CN104345159B - 液体分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液体分析装置，能以非常简单的结构确定异常的产生原因。所述液体分析装置包括：移液管(La)；泵(P)；气体转移管(Lb)，根管部(Lb1)的基端与泵(P)连接，支管部(Lb2)的前端分别连接各部位；压力传感器(71)，测量根管部(Lb1)内的压力；实际压力数据记录部(83)，记录表示压力传感器(71)测量到的压力的经时性变化的实际压力数据；基准压力数据存储部(84)，存储表示成为压力的基准的经时性变化的基准压力数据；比较输出部(85)，以能比较的方式输出实际压力数据和基准压力数据。

Description

液体分析装置

技术领域

本发明涉及分析水质等的液体分析装置。

背景技术

作为这种液体分析装置，公知的有专利文献1所示的液体分析装置：取得规定量的、成为分析对象的试样液，向所述试样液中分别加入规定量的稀释液和反应液等多种分析用液并对它们进行混合，并通过加热等使它们反应，进行所述的一系列工序后生成最终溶液，通过测量所述最终溶液的例如吸光度，由此自动测量试样液中的例如磷和氮等规定成分的浓度。

此外，为了进行所述一系列工序，在所述的液体分析装置中设置有：各种计量管和池(セル)等(以下也称为液体储存部件)，用于储存试样液和各分析用液并使它们反应；移液管，设置在所述的液体储存部件之间，使试样液、分析用液流通；以及压力调节机构，改变液体储存部件和移液管的压力，向所希望的液体储存部件输送试样液、分析用液。

所述压力调节机构，例如由下述装置构成：气体转移管，与液体储存部件和移液管连接；泵，与所述气体转移管的基端连接；以及多个阀，设置在所述气体转移管和移液管上，通过对所述阀进行开闭控制，可以使所希望的液体储存部件和移液管的压力变化成正压或负压，从而从一个液体储存部件向其他的液体储存部件输送试样液、分析用液。

现有技术文献

专利文献1：日本专利公开公报特开2005-204578号

可是，在所述的结构中，即使由于配管泄漏、配管堵塞、阀故障、泵的劣化等而使液体的转移等中发生某种异常，也难以确定其原因。

当然，如果在可能发生异常的部位分别设置各种传感器，则也能确定异常原因，但是如果这样做，则会出现部件增多、价格上升以及组装工时增加等新的问题。

发明内容

鉴于所述的问题，本发明的主要目的是提供一种液体分析装置，能够以非常简单的结构确定异常的产生原因。

即，本发明提供一种液体分析装置，经过将试样液向多个部位转移的一系列工序来分析所述试样液，所述液体分析装置的特征在于，所述液体分析装置包括：泵，产生用于转移所述试样液的压力；气体转移管，由根管部和多个支管部构成，所述根管部的一端与所述泵连接，所述多个支管部从所述根管部的另一端分支并与各个所述部位连接；一个以上的阀，压力传感器，测量所述根管部内的压力；控制部，通过控制所述气体转移管的压力来改变所述部位的内部压力，将所述试样液通过移液管从一个部位向其他的部位转移；实际压力数据记录部，在所述一系列工序中的规定期间内记录实际压力数据，所述实际压力数据表示所述压力传感器测量到的压力的经时性变化；基准压力数据存储部，存储有基准压力数据，所述基准压力数据表示成为所述压力的基准的经时性变化；以及比较输出部，为了确定异常的发生原因，以能比较的方式输出所述实际压力数据和所述基准压力数据。

按照所述的液体分析装置，由于以能比较的方式输出实际压力数据和基准压力数据，所以仅仅通过比较这些数据，就可以根据实际压力数据与基准压力数据之间的偏差简单地确定在移液管和气体转移管等中发生的异常的产生原因。

具体地说，例如，根据偏差的产生期间和偏差的大小等可以确定配管泄漏、配管堵塞、泵的劣化等。

另外，由于从设置在气体转移管的根管部上的压力传感器得到实际压力数据，所以无需在可能产生异常的部位分别设置各种传感器，就可以用非常简单的结构确定异常的产生原因。

为了在即使因阀的故障产生异常时，也能以非常简单的结构确定异常的产生原因，优选的是，所述液体分析装置还包括设置在所述移液管或所述气体转移管上的一个以上的阀，所述控制部通过所述阀的开闭控制来改变所述部位的内部压力，将所述试样液通过所述移液管从一个部位向其他的部位转移。

作为具体的实施方式，可以举出：作为所述一系列工序，至少包括：试样注入步骤，将规定量的试样液转移到规定的部位；分析用液注入步骤，将规定量的分析用液转移到与所述规定的部位相同或不同的部位；以及混合步骤，将所述规定量的试样液和规定量的分析用液转移到与所述规定的部位相同或不同的部位并进行混合。

为了实现分析的自动化，优选的是，所述液体分析装置还包括分析部，所述分析部测量最终溶液并进行所述试样液的分析，所述最终溶液是通过利用所述混合步骤混合后的试样液和分析用液反应而生成的。

为了自动地确定异常的产生原因，优选的是，所述液体分析装置还包括检查输出部，所述检查输出部进行检查工序，并输出所述检查工序中的实际压力数据，在所述检查工序中，所述控制部在关闭了各个所述阀的状态下通过所述泵施加规定的压力，然后依次开闭各个所述阀。

按照所述结构的本发明，能够以非常简单的结构确定异常的产生原因。

附图说明

图1是示意性地表示第一实施方式的液体分析装置的整体结构的图。

图2是表示与图1为相同实施方式的控制装置的功能的功能框图。

图3是说明由与图1为相同实施方式的控制部进行的一系列工序的流程图。

图4是表示与图1为相同实施方式的正常时和异常时的压力计的输出值的图。

附图标记说明

100 ···液体分析装置

7 ···压力调节机构

La ···移液管

Lb ···气体转移管

B ···阀

12 ···稀释池

13 ···试样计量池

71 ···压力传感器

P ···泵

81 ···控制部

82 ···分析部

83 ···实际压力数据记录部

84 ···基准压力数据存储部

85 ···比较输出部

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的液体分析装置100的第一实施方式。

本实施方式的液体分析装置100是用于分析例如下水等的水质的装置，在本实施方式中是测量试样液中的氮浓度和磷浓度的装置。

更具体而言，如图1所示，所述液体分析装置100具备输液回路101和信息处理装置102，所述输液回路101包括：试样液计量设备1、稀释液计量设备2、氮测量用试剂计量设备3、磷测量用试剂计量设备4、氮测量池5、磷测量池6和压力调节机构7，在输液回路101的规定的部位设有用于储存液体并使其反应的各种储存槽、计量管和池等液体储存部件。

另外，在图1中，连接各部位的实线表示液体流过的配管，虚线表示气体流过的配管。

试样液计量设备1将试样液稀释到规定浓度，并计量规定量的稀释后的稀释试样液。

具体地说，所述试样液计量设备1包括：试样储存槽11，储存试样液；稀释池12，从试样储存槽11向该稀释池12供给规定量的试样液，并且向该稀释池12供给规定量的稀释液；试样计量池13，在稀释池12被稀释到规定浓度的稀释试样液向该试样计量池13供给，并且该试样计量池13计量规定量的所述稀释试样液；设置在试样储存槽11、稀释池12、试样计量池13、氮测量池5和磷测量池6之间的移液管La1，转移各种液体；以及阀B1，设置在各移液管La1上。

另外，本实施方式的试样液计量设备1还包括：清洗液储存槽14，储存盐酸等清洗液；校准液储存槽15，储存校准液；以及设置在所述的清洗液储存槽14、校准液15和稀释池12之间的移液管La1，可以向稀释池12供给所述的清洗液和校准液。

稀释液计量设备2在本实施方式中计量规定量的作为稀释液的纯水，稀释液计量设备2包括：纯水储存槽21，储存纯水；纯水计量池22，从纯水储存槽21向该纯水计量池22供给纯水，并且该纯水计量池22计量规定量的纯水；设置在纯水储存槽21、纯水计量池22和稀释池12之间的移液管La2，转移纯水；以及阀B2，设置在各移液管La2上。

氮测量用试剂计量设备3计量规定量的用于测量试样液中的氮浓度的试剂，在本实施方式中，氮测量用试剂计量设备3包括：试剂容器31，分别收容氢氧化钠、过氧二硫酸钾和盐酸；试剂计量管32，计量规定量的各试剂；试剂储存槽33，在计量时临时储存各试剂；设置在各试剂计量管32和氮测量池5之间的移液管La3，转移各试剂；以及阀B3，设置在移液管La3上。

磷测量用试剂计量设备4计量规定量的用于测量试样液中的磷浓度的试剂，在本实施方式中，磷测量用试剂计量设备4包括：试剂容器41，分别收容硫酸、过氧二硫酸钾、抗坏血酸和钼酸铵；试剂计量管42，计量规定量的各试剂；试剂储存槽43，在计量时临时储存各试剂；设置在各试剂计量管42和磷测量池6之间的移液管La4，转移各试剂；以及阀B4，设置在移液管La4上。

另外，在本实施方式中，收容过氧二硫酸钾的试剂容器31、41、试剂计量管32、42以及试剂储存槽33、43，分别兼用为氮测量用试剂计量设备3和磷测量用试剂计量设备4中的任意一方的收容过氧二硫酸钾的试剂容器、试剂计量管以及试剂储存槽。

氮测量池5和磷测量池6，被供给稀释试样液和试剂并将它们混合，使它们发生各种化学反应，生成最终溶液。

另外，在本实施方式中，在各测量池5、6内被测量后的最终溶液，被向废液槽9输送。

压力调节机构7将稀释池12、各计量池13、22、各试剂储存槽33、43和各测量池5、6的内部压力调节成正压或负压，并将各种液体从一个部位向其他的部位转移。

在本实施方式中，作为所述的一个部位，可以举出各储存槽11、14、15、21；稀释池12；各计量池13、22；各试剂容器31、41；各试剂储存槽33、43以及各测量池5、6，作为所述的其他的部位，可以举出稀释池12；各计量池13、22；各试剂储存槽33、43；各测量池5、6以及废液槽9。

具体地说，压力调节机构7包括：泵P，产生用于转移各种液体的压力；气体转移管Lb，与所述泵P连接；以及多个阀B5，设置在气体转移管Lb上。

所述气体转移管Lb由根管部Lb1和多个支管部Lb2构成，所述根管部Lb1的一端连接有泵P，所述多个支管部Lb2通过分支点与根管部Lb1的另一端流体性连接。更具体地说，根管部Lb1将所述分支点中的、位于最靠近泵P一侧的分支点与泵P连接。各支管部Lb2的前端分别与稀释池12、各计量池13、22、各试剂储存槽33、43、各测量池5、6和废液槽9连接。此外，在各分支点上设有多个阀B5。

本实施方式的根管部Lb1上设有多个阀B51，通过切换所述阀B51，在泵P压送空气的状态和泵P抽吸空气的状态之间切换，从而向气体转移管Lb施加正压或负压。另外，在本实施方式中，气体转移管Lb内可以成为大气压。

如上所述地构成的压力调节机构7通过将所述输液回路101的规定部位亦即稀释池12、各计量池13、22和各试剂储存槽33、43的内部压力调节成正压或负压，进行各种液体的计量，成为能够将规定量的各种液体从一个部位向其他的部位供给的状态。

另外，计量各种液体的方式在本实施方式中有下述两种方式，稀释池12、试样计量池13和纯水计量池22采用下述的第一方式，试剂计量管32、42采用下述的第二方式。

以下，参照图1说明第一方式和第二方式。另外，以下为便于理解，在不区分移液管La1、La2、La3、La4时，统一记载为移液管La。

第一方式

采用第一方式的稀释池12、试样计量池13和纯水计量池22池内被密封，从上侧的面向内部空间***气体转移管Lb和移液管La，并且下侧的面上设有将该池与其他的部位连通的移液管La。从上侧的面***的移液管La的下端部，位于比气体转移管Lb的下端部更靠下方的位置。

在所述结构中，液体从设置在上侧的面的移液管La向池内供给，在液面处于比设置在上侧的面的移液管La的下端部更靠上方位置的状态下停止液体的供给。接着，压力调节机构7通过气体转移管Lb向池施加正压，使池内的液面下降到设置在上侧的面的移液管La的下端部。在该状态下，在池中储存规定量的液体，即，储存从池的底面到设置在上侧的面的移液管La的下端部为止的液体。通过将储存的液体从设置在下侧的面的移液管La向其他的部位转移，可以供给规定量的液体。

另外，对应于设置在上侧的面的移液管La的下端部的位置设定所述规定量。

第二方式

采用第二方式的试剂计量管32、42的一端***试剂容器31、41，并且另一端***试剂储存槽33、43内，在试剂容器31、41和试剂储存槽33、43之间分别安装有阀B31、B41。另外，在本实施方式中，所述阀B31、B41例如是三通电磁阀。

在所述结构中，在以试剂计量管32、42连通试剂容器31、41和试剂储存槽33、43的方式打开阀B31、B41的状态下，压力调节机构7通过气体转移管Lb向试剂储存槽33、43施加负压，由此将试剂从试剂容器31、41向试剂储存槽33、43转移。此时，试剂以从试剂计量管32、42溢出的方式流入试剂储存槽33、43内。在该状态下，如果关闭阀B31、B41，则在试剂计量管32、42内，阀B31、B41与试剂计量管32、42的上端部之间残留规定量的试剂。即，所述残留的试剂成为规定量，通过切换阀B31、B41将所述试剂向测量池5、6转移，由此可以供给规定量的试剂。

另外，根据试剂计量管32、42的长度设定所述规定量。

于是，本实施方式的压力调节机构7，在气体转移管Lb的根管部Lb1设有压力传感器71，所述压力传感器71测量从泵P刚刚被压送后的空气或即将被泵P抽吸前的空气在气体转移管Lb的根管部Lb1产生的内压。

接着，说明信息处理装置102。

另外，以下为便于理解，在不区分阀B1、B2、B3、B31、B4、B41、B5、B51时，统一记载为阀B。

如图2所示，信息处理装置102是具有CPU、内部存储器、I/O缓冲电路、AD转换器等的所谓的计算机电路，通过按照存储在内部存储器的规定区域的程序动作来进行信息处理，发挥作为后述的控制部81、分析部82、实际压力数据记录部83、基准压力数据存储部84以及比较输出部85的功能。

以下说明各部分。

控制部81控制泵P，并且通过对设置在气体转移管Lb和移液管La上的各阀B进行开闭控制来改变各部位的内部压力，将各种液体通过移液管La从一个部位向其他的部位转移。

本实施方式的控制部81控制将试样液和用于分析所述试样液的分析用液(稀释液、试剂等)转移到多个部位的一系列工序。

如图3所示，在本实施方式中，一系列工序包括：试样注入步骤，将规定量的试样液转移到稀释池12；稀释液注入步骤，将规定量的稀释液转移到稀释池12；计量步骤，将在稀释池12中稀释后得到的稀释试样液转移到试样计量池13；混合步骤，将规定量的稀释试样液和规定量的试剂转移到氮测量池5或磷测量池6并对它们进行混合；化学反应步骤，将规定量的试剂转移到氮测量池5或磷测量池6并使其与通过混合步骤生成的混合液发生化学反应；以及废液步骤，在后述的分析部82对通过化学反应步骤生成的最终溶液进行分析后，将最终溶液向废液槽9转移。

分析部82向具备加热器、紫外线照射器、光源以及光检测器等的处理机构(未图示的)发送处理信号，对所述混合液进行加水分解、加热和紫外线照射，并且测量所述最终溶液中含有的氮量和磷量，进行试样液的分析。

更具体而言，本实施方式的分析部82例如采用吸光度测量法来分析试样液，从光源向测量池5、6照射光并接收用光检测器检测的透射光的光检测信号，根据所述光检测信号计算最终溶液中含有的氮浓度和磷浓度。

实际压力数据记录部83接收来自压力传感器71的信号，在前述的一系列工序中的规定期间中，在规定的内部存储器中记录实际压力数据，所述实际压力数据表示用压力传感器71检测到的根管部Lb1中的内部压力的经时性变化。在本实施方式中，连续记录从开始分析时到全工序结束时为止的实际压力数据。

基准压力数据存储部84存储有基准压力数据，所述基准压力数据表示成为根管部Lb1的压力的基准的时间序列数据，在本实施方式中，基准压力数据存储部84存储有多次重复进行前述的一系列工序期间的基准压力数据。

另外，基准压力数据也可以是正常状态的装置进行一系列工序时由压力传感器71取得的过去的数据。

比较输出部85接收来自所述实际压力数据记录部83和所述基准压力数据存储部84的信号，以能比较的方式输出实际压力数据和基准压力数据，在本实施方式中，例如通过例如在同一个显示器上切换画面，以能比较方式输出实际压力数据和基准压力数据。

另外，比较输出部85也可以在显示器等上同时显示实际压力数据和基准压力数据。

更具体地说，如图4所示，比较输出部85在横轴表示测量时间且纵轴表示压力值的同一个图上，表示基准压力数据和实际压力数据。

在本实施方式中，在所述图上表示的基准压力数据和实际压力数据，以显示方式不同的方式进行设定，在本实施方式中，将基准压力数据用虚线表示，将实际压力数据用实线表示。

另外，在图4所示的图中，测量范围A表示试样注入步骤和稀释液注入步骤中的压力变化，测量范围B表示计量步骤中的压力变化，测量范围C表示从混合步骤到分析结束时的压力变化，测量范围D表示废液步骤中的压力变化。

如图4的区域a和区域b所示可知：在用于转移试样液的移液管La泄漏的情况下，在使用所述移液管La的试样注入步骤和稀释液注入步骤中，表示正常时的基准压力数据与实际压力数据之间产生了偏差。

按照如上所述地构成的本实施方式的液体分析装置100，由于比较输出部85以能比较的方式输出实际压力数据和所述基准压力数据，所以能够从实际压力数据与基准压力数据之间的偏差简单地确定受到液体分析装置100的异常影响的工序。此外，利用所述的结构，可以在各工序的每一个工序中，确认在各自的工序中使用的移液管La、气体转移管Lb和阀B等的异常。此外，在输液回路101中，还可以针对由预定的移液管La、气体转移管Lb和阀B等构成的单元的每一个确认异常。

此外，当因装置的异常使全部或几乎全部的工序受到影响时，推断原因为泵P的劣化，由此还可以简单注意到泵P的劣化。

另外，在各工序中，通过边由压力调节机构7调节池内的压力边切换各阀B的开闭状态，可以容易地将各种液体从一个部位向其他的部位转移。

此外，由于具有控制部81和分析部82，所以能使从将试样液注入稀释池12并开始分析起一直到求出试样液中含有的对象成分的浓度并在分析结束后使最终溶液成为废液为止的工序自动化。

接着，说明第二实施方式。

第二实施方式的液体分析装置还包括检查输出部，所述检查输出部进行检查工序，并输出所述检查工序中的实际压力数据，在所述检查工序中，控制部在关闭了各阀的状态下通过泵施加规定的压力，然后依次开闭各阀。

更具体地说，控制部在所述检查工序中，在输液回路的全部的阀关闭了的状态下用泵向气体转移管施加规定的压力，然后按规定的顺序开闭控制预定的多个阀。

在本实施方式中，预定的多个阀是各阀串联连接的串联阀组和各阀并联连接的并联阀组。

针对所述串联阀组，控制部进行设定，使得从距泵近的阀朝向距泵远的阀，依次将阀从关闭状态切换为打开状态。

针对所述并联阀组，控制部进行设定，使得以规定的顺序依次将阀从关闭状态切换为打开状态。另外，也可以以使并联阀组中只有一个成为打开状态的方式对各阀依次进行开闭控制。

检查输出部将检查工序的实际压力数据和检查工序的基准压力数据以能比较的方式显示在例如显示器等上。

更具体而言，与所述第一实施方式的比较输出部同样地，检查输出部在同一个图上表示实际压力数据和基准压力数据。

利用所述的结构，通过比较检查工序中的实际压力数据和基准压力数据，能够分别确认各阀以及与各阀连接的移液管和气体转移管是否产生了异常，从而能够更可靠地确定异常的产生原因。

以下说明其他的实施方式。

例如，在所述实施方式中，比较输出部将实际压力数据和基准压力数据在同一个图上表示，但是例如也可以在显示器上用数值表示，也可以通过打印机输出到纸面，还可以向其他的个人计算机等发送。

实际压力数据存储部可以将存储在规定的内部存储器中的实际压力数据保存在可装拆地设置在液体分析装置上的例如SD卡、USB存储器等外部存储器中，用户或管理者将所述保存数据在任意的场所显示在显示器等上并进行确认。

此外，在所述实施方式中，基准压力数据存储部存储多次进行一系列工序时的基准压力数据，但是也可以把从试样注入步骤到废液步骤为止的基准压力数据作为一周期的基准单位数据进行存储。

另外，基准压力数据存储部也可以接收来自压力传感器的信号，追溯预定的期间对用压力传感器检测到的根管部的内部压力进行存储。

此外，可以使信息处理装置还具备作为异常判断部的功能，所述异常判断部根据由比较输出部以能比较的方式输出的实际压力数据和基准压力数据，当实际压力数据与基准压力数据的压力值具有规定的值以上的差异时，判断为异常并在例如显示器上显示异常通知标记。

此外，可以具备多个按钮，通过选择各按钮切换显示器上的图，由此能够针对与各按钮对应决定的各个单元的每一个确认异常。

作为试样液中含有的分析对象，在所述实施方式中为氮和磷，但是也可以将其他的成分作为分析对象。

此外，压力调节机构也可以通过压送或抽吸空气以外的气体来转移各种液体。

此外，本发明不限于所述实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围内可以进行各种变形。

可以相互组合本发明的各个实施方式中所记载的技术特征形成新的技术方案。

Claims (7)

1.一种液体分析装置，经过将试样液向多个部位转移的一系列工序来分析所述试样液，所述液体分析装置的特征在于，

所述液体分析装置包括：

泵，产生用于转移所述试样液的压力；

气体转移管，由根管部和多个支管部构成，所述根管部的一端与所述泵连接，所述多个支管部从所述根管部的另一端分支并与各个所述部位连接；

压力传感器，测量所述根管部内的压力；

控制部，通过控制所述气体转移管的压力来改变所述部位的内部压力，将所述试样液通过移液管从一个部位向其他的部位转移；

实际压力数据记录部，在所述一系列工序中的规定期间内记录实际压力数据，所述实际压力数据表示所述压力传感器测量到的压力的经时性变化；

基准压力数据存储部，存储有基准压力数据，所述基准压力数据表示成为所述压力的基准的经时性变化；以及

比较输出部，为了确定异常的发生原因，以能比较的方式输出所述实际压力数据和所述基准压力数据。

2.根据权利要求1所述的液体分析装置，其特征在于，

所述液体分析装置还包括设置在所述移液管或所述气体转移管上的一个以上的阀，

所述控制部通过所述阀的开闭控制来改变所述部位的内部压力，将所述试样液通过所述移液管从一个部位向其他的部位转移。

3.根据权利要求1或2所述的液体分析装置，其特征在于，

所述工序，至少包括：试样注入步骤，将规定量的试样液转移到规定的部位；分析用液注入步骤，将规定量的分析用液转移到与所述规定的部位相同或不同的部位；以及混合步骤，将所述规定量的试样液和规定量的分析用液转移到与所述规定的部位相同或不同的部位并进行混合，

所述控制部被设定成执行所述试样注入步骤、分析用液注入步骤和混合步骤。

4.根据权利要求3所述的液体分析装置，其特征在于，所述液体分析装置还包括分析部，所述分析部测量最终溶液并进行所述试样液的分析，所述最终溶液是通过利用所述混合步骤混合后的试样液和分析用液反应而生成的。

5.根据权利要求1所述的液体分析装置，其特征在于，

所述液体分析装置还包括检查输出部，所述检查输出部进行检查工序，并输出所述检查工序中的实际压力数据，

在所述检查工序中，所述控制部在关闭了各个所述阀的状态下通过所述泵施加规定的压力，然后依次开闭各个所述阀。

6.根据权利要求2所述的液体分析装置，其特征在于，

所述液体分析装置还包括检查输出部，所述检查输出部进行检查工序，并输出所述检查工序中的实际压力数据，

在所述检查工序中，所述控制部在关闭了各个所述阀的状态下通过所述泵施加规定的压力，然后依次开闭各个所述阀。

7.根据权利要求3所述的液体分析装置，其特征在于，

所述液体分析装置还包括检查输出部，所述检查输出部进行检查工序，并输出所述检查工序中的实际压力数据，

在所述检查工序中，所述控制部在关闭了各个所述阀的状态下通过所述泵施加规定的压力，然后依次开闭各个所述阀。