АНАЛИЗАТОР ЖИДКОСТИ Российский патент 2018 года по МПК G01N7/00 

[0001] Настоящее изобретение относится к анализатору жидкости, в частности к содержащему потоковую систему для перемещения жидкости в измерительную область и из нее, более конкретно, к анализатору жидкости, выполненному с возможностью выработки спектров пропускания и/или отражения жидкости в средней инфракрасной области, которые используют в анализе состава жидкости.

[0002] Известен анализатор жидкости, в широком смысле содержащий приемник образца жидкости для погружения в образец жидкости; измерительную область, которая может быть определена измерительной кюветой или другой областью удерживания жидкости; и выпуск образца; все эти элементы соединены посредством каналов для жидкости потоковой системы. Потоковая система дополнительно содержит систему регулирования расхода, содержащую насос, соединенный с участком каналов между приемником образца и измерительной областью и выполненный с возможностью обеспечения потока жидкости в измерительную область и из нее. Известный анализатор дополнительно содержит измерительный участок, включающий в себя датчик, выполненный с возможностью анализа жидкости в измерительной области.

[0003] Хорошо известен способ определения компонентов образца жидкости с использованием технологий оптического затухания, например составляющих продуктов виноделия; или одного или более из следующего: жира, лактозы, глюкозы, белка, мочевины и/или примесей в жиросодержащих образцах жидкости, например в образцах крови, молока или молочных продуктов. В соответствии с такими способами образец жидкости исследуют посредством направления оптического излучения в образец жидкости и измерения обусловленного образцом затухания, зависящего от длины волны, оптического излучения, посредством которого осуществляют исследование, с использованием спектрометра, такого как интерферометр или монохроматор. На основании этих измерений может быть вычислена концентрация требуемых компонентов в образце. Вычисление осуществляют в процессоре для обработки данных с использованием эталонной или прогностической модели, посредством которой устанавливают соотношение между требуемым компонентом и измеренного зависящего от длины волны затухания оптического излучения.

[0004] В данном контексте под термином «оптическое излучение» следует понимать излучение, находящееся в пределах электромагнитного спектра, проходящее через некоторую или всю область спектра от ультрафиолетового до инфракрасного, в зависимости от прогнозируемых поглощающих свойств образца, подлежащего исследованию. Для образцов жидкости обычно используют излучение средней инфракрасной области.

[0005] Для осуществления точного вычисления следует точно определить количество жидкости, исследуемой оптическим излучением. Это обычно достигают путем придания измерительной области формы измерительной кюветы точной и известной толщины. Для измерений посредством излучения средней инфракрасной области эта толщина обычно приблизительно составляет 50 микрометров (мкм).

[0006] В качестве части производства молока, например компоненты молока в возрастающей степени разделяют и повторно соединяют посредством технологий осмоса и фильтрации для выработки точно воспроизводимых молочных продуктов. Этот способ обеспечивает молочные концентраты и молочные изоляты, которые являются вязкими и могут иметь высокие уровни содержания лактозы и общего содержания сухих веществ. Кроме того, молочные заводы стремятся выделяться посредством внедрения продуктов для сегментов высокого значения, таких как питание, спорт и здоровье. Это обуславливает добавление натуральных и искусственных ароматизирующих веществ, добавление концентратов и замену компонентов на пектин, крахмалы и желатин для текстуры.

[0007] В целом, получаемые в результате разнообразные молочные и йогуртовые продукты, изготавливаемые в настоящее время, вероятно, содержат различные частицы, а также добавки, усложняющие их обработку в потоковой системе известного анализатора жидкости. Частицы могут приводить к закупоркам, в частности в приемнике образца и в измерительной области, а добавки часто увеличивают вязкость нагнетаемой жидкости, что приводит к затруднению перемещения жидкости в измерительную область и из нее. Следует понимать, что эти проблемы относятся не только к молоку, и становятся особенно серьезными при использовании измерительной кюветы, имеющей размеры для использования в анализе посредством излучения средней инфракрасной области.

[0008] Задача настоящего изобретения заключается в создании анализатора жидкости, содержащего потоковую систему для потока жидкости, которая является более прочной, обеспечивая большую универсальность анализатора по сравнению с известным анализатором, и, следовательно, в создании анализатора, решающего одну или более из указанных ранее проблем, относящихся к известному анализатору жидкости.

[0009] Соответственно, предоставлен анализатор жидкости, описанный и определенный п. 1 формулы настоящего изобретения.

[0010] Анализатор жидкости, содержащий приемник образца жидкости для погружения в образец жидкости; по меньшей мере одну измерительную область; каналы для жидкости, расположенные таким образом, чтобы соединять по текучей среде приемник образца и по меньшей мере одну измерительную область; и первый насосный модуль, предпочтительно содержащий поршневой насос прямого вытеснения, такой как шприцевой насос, соединенный с каналами для жидкости и выполненный с возможностью воздействия на поток жидкости в них; при этом анализатор жидкости дополнительно содержит первый датчик давления, расположенный таким образом, чтобы измерять давление между приемником образца и по меньшей мере одной измерительной областью, и контроллер, приспособленный для приема вывода от первого датчика давления, выражающего измеренное давление, и для управления работой первого насосного модуля для регулирования потока жидкости в каналах для жидкости в зависимости от него. Таким образом, расход в анализаторе жидкости может быть автоматически приспособлен к вязкости, указанной в измерениях давления, образца, поступающего через приемник образца.

[0011] Преимущественно, контроллер приспособлен для управления работой первого насосного модуля в ответ на полученный вывод от первого датчика давления для поддержания значения измеренного давления на уровне заданного значения или выше него во время работы модуля, направленной на перемещение образца жидкости от приемника образца. Таким образом, при увеличении вязкости нагнетаемой жидкости, расход жидкости может соответствовать скорости нагнетания насоса. В частности, при использовании шприцевого насоса в первом насосном модуле уменьшается вероятность того, что поступление образца в шприцевую камеру не последует за движением поршня.

[0012] Закупорки могут также быть обнаружены на основании измеренного давления, и может быть автоматически инициирована корректирующая операция насосного модуля.

[0013] Согласно одному варианту реализации закупорки в приемнике образца могут быть обнаружены на основании наблюдения вывода первого датчика давления для определения возрастающего понижения давления во время работы первого насоса, заключающейся в перемещении жидкости в направлении от приемника образца жидкости к первому насосу. Это указывает на закупорку приемника образца. Контроллер выполнен с возможностью промывки обратным потоком приемника образца посредством обращения направления потока жидкости, образованного первым насосным модулем для обеспечения протекания жидкости от первого насоса и из приемника образца жидкости. Преимущественно, анализатор жидкости дополнительно содержит приводное средство, функционально соединенное с приемником образца жидкости для изменения его положения внутри образца жидкости, которое может быть задействовано после такой промывки обратным потока. Таким образом уменьшена вероятность повторного проникновения материала, вымытого обратным потоком, в приемник образца.

[0014] Эти, а также другие объекты, отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения, будут лучше понятны посредством ознакомления со следующим иллюстративным и неограничивающим подробным описанием одного или более вариантов реализации настоящего изобретения, приведенного со ссылкой на чертежи прилагаемых фигур, на которых:

На фиг. 1 показано схематическое изображение анализатора жидкости в соответствии с настоящим изобретением; и

На фиг. 2 показано схематическое изображение обратного клапана, подходящего для использования в анализаторе жидкости в соответствии с настоящим изобретением;

[0015] Обратимся к приведенному в качестве примера варианту реализации анализатора 2 жидкости, изображенному на фиг. 1. Приемник 4 образца жидкости, примером которого в настоящем варианте реализации является пипетка, составляет часть анализатора 2 жидкости для погружения в образец 6 жидкости, показанный как содержащийся в пробирке 8. Преимущественно, но не обязательно, нагревательное устройство 10 расположено в тепловом контакте с приемником 4 образца жидкости для нагревания части образца 6 внутри приемника 4 образца жидкости. Это уменьшает длину потоковой системы, так как предоставление отдельного нагревательного устройство для образца, расположенного последовательно с приемником 4, увеличит объем и длину потоковой системы. Кроме того, следует понимать, что большинство образцов имеют меньшую вязкость при нагревании. Это означает, что образец может быть нагнетен легче/быстрее с использованием нагретого приемника 4 образца жидкости. Следует понимать, что нагревательное устройство 10 может быть реализовано многими способами, известными в данной области техники, однако в настоящем описании, исключительно в качестве примера, представлено простым резистивным нагревателем, содержащим проволочный нагревательный элемент, намотанный вокруг приемника 4 образца жидкости. Для предотвращения проникновения частиц (обычно больших частиц), волокон или других нежелательных частиц в анализатор 2 жидкости, на открытом конце приемника 4 образца жидкости может иметься фильтр 14. Преимущественно, температуру образца измеряют рядом с открытым концом приемника 4 образца жидкости. Вместе с температурой нагретого участка 12 приемника 4 образца жидкости. Измерение температуры на нагретом участке 12 может преимущественно использоваться в управляющем контуре нагревательного устройства 10. Измерение температуры образца может преимущественно быть использовано в регулировании нагревания с прямой связью. Благодаря известной температуре образца и поступающих объемов приемник, и при перемещении образца может быть обеспечена более быстрая и лучшая коррекция температуры.

[0016] Частью анализатора 2 жидкости также является по меньшей мере одна измерительная область 16; 16' (согласно настоящему варианту реализации две). Одна измерительная область 16, посредством примера и согласно настоящему варианту реализации, определена измерительной кюветой, образованной по меньшей мере частично из материала, проницаемого оптическим излучением, используемым для исследования образца жидкости внутри измерительной области 16. Преимущественно, перед измерительной областью 16 измерительной кюветы в направлении потока жидкости в первую измерительную область 16 от приемника 4 образца жидкости может иметься встроенный фильтр 18. Предпочтительно, встроенный фильтр 18 следует располагать рядом с впускным отверстием в измерительную область 16 для уменьшения объема образца жидкости, подлежащего фильтрованию перед анализом, и, таким образом, уменьшения нагрузки на фильтр 18, таким образом уменьшая вероятность засорения фильтра 18. Форма и конструкция измерительной области 16 будет зависеть от способа измерения, используемого в анализаторе 2 жидкости для осуществления анализа образца жидкости.

[0017] Выпуск 20 образца является компонентом анализатора 2 жидкости для приема образца жидкости, введенного в анализатор 2 жидкости через приемник 4 образца жидкости. Согласно настоящему варианту реализации выпуск 20 образца обеспечен для выброса жидкости, однако согласно другим вариантам реализации он может быть приспособлен для перемещения жидкости для повторного использования (такая конфигурация может быть преимущественно использована при расположении анализатора 2 образца в обводном ответвлении канала потока в технологической линии).

[0018] Потоковая система также содержится в анализаторе 2 жидкости и содержит каналы 22 для жидкости, расположенные с соединением по текучей среде по меньшей мере с приемником 4 образца жидкости; измерительную область 16 и также согласно настоящему примеру выпуск 20 образца. Потоковая система дополнительно содержит первый насосный модуль Р1, содержащий насос 24, предпочтительно поршневой насос прямого вытеснения, более предпочтительно поршневой насос шприцевого типа, функционально последовательно соединенный с участком 22а каналов 22, соединяющих приемник 4 образца жидкости с измерительной областью 16. Также при необходимости в качестве части потоковой системы введен второй насосный модуль Р2, содержащий насос 26, предпочтительно поршневой насос прямого вытеснения, более предпочтительно поршневой насос шприцевого типа, функционально последовательно соединенный с участком 22b каналов 22 после измерительной области 16, в направлении потока жидкости от первого насоса 24 к измерительной области 16, и который также предпочтительно сообщается по текучей среде с выпуском 20 образца через участок 22с каналов 22 потоковой системы.

[0019] Поршневой насос прямого вытеснения содержит расширяющуюся полость на всасывающей стороне и сужающуюся полость на стороне выпуска. Жидкость протекает в насос на расширении полости на всасывающей стороне, и жидкость вытекает из выпуска на сужении полости. Объем является постоянным в каждом рабочем цикле. Таким образом, поршневой насос прямого вытеснения будет обеспечивать одинаковый поток при определенной скорости нагнетания, вне зависимости от давления выпуска. Благодаря этому поршневой насос прямого вытеснения стал известен как «устройство постоянного потока». Поршневые насосы 24; 26 прямого вытеснения предпочтительно выполнены в форме поршневых насосов, так как такие поршневые насосы преимущественно имеют отдельные фазы всасывания и выпуска своих рабочих циклов, и объем полости, который может быть относительно легко настроен (ограничения по размеру и скорость изменения) для регулирования условий потока внутри анализатора 2 жидкости.

[0020] В соответствии с настоящим вариантом реализации и исключительно в качестве примера насосные модули P1, Р2 выполнены идентично, и каждый дополнительно содержит клапаны 28, 30; 32, 34 регулирования расхода и первый и второй датчики 36; 38 давления в качестве компонентов Р1 и Р2, соответственно. При необходимости отдельные нагревательные элементы, не показанные (такие как проволока, намотанная вокруг резистивных нагревательных элементов), могут быть расположены в тепловом контакте с каждым насосом 24; 26 для способствования удержанию требуемой температуры образца жидкости внутри анализатора 2 жидкости. Согласно одному варианту реализации нагревательный элемент может находиться в тепловом контакте с первым насосом 24 для поддержания требуемой температуры образца жидкости, проходящего в одну или более измерительных областей 16; 16'.

[0021] Контроллер 40 находится в функциональном соединении по меньшей мере с первым насосным модулем Р1 и, как показано в настоящем приведенном в качестве примера варианте реализации, также находится в функциональном соединении со вторым насосным модулем Р2, при наличии этого насосного модуля Р2. Контроллер 40 выполнен с возможностью приема вывода по меньшей мере от первого датчика 36 давления, выражающего давление, измеренное указанным датчиком 36, в качестве ввода. Контроллер 40 также выполнен с возможностью предоставления в качестве вывода сигнала управления по меньшей мере к первому модулю Р1, посредством которого осуществляется управление им таким образом, чтобы регулировать поток жидкости в потоковой системе в ответ на вывод по меньшей мере от первого датчика 36 давления, как будет более подробно описано далее. Следует понимать, что, хотя согласно настоящему варианту реализации он изображен как цельный блок, контроллер 40 может содержать два или более блоков, каждый из которых может быть выполнен с возможностью предоставления поднабора функциональности контроллера 40, но все из которых работают для совместного предоставления общей функциональности контроллера 40, как описано в настоящем документе. Кроме того, контроллер 40 может быть выполнен в качестве компонента блока, выполненного с возможностью обеспечения функциональности, в дополнение к функциональности контроллера 40, как описано в настоящем документе, например контроллер 40 может быть выполнен в качестве части процессора для обработки данных, дополнительно выполненного с возможностью обработки данных измерения (как описано далее) для обеспечения анализа состава жидкости в одной или более измерительных областях 16; 16'.

[0022] Анализатор 2 жидкости дополнительно содержит измерительный участок 42, обеспечивающий подходящий способ измерения, который согласно настоящему варианту реализации является способом измерения на основе оптического спектрометра. Согласно этому варианту реализации измерительный участок 42 содержит оптический спектрометр, оптически связанный с измерительной кюветой 16 и приспособленный известным в данной области техники способом для исследования части образца жидкости в измерительной кювете 16 путем направления оптического излучения, например оптического излучения средней инфракрасной области, в образец жидкости, и измерения обусловленного образцом затухания, зависящего от длины волны, оптического излучения, посредством которого осуществляют исследование, обычно после пропускания через образец, с использованием спектрометра, такого как интерферометр или монохроматор. Процессор для обработки данных (не показан) измерительного участка 42 обычно запрограммирован для осуществления стандартной хемометрический обработки измеренного затухания, зависящего от длины волны. Таким образом производят анализ состава исследованного таким образом образца жидкости, например, анализ конкретных требуемых компонентов в образце, таких как белок, лактоза, жир, общее содержание сухих веществ в обработанном или необработанном молоке или молочных продуктах; таких как спирты, сахара, кислоты, таннин, в вине или продуктах виноделия; или анализ на наличие примесей или добавок в образце жидкости.

[0023] Преимущественно, контроллер 40 может быть приспособлен для управления введением образца жидкости во время эксплуатации без предварительных сведений о реологических свойствах самого образца. Контроллер 40 предпочтительно должен быть выполнен с возможностью регулирования работы по меньшей мере первого насосного модуля Р1 во время введения образца жидкости таким образом, чтобы удовлетворять по меньшей мере одному из условий:

- Введение образца должно происходить как можно быстрее.

- Фильтры с возрастающим понижением давления должны быть очищены.

- Не следует позволять давлению опускаться ниже минимального заданного давления в потоковой системе.

- Образцы измеряют как некоторое количество подобразцов.

[0024] Настройки осуществляют в целом на основании ввода по меньшей мере от первого датчика 36 давления.

[0025] Далее будут описаны приведенные в качестве примера последовательности операций одного или обоих насосных модулей P1, Р2 для лучшего понимания работы и преимуществ потоковой системы анализатора 2 жидкости в соответствии с настоящим изобретением. Описание будет приведено относительно анализа молока или продуктов на молочной основе, однако следует понимать, что любые ограничения числовых значений следует регулировать в зависимости от типа образца, подлежащего анализу.

[0026] Во время фазы введения образца молока работы анализатора 2, клапан 28 открывают и 30 закрывают, а посредством насоса 24 нагнетают образец жидкости из пробирки 8 для образца путем ускорения для создания заранее установленного давления, измеренного датчиком 36 давления, составляющего не более чем, например, приблизительно 0,2 бар абс. (80% вакуум). Максимальная скорость будет зависеть от вязкости образца. При низкой вязкости расход будет стремиться к ограничению максимальной скоростью насоса 24. При увеличении вязкости скорость насоса следует уменьшить для исключения понижения давления от фильтра 14 пипетки к насосу 24 ниже заданного минимума, составляющего 0,2 бар абс., в соответствии с измерением датчика 36 давления. Таким образом уменьшена вероятность того, что поступление жидкости не последует за движением поршня при изменении вязкости жидкости.

[0027] С образцами жидкости без частиц может быть поддержана одинаковая скорость нагнетания до наполнения поршневой камеры насоса 24. Образцы, содержащие более крупные частицы, обычно будут обуславливать уменьшение расхода, при этом поддерживая измеренное понижение давления на заданном минимуме.

[0028] Если расход становится слишком низки, на что указывает понижение давления, измеряемое первым датчиком 36 давления, которое продолжает усугубляться при работе насоса 24 для перемещения образца жидкости в направлении от приемника 4 образца в первый насос 24, то это является указанием того, что фильтр 14 приемника образца жидкости засоряется и требует очистки. В настоящем изобретении эта очистка может быть обеспечена посредством промывки обратным потоком в фильтре 14 контроллером 40 посредством насосного модуля Р1. Таким образом, после получения контроллером 40 выходного сигнала от датчика 36 давления, указывающего на одно или оба из непрерывного уменьшения давления или падения значения давления ниже заданного нижнего порога во время работы первого насоса 24 для нагнетания жидкости через приемник 4 образца (контроллер 40 управляет модулем Р1 для открывания клапана 28, закрывания клапана 30 и работы насоса для увеличения объема поршневой камеры), контроллер 40 направляет сигнал управления насосному модулю Р1, который обеспечивает обращение потока жидкости. Следовательно, сигнал управления обеспечивает обращение направления перемещения своего поршня первым поршневым насосом 24, таким образом уменьшая объем поршневой камеры и обеспечивая прохождение жидкости через фильтр 14 приемника образца и обратно в образец в пробирке 8.

[0029] Предпочтительно приводное средство 64, например, двигатель, механически соединено с приемником 4 образца жидкости и выполнено с возможностью перемещения, например, передвижения, приемника 4 образца (или по меньшей мере участка, содержащего его открытый конец) и, таким образом, также перемещения фильтра 14 приемника в другое положение внутри образца 6 жидкости. Перемещение приемника 4 образца осуществляют по меньшей мере при (во время и/или после) промывке обратным потоком, и оно может быть преимущественно быть инициировано получением сигнала от контроллера 40. Перемещение фильтра 14 приемника образца уменьшит вероятность проникновения частиц, вымытых из фильтра 14, в приемник 4 образца жидкости при возобновлении работы приемника образца посредством контроллера 40.

[0030] Во время фазы представления образца работы анализатора 2, контроллер 40 передает сигнал управления к насосному модулю Р1, обеспечивающий закрывание клапана 28, открывание клапана 30 и работу насоса 24 для уменьшения объема своей насосной камеры, таким образом обеспечивая перемещение образца жидкости, содержащегося в нем, по направлению к измерительной области 16 с расходом X мл/с. Изначально поток образца жидкости убирает остаток в измерительной области 16. Расход может преимущественно быть определен на основании вязкости (выраженной давлением, определенным датчиком 36 давления), измеренной на рабочей фазе внедрения образца жидкости анализатора 2. Контроллер 40 передает сигнал управления ко второму насосному модулю Р2. Этот сигнал управления инициирует открывание клапана 32, закрывание клапана 34 и работу второго насоса 26 для увеличения объема его поршневой камеры и засасывания жидкости для обеспечения потока в направлении от измерительной области 16 по направлению ко второму насосу 26, преимущественно, но необязательно с меньшим расходом, например, Х/2 мл/с. При работе второго насоса 26, направленной на обеспечение меньшего расхода, определенное количество образца жидкости проходит в участок 22d канала в соотношении, зависящем от соотношения расходов, обусловленных первым и вторым насосами 24;26. Согласно некоторым вариантам реализации этот поток в участке 22d канала будет преимущественным в обеспечении промывания фильтра 18, сопряженного с впускным отверстием измерительной области 16. Согласно другим вариантам реализации и как показано согласно настоящему варианту реализации, этот поток в участке 22d канала используют для введения образца жидкости во вторую измерительную область 16'. Обеспечиваемая при необходимости вторая измерительная область 16' имеет связанный с ней второй, возможно, отличающийся, способ измерения измерительного участка 42' для исследования части образца жидкости, находящейся во второй измерительной области 16'. В качестве примера, вторая измерительная область 16' определена проточной ячейкой, функционально соединенной с измерителем проводимости второго измерительного участка 42' для измерения электрической проводимости образца жидкости в этой второй измерительной области 16'. Например, в молоке эти измерения проводимости могут быть преимущественно применены для обеспечения известным способом прогнозирования понижения температуры замерзания в этом образце и, следовательно, в содержания воды. В соответствии с другим примером вторая (или другая) измерительная область 16' может являться второй оптической кюветой, выполненной с возможностью обеспечения отличающегося оптического пути через образец жидкости, содержащийся в ней, и при необходимости связана с измерениями спектрометра в области длины волн, отличающейся от используемой в спектрометре первого измерительного участка 42, связанной с первой измерительной областью 16. Частями анализатора 2 жидкости могут быть другие измерительные области и/или другие способы измерения без отклонения от заявляемого изобретения.

[0031] Контроллер 40 может быть приспособлен для управления первым насосом 24 и вторым насосом 26 для их работы в прерывистом режиме. При остановке первого и второго насосов 24; 26 во время работы в прерывистом режиме измерение осуществляют на статическом подобразце жидкости, который в указанное время находится в измерительной области 16 (другой измерительной области 16'). Контроллер 40 отслеживает давление на насосе 26, выведенное из вывода датчика 38 давления. Если оно остается стабильным через заранее определенное время, достаточное для осуществления измерения, контроллер 40 передает сигналы управления для перезапуска операции нагнетания двух насосов 24; 26, как описано ранее, для замещения (по меньшей мере частичного, но предпочтительно полного) объема образца жидкости, на котором проводилось измерение в измерительной области 16, после чего первый и второй насосы 24:26 повторно останавливают и осуществляют новые измерения. Эта последовательность операций может быть повторена для количества подобразцов, требуемого для обеспечения достаточно репрезентативного измерения образца (например, как может быть выведено из стандартного отклонения измерения). Следует понимать, что количество образца в оптической кювете обычно существенно меньше общего количества образца в пробирке 8 таким образом, что измерение на такой малой аликвоте образца может не являться репрезентативным относительно всего образца, в частности, если образец в пробирке 8 является неоднородным.

[0032] Вероятное засорение фильтра 18 приемника обнаруживается, если на основании вывода второго датчика 38 давления контроллер 40 регистрирует понижение давления на втором насосе 26 во время поступления образца в измерительную область 16. Затем, обратный поток этого фильтра 18 инициируется контроллером 40. Контроллер 40 направляет инструкции первому и второму насосным модулям Р1; Р2, обеспечивая закрывание клапанов 30; 32 и 34, остановку первого насоса 24 и обращение направления работы второго насоса 26 для незначительного уменьшения объема его поршневой камеры. Это увеличивает давление, и затем контроллер 40 направляет инструкции для открывания клапана 32 по направлению к измерительной области 16. Обратный клапан 44, обычно связываемый с выпуском 20 образца, в таком анализаторе жидкости может также быть открыт по существу одновременно, предпочтительно также под управлением контроллера 40, для увеличения понижения давления по фильтру 18 и, таким образом, усиления обратного потока.

[0033] Этот обратный клапан 44 может иметь обычную конструкцию, такую как смещаемая мембрана или шариковый обратный клапан. Однако в некоторых ситуациях низкое обратное давление или его отсутствие является преимущественным, а в других преимущественным является высокое обратное давление. Следовательно, создание обратного клапана, посредством которого может быть относительно легко образовано регулируемое обратное давление, является предпочтительным. Кроме того, известный обратный клапан подвержен накапливанию частиц на мембране или шарике, что в результате приводит к протеканию и нестабильному обратному давлению. Преимущественно для преодоления по меньшей мере одной из этих проблем обратный клапан 44 может быть выполнен так, как изображено на фиг. 2.

[0034] Как показано на фиг. 2, обратный клапан 44 может быть выполнен в форме трубчатого клапана, в котором преимущественно удерживающее давление, закрывающее клапан 44, может быть регулируемо посредством программного обеспечения. Трубку 60 в открытом состоянии намного легче очистить путем промывания, чем мембрану известного обратного клапана. Проблема заключается в количестве силы, требуемой для преодоления эластичности трубки 60. Однако это может быть измерено в потоковой системе настоящего анализатора 2 жидкости посредством датчиков 36; 38 давления, связанных с первым и вторым насосами 24; 26, соответственно. Эти два измерения эффективно представляют давление в соответствующей измерительной области 16 или 16'. При необходимости и как показано на фиг. 2, две области давления могут быть использованы, чтобы снабдить клапан 44 двумя зажимными узлами 46; 48. Это уменьшает риск возникновения неисправности, обусловленной частицами. Давление в каждой области может быть применено одним соленоидом 50 или альтернативно отдельными соленоидами для каждого зажимного узла 46; 48. Каждый зажимный узел 46; 48 может, как изображено согласно настоящему варианту реализации, включать в себя статическую поверхность 52; 54, расположенную противоположно подвижной поверхности 56; 58, и между этими парами статических и подвижных поверхностей 52, 56; 54, 58 зажимных узлов 46; 48 расположена трубка 60. Один шток 62 толкателя соединяет подвижные поверхности 56; 58 и содержит участок, проходящий в соленоид 50. Шток 52 толкателя выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения в зависимости от величины и, возможно, направления электрического тока, проходящего через соленоид 50. Может требоваться использование этого соленоида 50 на расстоянии от сильно нелинейной области. Давление может также быть применено посредством катушки в магнитной цепи с постоянным магнитом. Управление электрическим током внутри катушки или соленоида 50 предпочтительно осуществляют посредством сигнала управления, передаваемого от контроллера 40 в ответ на давление в системе, например, выраженное средним из давлений, измеренных датчиками 36; 38 давления. Таким образом может быть обеспечено регулируемое обратное давление в потоковой системе 22.

[0035] Из предшествующего описания следует понимать, что посредством сочетания измерений давления, осуществленных первым и вторым датчиками 36; 38 давления, и способа управления первым и вторым насосами 24; 26 и клапанами 28, 30; 32, 34, может быть установлена последовательность автоматизированных измерений, посредством которой обеспечивается оптимальное протекание каждого образца.

[0036] Дополнительно или при необходимости в работе анализатора 2 жидкости может также иметься фаза очистки, которую целесообразно запустить после промывки обратным потоком. Потоковую систему очищают в обратном направлении, т.е. в направлении потока от насосного модуля Р2 по направлению к первому насосному модулю P1. Сначала промывают участок канала от насосного модуля Р2 к сливной воронке, затем обводной канал от насосного модуля Р2 к насосному модулю P1 Затем пипетку 4 промывают обратным потоком. Затем проверяют, возможна ли промывка кюветы первой измерительной области 16 обратным потоком с использованием насосного модуля Р2 для выталкивания и насосного модуля Р1 для всасывания. Дополнительно или альтернативно осуществляют очистку кюветы пеной предпочтительно, но необязательно, обычно после описанной ранее промывки обратным потоком.

[0037] Очистка пеной достигается путем введения моющего средства, такого как малопенящееся моющее средство, от соединенного с потоком держателя CF, предпочтительно смешанного с воздухом, по меньшей мере в измерительную область (кювету) 16. Согласно этому приведенному в качестве примера варианту реализации смесь моющего средства/воздуха вводят в участок потоковой системы между насосными модулями Р1 и Р2, и измерительной областью (кюветой) 16, и предпочтительно также встроенным фильтром 18, и включительно с ними. Контроллер 40 управляет модулями Р1 и Р2 для перемешивания смеси моющего средства/воздуха по меньшей мере в кювете 16, предпочтительно путем обеспечения перемещения смеси моющего средства/воздуха в кювету 16 и из нее.

[0038] Следует понимать, что фаза очистки, включающая в себя необязательную чистку пеной, может быть осуществлена в вариантах реализации анализатора 2 жидкости в соответствии с настоящим изобретением, в которых содержится только один насосный модуль, например, Р1, и контроллер 40 управляет им для обеспечения перемешивания моющего средства от держателя CF по меньшей мере внутри измерительной области 16.

[0039] На протяжении процесса очистки давления, измеренные первым и вторым датчиками 36; 38 давления используются контроллером 40 для выработки сигналов управления для регулирования скорости насоса и для исключения прикладывания чрезмерного давления к кювете и каналу 22 потока (недостаточного для их постоянного искривления или повреждения). Его также используют для оценки полного или частичного блокирования участка канала 22 потока.

[0040] После очистки, оптический спектр может быть преимущественно получен с использованием первого измерительного участка 42 на так называемой "жидкости с нулевыми характеристиками" от соединенного с потоком держателя ZF, причем жидкость с нулевыми характеристиками расположена в первой измерительной области (кювете) 16. Полученный таким образом спектр сравнивают со спектром, полученным ранее от жидкости с нулевыми характеристиками, удерживаемой в кювете 16, чистота которой известна, для оценки уровня чистоты кюветы 16 в настоящее время. Следует понимать, что вместо жидкости с нулевыми характеристиками может быть использована любая эталонная жидкость; все, что требуется, это спектральная идентичность жидкости, из которой получают два спектра для сравнения. Фаза очистки может затем быть повторена, если результат сравнения указывает на недостаточную чистоту измерительной области (кюветы) 16.

[0041] При необходимости по меньшей мере понижение давления по фильтру 18 кюветы и кювете 16 также измеряют после очистки.

[0042] Основная концепция заключается в том, чтобы иметь обратную связь (давления и/или спектров) в процедуре очистки, и чтобы иметь возможность обнаружения недостаточной ее очистки, т.е. если спектральное сравнение и/или понижение измеренного давления находится за пределами заранее заданных пределов.

[0043] Следует понимать, что хотя настоящее изобретение было описано относительно анализатора, содержащего два насосных модуля Р1:Р2, одну любую сторону одной или более измерительных областей 16; 16', функциональность анализатора может быть достигнута с использованием только одного (или более чем двух) насосного модуля без отклонения от изобретения, изложенного в формуле изобретения.

Изобретение относится к анализатору жидкости, в частности, к содержащему потоковую систему для перемещения жидкости в измерительную область и из нее, более конкретно, к анализатору жидкости, выполненному с возможностью выработки спектров пропускания и/или отражения жидкости в средней инфракрасной области, которые используют в анализе состава жидкости. Анализатор жидкости содержит приемник образца жидкости для погружения в образец жидкости, по меньшей мере, одну измерительную область и первый насосный модуль, выполненный с возможностью воздействия на поток жидкости от приемника образца по направлению по меньшей мере к одной измерительной области. Первый датчик давления предоставлен для измерения давления между приемником образца и, по меньшей мере, одной измерительной областью, а работу первого насосного модуля, направленную на регулирование потока жидкости в каналах для жидкости, регулируют в зависимости от него. Технический результат заключается в создании более универсального анализатора, пригодного для проведения измерений в различных жидкостях. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Анализатор (2) жидкости, содержащий приемник (4) образца жидкости для погружения в образец (6) жидкости; по меньшей мере одну измерительную область (16; 16'); каналы (22) для жидкости, расположенные таким образом, чтобы соединять по текучей среде приемник (4) образца жидкости и указанную по меньшей мере одну измерительную область (16; 16'); и первый насосный модуль (Р1), соединенный с каналами (22) для жидкости и выполненный с возможностью воздействия на поток жидкости в них; при этом анализатор (2) жидкости дополнительно содержит первый датчик (36) давления, расположенный таким образом, чтобы измерять давление между приемником (4) образца жидкости и указанной по меньшей мере одной измерительной областью (16; 16'), и контроллер (40), приспособленный для приема вывода от первого датчика (36) давления, выражающего измеренное давление, и для управления работой первого насосного модуля (Р1) для регулирования потока жидкости в каналах (22) для жидкости в зависимости от него.

2. Анализатор (2) жидкости по п. 1, в котором первый насосный модуль (Р1) содержит первый насос (24), соединенный с участком (22а) каналов (22) для жидкости между приемником (4) образца жидкости и указанной по меньшей мере одной измерительной областью (16; 16'); при этом первый датчик (36) давления соединен с первым насосом (24) для измерения на нем давления.

3. Анализатор (2) жидкости по п. 2, в котором первый насос (24) представляет собой поршневой насос прямого вытеснения, последовательно соединенный с участком (22а) каналов (22) для жидкости посредством клапанного средства (28, 30), выполненного с возможностью избирательной изоляции по текучей среде первого насоса (24) от одного или ни одного из следующего: приемник (4) образца жидкости и указанная по меньшей мере одна измерительная область (16; 16') - под управлением контроллера (40).

4. Анализатор жидкости по п. 3, в котором контроллер (40) приспособлен для управления работой клапанного средства (28, 30) и первого насоса (24) для обеспечения протекания жидкости в направлении от первого насоса (24) и из приемника (4) образца жидкости в ответ на полученный вывод от первого датчика (36) давления, указывающий на возрастание понижения давления во время работы первого насоса (24) для перемещения образца (6) жидкости в направлении от приемника (4) образца жидкости к первому насосу (24).

5. Анализатор (2) жидкости по п. 4, в котором анализатор (2) жидкости дополнительно содержит приводное средство (64), функционально соединенное с приемником (4) образца жидкости для изменения его расположения внутри образца (6) жидкости.

6. Анализатор (2) жидкости по любому из пп. 1-5, в котором контроллер (40) приспособлен для управления работой первого насосного модуля (Р1) в ответ на полученный вывод от первого датчика (36) давления для поддержания измеренного давления на уровне заданного значения или выше него во время перемещения образца (6) жидкости в направлении от приемника (4) образца жидкости в каналы (22) для потока жидкости.

7. Анализатор (2) жидкости по любому из пп. 1-6, в котором анализатор (2) жидкости включает в себя второй насосный модуль (Р2), соединенный с участком (22b) каналов (22) для потока жидкости после одной из указанных по меньшей мере одной измерительных областей (16) в направлении потока жидкости от первого насосного модуля (Р1) к этой измерительной области (16), при этом имеется второй датчик (38) давления для измерения давления на втором насосном модуле (Р2), приспособленный для выработки вывода, выражающего измеренное давление на втором насосном модуле (Р2), для приема контроллером (40) и используемого контроллером (40) для управления работой первого (Р1) и второго (Р2) насосных модулей.

8. Анализатор (2) жидкости по п. 7, в котором контроллер (40) приспособлен для управления работой первого (Р1) и второго (Р2) насосных модулей для регулирования потока жидкости через указанную по меньшей мере одну измерительную область (16; 16') в зависимости от вывода от первого датчика (36) давления, полученного во время работы первого насосного модуля (Р1) для перемещения жидкости от приемника (4) образца.

9. Анализатор (2) жидкости по п. 7 или 8, в котором имеется источник жидкого моющего средства для подачи жидкого моющего средства с воздухом или без него через каналы (22) для жидкости в указанную по меньшей мере одну измерительную область (16; 16'), при этом контроллер (40) приспособлен для управления работой первого насосного модуля (Р1) и/или второго насосного модуля (Р2) для перемешивания жидкого моющего средства с воздухом или без него в указанной по меньшей мере одной измерительной области (16; 16').