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Die Erfindung betrifft eine Probennahmevorrichtung und ein Analysegerät mit einer derartigen Probennahmevorrichtung.
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In der Prozessmesstechnik, beispielsweise in chemischen, biotechnologischen, pharmazeutischen und lebensmitteltechnischen Prozessen, und in der Umweltmesstechnik kommen häufig automatische Probensammler und Analysegeräte oder Analysatoren zur Bestimmung einer Messgröße einer flüssigen Probe zum Einsatz. Beispielsweise können solche Probensammler und Analysegeräte zur Überwachung und Optimierung der Reinigungsleistung einer Kläranlage, zur Überwachung von Trinkwasser oder zur Qualitätsüberwachung von Lebensmitteln eingesetzt werden. Von einem Probensammler zu vorgegebenen Zeitpunkten automatisch dem Prozess oder einem Gewässer entnommene Proben können entweder von einem automatischen Analysegerät vor Ort oder zu einem späteren Zeitpunkt in einem Labor analysiert werden. Ein Analysegerät kann vor Ort die Messgröße bestimmen. Gemessen und überwacht wird mittels dieser Geräte beispielsweise der Gehalt der Flüssigkeitsprobe an einer bestimmten Substanz, die auch als Analyt bezeichnet wird. Analyte können zum Beispiel Ionen wie Ammonium, Phosphat, Silikat oder Nitrat, biologische oder biochemische Verbindungen, z.B. Hormone, oder auch Mikroorganismen sein. Andere Messgrößen, die durch Analysegeräte in der Prozessmesstechnik, insbesondere im Bereich der Überwachung von Wasser, bestimmt werden, sind der Gesamtkohlenstoffgehalt (TOC) oder der chemische Sauerstoffbedarf (CSB). Analysegeräte oder Probensammler können beispielsweise als Schrankgeräte oder als Bojen ausgestaltet sein.
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Häufig wird in Analysegeräten die zu analysierende Probe behandelt, indem sie mit einem oder mehreren Reagenzien versetzt wird, so dass eine chemische Reaktion in der Flüssigkeitsprobe auftritt. Vorzugsweise werden die Reagenzien so gewählt, dass die chemische Reaktion mittels physikalischer Methoden, beispielsweise durch optische Messungen, mittels potentiometrischer oder amperometrischer Sensoren oder durch eine Leitfähigkeitsmessung nachweisbar ist. Beispielsweise kann die chemische Reaktion eine Färbung oder einen Farbumschlag bewirken, der mit optischen Mitteln detektierbar ist. Die Farbintensität ist in diesem Fall ein Maß für die zu bestimmende Messgröße. Die Messgröße kann beispielsweise fotometrisch oder spektrometrisch ermittelt werden, indem elektromagnetische Strahlung, beispielsweise sichtbares Licht, von einer Strahlungsquelle in die Flüssigkeitsprobe eingestrahlt wird und nach Transmission durch die Flüssigkeitsprobe von einem geeigneten Empfänger empfangen wird. Der Empfänger erzeugt ein von der Intensität der empfangenen Strahlung abhängiges Messsignal, aus dem die Messgröße abgeleitet werden kann.
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Um solche Analyseverfahren automatisiert, beispielsweise im industriellen Bereich oder zur Überwachung einer Kläranlage oder eines Gewässers im Freien einzusetzen, ist es wünschenswert, ein Analysegerät bereitzustellen, das die benötigten Analyseverfahren automatisiert durchführt.
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Aus dem Stand der Technik sind automatische Analysegeräte bekannt. So zeigen beispielsweise
DE 102 22 822 A1 ,
DE 102 20 829 A1 und
DE 10 2009 029305 A1 automatische Analysegeräte zum Analysieren von Messproben, die einem Gewässer oder einem Prozess an einer Flüssigkeitsentnahmestelle, z.B. einem offenen Gewässer, einem Becken oder einer Rohrleitung, entnommen werden. Diese automatischen Analysegeräte sind jeweils als Schrankgerät ausgestaltet, das eine Steuerungseinheit, Vorratsbehälter für Reagenzien, Standardlösungen und Reinigungsflüssigkeiten, Pumpen zum Fördern und Dosieren der Flüssigkeitsprobe und des oder der Reagenzien in eine Messzelle und einen Messaufnehmer für optische Messungen an der in der Messzelle mit dem oder den Reagenzien umgesetzten Flüssigkeitsprobe aufweist. Die Reagenzien, Standardlösungen oder Reinigungsflüssigkeiten werden aus den Vorratsbehältern gefördert und in die Messzelle transportiert. Verbrauchte Flüssigkeit wird aus der Messzelle in einen Abfallbehälter überführt.
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Zur Entnahme der Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsentnahmestelle weisen gattungsgemäße Analysegeräte häufig eine Probennahmevorrichtung auf, die eine von der Flüssigkeitsentnahmestelle zum Analysegerät führende Flüssigkeitsleitung sowie eine Fördereinrichtung, beispielsweise eine Schlauchpumpe, umfasst.
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In einer Vielzahl von Anwendungen solcher Analysegeräte, gerade im Umweltbereich, können die zu analysierenden bzw. zu überwachenden Flüssigkeiten einen gewissen Feststoffanteil aufweisen, der sich beispielsweise als Trübung bemerkbar macht. Der Feststoffanteil kann bei Analyseverfahren, die wie die vorstehend beschriebenen Verfahren optische Messungen umfassen, zu einer Verfälschung des Analyseergebnisses führen oder sogar eine Messung unmöglich machen. Beispielsweise kann eine starke Partikelfracht der Flüssigkeit dazu führen, dass eine Färbung der Flüssigkeitsprobe nicht mehr detektierbar ist. Größere Partikel können außerdem die Flüssigkeitsleitung von der Flüssigkeitsentnahmestelle zum Analysegerät oder Flüssigkeitsleitungen innerhalb des Analysegeräts zusetzen. Eine Probennahmevorrichtung umfasst daher häufig eine Filtereinrichtung oder Probenvorbereitungseinrichtung, die insbesondere zur Filtrierung der Flüssigkeit vor ihrer Zuleitung zum Analysegerät dient. Aus dem Filtrat wird dann eine vorgegebene Probenmenge in eine Verfahrenstechnik-Einrichtung des Analysegeräts gefördert und dort in der vorstehend beschriebenen Weise behandelt und analysiert. Eine Probenvorbereitungseinrichtung, die dazu ausgestaltet ist, den Filter von Zeit zu Zeit mittels eines ein Oxidationsmittel umfassenden Reinigungsmediums zu spülen, um ein Zusetzen des Filters zu vermeiden, ist aus
DE 10 2011 088 235 A1 bekannt.
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In einigen der genannten Anwendungen, insbesondere im Bereich der Wasserwirtschaft, der Lebensmitteltechnologie und der Biotechnologie, können die Proben biologische Materialien, insbesondere Organismen wie Algen, Bakterien und Pilze, umfassen, die aufgrund ihrer geringen Größe den Filter der Probennahmevorrichtung passieren können. Vermehren sich diese biologischen Materialien in den Leitungen der Probennahmevorrichtung, kann es zur Anreicherung des biologischen Materials in den hinter dem Filter angeordneten Bereichen bis hin zur unerwünschten Zusetzung der zum Analysegerät und/oder zur Zusetzung von innerhalb des Analysegeräts angeordneten, die Flüssigkeitsprobe führenden Leitungen kommen.
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Es kommt in den genannten Anwendungen außerdem häufig vor, dass die Flüssigkeitsentnahmestelle bis zu 30 m vom Standort des Analysegeräts entfernt angeordnet ist. Die entnommene Flüssigkeit muss also über relativ weite Strecken transportiert werden, was einige Zeit benötigt. Durch die während dieser Zeit ablaufende Bioaktivität der sich in der Transportleitung anreichernden biologischen Materialien, z.B. durch den Stoffwechsel von Algen, Bakterien und Pilzen, kann sich die Gesamtzusammensetzung der Flüssigkeitsprobe während des Transports bzw. nach Abschluss des Transports in die Messzelle des Analysegeräts gegenüber ihrer Zusammensetzung bei der Entnahme aus der Entnahmestelle unterscheiden.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Probennahmevorrichtung, insbesondere für ein Analysegerät, anzugeben, die diese Nachteile vermeidet.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Probennahmevorrichtung gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Probennahmevorrichtung, insbesondere für ein Analysegerät zur Bestimmung einer Messgröße einer Flüssigkeit, umfasst:
- – eine über eine Flüssigkeitsleitung mit einer Flüssigkeitsentnahmestelle verbundene Probensammeleinheit,
- – eine Fördereinrichtung, welche dazu ausgestaltet ist, Flüssigkeit von der Flüssigkeitsentnahmestelle durch die Flüssigkeitsleitung in die Probensammeleinheit zu transportieren, und
- – eine in einem von der Flüssigkeitsentnahmestelle durch die Flüssigkeitsleitung zur Probensammeleinheit verlaufenden Strömungsweg angeordnete Filtereinheit,
wobei die Probennahmevorrichtung mindestens eine im Strömungsweg von der Filtereinheit in die Probensammeleinheit auf die Flüssigkeit keimreduzierend einwirkende Oberfläche und/oder Einrichtung aufweist.
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Die Probensammeleinheit kann beispielsweise eine Probenvorlage eines Analysegeräts sein, aus der einzelne Flüssigkeitsproben mit vorgegebenen Volumina zur Behandlung und Analyse durch das Analysegerät wie einleitend beschrieben entnommen werden. Die Probensammeleinheit kann auch ein Behälter sein, in dem die Flüssigkeit aufbewahrt und zur weiteren Analyse in ein Labor gebracht werden kann. Indem im Flüssigkeits-Transportweg von der Filtereinheit in die Probensammeleinheit eine auf die Flüssigkeit keimreduzierend einwirkende Oberfläche der Einrichtung angeordnet ist, wird die Anzahl von biologisch aktiven Materialien, z.B. von Organismen wie Bakterien, Pilzen oder Algen, in der Flüssigkeit stark reduziert und eine Anreicherung innerhalb des Flüssigkeits-Transportwegs einfach und wirkungsvoll unterbunden. Da sich die Materialien nicht anreichern, ist auch der Einfluss ihres Stoffwechsels auf die Zusammensetzung der Flüssigkeit während des Transports von der Filtereinrichtung zur Probensammeleinheit minimal und daher vernachlässigbar. Auch eine Zusetzung der dem Flüssigkeitstransport zur Probensammeleinheit dienenden Leitung oder gegebenenfalls in Strömungsrichtung der Flüssigkeit hinter der Probensammeleinheit angeordneter Leitungen des Analysegeräts ist wirksam unterbunden.
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Die auf die Flüssigkeit keimreduzierend einwirkende Oberfläche kann beispielsweise ein biozid wirkendes Material, insbesondere Kupfer oder Silber, umfassen. Diese das biozid wirkende Material aufweisende Oberfläche kann zum Beispiel eine flüssigkeitsberührende Oberfläche eines Filters oder eines Filterhalters der Filtereinheit, eine flüssigkeitsberührende Oberfläche der Flüssigkeitsleitung, oder eine flüssigkeitsberührende Oberfläche der Probensammeleinheit sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Probennahmevorrichtung kann die auf die Flüssigkeit keimreduzierend einwirkende Einrichtung zur Zugabe einer biozid wirkenden Substanz in die Flüssigkeit ausgestaltet sein. Diese Einrichtung kann auch in Kombination mit einer ein biozid wirkendes Material umfassenden Oberfläche eingesetzt werden.
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Die Einrichtung kann in einer Ausgestaltung ein sich in der Flüssigkeit auflösendes, die biozid wirkende Substanz enthaltendes Depot oder eine in die Flüssigkeitsleitung oder in die Probensammeleinheit mündende Zuleitung für die biozid wirkende Substanz umfassen.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann die auf die Flüssigkeit keimreduzierend einwirkende Einrichtung alternativ oder zusätzlich Heizmittel zur Erhitzung der Flüssigkeit, insbesondere einen Durchlauferhitzer, umfassen.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann die auf die Probenflüssigkeit keimreduzierend einwirkende Einrichtung alternativ oder zusätzlich eine, insbesondere UV-Strahlung emittierende, Strahlungsquelle zur Bestrahlung der Flüssigkeit umfassen.
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Die Einrichtung kann alternativ oder zusätzlich auch eine Ultraschallquelle aufweisen, die dazu ausgestaltet ist, Ultraschallwellen in die Flüssigkeit einzustrahlen.
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In dieser Ausgestaltung ist es beispielsweise vorteilhaft, dass zumindest ein Abschnitt der Flüssigkeitsleitung aus einem für mindestens einen Teil der von der Strahlungsquelle emittierten Strahlung transparenten, Material, insbesondere Glas oder Quarzglas, ausgestaltet ist, wobei die Strahlungsquelle derart bezüglich des Abschnitts der Flüssigkeitsleitung angeordnet ist, dass von der Strahlungsquelle emittierte Strahlung zu der diesen Abschnitt der Flüssigkeitsleitung durchströmenden Flüssigkeit gelangt.
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Die Strahlungsquelle kann alternativ innerhalb der Probensammeleinheit, insbesondere in die in der Probensammeleinheit vorliegende Flüssigkeit eintauchend, angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass die Probennahmevorrichtung zusätzlich zu der innerhalb der Probensammeleinheit angeordneten Strahlungsquelle auch, wie in den beiden vorhergehend beschriebenen Absätzen beschrieben, eine auf die Flüssigkeit in der Flüssigkeitsleitung einwirkende weitere Strahlungsquelle aufweist.
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Die Filtereinheit kann an dem der Flüssigkeitsentnahmestelle zugewandten Ende der Flüssigkeitsleitung angeordnet sein und mindestens abschnittsweise in die an der Flüssigkeitsentnahmestelle vorliegende Probenflüssigkeit eintauchen.
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Die Erfindung umfasst auch ein Analysegerät zur Bestimmung einer Messgröße einer flüssigen Probe, umfassend eine Probennahmevorrichtung nach einer der voranstehend beschriebenen Ausgestaltungen,
weiter umfassend:
- – eine Messzelle;
- – mindestens einen Flüssigkeitsbehälter enthaltend eine Behandlungsflüssigkeit, insbesondere ein oder mehrere Reagenzien, zur Behandlung der flüssigen Probe;
- – eine Verfahrenstechnik-Einrichtung umfassend eine Förder- und Dosiervorrichtung zur Förderung und Dosierung der flüssigen Probe aus der Probensammeleinheit und der Behandlungsflüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter in die Messzelle;
- – einen, insbesondere fotometrischen, Messaufnehmer zur Bereitstellung mindestens eines mit der Messgröße der in der Messzelle enthaltenen, mit der Behandlungsflüssigkeit behandelten flüssigen Probe korrelierten Messsignals.
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Die Erfindung wird im Folgenden detaillierter anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Analyseeinrichtung mit einem automatischen Analysegerät und einer Probennahmevorrichtung;
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2 eine schematische Darstellung einer Probennahmevorrichtung.
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In 1 ist schematisch eine Analyseeinrichtung mit einem Analysegerät 100 zur Bestimmung einer Messgröße in einer Probe einer Flüssigkeit dargestellt. Das Analysegerät 100 umfasst mehrere Vorratsbehälter 133, 137 und 141, eine Verfahrenstechnik-Einrichtung mit einer Vielzahl von Pumpen 135, 139 und 143 zur Förderung und Dosierung von in den Vorratsbehältern 133, 137 und 141 enthaltenen Flüssigkeiten, und Flüssigkeitsleitungen, über die die Vorratsbehälter 133, 137, 141 mit einer Messzelle 127 verbunden sind. Zusätzlich verfügt das Analysegerät 100 über einen Abfallbehälter 105, der ebenfalls über eine Pumpe 107 mit der Messzelle 127 verbunden ist. Bei den Pumpen 107, 135, 139 und 143 kann es sich beispielsweise um Membranpumpen, Kolbenpumpen, insbesondere Spritzenpumpen, oder um Peristaltikpumpen handeln. Weiter umfasst die Analyseeinrichtung 100 eine Probennahmevorrichtung 150 mit einer Probensammeleinheit. Die Probennahmevorrichtung 150 ist dazu ausgestaltet, aus einer Flüssigkeitsentnahmestelle 151 eines Prozesses oder in einem Gewässer Flüssigkeit zu entnehmen, diese zu filtern und in der Probensammeleinheit zu sammeln. Die Probensammeleinheit dient dem Analysegerät 100 als Probenvorlage, aus der zur Durchführung einer Analyse eine flüssige Probe mit einem vorgegebenen Volumen entnommen wird. Die Probensammeleinheit ist über eine Zuleitung 109 mit der Messzelle 127 verbunden. Zum Fördern und Dosieren der flüssigen Probe in die Messzelle 127 dient die Pumpe 103, die wie die übrigen Pumpen 107, 135, 139, 143 beispielsweise als Membranpumpe, Kolbenpumpe, insbesondere als Spritzenpumpe, oder als Peristaltikpumpe ausgestaltet sein kann.
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Zur Erfassung der von dem Analysegerät 100 zu bestimmenden Messgröße umfasst das Analysegerät 100 einen optischen Messaufnehmer, der eine Messstrahlung emittierende Strahlungsquelle 131 und einen Empfänger 132 umfasst, die bezüglich der für die Messstrahlung transparenten Messzelle 127 so angeordnet sind, dass die Messstrahlung eine in der Messzelle 127 enthaltene flüssige Probe durchläuft und die durch die Probe transmittierte Messstrahlung auf den Empfänger 132 trifft.
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Das Analysegerät 100 kann vollständig automatisiert betrieben werden. Hierzu besitzt es eine Steuerungseinheit S, die im hier gezeigten Beispiel auch die Funktionen einer Auswertungseinheit, insbesondere die Bestimmung einer Messgröße anhand eines von dem Messaufnehmer erfassten Messwerts, zur Verfügung stellt. Im hier gezeigten Beispiel dient die Steuerungseinheit S außerdem zur Steuerung der Probennahmevorrichtung 150.
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Die Steuerungseinheit S umfasst eine Datenverarbeitungseinrichtung, welche über einen Speicher verfügt, in dem ein oder mehrere Betriebsprogramme vorgesehen sind, die der Steuerung des Analysegeräts 100 und/oder der Steuerung der Probennahmevorrichtung 1 sowie gegebenenfalls der Auswertung der vom optischen Messaufnehmer 131, 132 gelieferten Messsignale dienen. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann auch eine Eingabevorrichtung zur Eingabe von Befehlen oder Parametern durch eine Bedienperson und/oder eine Schnittstelle zum Empfang von Befehlen, Parametern oder sonstigen Daten von einer übergeordneten Einheit aufweisen. Zusätzlich kann die Steuerungseinheit S auch über eine Ausgabevorrichtung zur Ausgabe von Daten, insbesondere Messwerten oder Betriebsinformationen, an einen Benutzer oder über eine Schnittstelle zur Ausgabe von Daten an die übergeordnete Einheit verfügen. Die Steuerungseinheit S ist mit Antrieben der Pumpen 103, 107, 135, 139, 143 und mit (hier nicht im Detail dargestellten) Ventilen verbunden, um diese zum Transport von Flüssigkeiten aus der Probensammeleinheit und den Vorratsbehältern 133, 137 und 141 in die Messzelle 127 automatisiert zu betreiben. Die Steuerungseinheit S ist außerdem mit dem Messaufnehmer verbunden, um diesen zu steuern und aus Messsignalen des Empfängers 132 die zu bestimmende Messgröße zu ermitteln.
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Der Vorratsbehälter 141 kann ein Reagenz enthalten, das zur Behandlung der aus der Probensammeleinheit entnommenen Probe mit dieser vermischt wird. Handelt es sich bei der zu bestimmenden Messgröße beispielsweise um die Konzentration eines Analyten in der Flüssigkeit, kann das Reagenz so ausgewählt sein, dass es unter Bildung eines farbigen Reaktionsprodukts mit dem Analyten reagiert. Die Intensität der Färbung ist ein Maß für die zu bestimmende Konzentration. Die Wellenlänge der von der Strahlungsquelle 131 ausgesendeten Messstrahlung ist in diesem Fall auf die Färbung des Reaktionsprodukts abgestimmt und wird entsprechend vom Empfänger 132 bzw. von der Steuerungseinheit S ausgewertet. Statt eines einzigen Reagenz wie im hier gezeigten Beispiel können, je nach zu bestimmender Messgröße, auch mehrere Reagenzien eingesetzt werden. In diesem Fall verfügt das Analysegerät 100 über eine entsprechende Anzahl von Vorratsbehältern für die benötigten Reagenzien.
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Im Messbetrieb des Analysegeräts dosiert die Steuerungseinheit S zunächst eine vorgegebene Menge der in der Probensammeleinheit enthaltenen Flüssigkeit als zu analysierende Probe in die Messzelle 127. Gleichzeitig oder anschließend steuert die Steuerungseinheit S die Pumpe 143, um eine vorgegebene Menge des im Vorratsbehälter 141 enthaltenen Reagenz in die Messzelle zu transportieren. Die Messzelle 127 dient also im hier beschriebenen Beispiel auch als Mischzelle, in der die Flüssigkeitsprobe und das Reagenz miteinander vermischt werden. Es sind jedoch auch andere Ausgestaltungen möglich, in denen das Reagenz oder mehrere Reagenzien miteinander vermischt werden bevor die Flüssigkeitsprobe in die Messzelle 127 eindosiert wird.
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Zur Erfassung der zu bestimmenden Messgröße der in der Messzelle enthaltenen, behandelten Flüssigkeitsprobe betreibt die Steuerungseinheit S den Messaufnehmer 131, 132 und wertet das vom Messaufnehmer 131, 132 ausgegebene Messsignal aus. Die von der Steuerungseinheit S aus dem Messsignal ermittelte Messgröße kann in einem Datenspeicher der Steuerungseinheit S gespeichert, über eine Schnittstelle an eine übergeordnete Einheit und/oder über ein Display der Steuerungseinheit S ausgegeben werden.
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Nach der Bestimmung der Messgröße wird die Messzelle 127 entleert, indem mittels der Pumpe 107 die in der Messzelle enthaltene, verbrauchte Probe in den Abfallbehälter 105 transportiert wird. Das Analysegerät 100 verfügt über weitere Vorratsbehälter 133, 137, die Standardlösungen für Kalibrierungen und/oder Reinigungslösungen umfassen können. Mittels den Vorratsbehälter 133, 137 zugeordneter Pumpen 135, 139 können diese Lösungen in die Messzelle transportiert werden.
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Nach einem oder mehreren durchgeführten Messzyklen kann eine Kalibrierung des Analysegeräts 100 durchgeführt werden, indem aus dem Vorratsbehälter 137 eine Standardlösung in die Messzelle 127 gefördert wird. Die Standardlösung wird wie eine „echte“, der Probensammeleinheit entnommene Flüssigkeitsprobe in der Messzelle 127 mit dem Reagenz behandelt, das mittels der Pumpe 143 aus dem Vorratsbehälter 141 in die Messzelle 127 transportiert wird. Mittels des Messaufnehmers 131, 132 wird fotometrisch ein Messwert der Messgröße bestimmt und gegebenenfalls anhand des Messwerts eine Justierung des Analysegeräts 100 vorgenommen.
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2 zeigt in einer schematischen Darstellung die Probennahmevorrichtung 150 im Detail. Die Probennahmevorrichtung 150 umfasst eine Filtereinrichtung 153, welche im Betrieb mindestens abschnittsweise in eine an der Flüssigkeitsentnahmestelle 151 vorliegende Flüssigkeit eintaucht. Die Filtereinrichtung 153 ist über eine Fluidleitung 155 und eine Fördereinrichtung 157 mit einer Probensammeleinheit 159 verbunden. Die Fördereinrichtung 157 umfasst eine Pumpe 161, die dazu ausgestaltet ist, aus der Flüssigkeitsentnahmestelle 151 entnommene Flüssigkeit durch die Flüssigkeitsleitung 155 zu transportieren. Die Pumpe 161 kann z.B. als Schlauchpumpe ausgestaltet sein. Die Filtereinrichtung kann einen Kunststoff-, Metall- oder Keramikfilter mit einer Porengröße von 0,5 bis 50 µm umfassen, in dem in der Flüssigkeit vorhandene Feststoffe zurückgehalten werden.
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Die Fördereinrichtung 157 besitzt eine Steuerung 163, welche dazu ausgestaltet ist, die Pumpe 161 zu steuern. Die Steuerung 163 kann optional über eine Schnittstelle 164 mit eine übergeordneten Steuerungseinheit, z.B. der Steuerungseinheit S des in 1 dargestellten Analysegeräts 100, zur Kommunikation verbunden sein. Die Steuerung umfasst eine Datenverarbeitungseinrichtung, insbesondere umfassend einen Mikroprozessor, welcher über einen Speicher verfügt, in dem ein der Steuerung der Fördereinrichtung 157 dienendes Betriebsprogramm abgelegt ist, das die Datenverarbeitungseinrichtung ausführen kann. Die Probensammeleinheit 159 dient zur Aufnahme der aus der Flüssigkeitsentnahmestelle 151 geförderten Flüssigkeit und als Probenvorlage, aus der ein automatisches Analysegerät, z.B. das anhand von 1 beschriebene Analysegerät 100, Proben zur Bestimmung der Messgröße entnimmt.
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Die Probennahmevorrichtung 150 kann eine oder mehrere auf die Flüssigkeit keimreduzierend einwirkende Oberflächen oder Einrichtungen aufweisen. Mögliche Positionen, an denen diese keimreduzierenden Oberflächen oder Einrichtungen angeordnet sein können, sind in 2 mit Großbuchstaben A, B, C und D markiert.
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Grundsätzlich kann eine Keimreduzierung einer Flüssigkeit oder einer flüssigen bzw. wässrigen Probe auf verschiedene Arten erfolgen: Eine Möglichkeit ist es, die Flüssigkeit thermisch zu behandeln, wobei eine Temperatur über 80°C, vorzugsweise über 100 °C, vorteilhaft ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Flüssigkeit mit UV-Strahlung zu behandeln, die die enthaltenen biologischen Substanzen unschädlich macht. Auch eine Behandlung der Flüssigkeit mit Ultraschall kann der Entkeimung dienen. Es ist auch möglich, der Flüssigkeit eine biozid wirkende Substanz zuzusetzen. Unter einer biozid wirkenden Substanz wird ein Stoff oder ein Stoffgemisch verstanden, das einen oder mehrere Wirkstoffe umfasst, der bzw. die dazu bestimmt sind, in der Flüssigkeit enthaltenen biologisch aktive Substanzen, insbesondere Organismen wie Pilze, Algen und Bakterien, zu zerstören, abzuschrecken, unschädlich zu machen, ihre Wirkung zu verhindern oder sie in anderer Weise zu bekämpfen. Solche biozid wirkenden Substanzen haben eine keimreduzierende Wirkung im Sinne der Erfindung. Eine biozid wirkende Substanz kann beispielsweise mittels einer Dosierpumpe oder mittels eines selbstauflösenden Biozid-Depots in die Flüssigkeit eingebracht werden. Flüssigkeitsberührende Oberflächen der Probennahmevorrichtung 150 können auch eine biozid wirkende Substanz aufweisen, insbesondere indem Komponenten der Probennahmevorrichtung 150 aus einem biozid wirkenden Material ausgebildet sind oder indem sie eine Beschichtung aufweisen, die eine biozid wirkende Substanz umfasst.
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An Position A, d.h. im Strömungsweg der Flüssigkeit unmittelbar hinter der Filtereinheit 153, kann eine biozid bzw. keimreduzierend wirkende, mit der Flüssigkeit in Berührung kommende Oberfläche angeordnet sein. Beispielsweise kann ein Filterhalter, der den Filter an der Flüssigkeitsleitung 155 befestigt, aus Kupfer oder Silber gebildet oder mit Kuper oder Silber beschichtet sein. Auf die den Filterhalter durchströmende Flüssigkeit wirkt das metallische Kupfer oder Silber keimreduzierend.
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Im vorliegenden Beispiel ist in die Flüssigkeitsleitung 155 eine Dosiereinrichtung 165 eingesetzt, die zur kontrollierten Zugabe einer biozid wirkenden Substanz, z.B. eine Lösung biozider Chemikalien, welche beispielsweise ein Silbersalz, Silber-Nanopartikel und/oder eine Chlorlösung umfassen kann, ausgestaltet ist. Die Dosiereinrichtung 165 umfasst einen Flüssigkeitsbehälter, der die in der Flüssigkeit vorliegende biozid wirkende Substanz enthält und eine Dosierpumpe, die beispielsweise als Spritzenpumpe ausgestaltet sein kann. Die Dosiereinrichtung 165 kann über eine eigene Steuerung verfügen, die dazu eingerichtet ist, nach einem vorgegebenen Zeitplan von Zeit zu Zeit oder kontinuierlich die biozid wirkende Substanz der die Fludileitung durchströmende Flüssigkeit zuzusetzen. Die Steuerung kann auch über eine Schnittstelle 167 mit einer übergeordneten Steuerungseinrichtung, z.B. der Steuerungseinrichtung S des anhand von 1 beschriebenen Analysegeräts 100, zur Kommunikation verbunden sein. Die Menge der pro Zeiteinheit zuzusetzenden biozid wirkenden Substanz kann beispielsweise abhängig von der Zusammensetzung der an der Flüssigkeitsentnahmestelle 151 vorliegenden Flüssigkeit oder von der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch die Flüssigkeitsleitung 155 abhängig eingestellt werden. Hierzu kann die übergeordnete Steuerungseinrichtung die Steuerung der Dosiereinrichtung 165 konfigurieren oder parametrieren oder Steuerbefehle an die Steuerung der Dosiereinrichtung 165 übertragen.
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In einem alternativen Beispiel ist es auch möglich, dass innerhalb der Flüssigkeitsleitung 155 ein Depot einer biozid wirkenden Substanz angeordnet ist, welches sich nach und nach in der die Flüssigkeitsleitung durchströmenden Flüssigkeit auflöst. Ein Beispiel hierfür ist eine fein verteiltes mechanisches Silber umfassende Silberwolle oder Silberionen umfassende Tabletten oder Pulver, die Silber bzw. Silberionen nach und nach über längere Zeiträume wie Wochen oder Monate freisetzen.
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An Position B, also innerhalb der Fördereinrichtung 157, insbesondere in Strömungsrichtung hinter (wie hier gezeigt) oder unmittelbar vor der Pumpe 161, ist eine Entkeimungseinrichtung 169 angeordnet. Die Entkeimungseinrichtung zur thermischen Behandlung der durch die Flüssigkeitsleitung 155 transportierten Flüssigkeit kann beispielsweise einen Durchlauferhitzer, durch den die durch die Flüssigkeitsleitung 155 transportierte Flüssigkeit geführt wird, oder eine Mikrowellenheizung umfassen. Der Durchlauferhitzer kann zusätzlich noch zyklisch eine Selbststerilisation durchführen, indem er in Zeiten ohne Probenförderung wesentlich höher heizt. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Entkeimungseinrichtung 169 einen in die Flüssigkeitsleitung 155 eingesetzten, für UV-Strahlung transparenten Leitungsabschnitt und eine UV-Lichtquelle aufweisen, die dazu ausgestaltet ist, UV-Licht durch den transparenten Leitungsabschnitt in die diesen durchströmende Flüssigkeit einzustrahlen.
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Zusätzlich oder alternativ kann an Position B zur Entkeimung der durch die Flüssigkeitsleitung 155 strömenden Flüssigkeit auch eine Dosiereinrichtung in der Flüssigkeitsleitung 155 angeordnet sein, die analog ausgestaltet ist wie die bereits beschriebene Dosiereinrichtung 165.
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Der zwischen der Fördereinrichtung 157 und der Probensammeleinheit 159 verlaufende Abschnitt der Flüssigkeitsleitung 155 kann in vielen Anwendungsfällen in industriellen Prozessen, z.B. in einer Kläranlage bis zu 30 m lang sein. Innerhalb dieses Leitungsabschnitts, Position C, kann eine flüssigkeitsberührende Oberfläche eine biozid wirkende Substanz umfassen. Beispielsweise kann die Flüssigkeitsleitung 155 selbst mindestens abschnittsweise aus einer biozid wirkenden Substanz gebildet oder mit einer Beschichtung versehen sein, die eine biozid wirkende Substanz umfasst. Es ist auch möglich, in die Flüssigkeitsleitung 155 einen Kupfer- oder Silberdraht einzuziehen, der biozid wirkt.
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An Position D, innerhalb der Probensammeleinheit 159, ist im hier dargestellten Beispiel eine UV-Strahlungsquelle 171 angeordnet, die dazu ausgestaltet ist, UV-Strahlung in die in die Probensammeleinheit 159 einströmende oder in der Probensammeleinheit 159 aufgenommene Flüssigkeit zu bestrahlen. Die Wandung der Probensammeleinheit 159 kann dazu ausgestaltet sein, die UV-Strahlung zurück in die Flüssigkeit zu reflektieren bzw. den Austritt von UV-Strahlung aus der Probensammeleinheit 159 zu verhindern. Die UV-Strahlungsquelle 171 kann eine Steuerung umfassen, die über eine Schnittstelle 173 mit einer übergeordneten Steuerungseinrichtung, beispielswiese der Steuerungseinheit S des anhand von 1 beschriebenen Analysegeräts 100, zur Kommunikation verbindbar ist, und die der Steuerung der UV-Strahlungsquelle dient.
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In der Probensammeleinheit 159 kann alternativ oder zusätzlich eine biozide Substanz in Form eines sich allmählich auflösenden Reservoirs oder eines Metallkörpers mit biozider Wirkung angeordnet sein. Vorteilhaft ist die biozide Substanz in einem Bereich der Probensammeleinheit 159 angeordnet, der üblicherweise von Flüssigkeit bedeckt ist.
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Es ist eine Vielzahl von alternativen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Probennahmevorrichtung denkbar. Insbesondere kann die Probennahmevorrichtung jeweils nur eine einzelne der anhand von 2 beschriebenen biozid wirkenden Oberflächen und/oder Einrichtungen oder Kombinationen von zwei oder mehreren diese Oberflächen und/oder Einrichtungen aufweisen. Die Probensammeleinheit 159 kann, wenn sie nicht als Probenvorlage eines automatischen Analysegeräts dient, auch als, insbesondere verschließbarer, Behälter ausgestaltet sein, der zur Aufbewahrung der aus der Flüssigkeitsentnahmestelle entnommenen Flüssigkeit und zum Transport der Flüssigkeit in ein Labor zur weiteren Analyse der Flüssigkeit dient.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10222822 A1 [0005]
- DE 10220829 A1 [0005]
- DE 102009029305 A1 [0005]
- DE 102011088235 A1 [0007]
