the collecting container in the removed state. To ensure a particularly secure analysis and measurement with the device according to the invention, a reference channel can be realized, which can be provided, for example, in the form of an optical waveguide, which can run virtually parallel to the microchannel. In a measurement method, on the one hand, a reference spectrum and, on the other hand, a measurement spectrum can be compared with one another in order to realize a reliable measurement result. To equalize the light intensities of the measuring and reference channel, an attenuator can be assigned to the reference channel.
Bei Vorliegen eines Referenzkanals kann des Weiteren dem Referenzkanal eine Umschalteinrichtung für das Licht zugeordnet sein, so dass entweder das durch den Mikrokanal oder das durch den Referenzkanal geleitete Licht im Detektor messbar ist. Die Umschalteinrichtung könnte als Verschluss oder Shutter realisiert sein. Des Weiteren kann die Umschalteinrichtung beispielsweise direkt vor einem Spektrometer oder Detektor angeordnet sein. Die Umschalteinrichtung ermöglicht eine einfache Ausgestaltung des Detektors in Form beispielsweise eines Zeilendetektors, da immer nur Licht aus einem Kanal zu detektieren ist. Für einen ggf. notwendigen Dunkelabgleich des Detektors kann die Umschalteinrichtung sowohl den Mess- als auch den Referenzkanal abschalten, so dass kein Licht auf den Detektor fällt. Damit kann der Dunkelstrom des Detektors bestimmt werden und der Dunkelabgleich durchgeführt werden. Mit anderen Worten können zur Dunkelfeldmessung sowohl das durch den Mikrokanal als auch das durch den Referenzkanal geleitete Licht vom oder vor dem Detektor abgeblockt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient dem Nachweis geringster Spuren von Substanzen in einer Flüssigkeit. Die nachzuweisende Substanz lässt sich häufig nicht direkt nachweisen, sondern erst nach einer erfolgten Nachweisreaktion. Hierzu wird der zu analysierenden Flüssigkeit - dem Analyten - ein Komplexbildner zugeführt, der die Nachweisreaktion auslöst. Analyt und Komplexbildner können in einem Mischer zusammengeführt werden. Der Mischer kann dabei ein strukturiertes Bauteil sein, wo eine effiziente Durchmischung stattfindet. In besonders einfacher Weise besteht der Mischer einfach aus einer Koppelstelle, wo die beiden Flüssigkeiten zusammenfließen. Das Produkt der Nachweisreaktion lässt sich bei- spielsweise über eine Absorptionsmessung nachweisen. Im Hinblick auf eine besonders sichere Handhabung der Vorrichtung und Durchführung der Messung können Sicherheitsventile verwendet werden, die beim Zuführen der Flüssigkeit, des Analyten oder eines Komplexbildners die erforderliche Sicherheit im Betrieb und in der Handhabung der Vorrichtung gewährleisten. Die Sicherheitsventile können bei unzulässigen oder unerwünschten Betriebszuständen der Vorrichtung dazu dienen, die Zuführung und/oder das Abführen der Flüssigkeit und/oder eines Analyten und/oder eines Komplexbildners zu unterbinden. Unzulässige oder unerwünschte Betriebszustände können beispielsweise das Überschreiten eines vorgebbaren Drucks, der Ausfall von systemrelevanten Komponenten oder das Austreten von Flüssigkeiten - Leckage - sein. Weiterhin können die Sicherheitsventile den Rücklauf von Flüssigkeiten in die übergeordnete Anlage verhindern. In the presence of a reference channel, a switching device for the light can furthermore be assigned to the reference channel, so that either the light guided through the microchannel or through the reference channel can be measured in the detector. The switching device could be realized as a shutter or shutter. Furthermore, the switching device can be arranged, for example, directly in front of a spectrometer or detector. The switching device allows a simple embodiment of the detector in the form of, for example, a line detector, since only light from a channel is to be detected. For a possibly necessary dark balance of the detector, the switching device can turn off both the measuring and the reference channel, so that no light falls on the detector. Thus, the dark current of the detector can be determined and the dark balance can be performed. In other words, for dark field measurement, both the light conducted through the microchannel and through the reference channel can be blocked from or in front of the detector. The device according to the invention serves to detect the slightest traces of substances in a liquid. The substance to be detected can often not be detected directly, but only after a successful detection reaction. For this purpose, the analyte - the analyte - a complexing agent is fed, which triggers the detection reaction. Analyte and complexing agent can be combined in a mixer. The mixer can be a structured component, where an efficient mixing takes place. In a particularly simple manner, the mixer simply consists of a coupling point, where the two liquids flow together. The product of the detection reaction can be detected, for example, by means of an absorption measurement. With regard to a particularly safe handling of the device and carrying out the measurement, safety valves can be used which ensure the required safety in operation and in the handling of the device when supplying the liquid, the analyte or a complexing agent. The safety valves can serve in case of impermissible or undesired operating states of the device to prevent the supply and / or the discharge of the liquid and / or an analyte and / or a complexing agent. Impermissible or undesired operating states can be, for example, the exceeding of a predefinable pressure, the failure of system-relevant components or the escape of liquids-leakage. Furthermore, the safety valves can prevent the return of liquids in the parent system.
Im Konkreten kann bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung einer Zuleitung zur Zuführung und/oder einer Ableitung zum Abführen der Flüssigkeit und/oder eines Analyten und/oder eines Komplexbildners und/oder dem Mikro- kanal ein - bei Überschreiten eines vorgebbaren Drucks in der Zuleitung, in der Ableitung oder in dem Mikrokanal ansprechendes - Sicherheitsventil zugeordnet sein. Letztendlich kann ein Sicherheitsventil überall dort eingesetzt sein, wo Flüssigkeit, Analyt oder Komplexbildner zu- oder abgeführt werden. Specifically, in a preferred embodiment of the device, a supply line for supplying and / or a discharge for discharging the liquid and / or an analyte and / or a complexing agent and / or the microchannel can be activated - if a predeterminable pressure in the supply line is exceeded; be associated in the derivative or in the micro-channel responsive - safety valve. Ultimately, a safety valve can be used wherever liquid, analyte or complexing agents are added or removed.
Weiterhin im Hinblick auf ein besonders hohes Sicherheitsniveau beim Betrieb der Vorrichtung kann in dem Gehäuse ein Feuchtigkeitssensor oder Leckagesensor angeordnet sein. Ein derartiger Sensor kann bei einem ungewünschten Austreten einer Flüssigkeit ansprechen und ein geeignetes Signal bereitstellen und ggf. zu einer Alarmeinrichtung übertragen. Beispielsweise kann ein Feuchtigkeitssensor oder Leckagesensor in einer Auffangwanne für Flüssigkeiten angeordnet sein, die an geeigneter Stelle in dem Gehäuse, vorzugsweise unterhalb von Zu- oder Ableitungen oder unterhalb des Mikrokanals, angeordnet sein kann. Furthermore, in view of a particularly high level of safety during operation of the device, a moisture sensor or leakage sensor can be arranged in the housing. Such a sensor can respond to an undesired leakage of a liquid and provide a suitable signal and possibly to transmit an alarm device. For example, a moisture sensor or leakage sensor may be disposed in a liquid sump which may be located at a suitable location in the housing, preferably below or below the microchannel.
Das Signal des Feuchtigkeits- oder Leckagesensors kann verwendet werden, die Sicherheitsventile anzusteuern und die Zufuhr und/oder die Abfuhr der Flüssigkeit und/oder des Analyten und/oder des Komplexbildners zu unterbinden. In weiter vorteilhafter Weise kann dem Feuchtigkeitssensor oder Leckagesensor eine Ab- schalteinrichtung für die Vorrichtung und/oder eine Pumpe oder Piezomembran- pumpe zugeordnet sein. Derartige Pumpen oder Piezomembranpumpen können zum geeigneten Transportieren der Flüssigkeit, des Analyten oder eines Komplexbildners eingesetzt werden. Für einen sicheren Betrieb der Vorrichtung und eine sichere Messung muss darauf geachtet werden, dass in den Zuleitungen oder in dem Mikrokanal keine Luftblasen vorliegen oder entstehen. Hierzu kann einer Zuleitung zur Zuführung der Flüssigkeit und/oder eines Analyten und/oder eines Komplexbildners und/oder dem Mikrokanal eine Entgasungseinrichtung zugeordnet sein. Eine derartige Ent- gasungseinrichtung kann beispielsweise eine semipermeable Membran und eine Vakuumpumpe aufweisen. Dabei sind nicht nur Luftblasen, sondern beispielsweise auch in der Flüssigkeit gelöste Gase wie z.B. Sauerstoff möglichst zu entfernen, um eine sichere Messung zu gewährleisten. Im Hinblick auf eine sichere Zuführung der Flüssigkeit und/oder ein sicheres Durchleiten der Flüssigkeit, eines Analyten oder eines Komplexbildners kann einer Zuleitung zur Zuführung und/oder eine Ableitung zum Abführen der Flüssigkeit und/oder eines Analyten und/oder eines Komplexbildners und/oder dem Mikrokanal eine Durchflussmesseinrichtung zugeordnet sein. Eine derartige Durch- flussmesseinrichtung kann vorzugsweise zur Regelung oder Steuerung einer Durchflussmenge eingesetzt werden. Die Durchflussmesseinrichtung kann diesbezüglich mit geeigneten Pumpen zur Beeinflussung der Durchflussmenge gekoppelt sein. Insbesondere die Durchflussmenge eines Analyten und/oder eines Komplexbildners kann hierdurch genau vorgegeben werden und es können geeignete Mischungsverhältnisse exakt realisiert werden. The signal of the moisture or leakage sensor can be used to control the safety valves and to prevent the supply and / or the removal of the liquid and / or the analyte and / or the complexing agent. In a further advantageous manner, a shut-off device for the device and / or a pump or piezomembrane pump can be assigned to the moisture sensor or leakage sensor. Such pumps or piezomembrane pumps can be used to conveniently transport the liquid, the analyte or a complexing agent. For a safe operation of the device and a safe measurement must be taken to ensure that there are no air bubbles or arise in the supply lines or in the micro-channel. For this purpose, a feed line for supplying the liquid and / or an analyte and / or a complexing agent and / or the microchannel can be assigned a degassing device. Such a degassing device can have, for example, a semipermeable membrane and a vacuum pump. Not only air bubbles but also, for example, gases dissolved in the liquid, such as oxygen, should be removed as much as possible in order to ensure reliable measurement. With regard to a reliable supply of the liquid and / or a safe passage of the liquid, an analyte or a complexing agent, a supply line for supplying and / or a discharge for discharging the liquid and / or an analyte and / or a complexing agent and / or the Micro channel to be associated with a flow meter. Such a flow measuring device can preferably be used for controlling or controlling a flow rate. The flow measuring device may in this connection be coupled with suitable pumps for influencing the flow rate. In particular, the flow rate of an analyte and / or a As a result, complexing agent can be specified precisely and suitable mixing ratios can be exactly realized.
Zur sicheren Zuführung oder Durchleitung flüssiger Komponenten kann einer Zu- leitung zur Zuführung und/oder einer Ableitung zum Abführen der Flüssigkeit und/oder eines Analyten und/oder eines Komplexbildners und/oder dem Mikro- kanal eine geeignete Pumpe, insbesondere Piezomembranpumpe, zugeordnet sein. Hierdurch ist eine sichere Führung der erforderlichen und geeigneten flüssigen Komponenten in der Vorrichtung gewährleistet. For reliable supply or passage of liquid components, a feed line and / or a discharge line for discharging the liquid and / or an analyte and / or a complexing agent and / or the microchannel may be assigned a suitable pump, in particular a piezomembrane pump. As a result, a secure management of the required and suitable liquid components is ensured in the device.
Hinsichtlich eines sicheren und einfachen Betriebs der Vorrichtung kann die Vorrichtung eine Spüleinrichtung für eine Zuleitung zur Zuführung und/oder eine Ableitung zum Abführen der Flüssigkeit und/oder eines Analyten und/oder eines Komplexbildners und/oder für den Mikrokanal aufweisen. Insbesondere nach einem lange andauernden Inline-Betrieb der Vorrichtung kann eine Spülung der Flüssigkeitsleitungen der Vorrichtung erforderlich sein. Dies kann auf einfache Weise durch eine derartige Spüleinrichtung realisiert werden. With regard to a safe and simple operation of the device, the device may comprise a rinsing device for a supply line for supply and / or a discharge for discharging the liquid and / or an analyte and / or a complexing agent and / or for the microchannel. In particular, after a long-lasting inline operation of the device, a flushing of the liquid lines of the device may be required. This can be realized in a simple manner by such a flushing device.
Im Hinblick auf einen sicheren Betrieb der Vorrichtung und eine mögliche mehr- kanalige Ausführung können die flüssigkeitsführenden Komponenten - Zuführungen, Abführungen, Pumpen, Sicherheitsventile, Entgasungseinrichtungen, Mikrokanal etc. - auf einer Auffangwanne montiert werden. Die Auffangwanne dient dazu, bei Leckagen die Flüssigkeiten aufzufangen und einem Feuchtigkeitsoder Leckagesensor zuzuführen. Durch die Montage aller Komponenten auf der Auffangwanne kann diese Einheit - auch als Fluidikmodul bezeichnet - leicht getauscht werden. Ein besonderer Vorteil dieser modularen Bauweise ist, dass mehrere Einheiten in einem Gehäuse eingebaut werden können, wodurch ein mehrkanaliges System entsteht, in dem mehrere verschiedene Flüssigkeiten untersucht werden können. Dazu besitzen die optischen Komponenten mehrere Ein- und Ausgänge, so dass diese für mehrere Messkanäle verwendet werden können. With a view to safe operation of the device and a possible multi-channel design, the liquid-carrying components - feeders, outlets, pumps, safety valves, degassing devices, microchannel, etc. - can be mounted on a collecting trough. The drip pan serves to catch the liquids during leaks and to supply them to a moisture or leakage sensor. By mounting all components on the drip pan, this unit - also known as fluidic module - can be easily replaced. A particular advantage of this modular design is that multiple units can be installed in one housing, creating a multi-channel system in which several different fluids can be tested. For this purpose, the optical components have multiple inputs and outputs, so that they can be used for several measurement channels.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist nur die Umschalteinrichtung mit mehr als zwei Kanälen ausgestattet, beispielsweise mit vier Kanälen. Davon wird einer für den Referenzkanal verwendet, während die übrigen drei für Messkanäle zur Verfügung stehen. Für eine mehrkanalige Ausführung muss lediglich das Fluidikmodul doppelt, dreifach oder mehrfach angeordnet werden, während das Spektrometer und die Lichtquelle nur einfach vorhanden sind. In a particularly advantageous embodiment, only the switching device is equipped with more than two channels, for example with four channels. It will be one for the reference channel, while the remaining three are available for measurement channels. For a multi-channel design, only the fluidic module needs to be double, triple or multiple, while the spectrometer and light source are simply present.
Zur Gewährleistung der für die durchzuführenden Messungen erforderlichen Totalreflexion in dem Mikrokanal weist der Mikrokanal üblicherweise eine Beschichtung aus einem geeigneten Kunststoff - bspw. Teflon® - auf. Diese Kunststoffbe- schichtung begünstigt jedoch die Bildung schädlicher Bakterien und Keime im Mikrokanal, wodurch die Qualität der Messung erheblich beeinträchtigt wird. Neben der Keimbildung führt auch eine Anlagerung von Gasbläschen, insbesondere von Sauerstoffbläschen, im Mikrokanal zu einer Beeinträchtigung der Messung. Zur Abtötung oder Beseitigung derartiger Bakterien und Keime und zur Vermeidung von Gasblasen kann dem Mikrokanal eine UV-Bestrahlungseinrich- tung zur Einstrahlung von UV-Licht in den Mikrokanal zugeordnet sein. Um zu vermeiden, dass UV-Licht in den dem Mikrokanal nachgelagerten Detektor gelangt und die Messung beeinflusst, kann das UV-Licht vom Detektor weg entgegen der Messrichtung durch den Mikrokanal gestrahlt werden. Im Hinblick auf eine besonders sichere Abtötung von Bakterien und Keimen kann die UV-Bestrahlungs- einrichtung derart ausgebildet sein, dass eine Einstrahlung des UV-Lichts in beide Enden des Mikrokanals ermöglicht ist. Hierdurch kann das UV-Licht auf sichere Weise von zwei Seiten aus in den Mikrokanal eintreten. Eine besonders effektive Lichtquelle für das UV-Licht an dieser Stelle ist eine Xenon-Blitzlampe. Da die Blitzlampe gepulst betrieben wird, kann die Gesamt-Strahlungsleistung gezielt für die Abtötung von Bakterien und Keimen und/oder die Vermeidung von Gasblasen angepasst werden. Durch den gepulsten Betrieb wird ebenso die Verlustleistung - Abwärme - im Gehäuse verringert. Ein weiterer Vorteil des gepulsten Betriebes ist die dadurch mögliche Synchronisation mit dem Detektor, wodurch die mögliche Beeinflussung der Messung z.B. durch Streulicht weiter reduziert wird. To ensure the total reflection required in the microchannel for the measurements to be carried out, the microchannel usually has a coating of a suitable plastic, for example Teflon® . However, this plastic coating favors the formation of harmful bacteria and germs in the microchannel, which significantly affects the quality of the measurement. In addition to nucleation also leads to an accumulation of gas bubbles, in particular of oxygen bubbles, in the micro channel to a deterioration of the measurement. To kill or eliminate such bacteria and germs and to avoid gas bubbles, the microchannel can be assigned a UV irradiation device for irradiating UV light into the microchannel. In order to prevent UV light from entering the detector downstream of the microchannel and influencing the measurement, the UV light can be radiated away from the detector counter to the measuring direction through the microchannel. With regard to a particularly safe killing of bacteria and germs, the UV irradiation device can be designed such that an irradiation of the UV light is made possible in both ends of the microchannel. This allows the UV light to safely enter the microchannel from two sides. A particularly effective light source for the UV light at this point is a xenon flash lamp. Since the flash lamp is operated pulsed, the total radiant power can be adjusted specifically for the killing of bacteria and germs and / or the prevention of gas bubbles. The pulsed operation also reduces the power loss - waste heat - in the housing. Another advantage of the pulsed operation is the possible synchronization with the detector, whereby the possible influence of the measurement is further reduced eg by stray light.
Eine weitere UV-Lichtquelle zu Abtötung von Bakterien und Keimen kann vor dem Mikrokanal angebracht werden. Besonders vorteilhaft ist die Anbringung bereits an vorderster Stelle der Vorrichtung, um die Bildung von Bakterien und Keimen frühzeitig zu verhindern oder bereits vorhandene oder eingespülte Bakterien und Keime abzutöten. Die UV-Lichtquelle kann unmittelbar hinter dem Sicherheitsventil angeordnet werden. Another UV light source to kill bacteria and germs can be placed in front of the microchannel. Particularly advantageous is the attachment already at the very front of the device to prevent the formation of bacteria and germs early or already existing or flushed bacteria and Kill germs. The UV light source can be placed immediately behind the safety valve.
Anstelle einer Bestrahlung mit UV-Licht könnte auch der pH-Wert der die Vorrich- tung durchströmenden Flüssigkeiten - Analyt oder Komplexbildner - angepasst werden, so dass eine Keimbildung verhindert wird oder bereits vorhandene Bakterien und Keime abgetötet werden. Der pH-Wert könnte so eingestellt werden, dass ein saures Milieu entsteht, beispielsweise mit pH=2. Aber auch ein alkalisches - basisches - Milieu wäre denkbar. Besonders vorteilhaft ist die Ein- Stellung des pH-Werts über den Komplexbildner. Instead of irradiation with UV light, the pH of the liquids flowing through the device-analyte or complexing agent-could also be adjusted so that nucleation is prevented or existing bacteria and germs are killed. The pH could be adjusted to produce an acidic environment, for example pH = 2. But also an alkaline - basic - milieu would be conceivable. Particularly advantageous is the adjustment of the pH over the complexing agent.
Im Hinblick auf einen sicheren und einfachen Betrieb der Vorrichtung kann in dem Gehäuse ein Rechner angeordnet sein, der vorzugsweise als PC ausgebildet ist. Mit einem derartigen Rechner lässt sich die gesamte Vorrichtung steuern. Zusätz- lieh kann eine Auswertung der Messergebnisse mit dem Rechner erfolgen. Der Rechner kann in vorteilhafter Weise als sogenannter„eingebetteter" Rechner mit einer geeigneten Schnittstelle realisiert sein, um beispielsweise die Einbindung in ein Netzwerk zu ermöglichen. Ebenfalls im Hinblick auf eine besonders sichere und einfache Handhabung der Vorrichtung kann das Gehäuse derart ausgebildet sein, dass es in einem Rahmen, vorzugsweise in einem 19-Zoll-Rahmen, anordenbar ist. Derartige Rahmen ermöglichen eine sichere Anordnung des Gehäuses beim Betrieb der Vorrichtung und damit eine gute Zugänglichkeit für einen Bediener. With regard to a safe and simple operation of the device, a computer can be arranged in the housing, which is preferably designed as a PC. With such a computer, the entire device can be controlled. In addition, an evaluation of the measurement results can be made with the computer. The computer can be realized in an advantageous manner as a so-called "embedded" computer with a suitable interface in order, for example, to allow integration into a network in a frame, preferably in a 19-inch frame, Such frames allow a secure arrangement of the housing during operation of the device and thus good accessibility for an operator.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Inline-Spurenanalyse einer Flüssigkeit ist eine kompakte Inline-Messeinheit realisiert, die in besonders vorteilhafter Weise bei unterschiedlichsten Analyseanwendungen eingesetzt werden kann. Bei einer derartigen Analyse sind Durchflussraten durch den Mikrokanal von einigen μΙ/min üblich. With the device according to the invention for inline trace analysis of a liquid, a compact inline measuring unit is realized, which can be used in a particularly advantageous manner in a wide variety of analysis applications. In such an analysis, flow rates through the microchannel of a few μΙ / min are common.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist weiterhin ein automatisiertes Analysegerät zur kontinuierlichen Detektion von beispielsweise Metallionen in einem sub- ppb-Bereich realisiert. Mittels eines vorzugsweise spiralförmigen Mikrokanals großer Länge von mehreren Metern können Verunreinigungen in geringsten Konzentrationen in wässrigen Lösungen auf spektrometrischem Weg nachgewiesen werden. Dabei wird Licht in einen mit dem Analyten durchspülten Kanal eingekoppelt und durch Totalreflexion über eine möglichst lange Wegstrecke ge- führt, um auch noch bei sehr geringen lonenkonzentrationen eine messbare Extinktion zu erreichen. With the device according to the invention, an automated analysis device for the continuous detection of, for example, metal ions in a sub-ppb range is also realized. By means of a preferably spiral-shaped microchannel With a length of several meters, impurities in the smallest concentrations in aqueous solutions can be detected spectrometrically. In this case, light is coupled into a channel flushed with the analyte and guided by total reflection over the longest possible path to achieve a measurable extinction even at very low ion concentrations.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen There are now various possibilities for designing and developing the teaching of the present invention in an advantageous manner. For this purpose, on the one hand to refer to the subordinate claims and on the other hand to the following explanation of a preferred embodiment of the invention with reference to the drawing. In conjunction with the explanation of the preferred embodiment of the invention with reference to the drawing, generally preferred embodiments and developments of the teaching are explained. In the drawing show
Fig. 1 in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Inline-Spurenanalyse einer Flüssigkeit und 1 is a schematic representation of an embodiment of the inventive device for inline trace analysis of a liquid and
Fig. 2 im Detail einen Teilbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Fig. 2 in detail a portion of the device according to the invention for
Inline-Spurenanalyse einer Flüssigkeit aus Fig. 1.  Inline trace analysis of a liquid from FIG. 1.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Inline-Spurenanalyse einer Flüssigkeit. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse 1 auf, um eine sichere und einfache Handhabung der Vorrichtung als Inline-Messgerät in unterschiedlichen industriellen Bereichen zu ermöglichen. Eine Anwendung bildet dabei die Halbleiterindustrie, wobei mit der Vorrichtung wässrige Prozesslösungen in Echtzeit und kontinuierlich überwacht und analysiert werden können. Fig. 1 shows a schematic representation of an embodiment of an inventive device for inline trace analysis of a liquid. The device has a housing 1 to allow safe and easy handling of the device as an inline measuring device in different industrial areas. One application is the semiconductor industry, where the device can monitor and analyze aqueous process solutions in real time and continuously.
Die Vorrichtung weist einen Mikrokanal 2 auf, der als spiralförmiger Lichtwellenleiter in einen Silizium-Wafer geätzt ist. Der Mikrokanal 2 ist hier nur schematisch durch das mit der Bezugsziffer 2 gekennzeichnete Bauteil dargestellt. Ein derartiger Mikrokanal mit entsprechenden Zuführ- und Einkoppelelementen für Flüssigkeit und Licht ist in der EP 2 486 388 B1 detailliert beschrieben. Durch den Mikrokanal 2 wird einerseits die zu untersuchende Flüssigkeit hindurch geströmt und andererseits Licht einer Lichtquelle 3 eingekoppelt. Aus dem Mikrokanal 2 austretendes Licht wird mit einem Detektor 4 analysiert. Der Detektor 4 kann für unterschiedliche spektrometrische Analysen ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Detektor 4 für eine Messung der Extinktion ausgebildet sein. The device has a microchannel 2 which is etched as a spiral optical waveguide into a silicon wafer. The microchannel 2 is only schematic here represented by the designated by the reference numeral 2 component. Such a microchannel with corresponding supply and coupling elements for liquid and light is described in detail in EP 2 486 388 B1. On the one hand, the liquid to be examined is flowed through the microchannel 2 and, on the other hand, light is coupled in to a light source 3. Light emerging from the microchannel 2 is analyzed by a detector 4. The detector 4 can be designed for different spectrometric analyzes. For example, the detector 4 may be designed for a measurement of the extinction.
Zur Überwachung und Bedienung der Vorrichtung und darin angeordneter Komponenten ist in das Gehäuse 1 eine Benutzerschnittstelle 5 integriert. Diese Benutzerschnittstelle kann beispielsweise durch ein Display oder Touch-Panel realisiert sein. For monitoring and operation of the device and components arranged therein, a user interface 5 is integrated into the housing 1. This user interface can be realized, for example, by a display or touch panel.
Sämtliche zuvor genannten Bestandteile der Vorrichtung sind in dem Gehäuse 1 angeordnet oder in das Gehäuse 1 integriert. Zur Zuführung der Flüssigkeit in den Mikrokanal 2 weist das Gehäuse 1 einen Anschluss 6 auf. Zu untersuchende Flüssigkeit kann hierdurch kontinuierlich in das Gehäuse 1 geführt werden. Die Stromversorgung der Vorrichtung ist über einen Anschluss 7 vorgesehen. Geeignete Netzgeräte können in dem Gehäuse 1 angeordnet sein. All of the aforementioned components of the device are arranged in the housing 1 or integrated into the housing 1. For supplying the liquid into the microchannel 2, the housing 1 has a connection 6. As a result, the liquid to be examined can be continuously guided into the housing 1. The power supply of the device is provided via a connection 7. Suitable power supplies can be arranged in the housing 1.
Neben dem Anschluss 6 zur Zuführung der Flüssigkeit weist das Gehäuse 1 auch einen Anschluss 8 zur Abführung der Flüssigkeit aus dem Mikrokanal 2 auf. Inso- weit ist ein Durchflussbetrieb hinsichtlich der zu untersuchenden Flüssigkeit mit der Vorrichtung gewährleistet. In addition to the connection 6 for supplying the liquid, the housing 1 also has a connection 8 for discharging the liquid from the microchannel 2. Insofar, a flow operation with respect to the liquid to be examined is ensured with the device.
Weiterhin weist die Vorrichtung mindestens einen Anschluss 18 für die Zuführung einer Spüllösung auf. Damit kann der Flüssigkeitskreislauf, insbesondere der Mikrokanal 2 von Zeit zu Zeit mit einer geeigneten Spüllösung durchströmt und damit gereinigt werden. Es können auch mehrere Anschlüsse 18 für verschiedene Spüllösungen verwendet werden, beispielsweise eine saure und eine alkalische Spüllösung. Zum Transport der Flüssigkeiten weist die Vorrichtung ein Pumpe 19 auf. Die Pumpe 19 ist hier der Zuleitung 12 zugeordnet, kann aber auch an anderen geeigneten Stellen angebracht werden. Es können auch mehrere Pumpen 19 verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist die Ausführung der Pumpe 19 als Mikropumpe, beispielsweise ein Mikromembranpumpe. Furthermore, the device has at least one connection 18 for the supply of a rinsing solution. This allows the liquid circuit, in particular the microchannel 2, to be perfused from time to time with a suitable rinsing solution and thus cleaned. It is also possible to use several connections 18 for different rinsing solutions, for example an acid and an alkaline rinsing solution. To transport the liquids, the device has a pump 19. The pump 19 is here associated with the supply line 12, but can also be attached to other suitable locations. It is also possible to use a plurality of pumps 19. Particularly advantageous is the design of the pump 19 as a micropump, for example a micromembrane pump.
Im Hinblick auf eine sichere Messung und ein qualitativ hochwertiges Messergebnis weist die Vorrichtung einen Referenzkanal 9 auf, der quasi parallel zum durch den Mikrokanal 2 führenden Messkanal 17 ausgebildet ist. Im Konkreten ist der Referenzkanal 9 durch einen sich von der Lichtquelle 3 bis zum Detektor 4 erstreckenden aufgerollten Lichtwellenleiter gebildet. With regard to reliable measurement and a high-quality measurement result, the device has a reference channel 9, which is formed quasi-parallel to the measuring channel 17 leading through the microchannel 2. Specifically, the reference channel 9 is formed by a rolled up from the light source 3 to the detector 4 rolled optical waveguide.
Zur Angleichung der Signalstärke des durch den Referenzkanal 9 im Wesentlichen unabgeschwächten Signals an das durch den Mikrokanal 2 verlaufende Mess- signal ist dem Referenzkanal 9 ein Abschwächer 10 zugeordnet. Durch den Abschwächer 10 wird das Signal im Referenzkanal 9 abgeschwächt, bevor es in den Detektor 4 gelangt. In order to equalize the signal strength of the signal, which is essentially unattenuated by the reference channel 9, to the measurement signal passing through the microchannel 2, an attenuator 10 is assigned to the reference channel 9. By the attenuator 10, the signal in the reference channel 9 is attenuated before it enters the detector 4.
Vor dem Detektor 4 ist des Weiteren eine Umschalteinrichtung 1 1 in Form bei- spielsweise eines Shutters realisiert, damit nur Licht aus einem Kanal - entweder aus dem Messkanal 17 oder aus dem Referenzkanal 9 - zum Detektor 4 geleitet wird. Eine derartige Datenaufnahme aus nur einem Kanal vereinfacht die Konstruktion des Detektors 4, beispielsweise als lediglich Zeilendetektor. Zur Vermeidung von Schäden, beispielsweise bei Überschreiten eines vorgebbaren Drucks oder bei Austreten von Flüssigkeit, kann die Vorrichtung in geeigneter Weise angeordnete Sicherheitsventile 20 aufweisen. Beispielsweise kann einer Zuleitung 12 zur Zuführung und/oder einer Ableitung 13 zum Abführen der Flüssigkeit und/oder dem Mikrokanal 2 ein Sicherheitsventil 20 zugeordnet sein, das bei Überschreiten eines vorgebbaren Drucks oder bei einer Leckage anspricht. Das Auslösen eines derartigen Sicherheitsventils könnte die Übertragung eines Alarmsignals an eine geeignete Alarmeinrichtung zur Folge haben. Zur Detektion eines ungewünschten Austritts einer Flüssigkeit aus einer Leitung in dem Gehäuse 1 oder aus dem Mikrokanal 2, kann dem Gehäuse 1 ein Feuchtigkeitssensor oder Leckagesensor 21 zugeordnet werden. Ein derartiger Feuchtigkeitssensor oder Leckagesensor 21 könnte in einer Auffangwanne 22 für Flüssig- keiten angeordnet sein, die sich beispielsweise unterhalb des Mikrokanals 2 oder auch an geeigneter Stelle unterhalb einer Flüssigkeit führenden Zuleitung 12 oder Ableitung 13 befinden kann. In besonders vorteilhafter Ausführung deckt die Auffangwanne 22 den gesamten flüssigkeitsführenden Bereich innerhalb des Gehäuses 1 ab, so dass das Austreten von Flüssigkeit an jeder Stelle vom Feuchtig- keits- oder Leckagesensor 21 erkannt wird. Einem derartigen Feuchtigkeitssensor oder Leckagesensor 21 kann eine Abschalteinrichtung für die Vorrichtung und/oder eine Pumpe 19 oder Piezomembranpumpe zugeordnet sein. Insoweit ist eine Sicherheitsabschaltung bei Austreten von Flüssigkeit realisierbar. Zusätzlich werden durch das Signal des Feuchtigkeits- oder Leckagesensors 21 die Sicher- heitsventile 20 betätigt, so dass die Flüssigkeitszufuhr in das Gehäuse 1 gestoppt wird. In front of the detector 4, furthermore, a switching device 11 in the form of, for example, a shutter is realized, so that only light from a channel - either from the measuring channel 17 or from the reference channel 9 - is directed to the detector 4. Such a single-channel data acquisition simplifies the construction of the detector 4, for example, as a mere line detector. In order to avoid damage, for example when a predeterminable pressure is exceeded or when fluid is discharged, the device may have appropriately arranged safety valves 20. For example, a feed line 12 for supplying and / or a discharge 13 for discharging the liquid and / or the microchannel 2 may be assigned a safety valve 20, which responds when a predeterminable pressure is exceeded or in the event of a leakage. The triggering of such a safety valve could result in the transmission of an alarm signal to a suitable alarm device. In order to detect an undesired leakage of a liquid from a line in the housing 1 or from the microchannel 2, the housing 1 may be assigned a moisture sensor or leakage sensor 21. Such a moisture sensor or leakage sensor 21 could be arranged in a collecting trough 22 for liquids, which may be located below the microchannel 2 or at a suitable point below a liquid-carrying supply line 12 or discharge line 13, for example. In a particularly advantageous embodiment, the collecting trough 22 covers the entire liquid-conducting region within the housing 1, so that the leakage of liquid at any point from the moisture keits- or leakage sensor 21 is detected. Such a moisture sensor or leakage sensor 21 may be associated with a shut-off device for the device and / or a pump 19 or piezo-membrane pump. In that regard, a safety shutdown upon leakage of liquid can be realized. In addition, the safety valves 20 are actuated by the signal of the moisture or leakage sensor 21, so that the liquid supply into the housing 1 is stopped.
Das Ausführungsbeispiel der Vorrichtung weist des Weiteren eine Entgasungseinrichtung 14 mit einer Vakuumpumpe 23 auf, um Luftblasen und gelöste Gase innerhalb der Flüssigkeit zu entfernen. Die Entgasungseinrichtung 14 ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel der Zuleitung 12 zugeordnet. The embodiment of the device further comprises a degassing device 14 with a vacuum pump 23 to remove air bubbles and dissolved gases within the liquid. The degassing device 14 is assigned to the supply line 12 in the embodiment shown here.
Zur Regelung einer Durchflussmenge einer Flüssigkeit und/oder eines Analyten und/oder eines Komplexbildners kann eine Durchflussmesseinrichtung 24 vorge- sehen sein, die einer Zuleitung 12 und/oder einer Ableitung 13 oder dem Mikrokanal 2 zugeordnet werden kann. For controlling a flow rate of a liquid and / or an analyte and / or a complexing agent, a flow measuring device 24 can be provided, which can be assigned to a supply line 12 and / or a discharge line 13 or the microchannel 2.
Die in der Fig. 1 gezeigte Vorrichtung weist des Weiteren eine UV-Bestrahlungseinrichtung 15 zur Einstrahlung von UV-Licht in den Mikrokanal 2 auf, um in dem Mikrokanal 2 entstandene Bakterien oder Keime abzutöten. Die UV-Einstrahlung kann dabei in vorteilhafter Weise über einen halbdurchlässigen Spiegel 25 vom Detektor 4 weg entgegen der Messrichtung durch den Mikrokanal 2 gestrahlt werden, um Sauerstoff-Mikrobläschen von der Innenwand des Mikrokanals 2 ab- zulösen und um eine Keim-Abtötung oder Bakterien-Abtötung zu realisieren. Die UV-Lichtquelle 15 besteht zum Beispiel aus einer Xenon-Blitzlampe. The device shown in FIG. 1 furthermore has a UV irradiation device 15 for irradiating UV light into the microchannel 2 in order to kill bacteria or germs formed in the microchannel 2. In this case, the UV irradiation can be advantageously radiated away from the detector 4, via the half-transparent mirror 25, counter to the measuring direction by the microchannel 2 in order to deflect oxygen microbubbles from the inner wall of the microchannel 2. and to realize a germ killing or bacterial killing. The UV light source 15 is made of, for example, a xenon flash lamp.
Die Vorrichtung enthält eine weitere UV-Lichtquelle 26, beispielsweise eine Kaltkathoden-Lampe. Das UV-Licht dieser UV-Lichtquelle 26 wird unmittelbar nach dem Sicherheitsventil 20 eingekoppelt, um möglichst frühzeitig im System eine Abtötung von Bakterien und Keimen zu erreichen. Die UV-Strahlung kann beispielsweise eine Wellenlänge von 254 nm aufweisen. Dies ist eine im Hinblick auf eine Keim-Abtötung besonders wirksame Wellenlänge. The device contains a further UV light source 26, for example a cold cathode lamp. The UV light of this UV light source 26 is coupled immediately after the safety valve 20 in order to achieve as early as possible in the system killing of bacteria and germs. The UV radiation may, for example, have a wavelength of 254 nm. This is a particularly effective wavelength in terms of germ killing.
In dem Gehäuse 1 ist des Weiteren ein Rechner 16 angeordnet, der die gesamte Steuerung der Vorrichtung und/oder Auswertung der Messergebnisse durchführt. Der Rechner verfügt über eine Schnittstelle 27, über die die Vorrichtung an ein Netzwerk angeschlossen werden kann. In the housing 1, a computer 16 is further arranged, which performs the entire control of the device and / or evaluation of the measurement results. The computer has an interface 27, via which the device can be connected to a network.
Die Fig. 2 zeigt Details eines Teilbereiches der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Inline-Spurenanalyse einer Flüssigkeit. Die Zuleitung und einige oder alle darin enthaltenen Komponenten sind in zwei Zweige aufgeteilt. Im Zweig 6a der Zuleitung wird der Analyt zugeführt, d.h. die Flüssigkeit, die die zu untersuchenden Substanzen enthält. Im Zweig 6b der Zuleitung wird der Komplexbildner zugeführt, der mit dem Analyten eine Reaktion eingeht, wodurch die leichter nachzuweisenden Komplexe gebildet werden. Zur Erläuterung: Die Bezugszeichen in Fig. 2 entsprechen denen in Fig. 1 mit Zugabe der Zweigbezeichner a oder b. Die beiden Flüssigkeiten werden in einem Mischer 28 zusammengeführt. Der Mischer 28 kann dabei ein strukturiertes Bauteil sein, wo eine effiziente Durchmischung stattfindet. In besonders einfacher Weise besteht der Mischer 28 einfach aus einer Koppelstelle, wo die beiden Flüssigkeiten zusammenfließen. FIG. 2 shows details of a partial region of the device according to the invention for inline trace analysis of a liquid. The lead and some or all components contained therein are divided into two branches. In branch 6a of the feed, the analyte is fed, i. the liquid containing the substances to be examined. In the branch 6b of the supply line of the complexing agent is supplied, which reacts with the analyte, whereby the more easily detected complexes are formed. For explanation: The reference numerals in Fig. 2 correspond to those in Fig. 1 with the addition of the branch identifier a or b. The two liquids are brought together in a mixer 28. The mixer 28 may be a structured component, where an efficient mixing takes place. In a particularly simple manner, the mixer 28 simply consists of a coupling point, where the two liquids flow together.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vor- richtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen. With regard to further advantageous embodiments of the device according to the invention, reference is made to avoid repetition to the general part of the description and to the appended claims.
Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das voranstehend beschriebene Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dient, diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt. Finally, it should be expressly noted that the above-described embodiment of the device according to the invention only for Discussion of the claimed teaching is used, but this does not limit the embodiment.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Gehäuse 1 housing
2 Mikrokanal  2 microchannel
3 Lichtquelle  3 light source
4 Detektor  4 detector
5 Benutzerschnittstelle  5 user interface
6 Anschluss Flüssigkeit  6 connection liquid
6a Zweig  6a branch
6b Zweig  6b branch
7 Anschluss Stromversorgung 7 Connection power supply
8 Anschluss Abführung 8 connection discharge
9 Referenzkanal  9 reference channel
10 Abschwächer  10 attenuators
11 Umschalteinrichtung 11 switching device
, 12a, 12b Zuleitung , 12a, 12b supply line
13 Ableitung 13 derivation
, 14a, 14b Entgasungseinrichtung , 14a, 14b degassing device
15 UV-Bestrahlungseinrichtung 15 UV irradiation device
16 Rechner 16 computers
17 Messkanal  17 measuring channel
18 Spülanschluss 18 flushing connection
, 19a, 19b Pumpe, 19a, 19b pump
, 20a, 20b Sicherheitsventil , 20a, 20b safety valve
21 Feuchtigkeits- oder Leckagesensor 21 Moisture or leakage sensor
22 Auffangwanne 22 drip tray
23 Vakuumpumpe 23 vacuum pump
, 24a, 24b Durchflusssensor , 24a, 24b flow sensor
25 Halbdurchlässiger Spiegel  25 Semi-transparent mirror
26 UV-Lichtquelle  26 UV light source
27 Schnittstelle  27 interface
28 Mischer  28 mixers

Claims

A n s p r ü c h e Claims
1. Vorrichtung zur Inline-Spurenanalyse einer Flüssigkeit, vorzugsweise einer wässrigen Prozesslösung, mit einem Gehäuse (1 ), mit einem Mikrokanal (2), durch den die zu untersuchende Flüssigkeit hindurch geströmt und in den Licht einer Lichtquelle (3) eingekoppelt wird, mit einem Detektor (4) für aus dem Mikrokanal (2) austretendes Licht und mit einer Benutzerschnittstelle (5) zur Überwachung und/oder Bedienung der Vorrichtung, wobei der Mikrokanal (2), der De- tektor (4) und/oder die Benutzerschnittstelle (5) in dem Gehäuse (1 ) angeordnet und/oder in das Gehäuse (1 ) integriert sind und wobei das Gehäuse (1 ) einen An- schluss (6) zur Zuführung der Flüssigkeit in den Mikrokanal (2) und einen An- schluss (7) zur Stromversorgung der Vorrichtung aufweist. 1. Device for inline trace analysis of a liquid, preferably an aqueous process solution, comprising a housing (1), with a microchannel (2), through which the liquid to be examined has flowed through and is coupled into the light of a light source (3) a detector (4) for light emerging from the microchannel (2) and having a user interface (5) for monitoring and / or operating the device, wherein the microchannel (2), the detector (4) and / or the user interface ( 5) are arranged in the housing (1) and / or are integrated into the housing (1), and wherein the housing (1) has a connection (6) for supplying the liquid into the microchannel (2) and a connection (FIG. 7) for powering the device.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (3), vorzugsweise eine LED-Lichtquelle, in dem Gehäuse (1 ) angeordnet ist oder dass das Gehäuse (1 ) einen Anschluss zur Zuführung des Lichts der Lichtquelle (3) in den Mikrokanal (2) aufweist. 2. Device according to claim 1, characterized in that the light source (3), preferably an LED light source, in the housing (1) is arranged or that the housing (1) has a connection for supplying the light of the light source (3) having the microchannel (2).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1 ) einen Anschluss (8) zur Abführung der Flüssigkeit aus dem Mikrokanal (2) aufweist oder dass ein Sammelbehälter für aus dem Mikrokanal (2) austretende Flüssigkeit in dem Gehäuse (1 ) angeordnet ist. 3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the housing (1) has a connection (8) for discharging the liquid from the microchannel (2) or that a collecting container for from the microchannel (2) exiting liquid in the housing (1) is arranged.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Referenzkanal (9), insbesondere in Form eines Lichtwellenleiters, realisiert ist, wobei vorzugsweise dem Referenzkanal (9) ein Abschwächer (10) zugeordnet ist. 4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a reference channel (9), in particular in the form of an optical waveguide, is realized, wherein preferably the reference channel (9) is associated with an attenuator (10).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Referenzkanal (9) eine Umschalteinrichtung (1 1 ) für das Licht zugeordnet ist, so dass entweder das durch den Mikrokanal (2) oder das durch den Referenzkanal (9) geleitete Licht im Detektor (4) messbar ist. 5. The device according to claim 4, characterized in that the reference channel (9) is assigned a switching device (1 1) for the light, so that either the through the micro channel (2) or through the reference channel (9) guided light in the detector (4) is measurable.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Referenzkanal (9) eine Umschalteinrichtung (1 1 ) für das Licht zugeordnet ist, so dass zur Dunkelfeldmessung sowohl das durch den Mikrokanal (2) als auch das durch den Referenzkanal (9) geleitete Licht vom Detektor (4) abgeblockt wird. 6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the reference channel (9) is assigned a switching device (1 1) for the light, so that for the dark field measurement both through the micro-channel (2) and through the reference channel (9 ) directed light from the detector (4) is blocked.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass einer Zuleitung (12) zur Zuführung und/oder einer Ableitung (13) zum Abführen der Flüssigkeit und/oder eines Analyten und/oder eines Komplexbildners und/oder dem Mikrokanal (2) ein bei Überschreiten eines vorgebbaren Drucks in der Zuleitung (12), in der Ableitung (13) oder in dem Mikrokanal (2) ansprechendes Sicherheitsventil zugeordnet ist. 7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that a supply line (12) for supplying and / or a discharge (13) for discharging the liquid and / or an analyte and / or a complexing agent and / or the microchannel ( 2) is assigned a responsive when exceeding a predetermined pressure in the supply line (12), in the discharge line (13) or in the microchannel (2) safety valve.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (1 ), vorzugsweise in einer Auffangwanne für Flüssigkeiten, ein Feuchtigkeitssensor oder Leckagesensor angeordnet ist, wobei vorzugsweise dem Feuchtigkeitssensor oder Leckagesensor eine Abschalteinrichtung für die Vorrichtung und/oder eine Pumpe oder Piezomembranpumpe zugeordnet ist. 8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that in the housing (1), preferably in a collecting trough for liquids, a moisture sensor or leakage sensor is arranged, wherein preferably the moisture sensor or leakage sensor, a shutdown device for the device and / or associated with a pump or piezo-membrane pump.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass einer Zuleitung (12) zur Zuführung der Flüssigkeit und/oder eines Analyten und/oder eines Komplexbildners und/oder dem Mikrokanal (2) eine Entgasungseinrichtung (14), vorzugsweise mit einer Vakuumpumpe, zugeordnet ist. 9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that a feed line (12) for supplying the liquid and / or an analyte and / or a complexing agent and / or the microchannel (2) a degassing device (14), preferably with a vacuum pump is assigned.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass einer Zuleitung (12) zur Zuführung und/oder einer Ableitung (13) zum Abführen der Flüssigkeit und/oder eines Analyten und/oder eines Komplexbildners und/oder dem Mikrokanal (2) eine Durchflussmesseinrichtung, vorzugsweise zur Regelung oder Steuerung einer Durchflussmenge, insbesondere eines Analyten und/oder eines Komplexbildners, zugeordnet ist. 10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that a supply line (12) for supplying and / or a discharge (13) for discharging the liquid and / or an analyte and / or a complexing agent and / or the microchannel ( 2) is associated with a flow measuring device, preferably for controlling or controlling a flow rate, in particular an analyte and / or a complexing agent.
1 1. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass einer Zuleitung (12) zur Zuführung und/oder einer Ableitung (13) zum Abführen der Flüssigkeit und/oder eines Analyten und/oder eines Komplexbildners und/oder dem Mikrokanal (2) eine Piezomembranpumpe zugeordnet ist. 1 1. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that a supply line (12) for supplying and / or a discharge (13) for discharging the liquid and / or an analyte and / or a complexing agent and / or the microchannel (2) is associated with a piezo membrane pump.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Spüleinrichtung für eine Zuleitung (12) zur Zuführung und/oder eine Ableitung (13) zum Abführen der Flüssigkeit und/oder eines Analyten und/oder eines Komplexbildners und/oder für den Mikrokanal (2) auf- weist. 12. Device according to one of claims 1 to 1 1, characterized in that the device is a purging device for a supply line (12) for feeding and / or a discharge (13) for discharging the liquid and / or an analyte and / or a complexing agent and / or for the microchannel (2).
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Mikrokanal (2) eine UV-Bestrahlungseinrichtung (15) zur Einstrahlung von UV-Licht in den Mikrokanal (2), vorzugsweise in beide Enden des Mikrokanals (2), zugeordnet ist. 13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the microchannel (2) has a UV irradiation device (15) for irradiating UV light into the microchannel (2), preferably in both ends of the microchannel (2), assigned.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (1 ) ein Rechner (16), vorzugsweise ein PC, angeordnet ist. 14. Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that in the housing (1) a computer (16), preferably a PC, is arranged.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1 ) in einem Rahmen, vorzugsweise in einem 19-Zoll-Rahmen, anordenbar ist. 15. Device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the housing (1) in a frame, preferably in a 19-inch frame, can be arranged.
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