化学分析设备制造技术

本发明专利技术涉及化学分析设备，包括液体流动系组件，以产生以低液体流率从样本入口引导通过成毛细管路布置的设备的流动液体样本流，样本包含待测分析物，该设备还包括位于样本入口下游的试剂配量和注射机构，以将一系列化学试剂引入样本流，该设备还包括反应器机构，试剂在其中与分析物反应以在经完全反应的样本中产生有色化学指示剂，该设备还包括检测机构以测量化学指示剂，所述检测机构位于反应器机构下游且构造成接收来自反应器机构的具有有色指示剂的经完全反应的样本。流动系组件构造成在不对指示剂进行测量时不时地、间歇地使经完全反应的样本穿过检测机构，而在对包含在检测机构内的样本中的化学指示剂进行测量时不时地使该样本绕过检测机构。

【技术实现步骤摘要】

根据权利要求1的前序部分，本专利技术涉及化学分析设备，其包括液体流动系组件， 以用于产生以低液体流率被从样本入口引导通过成毛细管路布置的设备的流动液体样本流，样本包含待测分析物，该设备进一步包括位于入口的下游的试剂配量和注射机构，以用于将一系列的化学试剂引入样本流中，该设备进一步包括反应器机构，试剂在反应器机构内与分析物反应，以在经完全反应的样本中产生有色化学指示剂，该设备进一步包括检测机构，以用于测量化学指示剂，所述检测机构位于反应器机构的下游且构造成接收来自反应器机构的具有有色指示剂的经完全反应的样本。本专利技术具体而言涉及用于水质监测的持续测量化学分析仪。
技术介绍
一种用于水质测量的已知的持续化学分析仪平台是以温度受控的持续流动的样本流为基础的，一系列的化学试剂以固定的顺序被引入该样本流中。分析仪平台设计成测量许多不同的分析物，这取决于所使用的试剂。作为一个实例，在用于二氧化硅的持续化学分析仪中，测量的反应顺序如下1)使样本中的二氧化硅第一次酸化；2)使样本中的二氧化硅与钼酸盐试剂反应而形成黄色β -钼硅酸；3)第二次酸化，以防止形成另外的β -钼硅酸；4)将黄色β -钼硅酸还原成蓝色的钼硅酸络合物；5)测量蓝色钼硅酸的吸光率。在此情形下，所关注的分析物携带在以受控的液体流率通过分析仪的被保持恒温的反应盘管的样本流中且又与流入的试剂中的各种试剂反应。试剂的流入交汇处之间的直线距离以及设置的液体流率和控制温度确定了序列中的特定反应中的各个所需要的酝酿(incubation)时间和状况。在序列结束时，所得的产生的(developed)有色指示剂物质 (这里是蓝色钼硅酸)传送通过测量比色皿。在特定波长处确定指示剂物质的色强且其与测试中的样本中的所关注的分析物的浓度成比例。当需要时，校准溶液或清洁溶液可代替样本，以校准或清洁分析仪。图1显示了这种已知的持续分析仪装置的运行原理。在已知的设计中体现的一个优点在于，能够针对极低的试剂用量来设计它，从而允许分析仪在无人看管的情况下运行数月而不需要重新填充试剂贮存器。这可通过使用毛细管的液体流动系的小型化和降低分析仪内的液体流率来实现。15μ1 HIirT1至240μ1 rniiT1的流率是试剂和样本分别实现这样的长的无人看管的运行时间的一个实例。液体流动系中的被保持恒温的反应盘管和其它管路的内径在上面的实例的情况下为约1mm。但是，具有其狭窄的孔的毛细反应器系统可由于携带的空气和不良的混合而产生有噪声的信号。在良好的稳态控制下，在测试中的典型的样本中溶解的气体会从分析仪的预热毛细盘管中的溶液中出气且在第一除泡器中被去除。样本在其传送通过毛细反应盘管时的进一步出气所产生的泡沫在设置在测量比色皿的正上游的第二除泡器中被去除。出气产生的泡沫沿着液体流动系被携带，直到它们出现在除泡器中为止，它们在除泡器中被去除。在泡沫沿着反应毛细盘管行进时，它们会改变试剂混合到流动样本中的方式。即使泡沫不传送通过比色皿，它们对反应的影响(由于对混合的干扰的原因)也可在比色皿中以光学的方式作为流动流中产生的色强或折射的临时的双极变化而被检测到，即作为尖峰被检测到。实测信号的这样的尖峰形成将作为有噪声的测量结果被观察到， 并且在运行中是不可接受的。这样的有噪声的信号限制了测量的分辨率，并且尖峰可错误地触发仪器过程警报。这个与泡沫有关的尖峰的特性在分析仪的运行期间的一致性达到这样的程度在正常的测量状况下，它可通过应用定制的数字信号处理(DSP)算法来识别和去除，以产生有较少噪声的测量结果。虽然在正常的运行状况下DSP算法通过去除与泡沫有关的尖峰而显著地改进了实测信号的质量，但是某些分析仪状况或分析仪运行模式可改变与泡沫有关的尖峰的特性，使得DSP算法可不再能够完全平滑实测信号。对于例如在校准和自动调零操作期间的二氧化硅仪器，如果DSP算法不能完全消除与泡沫有关的尖峰，则将会对信号施加不正确的漂移补偿或二氧化硅补偿偏移，从而导致小的测量误差。如果这发生在连续的校准或自动调零操作期间，则将看到实测值作出小步的改变(显示或者增加的或者降低的二氧化硅浓度)。这可潜在地导致低于零的二氧化硅测量结果。当二氧化硅仪器在多流模式中运行时(其中在被测样本流到仪器中时，高达六种不同的样本流可切换到液体流动系中)，应用DSP算法的时间是短的，并且非常少的数据可用于该算法。其结果是，如果在多流DSP算法分析数据的(时间)点处出现与泡沫有关的尖峰，则由于可用的信号数据的降低的质量，可从算法中返回不正确的测量结果。当二氧化硅分析仪已经运行了数天或数个星期(这取决于样本和分析物浓度的性质)时，毛细管路可吸收不能溶解的材料，这会微妙地改变管的表面且随后改变与泡沫有关的尖峰的特性。如果这样的改变是显著的，则DSP算法可不再识别与泡沫有关的尖峰， 不能完全消除它的影响，并且结果将看到有不能接受的噪声的实测信号。有时，传送通过反应盘管的泡沫可变成大小可变的且以不同的频率出现。这意味着与泡沫有关的尖峰将在性质上也是可变的，并且结果它们可不被DSP算法完全过滤掉。 在两个或更多个泡沫彼此紧邻地行进通过反应盘管时，可出现同样的情形。在此情况下， DSP算法可能不会过滤掉产生的与泡沫有关的尖峰，因为它们不可被识别为应当过滤掉的扰动。因此本专利技术的目标是提出具有降低的测量噪声和改进的测量可靠性的、降低了测量信号的与泡沫有关的尖峰的化学分析设备。
技术实现思路
根据本专利技术，上面的目的通过具有权利要求1的特征的化学分析设备实现。根据本专利技术，一种流动系组件构造成在不对指示剂进行测量时不时地、间歇地使经完全反应的样本传送通过检测机构，而在对包含在检测机构内的样本中的化学指示剂进行测量时不时地使经完全反应的样本绕过检测机构。根据本专利技术的设计的优点在于，在经完全反应的样本定位于测量比色皿内但不流过其中时进行测量。已经发现这种设计会将测量噪声降低到低的值以及消除测量中与泡沫有关的尖峰的影响。在从属权利要求的特性特征中描述了有利的实施例。根据本专利技术的一个有利实施例，设备进一步包括流转向阀组件，所述阀组件位于检测机构的上游和反应器机构的下游，所述阀组件构造成在不进行测量时以第一时间间隔使经完全反应的样本传送通过检测机构，而在进行测量时以第二时间间隔使样本流绕过检测机构，从而使检测机构的内部的样本处于静态。所以有利地，根据本专利技术的设计将流转向阀设置在第二除泡器的下游和测量比色皿的正上游。在不进行测量时的这样的时间，流转向阀被切换，以允许流动的经完全反应的样本传送通过比色皿；从而更新样本。在将进行测量时，经完全反应的样本流被流转向阀转向到废料。在这样做时，最后当前的、经完全反应的样本在测量比色皿中保持静态，并且然后在静止状态下进行测量。在化学分析设备中，必须停止通过整个反应器系的整个反应样本流，以进行测量。根据本专利技术，在正在进行测量时将经完全反应的样本转向到废料有利地允许反应化学在毛细反应器中的背景下持续不受干扰，并且确保对当前的样本进行下一次样本测量。这样，允许样本切换和反应化学持续进行，但是在持续的采样和持续的反应化学的背景下间歇地进行测量。当以多流模式运行仪器时，这个测量模式在产生精确的测量结果方面尤其有效。 这是因为消除了将以别的方式需要的费时的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种化学分析设备（１００），包括液体流动系组件，以用于产生以低液体流率被从样本入口（２２）引导通过成毛细管路布置的所述设备（１００）的流动液体样本流，所述样本包含待测分析物，所述设备进一步包括位于所述样本入口（２２）的下游的试剂配量和注射机构，以用于将一系列的化学试剂引入所述样本流中，所述设备进一步包括反应器机构（４），所述试剂在所述反应器机构（４）内与所述分析物反应，以在经完全反应的样本中产生有色化学指示剂，所述设备进一步包括检测机构（１），以用于测量所述化学指示剂，所述检测机构（１）位于所述反应器机构（４）的下游且构造成接收来自所述反应器机构（１）的具有所述有色指示剂的所述经完全反应的样本，其特征在于，所述流动系组件构造成在不对所述指示剂进行测量时不时地、间歇地使所述经完全反应的样本传送通过所述检测机构（１），而在对包含在所述检测机构内的所述样本中的所述化学指示剂进行所述测量时不时地使所述经完全反应的样本绕过所述检测机构（１）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C·格林斯泰德，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：CH