滴定系统的制作方法

专利名称：滴定系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种模块化滴定系统。
背景技术：
自动化的滴定器或滴定系统主要用于化学实验室中来以简单 和有效的方式执行大多液体样品的滴定分析。现有技术已知的滴定系统通常具有一个或多个连接至控制器 单元的剂量计量单元。每个剂量计量单元通常包括布置在剂量计量 单元中的滴定管，并且剂量计量单元连接至包含滴定试剂(例如举 例来说已知浓度的碱或酸)的供应瓶。待分析的样品保持在适合的 容器中，并且指定数量的滴定试剂逐步地加入容器中。为了监测由 于加入滴定试剂而发生的变化， 一个或在一些情况下多个传感器与样品接触。这些传感器可以包括例如温度传感器、PH传感器、电 导传感器、用于Karl Fischer滴定的传感器，或其它已知的传感器。现有技术已知的滴定系统通常设计为允许将设定数目的剂量 计量单元安装入基础器具。其中后者仅具有有限的扩展能力。例如 在DE 39 13 632 Al中，公开了一种滴定系统，其中若干剂量计量 单元能布置在一个基础器具上。EP 1 103 793 Al中公开了一种剂量计量设备，其具有连接至供 应容器的剂量计量单元。供应容器具有呈读/写存储设备形式的电 子标签，其包含关于容器容量和其中剩余供应容积的数据，其中这 些数据随着供应容器的每次变化需要再次输入或重置。EP0994350A1中公开了 一种测量—或剂量计量单元，其包括传 感器和具有校准参考溶液的供应容器，其中传感器和容器能与基础 器具交换校准数据。滴定系统中期望的主要特征是，其操作应当特别容易、简单但 是仍然安全，并且同时应当便于与法律强制的规章标准相符合。因 此，如果滴定系统能在任何时间以迅速且简单的方式改变并且适合 于用户的个别需求，则对于用户而言是特别有利的。发明内容根据权利要求1的滴定系统代表一种特别地用户友好的系统， 并且这个滴定系统的操作方法在权利要求13中阐明。一种滴定系统包括基部模块、包含具有操作程序的处理器的控 制器单元、可互换的第一剂量计量单元、以及至少一个与控制器单 元具有可松开电子连接的部件。这种部件尤其能是又一剂量计量单 元、传感器、插入卡、和/或滴定模块。第一剂量计量单元和所述 部件每个都具有识别装置，该识别装置具有能被传输至控制器单元 的独特标识。滴定系统以如此的方式设计以使得在准备好操作的状 态中，以及特别是在分析期间，系统具有自动地记录第一剂量计量 单元和/或所述部件的加入和/或移除以及自动地更新存储于操作程 序中的滴定系统构造的能力。这种滴定系统是非常用户友好的，因为其允许用户执行系统的 转换，例如在准备随后的分析时，通过不仅在开闭状态下而且还在 运行状态以及甚至在分析进行时加入和/或移除剂量计量单元和/或 部件。控制器单元具有记录剂量计量单元和/或部件的加入或移除 以及启动操作程序中目前存储的系统构造的更新而不影响或使其 必须停止目前运行的分析的能力。基于从识别装置传输的信息，不仅可能记录部件和/或剂量计量单元的移除和/或加入，而且可能记 录设计滴定系统的不同部件相对彼此的布置。因而，识别装置用作 独特地识别其所附接至并定位(即确定其在滴定系统中的位置)的 部件和/或剂量计量单元的目的。每个识别装置包括独特的、不变的标识，例如呈序列数字的形 式，由此能明确地识别出剂量计量单元和/或部件。滴定体统优选地具有模块化设计概念，这使得用户能装配适合 用户个别需要的滴定系统以及根据需要将个别确定数目得部件和/ 或剂量计量单元增加入滴定系统来扩展该系统。部件以及剂量计量 单元被设计为使得它们能在操作期间连接至控制器单元或从其上 移除。在连接和/或移除，部件和/或剂量计量单元能由控制器单元 自动地识别和初始化。控制器单元装备有至少一个处理器、主板、数据接口、存储器 以及总线系统，优选地CAN (控制器局域网)总线系统。部件能例如为搅拌器、样品交换器、供应容器、外部处理单元 和/或分析仪器或比如天平或打印机之类的外围仪器，其中滴定系 统被设计为使得其能包括以及控制一个或多个相同种类或不同种 类的部件，和/或剂量计量单元。术语"外围仪器"在本文中意为 任何能够连接至滴定系统的仪器。剂量计量单元和/或部件的识别装置包括非易失性读/写存储 器，系统特定和/或用户特定的数据能写入其中。数据的写入能在 工厂和/或由用户完成。优选地，存储器包括至少一个安全措施， 例如密码保护和/或不能由用户改变的写保护部分。除了独特的序 列数字之外，系统特定的数据能还包括关于剂量计量单元和/或部 件的参数的信息，比如体积、有效期、剂量计量单元或包含在剂量计量单元中的滴定管的测量公差，和/或关于剂量计量单元和/或部 件的认证的信息。用户特定的数据能包括，尤其，关于所使用滴定 试剂的信息，比如其化学成分、批号、滴定液浓度和/或滴定液的 最后认证测试的时间，以及与用户相关的其它信息和数据。系统特 定以及用户特定的数据能在识别装置和控制器单元之间交换并且 如果需要可以釆用。优选地，第一剂量计量单元和/或部件能电子地以及机械地连接 至滴定系统，其中电子连接被设计为使得剂量计量单元和/或部件 能与调节和/或控制器单元相通信。此通信能为单向的和/或双向的， 并且通常提供双向通信的能力。在一个优选实施例中，识别装置包括连接至第一剂量计量单元 和/或部件并且具有将独特标识无线通信至连接到滴定系统的第二 标识元件的能力。滴定系统与剂量计量单元和/或部件之间的无线通信能例如用RFID (无线电频率识别)技术来识别，其中一个标 识元件被设计为RFID询答器(transponder)并且另一个作为RFID 接收器。RFID询答器还叫做RFID标签并且通常在工厂处已经由 呈序列数字形式的独特标识以及由非易失性读/写存储器所区别。 现有技术包括有源和无源RFID询答器，并且，无需其自身电力供应的无源询答器优选地与有源发送器和/或接收器单元相组合地使 用。在一个优选实施例中，识别装置是有源识别装置，其除了读/ 写存储器和独特标识之外还包括微型控制器并且具有与控制器单 元有源通信的能力。根据本发明的模块化滴定系统的构造非常灵活，这使得其能将 第一剂量计量单元和/或部件直接地和/或经由至少一个又一部件电 子地连接至控制器单元。至少一个剂量计量单元和/或至少一个部件能可以说并行或串行地连接至控制器单元。控制器单元具有至少一个用于数据和/或电力传输的接口。剂量 计量单元和/或部件能经由适合的接口连接至控制器单元。根据将要控制的剂量计量单元和/或部件，所述至少一个接口能具有RS232 接口、 USB接口、以太网接口、 TTL接口、 CAN总线连接器、电 流和/或电压连接器、串行端口、并行端口、禾n/或用于传感器、测 量探针和/或外围仪器的特定连接器的形式。这个列举仅代表所述 可能接口和/或连接器的一小部分。原理上能实现所有现有技术的 接口和连接器。通常，根据本发明的滴定系统装备有若干不同种类 的接口。滴定系统的基部模块连接至控制器单元，其由基部模块的一部 分表示或者能实现为分离的仪器。控制器单元、基部模块以及所述 至少一个部件(特别是滴定模块)，以如此的方式设计以使得数据 和/或电力能在它们之间在任何方向上传输，并且通信优选地借助 于总线系统来发生。特别有利的是CAN总线系统。CAN总线系统 是现有技术的总线系统，其允许数据以及电力的传输并且另外由这 个总线系统提供已连接部件的自动识别。因此，可以利用一种总线 系统在系统处于操作中时在无需重启和/或重新初始化滴定系统、 控制器单元和/或应用软件和/或操作程序之下例如将滴定模块连接 至滴定系统、识别并初始化。滴定程序在操作期间能由其它部件比 如滴定模块和/或其它外围仪器(根据所使用的连接能自动地设备) 来扩展。滴定模块优选地没有装备它们自己分离的电力供应，而是 通过用于数据和电力传输的适合总线系统供应电力以及由控制器 单元控制。一个优选实施例中的滴定模块和/或基部模块包括用于剂量计 量单元的对接(docking)设备和驱动源。尤其，基部模块能具有用于一个或多个剂量计量单元的一个或多个对接设备以及一个或 多个驱动联结器。这是一个有利的布置，因为基部模块就已经代表 能与一个或多个滴定模块或其它部件相组合和/或用它们扩展的功 能性滴定系统。剂量计量单元优选地装备有现有技术的活塞滴定管，其具有规 定体积的玻璃圆柱体。在这种滴定管中，活塞在玻璃圆柱体中由驱 动机构以受控的方式驱动，因此滴定管或更具体地玻璃圆柱体能接 收或分配特定容量的滴定试剂。在一个优选实施例中，滴定模块具有至少两个并排布置的滴定 模块，它们电子地连接至控制器单元。滴定模块以如此的方式彼此 间机械的连接以使得它们的对接设备构成至少一个剂量计量单元 能坐在其中和/或沿着其滑动的共用通道。共用通道使得易于插入 和/或移除剂量计量单元。优先地，设计为与多个剂量计量单元一 起操作的滴定系统另外地装备有至少一个设计作为暂停和/或交换 位置的对接设备。根据设计，根据本发明的滴定系统包括电子地连接至控制器单 元并且还能用作输入单元的显示器。显示器允许例如显示滴定系统 的构造以及分析过程和/或分析结果的图示。具有组合的显示和/或 输入单元，能够输入例如系统和/或用户特定的数据、分析过程和/ 或控制指令。在一个优选实施例中，控制器单元布置在基部模块中，不过滴 定系统也能与外部控制器单元(其在一些情况中可提供显示和/或 输入单元) 一起工作。为了允许输入用户特定的数据和/或控制指令和/或控制程序， 滴定系统装备有输入和/或输出单元。输入和/或输出单元能包括例如连接至控制器单元的终端、键盘和/或外部计算机。输入和/或输 出单元能设计为触摸屏，或者作为具有集成键盘的监视器、或者作 为外部计算机的一部分。另外，滴定系统能包括例如打印机、用于 数据的输出或存储的内部存储器或外部存储器。控制器单元能布置 在外部输入和/或输出单元中，例如在外部计算机中，其能直接地以及通过任何类型的数据接口 (例如USB、 CAN总线或以太网) 连接至滴定系统。在后面的情况中，有利地是基部模块包括控制器 单元的至少一部分，其在这种情况下能从外部计算机远程地控制。一种用于操作滴定系统的方法，该滴定系统包括基部模块、包 含具有操作程序的处理器的控制器单元、可互换的第一剂量计量单 元、以及至少一个与控制器单元具有可松开电子连接的部件_一后 者尤其是又一剂量计量单元、传感器、插入卡、滴定模块、搅拌器、 样品交换器、供应容器、外部处理单元和/或分析或外围仪器，并 且第一剂量计量单元和所述部件每个都承载有具有独特标识的识别装置，该方法具有显著的特点滴定系统的现有构造在滴定系统 准备好操作的状态中和/或在分析进行中已经改变了之后，控制器 单元启动存储在操作程序中的滴定系统的构造数据的更新。滴定系 统能通过加入和/或移除第一剂量计量单元和/或通过加入和/或移 除部件来改变。第一剂量计量单元和部件每个都具有其独特标识能 传输至控制器单元的识别装置。此外，控制器单元能通过询问来检 测第一剂量计量单元和/或部件存在与否。基于已经传输或者通过 询问获得的标识，以及基于对询问肯定和/或否定的响应，特别是 基于重复性的肯定和/或否定的响应，控制器单元能记录加入和/或 移除的第一剂量计量单元和/或部件并且能触发存储在操作程序中 的滴定系统的构造的更新。控制器单元警惕关于剂量计量单元和/部件不存在以及加入的信息并且基于这个信息触发存储在操作程序中的滴定系统的构造 数据的更新。所需标识以及所需信息能从识别装置主动地传输至控 制器单元，或者它们也能作为对询问肯定或否定的响应由控制器单 元接收和记录。在控制器单元已经记录剂量计量单元和/或部件的不存在和/或 加入之后，但是在存储在操作程序中的滴定系统的构造数据的实际 更新之前，具有决定请求的通知被初始化并通过显示器显示给用 户。用户能接受构造或者例如如果部件和/或剂量计量单元在错误 的位置加入时拒绝构造。在用户肯定的响应之后，执行存储在操作 程序中的滴定系统的构造数据的更新。具有这种创造性的系统和操 作方法，剂量计量单元和/或部件的加入和/或移除以及更新能在滴 定模块准备好操作的状态中以及在分析进行期间执行而无需重启 滴定系统和/或控制器单元。移除目前运行的分析所需的剂量计量 单元和/或部件的试图会触发声学和/或光学的错误信息，在此情况 下所需剂量计量单元和/或部件的移除由适合的机械锁定设备变得很困难和/或所阻止。独特标识能以用导线连接(wire-bound)禾口/ 或无线模式在控制器单元以及第一剂量计量单元和/或部件之间传 输。作为校验，控制器单元能以给定的时间间隔重复关于滴定系统 构造的询问。 一旦检测到构造的改变，就给用户出现接受/拒绝的 决定请求。有利地是这个决定请求仅在控制器单元已经接收到一定 次数的相同询问响应之后产生。操作程序设计为具有控制和/或调整滴定系统操作过程的能力。 术语"操作过程"在本文中涵盖例如不同的操纵指令、操作程序以 及测量数据的获得和处理。


根据本发明的滴定系统的不同实施例在下文中参照附图描述 为举例，其中图1描绘了一种滴定系统的三维示意图，其具有基部模块、两 个滴定模块、三个具有附接供应容器的剂量计量单元、输入和/或 输出单元以及具有样品转换器、搅拌器、传感器和供应导管的滴定 臂。图2描绘了一种具有基部模块、两个滴定模块以及两个剂量计 量单元的滴定系统的三维示意图。图3描绘了一种具有基部模块、四个滴定模块、总共四个剂量计量单元以及两个滴定臂的滴定系统背面处的示意图。图4描绘了剂量计量单元滑动就位一半的对接设备的放大细节 的俯视图，并且对接设备和剂量计量单元部分切除以使视图更清 楚，如同手绘线条所指示的。图5a至5e描绘了具有不同构造对接设备的滴定模块和/或基部 模块的大大地简化了的示意性俯视图。
具体实施方式
图1中示出了模块化的滴定系统的优选实施例。这个滴定系统 包括基部模块1以及布置在基部模块1内且其出现仅通过虚线轮廓 示出的控制器单元28。控制器单元28包括至少一个处理器5、读/ 写存储器6、以及操作程序。用于数据和信息的输入和/或输出单元 2连接至控制器单元28，其优选地装配有触摸屏。基部模块1还包 括滴定臂3和用于又一滴定臂的连接器插座4、用于剂量计量单元 8的对接设备7 (具体见图4)以及用于将剂量计量单元8锁定入位的转向手柄9。优选地，机械式锁定设备9设计用于手动操作和将剂量计量单元8的滑动基部固定在对接设备7中，以使得剂量计 量单元8不会由于疏忽而被移动，例如在分析进行中。术语"分析"在此处用于例如滴定的含义。这个实施例中的滴定臂3保持可互换的样品容器18，若干传感 器10 (示出了三个)和搅拌器11从上向下进入样品容器中。传感 器由滴定臂3保持，并且每个传感器例如由适合的电缆12和接口 连接至布置在基部模块1中的控制器单元28。每个传感器10以及 搅拌器ii都具有识别装置(图中不可看到)，其包含独特标识以及 关于搅拌器11或各个传感器10的更多信息。剂量计量单元8可松开地连接至对接设备7并且能借助于锁定 设备9在操作位置中锁定就位。锁定设备9优选地构造用于手动操 作，通过将转向手柄从开口位置旋转至关闭位置(也参见图2)。 剂量计量单元8包括可互换的滴定管(这里没有清楚地示出)，滴 定管由布置在基部模块1中的驱动机构(参见图4)驱动并且由控 制器单元28控制。作为剂量计量单元8 —部分的滴定管优选地是 活塞滴定管。可以使用具有不同体积容量滴定管的剂量计量单元。 剂量计量单元以及驱动机构属于现有技术并且因此不具体描述。对接设备7在基部模块1中形成为凹陷通道，该凹陷通道被设 计为接收剂量计量单元8并且将其结合至驱动机构。对接设备7以 如此的方式构造以使得其能另外用作一个剂量计量单元(也参见图 5e)的暂停位置和/或交换位置。这也是为什么对接设备7的长度 是剂量计量单元8的滑动基部的长度的两倍多的原因。基部模块1在一侧连接至第一滴定模块13。这个连接可以为永 久的连接或可松开的连接。如果基部模块1和第一滴定模块13共 用例如共用外壳，或者如果它们的外壳例如通过适合的连接装置(比如螺钉、铆钉)和/或胶粘剂粘合彼此间牢固地相连接，则此 连接视为是永久的。基部模块1和滴定模块13之间的可松开连接能例如以任何种 类的插入连接来实现。优选地基部模块1和滴定模块13之间是可松开的磁性连接，特别地与基部模块1和滴定模块13的外壳中啮合的凸起和凹槽相组合。为了提供可松开的磁性连接，基部模块l和滴定模块13都装配有至少一个永磁体，永磁体定向为使得如果 基部模块1和滴定模块13被带入为彼此间比某一距离相比更近时， 磁体互相吸引。磁体的强度被设计为使得滴定模块13将安全地粘 附至基部模块1但是也能在不需要辅助设备之下再被移除。然而，磁性连接仅用作在机械的含义上保持滴定系统以及使之 稳定。另外，滴定模块13经由总线系统通过适合的电缆连接至基 部模块1以在基部模块1中的控制器单元28和滴定单元13之间传 输数据和/或电力。用于传输数据和/或电力的优选装置是CAN总线 系统(也参见图3)。滴定模块13承载识别装置40，其与总线系统相配合并且具有 通过总线系统将独特标识和关于滴定模块13以及滴定模块位置的 更多信息传输到控制器单元28的能力。像基部模块1 一样，滴定模块13包括布置在对接设备中的剂 量计量单元108、锁定设备9、以及用于布置在剂量计量设备108 中的滴定管的驱动机构。滴定模块13的对接设备，其在视图中被 剂量计量单元108所遮蔽，占据滴定模块13的全部水平长度(以 图1所示的视图为基准)。滴定模块13相对于基部模块1以如此的方式定向以使得滴定 模块13的对接设备与基部模块1的对接设备7相遇并且形成共用的通道，因此剂量计量单元8、 108能从左侧(以附图为基准)滑动进入滴定模块13的对接设备或者被推动穿过滴定模块13的对接设备进入基部模块1的对接设备，并且其还能沿相反的方向从滴定 系统中取出。每个剂量计量单元8、 108承载第一标识元件(在此情况下为 RFID标签)，其与第二标识元件(在此情况下为RFID接收机)相 互作用，其中它们每个都连接至每个对接设备。标识元件的设计、 布置和功能将在下文中在关于图4的内容中更具体地解释。标识元 件以如此的方式工作以使得在剂量计量单元8、 108与对接设备接 触时，其将被在控制器单元28中执行的软件程序自动地识别出来 并初始化，而不需要重新启动和/或再次初始化软件程序、控制器 单元28和/或整个滴定系统。剂量计量单元能在滴定系统操作和运 行时与之连接和/或从其上移除。又一滴定模块113在基部模块1的相对侧上布置为邻近滴定模 块13。滴定模块113优选地同样以可松开的方式连接至滴定模块 13。每个滴定模块13、 113为此目的在两个相对侧的每个上装配有 至少一个永磁体19，以形成可松开的磁性连接。滴定模块113与滴定模块13相同，剂量计量单元208位于其 中的对接设备207在这里可见。这个实施例中的滴定模块113以如 此的方式连接至滴定模块13以使得基部模块1的对接设备7、滴 定模块13的对接设备以及滴定模块113的对接设备207形成连续 的通道。因此，至少一个剂量计量设备能从左边(以附图为基准) 滑动进入对接设备207中并且被继续向前推并被锁定入任何一个 对接设备中。剂量计量设备能以相反的方式和/或借助于具有也用 作暂停位置和/或交换位置的对接设备7的基部模块1从滴定系统 中分离。剂量计量单元208同样装配有可互换的滴定管并且经由适合的软管14和/或化学稳定材料的导管连接至属于剂量计量单元208的 分配器15。分配器15具有若干软管连接器16，这里示出了其中的 三个，并且通过分开的软管14分别连接至包含滴定试剂的供应容 器17、布置在剂量测量单元208中的滴定管以及样品容器18。具 有这里示出三个软管14的分配器15执行能被切换来将滴定管连接 至供应容器17或者样品容器18的开关阀的功能，因此滴定管能吸 入或分配滴定试剂。将用在这里的滴定管的优选类型为具有规定体 积玻璃圆柱体的活塞滴定管，其与布置在滴定模块113中的驱动机 构相互作用。为了清楚起见，这些特征在图1中由仅对于剂量计量 单元208用参考符号标识，其它剂量计量单元8、 108为相似的构 造。滴定系统的模块化通过图2所示实施例的举例更详细地解释。 在这个图示中，滴定系统的若干元件尚未连接至滴定系统，而是为 了更清楚起见在分解图中示出。滴定系统由每个都具有对接设备7、 107以及剂量计量单元8、 108的基部模块1和滴定模块13组成。基部模块1具有在这里示 出为没有传感器、样品容器或搅拌器并且尚未连接至滴定系统的滴 定臂3，因此能看到用于滴定臂的被覆盖的连接器插座4以及开放 式连接器插座104。代替滴定臂3，也能将具有样品容器和/或样品 转换器的现有固定滴定架连接至基部模块1。对于基部模块1和滴 定臂3的描述，读者参照图1的描述。图2示出了与滴定模块13分离的基部模块1，因此能看到磁体 19的一些位置。磁体19布置在基部模块1外壳的一个侧壁内和滴 定模块13外壳的两个相对侧壁内(用虚线画出)，并且这里仅示出 了用于放置磁体19的一个可能布置。还有磁体19或其它机械连接装置能布置在外壳上或外壳内的其它可能位置。剂量计量单元108尚未连接至滴定模块13，因此能看见通道状的对接设备107以及导槽24形成于其中的紧固圆柱体20。剂量计量单元108具有被设计为与对接设备107相配合以使得 其能滑动进入或通过对接设备107的滑动基部22，并且具有保持 可互换滴定管的基本上圆柱形外壳21且具有将滴定管外壳21连接 至分配器15的支架32。在每个剂量计量单元8、 108的内侧布置 第一标识元件，其以如此的方式与包括在每个对接设备7、 107中 的第二标识元件相互作用以使得剂量计量单元8、 108在其滑动进 入对接设备7、 107 (也参见图4)中时被自动的识别出来。对接设备107被设计为使得剂量计量单元8、 108能从任一侧 滑动进入其中。因而，对接设备107占据滴定模块13的整个长度 (以附图为基准)。大约在中途，对接设备107具有与布置在滴定 模块13中的驱动机构相配合的驱动轴。在基部模块1中也布置有 具有驱动轴的驱动机构，但是在这个视图中被剂量计量单元8覆 盖。如果剂量计量单元108坐在对接设备107中并且借助于对接设 备107中的锁定设备109紧固，驱动轴23就与布置在剂量计量单 元108中的滴定管相配合。布置在基部模块1上的锁定设备9示出 为处于锁定位置，并且滴定模块13上的锁定设备109示出为处于 打开位置。除了对接设备107之外，剂量计量单元108还被可旋转的紧固 圆柱体20限制其运动并且锁定在操作位置中。紧固圆柱体20具有 凹槽24，其能与布置在剂量计量单元108的支架32上的凸起25 一起工作。每个剂量计量单元8、 108由可手动松开的锁定设备9以及由可旋转的紧固圆柱体20所紧固。剂量计量单元8、 108仅在其与锁 定设备9、 109以及紧固圆柱体20操作地接触时能使用。在这种操 作状态中，紧固圆柱体20相对于其如图2中所示的定向转动90°， 因此凹槽24与对接设备107垂直地对齐。紧固圆柱体20的转动引 起凸起25的转动，从而使得分配器解锁导管14，因此滴定试剂能 从供应容器传输至测量计量单元并且从那里传输至样品。图3示出了滴定系统的又一实施例的示意性简化后视图，其包 括具有两个滴定臂3的基部模块1、以计算机的形式呈现的外部输 入和/或输出单元31以及每个都具有剂量计量单元8、 108、 208、 308的滴定模块13、 113、 213、 313。基部模块1通过适合的装置 例如磁体连接至第一滴定模块13，滴定模块13由经由滴定模块113 连接至滴定模块213。滴定模块313在空间上与其它滴定模块分离 并且仅有一个电连接经由滴定模块13、 113、 213至基部模块1。在这个实施例中，仅仅滴定模块13、 113、 213、 313，但是不 是基部模块1，具有用于剂量计量单元8、 108、 208、 308的对接 设备。滴定系统连接至用作输入和/或输出单元31的外部计算机。 外部输入和/或输出单元31通过电缆直接连接至滴定系统，其中这 个示例中的控制器单元集成在外部输入和/或输出单元31中。剂量计量单元8、 108、 208、 308，滴定模块13、 113、 213、 313和基部模块1基本上与那些在图1和2中己经示出的相同，并 且因此这里不再解释。基部模块1具有至少一个连接器插头26，并且每个滴定模块 13、 113、 213具有连接器插座27以及连接器插头126。连接器26、 126、 27优选地构造为CAN总线系统。CAN总线系统允许数据和 电力的传输以及在操作期间加入滴定系统或从其中移除的滴定模 块13、 113、 213、 313的自动识别和初始化。为了允许自动识别，每个滴定模块13、 113、 213、 313具有带有独特标识的识别装置40。 除了例如呈连续数字或标识芯片形式的独特标识之外，识别装置 40包括非易失性读/写存储器以及微型控制器。为了将数据和/或电力从基部模块1中的控制器单元传输至四 个滴定模块13、 113、 213、 313并且特别地传输至构建入每个滴定 模块13、 113、 213、 313的驱动机构，控制器插头26、 126在所 有情况下都以下述方式连接至控制器插座27， g卩，使得基部模块l 和滴定模块13、 113、 213、 313串联地连接。电路以下述方式布置， 即，使得数据和/或电力的传输在通过滴定模块13、 113、 213的回 路中定向。CAN总线系统不仅用于从控制器单元至滴定模块13、 113、 213、 313的数据和/或电力的传输，而且用于将数据从滴定模 块13、 113、 213、 313返回至控制器单元。控制器单元具有若干PCB (印刷电路板)插座，用于供不同的 PCB插入。其中一个插座被提供用于包括处理器的主板，而其它插 座能用来安装用于例如传感器、样品转换器、搅拌器、泵、天平、 输入和/或输出单元、打印机或其它外围仪器的不同插板。插入卡 能具有例如RS232接口、 USB连接器、CAN总线系统连接器、并 行端口、串行端口以及特殊处理连接器和其它现有技术的连接器。使用用于将滴定模块13、 113、 213、 313连接至基部模块1并 且将它们彼此间相连接的CAN总线系统以及与每个部件相关的标 识元件相组合的概念确保了装配各个滴定系统的特别用户友好的 方式。基于与每个部件和/或每个剂量计量单元相关的识别装置，有可 能例如在滴定系统的操作期间以及甚至在分析在进行中时将剂量 计量单元连接至任何对接设备，并且以允许剂量计量单元的类型以 及其在滴定系统中的位置被记录的方式自动地识别出来。图4示出了从基部模块或滴定模块的对接设备和剂量计量单元上面看的细节视图。在图4中，剂量计量单元8仅插入对接设备7 一半，并且锁定设备9处于开放位置。元件在部分切除的视图中部 分地示出以允许观察内部。在附图中示出的对接设备7代表仅一部分外壳在这里能看到的 基部模块1的一部分。应当注意到，基部模块1的对接设备7与任 何滴定模块的对接设备为基本上相同的设计。在剂量计量设备8的部件之中， 一个在这个图示中主要识别滴 定管21以及与对接设备7—起工作的滑动基部22。第一标识元件 29布置在滑动基部22内，而第二标识元件30在基部模块1的外 壳内部中布置在对接设备7的下面，其中第一和第二标识元件29、 30的位置也能互换。优选地，第一标识元件29构造为无源标识元 件，并且第二标识元件30构造为有源元件，以便至少第一标识元 件29不需要其自身的电力供应。这是特别有利的，因为装备有活 塞滴定管的剂量计量单元能借助于布置在对接设备7中的驱动轴 23来提供动力，因而剂量计量单元不需要其自身的电力供应。一个标识元件，优选地连接至剂量单元8的第一标识元件29， 包括其中独特识别数字存储于其它物体之中的非易失性读/写存储 器。另外，剂量计量单元8的特定数据以及用户特定的数据能写入 读/写存储器。剂量计量单元8的数据存储在存储器中用户只读访 问的特别安全的区域中。这些数据，其能包括例如滴定管容积、滴 定管容积的容差、滴定管的序列数字、最后和/或下一个认证的时 间之类的数据，仅能由已给予读/写访问权限的人员来改变，例如 与技术维护或重新认证有关的人员。用户被给予读和写访问另一存 储区域的权限，用户能将关于其应用的特定信息存储在该区域中。 这种用户特定的信息包括例如名称、浓度、批号、有效期和所使用滴定试剂的滴定度、滴定度的最后和/或下一校验检查日期以及优 选的灌装速度，以及在一些情况下还包括例如除了其有效期之外排 除滴定试剂使用的规则和最后期限。在剂量计量单元8连接至对接设备7时，这个信息的输入例如 通过直接连接至滴定系统的输入和/或输出单元或通过以太网连接 而发生。在一个优选实施例中，第一标识元件29是无源RFID询答器并 且第二标识元件30是相应的有源发送器和/或接收器单元，其直接 或者借助于CAN总线系统连接至基部模块1中的控制器单元。无源RFID询答器和相应的有源发送器和/或接收器单元可以从 距离各个供应器(其中例如有Infmeon)不同距离范围中应用。在 实施例的这个示例中，特别有利的是使用在近距离范围(即在10 至30cm内)内在大约100至150kHz并且优选地在120和130kHz 之间的频率范围内操作的标识元件。构造为发送器和/或接收器单 元的第二标识元件30直接地连接至布置在基部模块1中的控制器 单元，或者借助于用于在至少一个滴定模块和基部模块1之间传输 数据和/或电力的连接器进行连接。其中，第二标识元件30提供有 电力并且还通过这个连接器进行控制。第二标识元件30发射呈电 磁波形式的信号。如果构造为RFID询答器的无源第一标识元件处 于通信范围内，其将被激活并且由发送器/接收器单元30的信号感 应地供应电力。响应第二标识元件30的信号，现在被激活并且感 应地供应电力的第一元件29将其中包括标识数字的数据流返回至 第二标识元件30，第二标识元件将数据传输至控制器单元，用于 包括第一标识元件29的剂量计量单元8的自动识别和初始化。控 制器单元包括关于剂量计量单元8位置的数据，也就是剂量计量单 元的安装处、以及早期存储在第一标识元件29的读/写存储器中的系统和用户特定数据。根据本发明的滴定系统设计为使得具有第一标识元件29的剂 量计量单元8还能在剂量计量设备8被锁定(优选地用手)入特定对接设备7之前运动穿过一个以上的对接设备7(还参见图1和2)， 并且每个对接设备与第二标识元件30相联系。因此优选地以如此 的方式操作滴定系统的所述至少一个对接设备中的所述至少一个 标识元件30，以使得其仅在确定的时间间隔发送询问信号，以便 经过对接设备或者正好在附近的剂量计量单元8不会被立即识别 出来和初始化。如果响应于特定第二标识元件30的一个以上的询 问信号从特定第一标识元件29接收到肯定的响应，这表示承载该 特定第一标识元件29的剂量计量单元8坐在具有特定第二标识元 件30的对接设备7中，而不是仅仅被推动穿过该对接设备。优选 地，承载第一标识元件29的剂量计量单元8仅在对于第二标识元 件30的询问信号已经出现至少两个肯定响应之后初始化。发送询 问信号的时间间隔通常在 一 秒和几分钟之间。承载第一标识元件29的剂量计量单元8的初始化包括从第一 标识元件29至第二标识元件30并且至控制器单元的数据和信息的 传输，其中数据和信息由在控制器单元中执行的滴定系统的软件程 序所记录和处理。在剂量计量单元已经被确实地识别出来之后，用 户接收到关于新的剂量计量单元已加入滴定系统的事实以及关于 剂量计量单元性质(这些已经从传输至控制器单元的信息和数据中 确定)的信息。这些性质具体地包括上述系统和用户的特定信息， 存储在第一标识元件的存储器中。用户具有确认这个消息或者，例如如果剂量计量单元尚未连接 至期望的对接设备就拒绝此消息的权限。在剂量计量单元已初始化 之后，用户具有修改用户特定的数据和信息的权限。剂量计量单元以如此的方式设计以使得其能连接和锁定至滴 定系统的任何对接设备。对接设备和剂量计量设备之间己经形成连 接的事实通过剂量计量单元的第一标识元件29和对接设备的第二 标识元件3 0之间的相互作用来确认。图5a至5e示出了用于通过图1至4所示出和描述的对接设备 的不同设计。图5a至5e每个示出了在图1至4的上下文中所描述 的滴定模块13或基部模块1的俯视图，滴定模块13以及基部模块 1以大大简化了的示意图示出并且不是按比例的。虚线表示连接其 它滴定模块和/或基部模块的可能性。图5a示出了具有对接设备34的滴定模块13，对接设备34像 通道一样延伸过滴定模块13的整个长度。剂量计量单元能从任意 一侧滑入对接设备34。如果以这种方式设计的若干滴定模块被连 接起来，它们的对接设备形成连续的通道，以便剂量计量单元能够 滑动穿过一个或多个滴定模块进入任何对接设备34(还参见图1)。图5b示出了具有对接设备35的滴定模块13，其中，所述对接 设备35仅朝着一侧打开以便剂量计量单元能够仅滑入而非穿过对 接设备。对接设备35的通道状凹陷与并排布置的一排滴定模块垂 直地延伸并且构造为三面由滴定模块13的外壳所限定的凹陷。对 接设备35的这种设计在具有若干滴定模块的滴定系统中是特别有 利的，因为剂量计量单元能彼此独立地交换。图5c示出了具有以T型构造设计以使得其组合了图3a和3b 所示对接设备34、 35的优点的对接设备36的滴定模块13。特别 是在具有若干滴定模块的滴定系统中，这种设计的滴定模块13能 安装在例如中间，因此剂量计量单元的交换可在多个位置处进行， 特别是在不位于一排的端部处的滴定模块中进行，并且滴定模块的 并排布置不会阻碍剂量计量单元的插入或移除。图5d示出了具有对接设备37的滴定模块13的俯视图，其中， 对接设备37构造为使得剂量计量单元能从上面设置就位。类似于 图5b的对接设备35，对接设备37不能与其它滴定模块的对接设 备一起工作。图5e示出了具有两部分对接设备的基部模块1。对接设备的面 朝着能连接的另一滴定模块的那部分38，设计为在背离滴定模块 的那个侧面上与邻近所述部分38的那部分39相比稍窄。所述部分 38的设计类似于在图5a中所示出的对接设备的设计。所述部分39 能用作此刻不操作的剂量计量单元的暂停位置，以及还作为剂量计 量单元的交换位置，因为所述部分39被设计使得剂量计量单元能 例如从上面放入对接设备或从中取出。如果具有单个对接设备的滴 定模块与两个例如用于反向滴定的剂量计量单元一起连续地使用， 那么这种两部分式的构造是特别有利的，因为暂时不使用的剂量计 量单元能放在暂停位置。滴定系统能具有基部模块和至少一个滴定模块，其中基部模块 和/或滴定模块能具有相同种类或不同种类的对接设备。根据本发明的滴定系统能以一种布置适合于用户的各种需要， 其中能连接至滴定系统的每个部件和剂量计量单元都具有被识别 的装置，例如与RFID接收器一起工作的RFID标签、或者包含独 特标识和非易失性读/写存储器的微型控制器，由此每个部件和/或 每个剂量计量单元能被明确地识别出来并且能够记录其在完全连 接之后在滴定系统内的位置。如此的识别装置能连接至许多部件，例如不同的传感器、搅拌 器、 一个或多个样品转换器、供应容器、外部处理单元，比如适当 地装备的计算机、或者还连接至其它分析仪器和/或外围仪器(其 可以包括用于确定样品重量的天平以及打印机)。识别装置包括微型控制器、非易失性存储器以及呈序列数字或 特殊I.D芯片形式的独特标识。识别装置被设计为使得其能通过适 合于传输电力以及数据的插头连接器连接至控制器。优选地使用RFID询答器与相应的发送器/或接收器单元一起作为剂量计量单元的标识元件。根据本发明的滴定系统能具有例如条 形码或条形码读取器，作为具有相应读取设备的标识元件和/或最 大量编码(二维的可机读代码)。标识元件能布置在剂量计量单元 的外壳或对接设备中的任何期望位置处，只要它们能彼此相通信。剂量计量设备和至少一个又一部件能连接至滴定系统，以及在 操作期间由后者识别出来并初始化。还能再将剂量计量单元从滴定 系统中移除，这个操作同样地可自动地识别出来。自动识别通过适 合的识别装置发生。现有技术已知的样品转换器包括例如旋转转盘，其具有若干用 于样品容器的支架，样品容器在固定滴定臂旁边运动。CAN总线系统允许数目几乎不限的部件连接至基部模块。滴定 系统中的滴定模块的数量优选地在一个和十个之间。基部模块和/或至少一个滴定模块能包括至少一个对接设备，但 是滴定系统也可能具有基部模块和/或至少一个没有对接设备或具 有一个以上对接设备的滴定模块。控制器设备能结合在基部模块以及外部输入和/或输出单元中。 此外，集成在基部模块中的控制器单元能具有以太网连接并且因而 能由在空间上与滴定系统分离的输入和/或输出单元控制。参考符号列表1基部模块2 输入和/或输出单元3 滴定臂4、 104 滴定臂的连接器插座5 处理器6 存储器7、 107、 207对接设备8、 108、 208、 308剂量计量单元9、 109锁定设备 10传感器11 搅拌器12 电缆13、 113、 213、 313滴定模块 14软管15 分配器16 软管连接器 17供应容器18 样品容器19 磁体20 紧固圆柱体 21滴定管外壳 22 滑动基部23 驱动轴24 凹槽25 突起26连接器插头27 连接器插座28 控制器单元29 第一标识元件30 第二标识元件31 外部输入和/或输出单元32 支架33 对接设备34 对接设备35 对接设备36 对接设备37 对接设备38对接设备的第一部分 39对接设备的第二部分 40识别装置
权利要求
1.一种滴定系统，其具有基部模块(1)、包含具有操作程序的处理器的控制器单元(28)、可互换的第一剂量计量单元(8)、以及至少一个与控制器单元(28)具有可松开电子连接的部件，尤其是又一剂量计量单元(108、208、308)、传感器(10)、插入卡和/或滴定模块(13、113、213、313)，其特征在于第一剂量计量单元(8)和所述部件每个都具有识别装置(40)，识别装置(40)具有能被传输至控制器单元(28)的独特标识；以及滴定系统以如此的方式设计以使得在滴定系统准备好操作的状态中，特别是在分析期间，系统具有自动地记录第一剂量计量单元(8)和/或所述部件的加入和/或移除的能力和自动地更新存储于操作程序中的滴定系统构造的能力。
2. 根据权利要求1的滴定系统，其特征在于所述部件是搅拌 器(11)、样品转换器、供应容器(17)、外部处理单元(31)禾口/ 或比如天平或打印机之类的分析仪器或外围仪器。
3. 根据权利要求l或2的滴定系统，其特征在于识别装置(40) 包括读/写存储器，系统特定或用户特定的数据能输入到所述读/写存储器中。
4. 根据权利要求1至3之一的滴定系统，其特征在于识别装 置包括第一标识元件(29)，其连接至第一剂量计量单元(8)或 所述部件并且被设计为将独特标识无线传输至连接到滴定系统的 第二标识元件(30)。
5. 根据权利要求1至4之一的滴定系统，其特征在于第一剂 量计量单元(8)和/或所述部件能串行或并行地直接和/或经由至少一个又一部件电子地连接至控制器单元(28)。
6. 根据权利要求1至5之一的滴定系统，其特征在于控制器 单元(28)包括至少一个用于传输数据和/或电力的接口。
7. 根据权利要求6的滴定系统，其特征在于接口设计为RS232 接口、 USB接口、以太网连接、TTL接口、 CAN总线连接、电流 和/或电压连接器、并行端口、串行端口以及/或者用于传感器、测 量探针和/或外围仪器的连接器。
8. 根据权利要求6或7的滴定系统，其特征在于剂量计量单 元(8)和/或所述部件电子地连接至控制器单元(28)的适合接 □。
9. 根据权利要求1至8之一的滴定系统，其特征在于滴定模 块(13、 113、 213、 313)和/或基部模块(1)包括用于剂量计量 单元(8、 108、 208、 308)的对接设备(7、 107、 207)和驱动机 构。
10. 根据权利要求9的滴定系统，其特征在于滴定系统包括 至少两个滴定模块(13、 113、 213、 313)，它们布置为彼此间能 以下述方式并排地机械连接，即，使得滴定模块(13、 113、 213、 313)的对接设备(7、 107、 207)形成用于让至少一个剂量计量 单元(8、 108、 218、 308、 408)就座或滑动的共用通道。
11. 根据权利要求1至10之一的滴定系统，其特征在于滴定 系统包括电子地连接至控制器单元(28)的显示器(2)。
12. 根据权利要求1至11之一的滴定系统，其特征在于控制 器单元(28)布置在基部模块(1)中。
13. —种操作滴定系统的方法，该滴定系统具有基部模块(1)、包含具有操作程序的处理器的控制器单元(28)、可互换的 第一剂量计量单元(8)、以及至少一个与控制器单元(28)具有 可松开电子连接的部件，尤其是又一剂量计量单元(108、 208、 308)、传感器(10)、插入卡和/或滴定模块(13、 113、 213、 313)、 搅拌器(11)、样品转换器、供应容器(17)、外部处理单元(31) 和/或比如天平或打印机之类的分析仪器或外围仪器，其中第一剂 量计量单元(8)和所述部件每个都具有带有独特标识的识别装置(40),其特征在于一通过在滴定系统准备好操作的状态中和/或在分析进行中 加入和/或移除第一剂量计量单元(8)和/或加入和/或移除所述部 件来改变滴定系统的现有构造；—将第一剂量计量单元(8)和/或所述部件的独特标识传输 至控制器单元(28)，和/或第一剂量计量单元(8)和/或所述部件 存在或不存在的状态由控制器单元(28)通过询问来获得；一已加入的滴定剂量单元(8)和/或已加入的所述部件和/ 或第一剂量计量单元(8)的不存在和/或所述部件的不存在由控制 器单元(28)记录；因此一目前存储在操作程序中的滴定系统的构造的更新由控制 器单元(28)启动。
14. 根据权利要求13的方法，其特征在于在更新目前存储在 操作程序中的滴定系统的构造之前，带有关于构造的任何即将发 生的改变的决定请求的通知被初始化并借助于显示器显示给用 户。
15. 根据权利要求13或14的方法，其特征在于独特标识被 通过导线连接或无线通信装置在控制器单元(28)和第一剂量计量单元(8)和/或所述元件之间传输。
16.根据权利要求13至15之一的方法，其特征在于操作程 序控制和/或调整滴定系统的操作过程。
全文摘要
一种滴定系统，其具有基部模块、包含具有操作程序的处理器的控制器单元(28)、可互换的第一剂量计量单元、以及至少一个与控制器单元具有可松开电子连接的部件，尤其是又一剂量计量单元、传感器、插入卡和/或滴定模块，其特征在于第一剂量计量单元和所述部件每个都具有识别装置，该识别装置具有能被传输至控制器单元的独特标识，以及在于滴定系统以如此的方式设计以使得在滴定系统准备好操作的状态中，以及特别是在分析期间，系统具有自动地记录第一剂量计量单元和/或所述部件的加入和/或移除以及自动地更新存储于操作程序中的滴定系统构造的能力。
文档编号B01L3/02GK101227980SQ200680027270
公开日2008年7月23日 申请日期2006年5月30日 优先权日2005年7月29日
发明者A·德阿戈斯蒂尼, C·伯彻, J·察尔斯克, J·迪, R·里西 申请人:梅特勒-托利多公开股份有限公司