專利名稱：用于液體分析和合成的實驗室模塊裝置及液體分析和合成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于液體分析和合成的實驗室模塊裝置以及液體分析 和合成方法。
背景技術：
在實驗室中進行液體分析和合成，并以許多單獨的過程步驟執(zhí)行， 以便例如確定所有相關的物理和化學特性。物理特性的例子包括濁度、 顏色、顆粒大小?；瘜W特性的例子是成分，例如金屬，特別是鉤和鎂 (水的硬度)、氮和磷(肥料殘留)、氯和鈉。對飲用水來說，多種不 同污染是重要的，特別是生物含量，例如細菌或工業(yè)有毒物質。在這
方面使用的規(guī)章由政府部門或國際組織(WHO)制定。為了檢查是否 符合這些規(guī)章，必須有裝備良好的實驗室和訓練有素的工作人員以及 在材料和人力資源方面的大量支出。
因此，大大需要有緊湊的液體分析和液體合成系統(tǒng)，以自動進行 多個過程步驟和能靈活地設計成滿足種種需要。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供這樣一種實驗室系統(tǒng)。
按照本發(fā)明，該實驗室模塊裝置包括液箱、中央電子評估單元、 多個功能模塊和多個流體模塊。功能模塊串聯(lián)且互相機械連接和流體 連通。至少一個流體模塊與液箱和其中一個功能模塊流體連通，并設 置有將功能模塊和流體模塊與中央電子評估單元連接的電連接件。由 于本發(fā)明實驗室模塊裝置包括多個功能模塊和流體模塊，它們視所需 功能而定可串聯(lián)裝配且互相機械連接和流體連通，因此該實驗室模塊 系統(tǒng)可筒單、成本有效地靈活調節(jié)成適應當前需要，以及可根據(jù)將來 需要擴展?？稍谕谎b置中并行執(zhí)行多個分析和/或合成步驟，從而縮短進行該過程的時間。
本發(fā)明還提供一種液體分析和合成方法，該方法的突出之處是可 靠、靈活和低過程成本。
按照本發(fā)明方法，用分析程序和/或合成程序由中央電子評估單元 控制功能模塊和流體模塊，以執(zhí)行分析和/或合成程序。由于各模塊與 中央電子評估單元通過電連接件連接，因此可集中控制分析和合成的 運行或進展，記錄和評估功能模塊的傳感器信號，以及評估和評定測 得的結果以及分析和合成結果。由于分析和/或合成的運行和進程是自 動的，因此過去是許多單獨步驟中手動進行的過程可自動化和標準化， 這一方面提高了過程的可靠性，另一方面降低了過程成本。還可進行 連續(xù)監(jiān)控。


在從屬權利要求和對附圖所示優(yōu)選實施例的說明中可清楚看出本
發(fā)明的進一步特征和構造，附圖中
圖1為本發(fā)明實驗室模塊系統(tǒng)優(yōu)選實施例的側視示意圖2為圖1實驗室模塊系統(tǒng)的分解示意圖；以及
圖3示出圖l和2所示實驗室模塊系統(tǒng)的模塊子單元。
具體實施例方式
圖1所示實驗室模塊系統(tǒng)包括殼體10，該殼體具有殼體上部12 和殼體下部14。殼體下部14上設有多個與外界相連的流體連接件16、 用于與電源48(見圖3)相連的一外部連接件18和與外界相連的一電 連接件20。如圖2所示，殼體上部12上設有多個操作件22和一通訊 界面24。殼體上部12中還形成有用于接納顯示單元28的凹口 26。顯 示單元28是中央電子評估單元30的一部分，該中央電子評估單元30 構成該實驗室系統(tǒng)的模塊子單元32。圖3詳細示出容納在殼體中的另 一模塊子單元34。模塊子單元34具有許多功能模塊40和許多流體模 塊42。流體模塊42和功能模塊40各自之間和彼此之間用標準機械連 接件(未示出)連接。流體模塊42和功能模塊40還包括標準的電和 流體連接件44,用于將流體模塊42和功能模塊40互相流體連接和電連接。流體模塊42還包括泵和/或閥件46。
盡管在所示例示性實施例中泵和/或閥件46為流體模塊42的部 件，但按照本發(fā)明它們也可設置在獨立的控制模塊中。因此，控制模 塊自身適合用標準連接件與流體模塊和功能模塊電連接、機械連接和 流體連接。
圖3所示模塊子單元34還包括電源48和液箱50。功能模塊40 布置成許多層。模塊子單元34的各層分別用電連接件52互相連接和 與中央電子評估單元30連接。至少一些流體模塊42與液箱50流體連 接。流體模塊42還包括在與功能模塊40相反的一側上的蓋54，蓋54 上設有可用來對流體模塊42進行充氣或脫氣或用來注入樣本液體或 分析或合成所需試劑和液體的流體連接件56。每個流體連接件56均 與形成在殼體下部14上的與外界相連的一個流體連接件16連接。
功能模塊40可包括用于進行所需測量的傳感器。例如，功能模塊 可包含用于測量pH值、電導率、濁度、有機成分和無機成分濃度的 傳感器。也可使用功能模塊40來在其中將來自液箱50和/或流體模塊 42的樣本液體與另一液體例如示蹤液體或用于合成第三液體的第二 液體混合。與樣本液體混合的液體可從另 一流體才莫塊42直接地或經(jīng)另 一功能模塊40傳送到上述功能模塊40中。此外，功能模塊40還可包 括用于保持合成或分析所需液體供應的儲槽。
為了分析或合成液體，把待檢測液體或合成所需液體注入液箱 50。這可以使用形成在殼體下部14上的與外界相連的其中一個流體連 接件16來完成?？捎帽煤烷y件46來把部分樣本從液箱50分配到流體 模塊42中。然后，例如，可在這些部分樣本中并行地確定不同成分(硝 酸鹽、重金屬、氯等)的濃度。但是，也可連續(xù)進行預定的分析或合 成順序。各流體模塊42經(jīng)由標準連接件44與選定功能模塊40流體連 通和電連接。為了確定濃度值，各流體模塊42的液體分配到相應功能 模塊40。然后，可在功能模塊40中進行所需的測量。但是，也可使 用功能模塊40來將該液體與另一液體混合。然后，可把該混合物轉移 到另 一 功能模塊40進行測量。功能模塊的其它可能的功能例如包括反混合、計量、存儲、過濾、分離和沉淀。
為了連續(xù)監(jiān)控，可以預定時間間隔或連續(xù)地向液箱50注入液體。
利用分析和/或合成程序由中央電子評估單元30控制功能模塊40 和流體模塊42，以便自動執(zhí)行分析和/或合成程序。如果并且當分析和 /或合成中確定的液體特性超過或不足預定值時，中央電子評估單元30 可發(fā)出警報或警告信息。各模塊由中央電子評估單元30經(jīng)電連接件 52驅動，并且傳感器信號傳遞到中央電子評估單元。在中央電子評估 單元中，傳感器信號和所有測得結果以及分析和/或合成結果被記錄、 評估和評定。具有傳感器的那些功能模塊40優(yōu)選包括自身的用于測量 信號調節(jié)的電子單元。泵和閥件46優(yōu)選適合既可手動驅動，又可用預 定程序由中央電子評估單元30電子驅動，從而可對由功能模塊和流體 模塊構成的網(wǎng)絡中的任何預定路徑進行編程和激活。
本發(fā)明實驗室模塊系統(tǒng)適合用作桌面單元，并且例如在用電池供 電時也可用于戶外測量。
由于功能模塊40、流體模塊42和控制模塊(如果適用的話)可 彼此串聯(lián)并且可視所需要求而定按需要擴展，因此本發(fā)明實驗室模塊 系統(tǒng)提供了高靈活性并可簡單和成本有效地調節(jié)成適應新需要。由于 在中央電子評估單元中集中記錄、評估和評定所有測得結果以及分析 和合成結果，因此提供了成本有效和節(jié)省時間的方法。由于結果被存 儲，因此可在以后檢索和追蹤這些結果。由于分析和/或合成自動運行 和進展，因此過去是在許多單獨步驟中手動進行的過程可自動化和標 準化，這一方面提高了過程的可靠性，另一方面降低了過程成本。還 可進行連續(xù)監(jiān)控。
權利要求
1、一種用于分析和合成液體的實驗室模塊裝置，包括液箱(50)，中央電子評估單元(30)，多個功能模塊(40)，以及多個流體模塊(42)，其中，功能模塊(40)串聯(lián)布置且彼此機械連接和流體連通，至少一個流體模塊(42)與液箱(50)和一個或多個功能模塊(40)流體連通，以及設有用于將功能模塊(40)和流體模塊(42)與中央電子評估單元(30)連接和/或將功能模塊(40)與流體模塊(42)互相連接的電連接件(52)。
2、 根據(jù)權利要求1所述的實驗室模塊裝置，其特征在于，功能模 塊(40)布置成多層。
3、 根據(jù)權利要求2所述的實驗室模塊裝置，其特征在于，各層的 功能模塊(40)用電連接件(52)互相連接。
4、 根據(jù)上述任一權利要求所述的實驗室模塊裝置，其特征在于， 功能模塊(40)和流體模塊(42)呈立方體形狀。
5、 根據(jù)上述任一權利要求所述的實驗室模塊裝置，其特征在于， 功能模塊(40)和流體模塊(42)的相鄰側面上具有標準流體連接件 (44)。
6、 根據(jù)上述任一權利要求所述的實驗室模塊裝置，其特征在于， 功能模塊(40 )和流體模塊(42 )的相鄰側面上具有標準電連接件(44 )。
7、 根據(jù)上述任一權利要求所述的實驗室模塊裝置，其特征在于， 功能模塊(40)和流體模塊(42)的相鄰側面上具有標準機械連接件。
8、 根據(jù)上述任一權利要求所述的實驗室模塊裝置，其特征在于， 流體模塊(42)包括微閥和/或微泵(46)。
9、 根據(jù)上述任一權利要求所述的實驗室模塊裝置，其特征在于， 該實驗室模塊裝置進一步包括控制模塊，控制模塊包括微閥和/或微泵 (46)。
10、 根據(jù)權利要求9所述的實驗室模塊裝置，其特征在于，控制 模塊布置成與流體模塊(42)和功能模塊(40)串接。
11、 根據(jù)權利要求9或IO所述的實驗室模塊裝置，其特征在于， 控制模塊包括與流體模塊(42)和功能模塊(40)相連的標準流體連 接件。
12、 根據(jù)權利要求9 - 11中任一權利要求所述的實驗室模塊裝置， 其特征在于，控制模塊包括與流體模塊(42)和功能模塊(40)相連 的標準電連接件。
13、 根據(jù)權利要求8 - 12中任一權利要求所述的實驗室模塊裝置， 其特征在于，微閥和/或微泵(46)適合手動驅動。
14、 根據(jù)權利要求8 - 13中任一權利要求所述的實驗室模塊裝置， 其特征在于，微閥和/或微泵(46)適合由中央電子評估單元(30)電 子驅動。
15、 根據(jù)上述任一權利要求所述的實驗室模塊裝置，其特征在于， 該實驗室模塊裝置進一步包括電源(48)和用于與所述電源相連的外 部連接件(18)。
16、 根據(jù)權利要求15所述的實驗室模塊裝置，其特征在于，流體 模塊(42)、功能模塊(40)、液箱(50)和電源(48)構成模塊子 單元(34)。
17、 根據(jù)權利要求16所述的實驗室模塊裝置，其特征在于，中央 電子評估單元(30)構成另一模塊子單元(32)。
18、 根據(jù)上述任一權利要求所述的實驗室模塊裝置，其特征在于， 還設置有與外界相連的流體連接件(16)。
19、 根據(jù)上述任一權利要求所述的實驗室模塊裝置，其特征在于， 還設置有與外界相連的電連接件(20)。
20、 根據(jù)上述任一權利要求所述的實驗室模塊裝置，其特征在于，功能模塊(40)包括用于儲存液體的儲槽。
21、 根據(jù)上述任一權利要求所述的實驗室模塊裝置，其特征在于， 該實驗室模塊裝置進一步包括殼體(10)，殼體上設有操作件(22), 流體模塊(42)、功能模塊(40)、液箱(50)和中央電子評估單元 (30)設在殼體中。
22、 一種使用根據(jù)權利要求1-21中任一權利要求所述的實驗室 模塊裝置來分析和合成液體的方法，包括利用分析和/或合成程序由中 央電子評估單元(30)來控制功能模塊(40)和流體模塊(42)，以 執(zhí)行分析程序和/或合成程序。
23、 根據(jù)權利要求22所述的方法，其特征在于，向液箱(50)中 注入樣本液體，并且用流體模塊(42)給功能模塊(40)分配部分量 的樣本液體。
24、 根據(jù)權利要求22或23所述的方法，其特征在于，樣本液體 以預定時間間隔注入液箱(50)中。
25、 根據(jù)權利要求24所述的方法，其特征在于，連續(xù)地執(zhí)行分析 和/或合成程序。
26、 根據(jù)權利要求22- 25中任一權利要求所述的方法，其特征在 于，如果分析和/或合成中確定的液體特性超過或不足預定值時，中央 電子評估單元(30)發(fā)出警報或警告信息。
全文摘要
一種用于液體分析和合成的實驗室模塊裝置，具有液體容器(50)、中央電子評估單元(30)、多個功能模塊(40)和多個流體模塊(42)。功能模塊(40)串聯(lián)且互相機械連接和流體連通。至少一個流體模塊(42)與液體容器(50)和其中一個功能模塊(40)流體連通，以及設置有將功能模塊(40)和流體模塊(42)與中央電子評估單元(30)連接的電連接件(52)。在使用本發(fā)明實驗室模塊裝置的液體分析和合成方法中，用分析和/或合成程序由中央電子評估單元(30)控制功能模塊(40)和流體模塊(42)，以執(zhí)行分析程序和/或合成程序。
文檔編號B01L99/00GK101563614SQ200780040786
公開日2009年10月21日 申請日期2007年10月31日 優(yōu)先權日2006年10月31日
發(fā)明者M·溫克勒, P·霍夫曼 申請人:波凱特有限及兩合公司