WO2003102548A1 - Analysis device for monitoring the quality of a gaseous substance or substance mixture, particularly air - Google Patents

Analysis device for monitoring the quality of a gaseous substance or substance mixture, particularly air Download PDF

Info

Publication number
WO2003102548A1
WO2003102548A1 PCT/EP2002/005953 EP0205953W WO03102548A1 WO 2003102548 A1 WO2003102548 A1 WO 2003102548A1 EP 0205953 W EP0205953 W EP 0205953W WO 03102548 A1 WO03102548 A1 WO 03102548A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
analysis
sample
unit
sample preparation
analysis device
Prior art date
Application number
PCT/EP2002/005953
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Krippner
Manfred Wetzko
Antonio Ruzzu
Albrecht Vogel
Christian Schmidt
Rolf Merte
Jan Czyzewski
Original Assignee
Abb Patent Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Abb Patent Gmbh filed Critical Abb Patent Gmbh
Priority to AU2002344996A priority Critical patent/AU2002344996A1/en
Priority to PCT/EP2002/005953 priority patent/WO2003102548A1/en
Publication of WO2003102548A1 publication Critical patent/WO2003102548A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/02Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a plurality of sample containers moved by a conveyor system past one or more treatment or analysis stations
    • G01N35/04Details of the conveyor system
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2202Devices for withdrawing samples in the gaseous state involving separation of sample components during sampling
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/40Concentrating samples
    • G01N1/4022Concentrating samples by thermal techniques; Phase changes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03Cuvette constructions
    • G01N21/0332Cuvette constructions with temperature control
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/00009Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor provided with a sample supporting tape, e.g. with absorbent zones
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/06Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/0606Investigating concentration of particle suspensions by collecting particles on a support
    • G01N15/0612Optical scan of the deposits
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/06Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/0606Investigating concentration of particle suspensions by collecting particles on a support
    • G01N15/0637Moving support
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2202Devices for withdrawing samples in the gaseous state involving separation of sample components during sampling
    • G01N2001/222Other features
    • G01N2001/2223Other features aerosol sampling devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/40Concentrating samples
    • G01N1/4022Concentrating samples by thermal techniques; Phase changes
    • G01N2001/4033Concentrating samples by thermal techniques; Phase changes sample concentrated on a cold spot, e.g. condensation or distillation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03Cuvette constructions
    • G01N21/0332Cuvette constructions with temperature control
    • G01N2021/0335Refrigeration of cells; Cold stages
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/00009Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor provided with a sample supporting tape, e.g. with absorbent zones
    • G01N2035/00019Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor provided with a sample supporting tape, e.g. with absorbent zones cassette structures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N2035/00465Separating and mixing arrangements
    • G01N2035/00534Mixing by a special element, e.g. stirrer
    • G01N2035/00554Mixing by a special element, e.g. stirrer using ultrasound
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/02Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a plurality of sample containers moved by a conveyor system past one or more treatment or analysis stations
    • G01N35/04Details of the conveyor system
    • G01N2035/0401Sample carriers, cuvettes or reaction vessels
    • G01N2035/0403Sample carriers with closing or sealing means
    • G01N2035/0405Sample carriers with closing or sealing means manipulating closing or opening means, e.g. stoppers, screw caps, lids or covers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0011Sample conditioning
    • G01N33/0016Sample conditioning by regulating a physical variable, e.g. pressure, temperature

Definitions

  • the invention relates to an analysis device for quality monitoring of a gaseous substance or mixture of substances, in particular air, with a sampling unit and a downstream sample analysis unit.
  • Such devices are usually used in environmental technology, in particular for air quality monitoring.
  • the air - more precisely the ambient air - represents the most essential medium for the human organism and for the entire living environment. Humans take about 25,000 breaths a day, which get into their lungs essentially unfiltered. Since this extremely sensitive organ does not have any essential filter systems and is therefore extremely vulnerable to external influences, high demands are made on the air quality.
  • human senses - especially the sense of smell and visual perception - are not enough to protect him permanently from all pollutants.
  • a large number of pollutants and poisons are already known which are odorless and / or visual are imperceptible to humans. Due to new products and processes, other, in some cases also unknown, pollutants and poisons can also be expected.
  • Air components that can be particle-bound (aerosols) and / or gaseous.
  • sampling and the sample analysis take place separately from one another.
  • Sampling is usually carried out using special sampling devices, which are then transported to a laboratory for separate analysis.
  • the foreign substances In order to examine air samples, especially for pathogenic components, the foreign substances must generally be dissolved in water or other solvents for further analysis.
  • Sampling is carried out using stationary or portable air samplers, which are usually based on the principle of centrifugal separation, gas washing or membrane filter technology.
  • the disadvantage here is the high expenditure of time and transport required for this.
  • the transport which may require special transport containers, which in turn may be formed with thermo units, and may have to be carried out under vacuum, consumes an amount of time that should not be underestimated.
  • Logistics especially administrative processes in the analysis laboratories, also waste more time.
  • the known analysis device is usually quite large and / or very sensitive, so that it is not suitable for mobile use on site.
  • the sample to be examined comes into contact with a large number of other components such as transport devices, decanting devices and analysis device.
  • a contaminated sample is thus exposed to a variety of facilities and locations, thereby facilitating the spread of contamination.
  • the materials used must be cleaned individually for reuse, which, if contaminated appropriately, causes an enormous effort.
  • the sometimes very expensive components can be used for an uneconomical one
  • DE 44 39 433 A1 discloses an analysis device which solves some of the problems shown above by analyzing a sample taken with a sampling device using an immunochemical analysis step with the sampling device directly on site.
  • a sample is conveyed through a filter system by means of a pump into a glass container, the sample thus obtained is then dissolved in an extraction vessel and then analyzed with an immunoassay.
  • This analysis device is thus small in size and an air sample can be analyzed mobile and directly on site; however, there is the disadvantage here that only one sample can be taken with one device, and that the result is quite imprecise and is highly error-prone due to the necessary manipulations and assembly processes.
  • the invention includes the technical teaching that the sampling unit arranged adjacent to a central analysis chamber introduces a sample taken from the environment into the analysis chamber, a transport unit also arranged adjacent to the analysis chamber being used to process the sample introduced into the analysis chamber.
  • the supply of individual, stored sample preparation units into the analysis chamber is provided, whereby the sample prepared in the analysis chamber can be analyzed by means of the sample analysis unit also arranged adjacent to the central analysis chamber.
  • This solution offers the advantage that all components for gas analysis are compactly housed in one facility. This means that the device can also be used on a mobile basis.
  • several samples can be analyzed automatically precisely and reproducibly, whereby different analysis methods can be used.
  • the contamination is limited due to the spatial arrangement.
  • each sample preparation unit has a cover element for closing an analysis substrate necessary for the analysis and provided in the sample preparation unit.
  • the cover element also prevents on the one hand that the analysis substrate can get out of the sample preparation unit and on the other hand that substances in the sample preparation unit can get to the analysis substrate. This means that several sample preparation units can be optimally stored in a confined space, regardless of their location and position.
  • the storage element of the analysis substrate can also be significantly increased by the appropriately designed cover element.
  • Another measure improving the invention provides that the
  • Sample preparation unit interacts with a thermocouple, with which the sample taken can be transformed into an aggregate state in accordance with the analysis method used in each case and thus can be directly condensed onto the analysis substrate.
  • the thermocouple can be designed both for cooling, for example for condensation, or for heating, for example for initializing an analysis reaction.
  • thermocouple is designed in the manner of a Peltier element which is in contact with at least one wall of the sample preparation unit. In this way, the thermocouple can be easily realized with an easily controllable, small-sized component.
  • Vibrations cooperate to mix the analysis substrate with the sample in the sample preparation unit.
  • the individual sample preparation unit can be rolled up and unrolled on a flexible
  • Connection element of the transport unit are attached in order to transport several sample preparation units one after the other - individually or in groups - for gas analysis in the analysis chamber. In this way, several samples can be automatically analyzed over a longer period of time and thus not only a punctual, discrete examination, but much more continuous, quasi-continuous examination can be carried out.
  • Exchangeable cassette [jsij is designed with a rolling mechanism located on an insertion side for feeding the rolled-up sample preparation units into the analysis chamber, in order to ensure a rapid replacement of sample preparation units stored therein. So the
  • Sample preparation units are ended, but can be continued by simply changing the transport unit.
  • the exchangeable cassette can then be disposed of or refurbished, although this no longer has to be carried out locally to the analysis device.
  • the transport unit which is designed as an exchangeable cassette, can be thermally insulated or thermostated in order to guarantee uniform conditions for optimal measurement results for the sample preparation units stored therein with the respective analysis substrates and to increase the shelf life.
  • the transport unit have means for opening and / or closing the cover element relative to the sample preparation unit when a sample preparation unit is transported into or out of the analysis chamber
  • the analysis substrate which is located in the sample preparation unit, can thus be kept under protective gas or vacuum until just before the sample is taken. In this way, the shelf life is significantly increased. Furthermore, after the sample preparation unit has been fed into the analysis chamber, it can be closed again with the sample. The sample preparation units can thus be optimally stored in terms of space and time.
  • a control unit is provided, the measuring sensors for detecting
  • the measuring sensors interacting with the control unit are preferably suitable for measuring the air temperature, the relative air humidity and the sample flow in the inflow region of the sample preparation unit.
  • the sampling unit has a pump that can be controlled by the control unit, in order to selectively convey a defined amount of the gaseous sample from the environment into the analysis chamber to the sample preparation unit.
  • the controllable pump is advantageously designed both for (first) loading a sample preparation unit with a sample and for enriching a sample prepared in a sample preparation unit with the sample taken. Since the pump is designed to perform two functions, one component can be saved and the entire device is smaller.
  • sample analysis unit can have a modular structure, so that different sample analysis units can be used to use different analysis methods. In this way, depending on the sample to be examined, a suitable analysis method can be selected, which can be used quickly and without great effort due to the modular structure.
  • the means for optical sample analysis can comprise at least one transmitter, one optical system and one receiver. It is particularly advantageous if the optics have at least one converging lens and one diffusing lens as well as a semi-transparent element for the targeted guidance of the light beams.
  • optical sample analysis is carried out by collimating and expanding the light beam.
  • FIG. 1 shows a schematic structure of an analysis device for quality monitoring of air
  • FIG. 2 shows a detailed view of the schematic analysis chamber from FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of optical analysis means of the sample analysis unit
  • Fig. 4 is a schematic representation of a separate sampling
  • Fig. 5 is a schematic representation of a separate sample analysis.
  • the analysis chamber 3 represents the center of the analysis device. All others are essential around them
  • a sample preparation unit 5 connected to the transport unit 4 is transported into the analysis chamber 3.
  • the sample preparation unit 5 has a cover element 6, which can be removed from the sample preparation unit 5 before entering the analysis comb 3 by means of a cover handling unit 7.
  • the cover element prevents, on the one hand, that the analysis substrate can get out of the sample preparation unit 5, and, on the other hand, that substances can reach the analysis substrate in the sample preparation unit 5 from the outside.
  • a sample 8 is taken from the surroundings by means of a sampling unit 1 and introduced into the analysis chamber 3, more precisely into the sample preparation unit 5.
  • the sampling unit 1 is preferably designed as a pump, which has a connection for the targeted forwarding of the sample 8 into the analysis chamber 3 and there for the targeted forwarding into the sample preparation unit 5 and an opening on the inlet side for sucking the sample 8 out of the gaseous medium surrounding the analysis device ,
  • the sampling is controlled by a control unit.
  • Sample 8 can be specially prepared. This happens in different steps. First, the sample 8 is condensed into a denser physical state by means of a thermocouple 9 which interacts with the sample preparation unit 5. The condensation is controlled by the control unit directly on the analysis substrate 10 located in the sampling unit 5. The solvent 11 required for the preparation of the sample 8 is obtained directly from the condensation of the air, more precisely the moist air. In the present case, water is used as the solvent. With this air humidity condensation there is already a certain concentration of the sample 8 to be analyzed in the solution. The sample 8 thus arrives in dissolved form on the analysis substrate 10 located in the sampling unit 5. A further important step for carrying out the analysis is a thorough mixing of the analysis substrate 10 and the dissolved sample 8.
  • an energized piezo element 12 is attached below the sample preparation unit 5. which controls the mixing by means of mechanical vibrations via the control unit.
  • it may have to be brought to a defined analysis temperature, particularly in the case of time-dependent detection reactions. This is done by the thermocouple 9 already used in the condensation, which is designed such that it can both cool and heat.
  • the sample preparation phase ends when the starting point of the detection reaction is reached.
  • the following analysis can take place without transporting the sample 8 into another position of the analysis chamber 3.
  • One is not limited to the method and the facility for analysis; both are interchangeable with different modular kits.
  • the analysis described here takes place optically as an absorption measurement. In this measurement, light 13 is emitted from a transmitter 14 into the sample preparation unit 5 onto the prepared sample 8, from where it is reflected. The reflected light 13 is detected by means of a receiver 15 and the data obtained are evaluated by an evaluation unit. Because different
  • Sample analysis units 2 can be used, which differ structurally , it is possible that, due to the arrangement of other components, for example the sampling unit 1, the analysis cannot take place at the same location at which the sampling and the sample preparation take place.
  • the sample 8 can be transported to an adjacent position by means of the transport unit 4.
  • the thermocouple 9 can be connected to the sample preparation unit 5 or can be provided individually in the analysis chamber 3 for interaction with the sample preparation unit 5. If the thermocouple 9 is not integrated in the sample preparation unit 5, it can be moved with the sample preparation unit 5 by means of a corresponding mechanism (not shown).
  • the sample 8 can be closed by means of a lid element 6 via a lid handling unit 7. Finally, the closed samples 8 can be rolled up in the transport unit 4 and the entire transport unit 4, which is designed as an exchangeable cassette, can be replaced by a new transport unit 4, likewise designed as an exchangeable cassette, with unused sample preparation units 5.
  • the analysis chamber 3 shown in detail in FIG. 2 illustrates the structure of the sample preparation unit 5 and the processes taking place in the analysis chamber 3.
  • the sample preparation unit is U-shaped and thus forms a cavity for receiving the analysis substrate 10 and the sample 8. It is connected to the transport unit 4 in such a way that the opening faces the sampling unit 1.
  • the thermocouple 9 and the piezo element 12 are located below the sample preparation unit, both of which interact with the sample preparation unit 5. In the example shown here, the thermocouple 9 and the piezo element 12 are not integrated in the sample preparation unit 5, but both are located as separate units below the sample preparation unit 5 connected to the transport unit 4 in the analysis chamber 3.
  • sample analysis is carried out here without changing its location in the analysis chamber 3.
  • the sample preparation unit 5 is comparable to a film in a camera, which is transported from the film roll into a space for exposure and after exposure to a take-up roll, from the feed side of the transport unit 4 designed as an exchangeable cassette into the analysis chamber 3 and after the analysis has been carried out transported further into the exit side of the transport unit 4.
  • the sample preparation units 5 are arranged continuously one behind the other on a connecting element 16, preferably a flexible, rollable band.
  • FIG. 3 schematically shows an optical sample analysis unit 2 consisting of a transmitter 14, a receiver 15 and an optics 17 comprising at least one lens system 18 and a semi-transparent redirection element 19.
  • the transmitter 14 emits bundled light, more precisely light signals - here in the form of two, the outer dimensions of the light cone depicting light rays - which are on a semi-transparent
  • Redirection element 19 for example hit a semi-transparent mirror. This redirects the emitted light signals to a first lens or a first part of a lens system 18.
  • the spatial extent of the light signals is expanded, which is shown schematically here using a concave-concave lens.
  • the light beams then strike a second lens or a second part of the lens system 18, which directs the spatially spread light rays such that they fall parallel to one another perpendicularly onto the sample preparation unit 5 with the sample 8 located therein. From there, the light signals are reflected and hit the second part of the lens system 18 again.
  • the light signals are bundled, in accordance with the laws of refraction, directed further to the first part of the lens system 18, from where they strike the semi-transparent deflection element 19 in the form of a semi-transparent mirror.
  • This is designed such that the light beams reflected by the sample preparation unit 5 pass through the mirror to a receiver 15 arranged behind the mirror.
  • This collimation and Widening the light signals increases the efficiency of the optical analysis method.
  • the sample preparation unit 5 can be coated reflectively in the case of a transparent sample 8.
  • 4 and 5 show the spatially separated sampling or sample preparation and sample analysis.
  • 4 shows the sampling and the sample preparation.
  • Thermocouple 9 and piezo element 12 are not integrated into the sample preparation unit 5 here, but are located below the sample preparation unit 5 arranged on the transport unit 4.
  • a second thermocouple 9 and a second piezo element 12 are arranged below the analysis position of the sample preparation unit 5.
  • the second thermocouple and piezo element 9, 12 ensure that the analysis position, which differs locally from the position of the sample preparation, is the same

Abstract

The invention relates to an analysis device for monitoring the quality of a gaseous substance or substance mixture, particularly air. Said analysis device comprises a sampling unit (1) and a sample analysis unit (2) connected downstream therefrom. The sampling unit (1), which is adjacent to a central analysis chamber (3), introduces a sample (8) taken from the environment into the analysis chamber (3). In addition to carrying out a preparation of the sample (8) introduced into the analysis chamber (3), a conveying unit (4), which is also adjacent to the analysis chamber (3) and which serves to feed separate stocked-up sample preparation units (5) into the analysis chamber (3). The prepared sample (8) can be analyzed inside said analysis chamber by means of the sample analysis unit (2) that, likewise, is adjacent to the central analysis chamber (3).

Description

Analyseeinrichtung zur Qualitätsüberwachung eines gasförmigen Stoffes oder Stoffgemisches, insbesondere Luft Analysis device for quality monitoring of a gaseous substance or mixture of substances, in particular air
Die Erfindung betrifft eine Analyseeinrichtung zur Qualitätsüberwachung eines gasförmigen Stoffes oder Stoffgemisches, insbesondere Luft, mit einer Probennahmeeinheit und einer nachgeschalteten Probenanalyseeinheit.The invention relates to an analysis device for quality monitoring of a gaseous substance or mixture of substances, in particular air, with a sampling unit and a downstream sample analysis unit.
Derartige Einrichtungen kommen üblicherweise in der Umwelttechnik insbesondere bei der Luftqualitätsüberwachung zum Einsatz. Die Luft - genauer die Umgebungsluft - stellt für den menschlichen Organismus sowie für die gesamte lebende Mitwelt das lebensnotwendigste Medium da. Der Mensch macht dabei pro Tag ca. 25.000 Atemzüge, die im wesentlichen ungefiltert in seine Lunge gelangen. Da dieses äußerst empfindliche Organ keine wesentlichen Filteranlagen aufweist und somit gegenüber den äußeren Einflüssen extrem gefährdet ist, wird ein hoher Anspruch an die Luftqualität gestellt. Zur Überwachung der Luftqualität reicht die Sensorik des Menschen - vor allem der Geruchssinn und die visuelle Wahrnehmung - alleine nicht aus, um ihn dauerhaft vor allen Schadstoffen zu schützen. Es sind bereits eine Vielzahl von Schadstoffen und Giften bekannt, die geruchlos und/oder visuell für den Menschen nicht wahrnehmbar sind. Aufgrund neuer Produkte und Verfahren ist darüber hinaus mit weiteren, zum Teil auch unbekannten Schadstoffen und Giften zu rechnen. Hinzu kommt, dass durch die Forschung bislang unbekannte Auswirkungen verschiedener Stoffe auf das menschliche Biosystem gefunden werden und dadurch die Zahl der als schädlich einzustufenden Stoffe weiter ansteigt. Gerade bei kontaminierten - die Gesundheit des Menschen gefährdenden - Stoffen reicht das bloße Erkennen dieser Stoffe meist nicht aus, um den Menschen und seine Mitwelt rechtzeitig zu schützen. Vielmehr müssen frühzeitig, nämlich bei Auftritt bzw. Bildung von gesundheitsgefahrdenden Stoffen, diese erkannt und notwendige Maßnahmen wie Neutralisierungsschritte eingeleitet werden, um den menschlichen Organismus vor Schäden durch diese Stoffe zu bewahren. Nicht zuletzt die immer strengeren gesetzlichen Auflagen machen eine Luftqualitätsanalyse vor allem auch im Bereich des Arbeitsschutzes unabdingbar. Bei den hier interessierenden Stoffen handelt es sich daher insbesondere umSuch devices are usually used in environmental technology, in particular for air quality monitoring. The air - more precisely the ambient air - represents the most essential medium for the human organism and for the entire living environment. Humans take about 25,000 breaths a day, which get into their lungs essentially unfiltered. Since this extremely sensitive organ does not have any essential filter systems and is therefore extremely vulnerable to external influences, high demands are made on the air quality. To monitor air quality, human senses - especially the sense of smell and visual perception - are not enough to protect him permanently from all pollutants. A large number of pollutants and poisons are already known which are odorless and / or visual are imperceptible to humans. Due to new products and processes, other, in some cases also unknown, pollutants and poisons can also be expected. In addition, research has found previously unknown effects of various substances on the human biosystem, and the number of substances classified as harmful continues to increase. In the case of contaminated substances that are hazardous to human health, simply recognizing these substances is usually not sufficient to protect people and their environment in good time. Rather, at an early stage, namely when substances that are hazardous to health appear or are formed, they have to be recognized and necessary measures such as neutralization steps have to be taken to protect the human organism from damage caused by these substances. Last but not least, the increasingly stringent legal requirements make an air quality analysis indispensable, especially in the area of occupational safety. The substances of interest here are therefore in particular
Luftinhaltsstoffe, die partikelgebunden (Aerosole) und/oder gasförmig vorliegen können.Air components that can be particle-bound (aerosols) and / or gaseous.
Es ist allgemein bekannt, dass bei exakten und zuverlässigen Luftanalysen die Probennahme und die Probenanalyse örtlich getrennt voneinander stattfinden. Dabei erfolgt die Probennahme gewöhnlich mittels spezieller Probennahmeeinrichtungen, welche dann zur separaten Analyse in ein Labor transportiert werden. Dabei müssen zur Untersuchung von Luftproben, insbesondere auf pathogene Anteile, die Fremdstoffe zur weiteren Analyse im Allgemeinen in Wasser oder anderen Lösungsmitteln gelöst werden. Die Probennahme erfolgt dabei mittels stationärer oder transportabler Luftprobennehmer, welche in der Regel auf dem Prinzip der Zentrifugaltrennung, der Gaswäsche oder der Membranfiltertechnologie basieren. Nachteilig ist dabei der hierfür erforderliche hohe Zeit- und Transportaufwand. Insbesondere der Transport, welcher gegebenenfalls spezielle Transportbehälter, die ihrerseits eventuell mit Thermoeinheiten ausgebildet sind, erfordert und gegebenenfalls unter Vakuum erfolgen muss, verzehrt eine nicht zu unterschätzende Menge an Zeit. Durch die Logistik, insbesondere durch Verwaltungsvorgänge in den Analyselabors werden zudem weitere Zeitanteile vergeudet.It is generally known that with precise and reliable air analyzes, the sampling and the sample analysis take place separately from one another. Sampling is usually carried out using special sampling devices, which are then transported to a laboratory for separate analysis. In order to examine air samples, especially for pathogenic components, the foreign substances must generally be dissolved in water or other solvents for further analysis. Sampling is carried out using stationary or portable air samplers, which are usually based on the principle of centrifugal separation, gas washing or membrane filter technology. The disadvantage here is the high expenditure of time and transport required for this. In particular, the transport, which may require special transport containers, which in turn may be formed with thermo units, and may have to be carried out under vacuum, consumes an amount of time that should not be underestimated. Logistics, especially administrative processes in the analysis laboratories, also waste more time.
Zudem sind die bekannten Analyseeinrichtung meist recht großbauend und/oder sehr empfindlich, so dass diese nicht für den mobilen Einsatz vor Ort geeignet sind. Hinzu kommt, dass die zu untersuchende Probe mit einer Vielzahl von anderen Komponenten wie Transporteinrichtungen, Umfülleinrichtungen und Analyseeinrichtung in Kontakt kommt. Eine kontaminierte Probe wird somit einer Vielzahl von Einrichtungen und Orten ausgesetzt, wodurch eine Verbreitung der Kontaminierung erleichtert wird. Bei einer Kontamination durch die Probe müssen die eingesetzten Materialien zur Wiederverwendung einzeln gereinigt werden, was bei entsprechender Kontamination einen enormen Aufwand verursacht. Alternativ können die zum Teil recht teueren Komponenten bei einem unwirtschaftlichenIn addition, the known analysis device is usually quite large and / or very sensitive, so that it is not suitable for mobile use on site. In addition, the sample to be examined comes into contact with a large number of other components such as transport devices, decanting devices and analysis device. A contaminated sample is thus exposed to a variety of facilities and locations, thereby facilitating the spread of contamination. In the event of contamination by the sample, the materials used must be cleaned individually for reuse, which, if contaminated appropriately, causes an enormous effort. Alternatively, the sometimes very expensive components can be used for an uneconomical one
Recyclingaufwand fachgerecht entsorgt werden. Beide Möglichkeiten stellen damit einen kostenaufwendigen und ökologisch und ökonomisch schwer zu rechtfertigenden Aufwand da.Recycling expenses are disposed of properly. Both options are therefore costly and ecologically and economically difficult to justify.
Aus der DE 44 39 433 A1 geht eine Analysevorrichtung hervor, die einige der vorstehend aufgezeigten Probleme dadurch löst, dass eine mit einer Probennahmevornchtung aufgenommene Probe unter Anwendung eines immunochemischen Analyseschritts mit der Probennahmevornchtung direkt vor Ort analysiert wird. Dabei wird eine Probe über ein Filtersystem mittels einer Pumpe in ein Glasbehälter befördert, die so gewonnenen Probe anschließend in einem Extraktionsgefäß gelöst und dann mit einem Immunoassays analysiert. Diese Analyseeinrichtung ist damit zwar kleinbauend und es kann eine Luftprobe mobil und direkt vor Ort analysiert werden; jedoch besteht hier der Nachteil, dass mit einer Vorrichtung nur eine Probe genommen werden kann, und dass das Ergebnis recht ungenau und durch die notwendigen Handgriffe und Montagevorgänge stark fehlerbehaftet ist.DE 44 39 433 A1 discloses an analysis device which solves some of the problems shown above by analyzing a sample taken with a sampling device using an immunochemical analysis step with the sampling device directly on site. A sample is conveyed through a filter system by means of a pump into a glass container, the sample thus obtained is then dissolved in an extraction vessel and then analyzed with an immunoassay. This analysis device is thus small in size and an air sample can be analyzed mobile and directly on site; however, there is the disadvantage here that only one sample can be taken with one device, and that the result is quite imprecise and is highly error-prone due to the necessary manipulations and assembly processes.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kleinbauende und mobil einsetz-bare Einrichtung zu schaffen, die mehrfach verwendbar ist und genaue, reproduzierbare Analyseergebnisse liefert.It is therefore the object of the present invention to provide a small-sized and mobile device that can be used multiple times and delivers accurate, reproducible analysis results.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved on the basis of a device according to the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die benachbart zu einer zentralen Analysekammer angeordnete Probennahmeeinheit eine aus der Umgebung entnommene Probe in die Analysekammer einleitet, wobei zur Durchführung einer Aufbereitung der in die Analysekammer eingeleiteten Probe eine ebenfalls benachbart zu der Analysekammer angeordnete Transport-einheit zur Zuführung von einzelnen, bevorrateten Probenaufbereitungseinheiten in die Analyse-kam-mer vorgesehen ist, wodurch die in der Analysekammer aufbereitete Probe mittels der ebenfalls benachbart zu der zentralen Analysekammer angeordneten Proben-ana-lyseeinheit analysierbar ist. Diese Lösung bietet den Vorteil, dass alle Komponenten zur Gasanalyse kompakt in einer Einrichtung untergebracht sind. Somit ist die Einrichtung auch mobil einsetzbar. Zudem lassen sich mehrere Proben genau und reproduzierbar automatisch analysieren, wobei verschiedene Analyseverfahren einsetzbar sind. Weiterhin ist die Kontaminierung aufgrund der räumlichen Anordnung eng begrenzt.The invention includes the technical teaching that the sampling unit arranged adjacent to a central analysis chamber introduces a sample taken from the environment into the analysis chamber, a transport unit also arranged adjacent to the analysis chamber being used to process the sample introduced into the analysis chamber The supply of individual, stored sample preparation units into the analysis chamber is provided, whereby the sample prepared in the analysis chamber can be analyzed by means of the sample analysis unit also arranged adjacent to the central analysis chamber. This solution offers the advantage that all components for gas analysis are compactly housed in one facility. This means that the device can also be used on a mobile basis. In addition, several samples can be analyzed automatically precisely and reproducibly, whereby different analysis methods can be used. Furthermore, the contamination is limited due to the spatial arrangement.
Eine die Erfindung verbessernde Maßnahme sieht vor, dass jede Probenaufbereitungseinheit ein Deckelelement zum Verschließen eines für die Analyse notwendigen und in der Probenaufbereitungseinheit bereitgestellten Analysesubstrats aufweist. Das Deckelelement verhindert dabei auch zum einen, dass das Analysesubstrat aus der Probenaufbereitungs-einheit hinaus gelangen kann und zum anderen, dass Stoffe in die Probenaufbereitungseinheit zu dem Analysesubstrat gelangen können. Somit lassen sich mehrere Probenaufbereitungs-einheiten unabhängig von Ihrer Lage und Position auf engstem Raum optimal lagern. Durch das entsprechend ausgebildete Deckelelement lässt sich zudem die Lagerfähigkeit des Analysesubstrats deutlich erhöhen.One measure improving the invention provides that each sample preparation unit has a cover element for closing an analysis substrate necessary for the analysis and provided in the sample preparation unit. The cover element also prevents on the one hand that the analysis substrate can get out of the sample preparation unit and on the other hand that substances in the sample preparation unit can get to the analysis substrate. This means that several sample preparation units can be optimally stored in a confined space, regardless of their location and position. The storage element of the analysis substrate can also be significantly increased by the appropriately designed cover element.
Eine weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahme sieht vor, dass dieAnother measure improving the invention provides that the
Probenauf-bereitungseinheit mit einem Thermoelement zusammenwirkt, mit welchem die aufgenommene Probe in einen Aggregatzustand entsprechend dem jeweils verwendeten Analyseverfahren transformierbar und damit direkt auf das Analysesubstrat kondensierbar ist. Das Thermoelement kann dabei sowohl zur Kühlung, etwa zur Kondensation, oder zur Erwärmung, etwa zur Initialisierung einer Analysereaktion, ausgebildet sein.Sample preparation unit interacts with a thermocouple, with which the sample taken can be transformed into an aggregate state in accordance with the analysis method used in each case and thus can be directly condensed onto the analysis substrate. The thermocouple can be designed both for cooling, for example for condensation, or for heating, for example for initializing an analysis reaction.
Noch eine weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahme sieht vor, dass das Thermoelement nach Art eines Peltierelement ausgebildet ist, welches mit mindestens einer Wandung der Probenaufbereitungseinheit in Kontakt steht. Auf diese Weise lässt sich das Thermoelement auf einfache Weise mit einem leicht beherrschbaren, kleinbauenden Bauteil realisieren.Yet another measure improving the invention provides that the thermocouple is designed in the manner of a Peltier element which is in contact with at least one wall of the sample preparation unit. In this way, the thermocouple can be easily realized with an easily controllable, small-sized component.
Eine vorteilhafte Weiterbildung ist es, dass die Probenaufbereitungseinheit mit einem bestrombaren Piezoelement zur Erzeugung von mechanischenAn advantageous further development is that the sample preparation unit has an energizable piezo element for generating mechanical ones
Schwingungen zusammenwirkt, um das Analysesubstrat mit der Probe in der Probenaufbereitungseinheit zu durchmischen.Vibrations cooperate to mix the analysis substrate with the sample in the sample preparation unit.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die einzelnen Probenaufbereitungseinheit an einem flexiblen, auf- und abrollbarenIn addition, it is advantageous if the individual sample preparation unit can be rolled up and unrolled on a flexible
Verbindungselement der Transporteinheit angebracht sind, um mehrere Probenaufbereitungseinheiten nacheinander - einzeln oder in Gruppen - zur Gasanalyse in die Analysekammer zu transportieren. So lassen sich automatisch mehrere Proben über einen längeren Zeitraum analysieren und damit nicht nur punktuelle, diskrete Untersuchung sondern viel mehr kontinuierliche, quasi-stetige Untersuchung durchführen.Connection element of the transport unit are attached in order to transport several sample preparation units one after the other - individually or in groups - for gas analysis in the analysis chamber. In this way, several samples can be automatically analyzed over a longer period of time and thus not only a punctual, discrete examination, but much more continuous, quasi-continuous examination can be carried out.
Besonders vorteilhaft ist es, dass die Transporteinheit als eine ArtIt is particularly advantageous that the transport unit as a kind
Wechselkassette [jsij mit einem an einer Einfuhrseite befindlichen Abrollmechanismus zur Zufuhr der aufgerollten Probenaufbereitungseinheiten in die Analysekammer ausgebildet ist, um ein schnelles Auswechseln von hierin bevorrateten Probenaufbereitungseinheiten zu gewährleisten. Somit muss dieExchangeable cassette [jsij is designed with a rolling mechanism located on an insertion side for feeding the rolled-up sample preparation units into the analysis chamber, in order to ensure a rapid replacement of sample preparation units stored therein. So the
Gasanalyse nicht nach Durchlauf eines Magazins vonGas analysis not after running a magazine from
Probenaufbereitungseinheiten beendet werden, sondern kann durch einfaches Wechseln der Transporteinheit weitergeführt werden. Die Wechselkassette kann anschließend entsorgt oder aufgearbeitet werden, wobei dies nicht mehr ortsgebunden an die Analyseeinrichtung erfolgen muss. Vorteilhafter Weise kann die als Wechselkassette ausgebildete Transporteinheit thermisch isoliert oder thermostatisiert sein, um für die darin bevorrateten Probenaufbereitungseinheiten mit den jeweiligen Analysesubstraten gleichmäßige Bedingungen für optimale Messergebnisse zu garantieren und die Lagerfähigkeit zu erhöhen.Sample preparation units are ended, but can be continued by simply changing the transport unit. The exchangeable cassette can then be disposed of or refurbished, although this no longer has to be carried out locally to the analysis device. Advantageously, the transport unit, which is designed as an exchangeable cassette, can be thermally insulated or thermostated in order to guarantee uniform conditions for optimal measurement results for the sample preparation units stored therein with the respective analysis substrates and to increase the shelf life.
Nach einer möglichen Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Transporteinheit Mittel zum Öffnen und/oder Schließen des Deckelelements relativ zu der Probenaufbereitungseinheit bei dem Transport einer Probenaufbereitungseinheit in die Analysekammer hinein oder aus derAccording to a possible development of the invention, it is proposed that the transport unit have means for opening and / or closing the cover element relative to the sample preparation unit when a sample preparation unit is transported into or out of the analysis chamber
Analysekammer heraus aufweist. Damit kann das Analysesubstrat, welches sich in der Probenaufbereitungseinheit befindet, bis unmittelbar vor der Probennahme unter Schutzgas oder Vakuum gehalten werden. Auf diese Weise wird die Lagerfähigkeit deutlich erhöht. Weiterhin kann nach erfolgter Zuführung in die Analysekammer die Probenaufbereitungseinheit mit der Probe wieder verschlossen werden. Die Probenaufbereitungseinheiten sind dadurch räumlich und zeitlich optimal lagerbar.Analysis chamber has out. The analysis substrate, which is located in the sample preparation unit, can thus be kept under protective gas or vacuum until just before the sample is taken. In this way, the shelf life is significantly increased. Furthermore, after the sample preparation unit has been fed into the analysis chamber, it can be closed again with the sample. The sample preparation units can thus be optimally stored in terms of space and time.
Nach einer möglichen Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass eine Regeleinheit vorgesehen ist, die Messsensoren zur Erfassung vonAccording to a possible development of the invention, it is proposed that a control unit is provided, the measuring sensors for detecting
Istwerten von Analysebedingungen und eine nachgeschaltete Auswerteinheit zur Verarbeitung dieser erfassten Istwerte umfasst, um mit denen in der Auswerteinheit berechneten Stellgrößen eine geregelte Probenentnahme, Probenaufbereitung und Probenanalyse zu gewährleisten. Dadurch lässt sich eine effektive und sparsame Probenanalyse durchführen, die gerade für den mobilen Einsatz besondere Bedeutung hat.Actual values of analysis conditions and a downstream evaluation unit for processing these recorded actual values, in order to ensure controlled sampling, sample preparation and sample analysis with the manipulated variables calculated in the evaluation unit. This enables an effective and economical sample analysis to be carried out, which is particularly important for mobile use.
Vorzugsweise sind die mit der Regeleinheit zusammenwirkenden Messsensoren geeignet, um die Lufttemperatur, die relative Luftfeuchtigkeit und den Probenfluss im Anströmbereich der Probenaufbereitungseinheit zu messen. Eine weitere mögliche Weiterbildung sieht vor, dass die Probennahmeeinheit eine über die Regeleinheit steuerbare Pumpe aufweist, um eine definierte Menge der gasförmigen Probe aus der Umgebung gezielt in die Analysekammer zur Probenaufbereitungseinheit zu befördern.The measuring sensors interacting with the control unit are preferably suitable for measuring the air temperature, the relative air humidity and the sample flow in the inflow region of the sample preparation unit. A further possible development provides that the sampling unit has a pump that can be controlled by the control unit, in order to selectively convey a defined amount of the gaseous sample from the environment into the analysis chamber to the sample preparation unit.
Vorteilhafter Weise ist die steuerbare Pumpe sowohl zur (Erst-)Beschickung einer Probenaufbereitungseinheit mit einer Probe als auch zur Anreicherung einer in einer Probenaufbereitungseinheit aufbereiteten Probe mit der entnommenen Probe ausgebildet. Da die Pumpe so ausgebildet ist, zwei Funktionen zu übernehmen, kann ein Bauteil eingespart werden und die gesamte Einrichtung baut kleiner.The controllable pump is advantageously designed both for (first) loading a sample preparation unit with a sample and for enriching a sample prepared in a sample preparation unit with the sample taken. Since the pump is designed to perform two functions, one component can be saved and the entire device is smaller.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung ist, dass die Probenanalyseeinheit modular aufgebaut sein kann, wodurch verschiedene Probenanalyseeinheiten einsetzbar sind, um unterschied-liche Analyseverfahren anzuwenden. Hierdurch lässt sich je nach zu untersuchender Probe ein geeignetes Analyseverfahren auswählen, welches durch den modularen Aufbau schnell und ohne großen Aufwand einsetzbar ist.A further advantageous development is that the sample analysis unit can have a modular structure, so that different sample analysis units can be used to use different analysis methods. In this way, depending on the sample to be examined, a suitable analysis method can be selected, which can be used quickly and without great effort due to the modular structure.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn für die Probenanalyseeinheit Mittel zur optischen Probenanalyse nach Art einer optischen Absorptionsmessung vorgesehen werden. Dieses an sich bekannte Verfahren ist genau und liefert reproduzierbare Ergebnisse. Zudem lassen sich die hierfür erforderlichen technischen Mittel sehr gut in einem kompakten, kleinbauenden Modul anordnen. Durch dieses kontaktlose Analyseverfahren lassen sich Verschmutzungen oder Kontaminierungen der Probenanalyseeinheit verhindern, wodurch zum einen die Kontaminierung eingeschränkt und zum anderen die Lebensdauer der Probenanalyseeinheit deutlich erhöht ist. Insbesondere können die Mittel zur optischen Probenanalyse mindestens einen Sender, eine Optik und einen Empfänger umfassen. Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Optik mindestens eine Sammellinse und eine Streuungslinse sowie ein halbdurchlässiges Element zur gezielten Lenkung der Lichtstrahlen aufweist. Durch diese Komponenten lassen alle wesentlichen Umlenkungen und Brechung der Lichtstrahlen entsprechend der eingesetzten Analyseeinheit erzielen. Dabei können natürlich auch mehrere gleichartige Linsen zu einem Linsensystem zusammengefasst sein, welches im Ergebnis die Eigenschaften einer Bündel- oder Sammellinse beziehungsweise einer Streuungslinse aufweist.It is particularly advantageous if means for optical sample analysis in the manner of an optical absorption measurement are provided for the sample analysis unit. This method, which is known per se, is precise and provides reproducible results. In addition, the technical means required for this can be arranged very well in a compact, small-scale module. This contactless analysis method prevents contamination or contamination of the sample analysis unit, which on the one hand limits contamination and on the other hand significantly increases the service life of the sample analysis unit. In particular, the means for optical sample analysis can comprise at least one transmitter, one optical system and one receiver. It is particularly advantageous if the optics have at least one converging lens and one diffusing lens as well as a semi-transparent element for the targeted guidance of the light beams. These components allow all essential deflections and refraction of the light beams to be achieved in accordance with the analysis unit used. Several lenses of the same type can of course also be combined to form a lens system which, as a result, has the properties of a bundle or converging lens or a diverging lens.
Zur Effizienzsteigerung ist es vorteilhaft, wenn die optischen Probenanalyse mittels einer Kollimierung und Aufweitung des Lichtstrahls erfolgt.To increase efficiency, it is advantageous if the optical sample analysis is carried out by collimating and expanding the light beam.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben oder werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:Further measures improving the invention are specified in the dependent claims or are shown below together with the description of a preferred embodiment of the invention with reference to the figures. It shows:
Fig. 1 einen schematischen Aufbau einer Analyseeinrichtung zur Qualitätsüberwachung von Luft,1 shows a schematic structure of an analysis device for quality monitoring of air,
Fig. 2 eine Detailansicht der schematischen Analysekammer aus Fig. 1 ,2 shows a detailed view of the schematic analysis chamber from FIG. 1,
Fig. 3 eine schematische Darstellung von optischen Analysemitteln der Probenanalyseeinheit, Fig. 4 eine schematische Darstellung einer separaten Probennahme, und3 shows a schematic illustration of optical analysis means of the sample analysis unit, Fig. 4 is a schematic representation of a separate sampling, and
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer separaten Probenanalyse.Fig. 5 is a schematic representation of a separate sample analysis.
Die Analyseeinrichtung nach Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einer Probennahmeeinheit 1 , einer Probenanalyseeinheit 2, einer Analysekammer 3, einer Transporteinheit 4, einer Probenaufbereitungseinheit 5 und einer Regeleinheit (nicht dargestellt). Die Analysekammer 3 stellt dabei das Zentrum der Analyseeinrichtung da. Um sie herum sind alle anderen wesentlichen1 essentially consists of a sampling unit 1, a sample analysis unit 2, an analysis chamber 3, a transport unit 4, a sample preparation unit 5 and a control unit (not shown). The analysis chamber 3 represents the center of the analysis device. All others are essential around them
Komponenten benachbart angeordnet, wobei alle Komponenten untereinander netzwerkartig zusammenwirken. Zur Durchführung einer Gasanalyse wird mittels der Transporteinheit 4 eine mit dieser verbundene Probenaufbereitungseinheit 5 in die Analysekammer 3 transportiert. Die Probenaufbereitungseinheit 5 weist ein Deckelelement 6 auf, welches mittels einer Deckelhandhabeeinheit 7 von der Probenaufbereitungseinheit 5 vor Eintritt in die Analysekamme 3 entfernbar ist. Das Deckelelement verhindert einerseits, dass das Analysesubstrat aus der Probenaufbereitungseinheit 5 herausgelangen kann, und andererseits, dass Stoffe von außen an das Analysesubstrat in der Probenaufbereitungseinheit 5 gelangen können. Sobald sich die Probenaufbereitungseinheit 5 in der Analysekammer 3 befindet, wird mittels einer Probennahmeeinheit 1 eine Probe 8 aus der Umgebung genommen und in die Analysekammer 3, genauer in die Probenaufbereitungseinheit 5 eingeleitet. Vorzugsweise ist die Probennahmeeinheit 1 als Pumpe ausgebildet, welche eine Verbindung zur gezielten Weiterleitung der Probe 8 in die Analysekammer 3 und dort zur gezielten Weiterleitung in die Probenaufbereitungseinheit 5 aufweist und auf der Einlassseite eine Öffnung zum Ansaugen der Probe 8 aus dem die Analyseeinrichtung umgebenden gasförmigen Medium. Die Probennahme wird über eine Regeleinheit gesteuert. Zur Durchführung der Analyse muss dieComponents arranged adjacent, with all components interacting with each other like a network. To carry out a gas analysis, a sample preparation unit 5 connected to the transport unit 4 is transported into the analysis chamber 3. The sample preparation unit 5 has a cover element 6, which can be removed from the sample preparation unit 5 before entering the analysis comb 3 by means of a cover handling unit 7. The cover element prevents, on the one hand, that the analysis substrate can get out of the sample preparation unit 5, and, on the other hand, that substances can reach the analysis substrate in the sample preparation unit 5 from the outside. As soon as the sample preparation unit 5 is located in the analysis chamber 3, a sample 8 is taken from the surroundings by means of a sampling unit 1 and introduced into the analysis chamber 3, more precisely into the sample preparation unit 5. The sampling unit 1 is preferably designed as a pump, which has a connection for the targeted forwarding of the sample 8 into the analysis chamber 3 and there for the targeted forwarding into the sample preparation unit 5 and an opening on the inlet side for sucking the sample 8 out of the gaseous medium surrounding the analysis device , The sampling is controlled by a control unit. To carry out the analysis, the
Probe 8 speziell aufbereitet werden. Dies geschieht in verschiedenen Schritten. Dabei wird zuerst die Probe 8 mittels eines mit der Probenaufbereitungseinheit 5 zusammenwirkenden Thermoelements 9 in einen dichteren Aggregatzustand kondensiert. Die Kondensation erfolgt dabei über die Regeleinheit gesteuert direkt auf das in der Probennahmeeinheit 5 befindliche Analysesubstrat 10. Das für die Aufbereitung der Probe 8 erforderliche Lösungsmittel 11 wird direkt bei der Kondensation der Luft, genauer der feuchten Luft gewonnen. In dem vorliegenden Fall dient als Lösungsmittel Wasser. Bei dieser Luftfeuchtigkeitskondensation befindet sich bereits eine bestimmte Konzentration der zu analysierenden Probe 8 in der Lösung. Die Probe 8 gelangt damit in gelöster Form auf das in der Probennahmeeinheit 5 befindliche Analysesubstrat 10. Ein weiterer wichtiger Schritt für die Durchführung der Analyse ist eine Durchmischung von Analysesubstrat 10 und gelöster Probe 8. Hierzu ist unterhalb der Probenaufbereitungseinheit 5 ein bestromtes Piezoelement 12 angebracht, welches über die Regeleinheit gesteuert die Durchmischung mittels mechanischer Schwingungen durchführt. Zur weiteren Aufbereitung der gelösten und vermischten Probe 8 muss diese gegebenenfalls, insbesondere bei zeitabhängigen Nachweißreaktionen, auf eine definierte Analysetemperatur gebracht werden. Dies geschieht durch das bereits bei der Kondensation verwendete Thermoelement 9, welches derart ausgebildet ist, dass es sowohl Kühlen als auch Wärmen kann. Mit Erreichen des Startpunktes der Nachweisreaktion ist die Probenaufbereitungsphase beendet. Die folgende Analyse kann ohne Transport der Probe 8 in eine andere Position der Analysekammer 3 erfolgen. Dabei ist man auf das Verfahren und die Einrichtung zur Analyse nicht festgelegt; beide sind beliebig durch verschiedene modulare Bausätze auswechselbar. Vorliegend beschrieben erfolgt die Analyse optisch als Absorptionsmessung. Bei dieser Messung wird Licht 13 von einem Sender 14 in die Probenaufbereitungseinheit 5 auf die aufbereitete Probe 8 emittiert, von wo es reflektiert wird. Das reflektierte Licht 13 wird mittels eines Empfängers 15 erfasst und die gewonnenen Daten werden über eine Auswerteinheit ausgewertet. Da verschiedeneSample 8 can be specially prepared. This happens in different steps. First, the sample 8 is condensed into a denser physical state by means of a thermocouple 9 which interacts with the sample preparation unit 5. The condensation is controlled by the control unit directly on the analysis substrate 10 located in the sampling unit 5. The solvent 11 required for the preparation of the sample 8 is obtained directly from the condensation of the air, more precisely the moist air. In the present case, water is used as the solvent. With this air humidity condensation there is already a certain concentration of the sample 8 to be analyzed in the solution. The sample 8 thus arrives in dissolved form on the analysis substrate 10 located in the sampling unit 5. A further important step for carrying out the analysis is a thorough mixing of the analysis substrate 10 and the dissolved sample 8. For this purpose, an energized piezo element 12 is attached below the sample preparation unit 5. which controls the mixing by means of mechanical vibrations via the control unit. For further processing of the dissolved and mixed sample 8, it may have to be brought to a defined analysis temperature, particularly in the case of time-dependent detection reactions. This is done by the thermocouple 9 already used in the condensation, which is designed such that it can both cool and heat. The sample preparation phase ends when the starting point of the detection reaction is reached. The following analysis can take place without transporting the sample 8 into another position of the analysis chamber 3. One is not limited to the method and the facility for analysis; both are interchangeable with different modular kits. The analysis described here takes place optically as an absorption measurement. In this measurement, light 13 is emitted from a transmitter 14 into the sample preparation unit 5 onto the prepared sample 8, from where it is reflected. The reflected light 13 is detected by means of a receiver 15 and the data obtained are evaluated by an evaluation unit. Because different
Probenanalyseeinheiten 2 einsetzbar sind, welche sich baulich unterscheiden können, ist es möglich, dass die Analyse aufgrund der Anordnung anderer Komponenten, beispielsweise der Probennahmeeinheit 1 , nicht an der gleichen Stelle, an der die Probennahme und die Probenaufbereitung statt findet, erfolgen kann. In diesem Falle kann die Probe 8 in eine benachbarte Position mittels der Transporteinheit 4 weitertransportiert werden. Das Thermoelement 9 kann mit der Probenaufbereitungseinheit 5 verbunden sein oder einzeln in der Analysekammer 3 zum Zusammenwirken mit der Probenaufbereitungseinheit 5 bereitgestellt werden. Ist das Thermoelement 9 nicht in die Probenaufbereitungseinheit 5 integriert, so kann es über eine entsprechende Mechanik (nicht dargestellt) mit der Probenaufbereitungseinheit 5 mitbewegt werden. Nach erfolgter Analyse kann die Probe 8 mittels eines Deckelelements 6 über eine Deckelhanhabungseinheit 7 verschlossen werden. Abschließend lassen sich die verschlossenen Proben 8 in der Transporteinheit 4 aufrollen und die gesamte, als Wechselkassette ausgebildete Transporteinheit 4 kann durch eine neue, ebenfalls als Wechselkassette ausgebildete Transporteinheit 4 mit unverbrauchten Probenaufbereitungseinheiten 5 ersetzt werden.Sample analysis units 2 can be used, which differ structurally , it is possible that, due to the arrangement of other components, for example the sampling unit 1, the analysis cannot take place at the same location at which the sampling and the sample preparation take place. In this case, the sample 8 can be transported to an adjacent position by means of the transport unit 4. The thermocouple 9 can be connected to the sample preparation unit 5 or can be provided individually in the analysis chamber 3 for interaction with the sample preparation unit 5. If the thermocouple 9 is not integrated in the sample preparation unit 5, it can be moved with the sample preparation unit 5 by means of a corresponding mechanism (not shown). After the analysis has been carried out, the sample 8 can be closed by means of a lid element 6 via a lid handling unit 7. Finally, the closed samples 8 can be rolled up in the transport unit 4 and the entire transport unit 4, which is designed as an exchangeable cassette, can be replaced by a new transport unit 4, likewise designed as an exchangeable cassette, with unused sample preparation units 5.
Die in Fig. 2 detailliert dargestellte Analysekammer 3 verdeutlicht den Aufbau der Probenaufbereitungseinheit 5 und die in der Analysekammer 3 ablaufenden Vorgänge. Die Probenaufbereitungseinheit ist dabei U-förmig ausgebildet und formt so eine Kavität zur Aufnahme des Analysesubstrats 10 und der Probe 8. Sie ist mit der Transporteinheit 4 so verbunden, dass die Öffnung der Probennahmeeinheit 1 zugewandt ist. Unterhalb der Probenaufbereitungseinheit befinden sich das Thermoelement 9 und das Piezoelement 12, welche beide mit der Probenaufbereitungseinheit 5 zusammenwirken. In dem hier dargestellten Beispiel ist das Thermoelement 9 und das Piezoelement 12 nicht in die Probenaufbereitungseinheit 5 integriert, sondern beide befinden sich als separate Einheiten unterhalb der mit der Transporteinheit 4 verbundenen Probenaufbereitungseinheit 5 in der Analysekammer 3. Die Probennahme, die Probenaufbereitung und dieThe analysis chamber 3 shown in detail in FIG. 2 illustrates the structure of the sample preparation unit 5 and the processes taking place in the analysis chamber 3. The sample preparation unit is U-shaped and thus forms a cavity for receiving the analysis substrate 10 and the sample 8. It is connected to the transport unit 4 in such a way that the opening faces the sampling unit 1. The thermocouple 9 and the piezo element 12 are located below the sample preparation unit, both of which interact with the sample preparation unit 5. In the example shown here, the thermocouple 9 and the piezo element 12 are not integrated in the sample preparation unit 5, but both are located as separate units below the sample preparation unit 5 connected to the transport unit 4 in the analysis chamber 3. The sampling, the sample preparation and the
Probenanalyse erfolgen hier ohne Ortsveränderung in der Analysekammer 3. Die Probenaufbereitungseinheit 5 wird dabei, vergleichbar mit einem Film in einem Fotoapparat, der von der Filmrolle in einen Raum zur Belichtung und nach erfolgter Belichtung auf eine Aufwickelrolle transportiert wird, aus der Zuführseite der als Wechselkassette ausgebildeten Transporteinheit 4 in die Analysekammer 3 und nach erfolgter Analyse weiter in die Wegführseite der Transporteinheit 4 transportiert. Dabei sind die Probenaufbereitungseinheiten 5 kontinuierlich hintereinander auf einem Verbindungselement 16, vorzugsweise einem flexiblen, aufrollbaren Band angeordnet.Sample analysis is carried out here without changing its location in the analysis chamber 3. The sample preparation unit 5 is comparable to a film in a camera, which is transported from the film roll into a space for exposure and after exposure to a take-up roll, from the feed side of the transport unit 4 designed as an exchangeable cassette into the analysis chamber 3 and after the analysis has been carried out transported further into the exit side of the transport unit 4. The sample preparation units 5 are arranged continuously one behind the other on a connecting element 16, preferably a flexible, rollable band.
Fig. 3 zeigt schematisch eine optische Probenanalyseeinheit 2 bestehend aus einem Sender 14, einem Empfänger 15 und einer Optik 17 umfassend mindestens ein Linsensystem 18 und ein halbdurchlässiges Umleitungselement 19. Der Sender 14 emittiert dabei gebündeltes Licht , genauer Lichtsignale - hier in Form von zwei, die äußeren Abmessungen des Lichtkegels darstellenden Lichtstrahlen dargestellt - welche auf ein halbdurchlässiges3 schematically shows an optical sample analysis unit 2 consisting of a transmitter 14, a receiver 15 and an optics 17 comprising at least one lens system 18 and a semi-transparent redirection element 19. The transmitter 14 emits bundled light, more precisely light signals - here in the form of two, the outer dimensions of the light cone depicting light rays - which are on a semi-transparent
Umleitungselement 19, beispielsweise einen halbdurchlässigen Spiegel treffen. Dieser lenkt die emittierten Lichtsignale zu einer ersten Linse oder einem ersten Teil eines Linsensystems 18 um. Dabei werden die Lichtsignale in ihrer räumlichen Ausdehnung erweitert, was hier schematisch dargestellt mittels einer konkav-konkav Linse geschieht. Die Lichtstahlen treffen anschließend auf eine zweite Linse oder einen zweiten Teil des Linsensystems 18, welches die räumlich ausgebreiteten Lichtstrahlen so lenkt, dass diese parallel zueinander senkrecht auf die Probenaufbereitungseinheit 5 mit der darin befindlichen Probe 8 fallen. Von dort werden die Lichtsignale reflektiert und treffen erneut auf den zweiten Teil des Linsensystems 18. Die Lichtsignale werden gebündelt, entsprechend den Brechungsgesetzen weiter zu dem ersten Teil des Linsensystems 18 gelenkt, von wo sie auf das halbdurchlässige Umlenkungselement 19 in Form eines halbdurchlässigen Spiegels treffen. Dieser ist so ausgebildet, dass die von der Probenaufbereitungseinheit 5 reflektierten Lichtstrahlen durch den Spiegel hindurch zu einem hinter dem Spiegel angeordneten Empfänger 15 gelangen. Diese Kollimierung und Aufweitung der Lichtsignale steigert die Effizienz des optischen Analyseverfahrens. Zur weiteren Effektivitätssteigerung kann die Probenaufbereitungseinheit 5 im Falle einer durchsichtigen Probe 8 reflektiv beschichtet werden.Redirection element 19, for example hit a semi-transparent mirror. This redirects the emitted light signals to a first lens or a first part of a lens system 18. The spatial extent of the light signals is expanded, which is shown schematically here using a concave-concave lens. The light beams then strike a second lens or a second part of the lens system 18, which directs the spatially spread light rays such that they fall parallel to one another perpendicularly onto the sample preparation unit 5 with the sample 8 located therein. From there, the light signals are reflected and hit the second part of the lens system 18 again. The light signals are bundled, in accordance with the laws of refraction, directed further to the first part of the lens system 18, from where they strike the semi-transparent deflection element 19 in the form of a semi-transparent mirror. This is designed such that the light beams reflected by the sample preparation unit 5 pass through the mirror to a receiver 15 arranged behind the mirror. This collimation and Widening the light signals increases the efficiency of the optical analysis method. To further increase the effectiveness, the sample preparation unit 5 can be coated reflectively in the case of a transparent sample 8.
Fig. 4 und 5 zeigen die räumlich getrennte Probennahme bzw. Probenaufbereitung und Probenanalyse. In Fig. 4 ist zunächst die Probennahme und die Probenaufbereitung dargestellt. Thermoelement 9 und Piezoelement 12 sind hier nicht in die Probenaufbereitungseinheit 5 integriert sondern befinden sich unterhalb der auf der Transporteinheit 4 angeordneten Probenaufbereitungseinheit 5. Zudem ist ein zweites Thermoelement 9 und ein zweites Piezoelement 12 unterhalb der Analyseposition der Probenaufbereitungseinheit 5 angeordnet. Dabei stellen das zweite Thermo- und Piezoelement 9, 12 sicher, dass während der örtlich von der Position der Probenaufbereitung unterschiedlichen Analyseposition die gleichen4 and 5 show the spatially separated sampling or sample preparation and sample analysis. 4 shows the sampling and the sample preparation. Thermocouple 9 and piezo element 12 are not integrated into the sample preparation unit 5 here, but are located below the sample preparation unit 5 arranged on the transport unit 4. In addition, a second thermocouple 9 and a second piezo element 12 are arranged below the analysis position of the sample preparation unit 5. The second thermocouple and piezo element 9, 12 ensure that the analysis position, which differs locally from the position of the sample preparation, is the same
Bedingungen herrschen, als wenn der Ort der Probenaufbereitung und der Probenanalyse zusammenfallen. Zu Beachten ist, dass die Zeitdauer für die Probennahme deutlich geringer als die Zeitdauer, die für die Analyse benötigt wird, ist. Durch die räumliche Trennung kann mittels einer Pufferzone eine direkte Kopplung zwischen Probennahme und Probenanalyse entkoppelt werden.Conditions exist as if the location of the sample preparation and the sample analysis coincide. It should be noted that the time for sampling is significantly shorter than the time required for the analysis. Due to the spatial separation, a direct coupling between sampling and sample analysis can be decoupled by means of a buffer zone.
In Fig. 5 ist die Analyse der Probe 8 dargestellt. Aufgrund des Weitertransports der Probe 8 nach der Probenaufbereitung befinden sich keine störenden Komponenten im Analysebereich. Alternativ könnte statt den zweifach vorhandenen Thermo- und Piezoeinheiten 9, 12 lediglich je eine Thermo- und Piezoeinheit 9,12 vorhanden sein, die beim Weitertransport der Probe 8 über eine Mechanik mit der Probenaufbereitungseinheit 5 mit verschoben wird. Bezugszeichenliste:5 shows the analysis of sample 8. Due to the further transport of sample 8 after sample preparation, there are no disruptive components in the analysis area. Alternatively, instead of the duplicate thermal and piezo units 9, 12, there could only be one thermal and piezo unit 9, 12, which, when the sample 8 is transported further, is also moved by a mechanism with the sample preparation unit 5. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Probennahmeeinheit1 sampling unit
2 Probenanalyseeinheit2 sample analysis unit
3 Analysekammer3 analysis chamber
4 Transporteinheit4 transport unit
5 Probenaufbereitungseinheit5 sample preparation unit
6 Deckelelement6 cover element
7 Deckelhandhabungseinheit7 lid handling unit
8 Probe8 sample
9 Thermoelement9 thermocouple
10 Analysesubstrat10 analysis substrate
11 Lösungsmittel11 solvents
12 Piezoelement12 piezo element
13 Licht13 light
14 Sender14 transmitters
15 Empfänger15 recipients
16 Verbindungselement16 connecting element
17 Optik17 optics
18 Linsensystem18 lens system
19 Umlenkungselement 19 deflection element

Claims

Patentansprüche claims
1. Analyseeinrichtung zur Qualitätsüberwachung eines gasförmigen Stoffes oder Stoff-gemisches, insbesondere Luft, mit einer Probennahmeeinheit (1) und einer nachge-schalteten Probenanalyseeinheit (2), dadurch gekennzeichnet, dass die benachbart zu einer zentralen Analysekammer (3) angeordnete Probennahmeeinheit (1) eine aus der Umgebung entnommene Probe (8) in die Analysekammer (3) einleitet, wobei zur Durchführung einer Aufbereitung der in die Analysekammer (3) eingeleiteten Probe (8) eine ebenfalls benachbart zu der Analysekammer (3) angeordnete Transport-einheit (4) zur Zuführung von einzelnen, bevorrateten Probenaufbereitungseinheiten (5) in die Analyse-kam-mer (3) vorgesehen ist, worin die aufbereitete Probe (8) mittels der ebenfalls benachbart zu der zentralen Analysekammer (3) angeordneten Proben-ana-lyseeinheit (2) analysierbar ist.1. Analysis device for quality monitoring of a gaseous substance or mixture of substances, in particular air, with a sampling unit (1) and a downstream sample analysis unit (2), characterized in that the sampling unit (1) arranged adjacent to a central analysis chamber (3) introduces a sample (8) taken from the environment into the analysis chamber (3), with a transport unit (4) also arranged adjacent to the analysis chamber (3) for processing the sample (8) introduced into the analysis chamber (3). for supplying individual, stored sample preparation units (5) to the analysis chamber (3), in which the processed sample (8) is arranged by means of the sample analysis unit (2) which is also arranged adjacent to the central analysis chamber (3) is analyzable.
2. Analyseeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jede Probenaufbereitungseinheit (5) ein Deckelelement (6) zum Verschließen eines in der Probenaufbereitungseinheit (5) bereitgestellten und für die Analyse notwendigen Analyse-substrats (10) aufweist.2. Analysis device according to claim 1, characterized in that each sample preparation unit (5) has a cover element (6) for closing an analysis substrate (10) provided in the sample preparation unit (5) and necessary for the analysis.
3. Analyseeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Probenaufbereitungseinheit (5) mit einem Thermoelement (9) zusammenwirkt, mit welchem die aufgenommene Probe (6) in einen Aggregatzustand entsprechend dem jeweils verwendeten Analyseverfahren transformierbar und damit direkt auf das Analysesubstrat (10) kondensierbar ist. 3. Analysis device according to claim 1, characterized in that the sample preparation unit (5) cooperates with a thermocouple (9) with which the sample taken (6) can be transformed into an aggregate state in accordance with the analysis method used in each case and thus directly on the analysis substrate (10). is condensable.
4. Analyseeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Probenaufbereitungseinheit (5) mit einem bestrombaren Piezoelement (12) zur Erzeugung von mechanischen Schwingungen zusammenwirkt, um das Analysesubstrat (10) mit der Probe (8) in der Probenaufbereitungseinheit (5) zu durchmischen.4. Analysis device according to claim 1, characterized in that the sample preparation unit (5) cooperates with an energizable piezo element (12) for generating mechanical vibrations in order to mix the analysis substrate (10) with the sample (8) in the sample preparation unit (5) ,
5. Analyseeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoelement (9) als Peltierelement ausgebildet ist, welches mit mindestens einer Wandung der Probenaufbereitungseinheit (5) in Kontakt steht.5. Analysis device according to claim 3, characterized in that the thermocouple (9) is designed as a Peltier element which is in contact with at least one wall of the sample preparation unit (5).
6. Analyseeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jede Probenaufbereitungseinheit (5) an einem flexiblen, auf- und abrollbaren Verbindungselement (16) der Transporteinheit (4) angebracht ist, um die Probenaufbereitungseinheiten (5) zur Analyse in die Analysekammer (3) zu transportieren.6. Analysis device according to claim 1, characterized in that each sample preparation unit (5) on a flexible, rollable and unrollable connecting element (16) of the transport unit (4) is attached to the sample preparation units (5) for analysis in the analysis chamber (3) to transport.
7. Analyseeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinheit (4) als Wechselkassette mit einem an einer Einfuhrseite befindlichen Abrollmechanismus zur Zufuhr der aufgerollten Probenaufbereitungseinheiten (5) in die Analysekammer (3) ausgebildet ist, um ein Auswechseln von hierin bevorrateten Probenaufbereitungseinheiten (5) zu gewährleisten.7. Analysis device according to claim 1, characterized in that the transport unit (4) is designed as an exchangeable cassette with a roll-off mechanism located on an insertion side for feeding the rolled-up sample preparation units (5) into the analysis chamber (3) in order to exchange sample preparation units stored therein ( 5) ensure.
8. Analyseeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die als Wechselkassette ausgebildete Transporteinheit (4) thermisch isoliert oder thermostatisiert ist, um für die darin bevorrateten Probenaufbereitungseinheiten (5) mit den jeweiligen Analysesubstraten (10) gleichmäßige Bedingungen für die Analysenergebnisse zu garantieren. 8. Analysis device according to claim 7, characterized in that the transport unit designed as an exchangeable cassette (4) is thermally insulated or thermostated in order to guarantee uniform conditions for the analysis results for the sample preparation units (5) stored therein with the respective analysis substrates (10).
9. Analyseeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinheit (5) Mittel zum Öffnen und/oder Verschließen des Deckelelements (6) der Probenaufbereitungseinheit (5) bei dem Transport einer Probenaufbereitungseinheit (5) in die Analysekammer (3) hinein bzw. aus der Analysekammer (3) heraus aufweist.9. Analysis device according to claim 7, characterized in that the transport unit (5) means for opening and / or closing the cover element (6) of the sample preparation unit (5) during the transport of a sample preparation unit (5) into the analysis chamber (3) or has out of the analysis chamber (3).
10. Analyseeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Regeleinheit vorgesehen ist, die Messsensoren zur Erfassung von Istwerten von Analysebedingungen und eine nachgeschaltete Auswerteinheit zur Verarbeitung dieser erfassten Istwerte umfasst, um mit in der10. Analysis device according to claim 1, characterized in that a control unit is provided, which comprises measuring sensors for recording actual values of analysis conditions and a downstream evaluation unit for processing these recorded actual values, in order to be able to use the
Auswerteinheit berechneten Stellgrößen eine geregelte Probenentnahme, Probenaufbereitung und Probenanalyse zu gewährleisten.Evaluation unit calculated control variables to ensure controlled sampling, sample preparation and sample analysis.
11. Analyseeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Regeleinheit zusammenwirkenden Messsensoren geeignet sind, um die Lufttemperatur, die relative Luftfeuchtigkeit und den Probenfluss im Anströmbereich der Probenaufbereitungseinheit (5) zu messen.11. Analysis device according to claim 10, characterized in that the measuring sensors interacting with the control unit are suitable for measuring the air temperature, the relative air humidity and the sample flow in the inflow region of the sample preparation unit (5).
12. Analyseeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Probennahmeeinheit (1) eine über die Regeleinheit steuerbare Pumpe aufweist, um eine gasförmige Probe (8) aus der Umgebung in die Analysekammer (3) zur Probenaufbereitungseinheit (5) hin zu befördern.12. Analysis device according to claim 1, characterized in that the sampling unit (1) has a pump controllable via the control unit in order to convey a gaseous sample (8) from the environment into the analysis chamber (3) to the sample preparation unit (5).
13. Analyseeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbare Pumpe sowohl zur (Erst-)Beschickung einer13. Analysis device according to claim 12, characterized in that the controllable pump for both (first) loading a
Probenaufbereitungseinheit (5) mit einer Probe (8) als auch zur Anreicherung einer in einer Probenaufbereitungseinheit (5) aufbereiteten Probe (8) mit der entnommenen Probe (8) ausgebildet ist. Sample preparation unit (5) with a sample (8) and also for enriching a sample (8) processed in a sample preparation unit (5) with the sample (8) taken.
14. Analyseeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Probenanalyseeinheit (2) modular aufgebaut ist, wodurch verschiedene Probenanalyseeinheiten (2) einsetzbar sind, um unterschiedliche Analyseverfahren anzuwenden.14. Analysis device according to claim 1, characterized in that the sample analysis unit (2) is modular, whereby different sample analysis units (2) can be used to apply different analysis methods.
15. Analyseeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Probenanalyseeinheit (2) Mittel zur optischen Probenanalyse nach Art einer optischen Absorptionsmessung aufweist.15. Analysis device according to claim 1, characterized in that the sample analysis unit (2) has means for optical sample analysis in the manner of an optical absorption measurement.
16. Analyseeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Probenanalyse mittels einer Kollimierung und Aufweitung des Lichtstrahls zur Effizienzsteigerung erfolgt.16. Analysis device according to claim 15, characterized in that the optical sample analysis takes place by means of collimation and expansion of the light beam to increase efficiency.
17. Analyseeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur optischen Probenanalyse mindestens einen Sender (14), eine Optik (17) und einen Empfänger (15) umfassen.17. Analysis device according to claim 15, characterized in that the means for optical sample analysis comprise at least one transmitter (14), an optical system (17) and a receiver (15).
18. Analyseeinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik (17) mindestens eine Sammellinse und eine Streuungslinse sowie ein halbdurchlässiges Element zur gezielten Lenkung der Lichtstrahlen aufweist. 18. Analysis device according to claim 17, characterized in that the optics (17) has at least one converging lens and a diffusion lens and a semi-transparent element for the targeted guidance of the light beams.
PCT/EP2002/005953 2002-05-31 2002-05-31 Analysis device for monitoring the quality of a gaseous substance or substance mixture, particularly air WO2003102548A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2002344996A AU2002344996A1 (en) 2002-05-31 2002-05-31 Analysis device for monitoring the quality of a gaseous substance or substance mixture, particularly air
PCT/EP2002/005953 WO2003102548A1 (en) 2002-05-31 2002-05-31 Analysis device for monitoring the quality of a gaseous substance or substance mixture, particularly air

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2002/005953 WO2003102548A1 (en) 2002-05-31 2002-05-31 Analysis device for monitoring the quality of a gaseous substance or substance mixture, particularly air

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2003102548A1 true WO2003102548A1 (en) 2003-12-11

Family

ID=29594995

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2002/005953 WO2003102548A1 (en) 2002-05-31 2002-05-31 Analysis device for monitoring the quality of a gaseous substance or substance mixture, particularly air

Country Status (2)

Country Link
AU (1) AU2002344996A1 (en)
WO (1) WO2003102548A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004010109A2 (en) * 2002-07-19 2004-01-29 Abb Patent Gmbh Mobile analyzing device
WO2014005168A2 (en) * 2012-07-04 2014-01-09 Wolfgang Vogl Method for examination of a sample

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3728081A (en) * 1971-07-08 1973-04-17 Technicon Instr Tape cartridge for use in automated sample analysis apparatus
DE2845440A1 (en) * 1978-10-19 1980-04-30 Friedrich Dr Ing Scharf Oil furnace efficiency measuring system - measures level of blackening of filter belt continuously moving over extracting hole to ascertain soot content of flue gases
DE3230901A1 (en) * 1981-08-19 1983-03-10 Olympus Optical Co., Ltd., Tokyo Analyser for chemical analyses
US5120506A (en) * 1988-12-16 1992-06-09 Fuji Photo Film Co., Ltd. Chemical analyzer
DE19503663A1 (en) * 1994-01-28 1995-08-03 Joerg Prof Dr Hartung Sampling of micro organisms in the ambient air
FR2725184A1 (en) * 1994-09-30 1996-04-05 Bauffette Laurent PACKAGING FOR TAPE FOR COLLECTING SOLID OR GAS PARTICLES AND APPARATUS CAPABLE OF USING THE SAME
US5571946A (en) * 1993-09-09 1996-11-05 Nkk Corporation Apparatus for automatically measuring dust concentration in flue gas
DE19649811A1 (en) * 1996-12-02 1998-06-04 Abb Research Ltd Device for analyzing liquids

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3728081A (en) * 1971-07-08 1973-04-17 Technicon Instr Tape cartridge for use in automated sample analysis apparatus
DE2845440A1 (en) * 1978-10-19 1980-04-30 Friedrich Dr Ing Scharf Oil furnace efficiency measuring system - measures level of blackening of filter belt continuously moving over extracting hole to ascertain soot content of flue gases
DE3230901A1 (en) * 1981-08-19 1983-03-10 Olympus Optical Co., Ltd., Tokyo Analyser for chemical analyses
US5120506A (en) * 1988-12-16 1992-06-09 Fuji Photo Film Co., Ltd. Chemical analyzer
US5571946A (en) * 1993-09-09 1996-11-05 Nkk Corporation Apparatus for automatically measuring dust concentration in flue gas
DE19503663A1 (en) * 1994-01-28 1995-08-03 Joerg Prof Dr Hartung Sampling of micro organisms in the ambient air
FR2725184A1 (en) * 1994-09-30 1996-04-05 Bauffette Laurent PACKAGING FOR TAPE FOR COLLECTING SOLID OR GAS PARTICLES AND APPARATUS CAPABLE OF USING THE SAME
DE19649811A1 (en) * 1996-12-02 1998-06-04 Abb Research Ltd Device for analyzing liquids

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004010109A2 (en) * 2002-07-19 2004-01-29 Abb Patent Gmbh Mobile analyzing device
WO2004010109A3 (en) * 2002-07-19 2004-04-08 Abb Patent Gmbh Mobile analyzing device
WO2014005168A2 (en) * 2012-07-04 2014-01-09 Wolfgang Vogl Method for examination of a sample
WO2014005168A3 (en) * 2012-07-04 2014-02-27 Vwm Gmbh Method for examination of a sample

Also Published As

Publication number Publication date
AU2002344996A1 (en) 2003-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69530636T2 (en) Infrared sensor for nitrogen oxide with water vapor compensation
EP1904826B1 (en) Systems and methods for biological and chemical detection
DE4124920A1 (en) Biochemical analyser esp. for blood analysis - has attenuated total reflection prism., sample concentrator and IR source
DE4214840A1 (en) Infrared absorption spectroscopy system or White cell for simultaneous analysis of constituents of fluid - provides wall of measurement cell with mirrors and interference filters behind which are located photodiode detectors.
US8988687B2 (en) Matrix for detection/analysis of residues
EP1212598A2 (en) Method and device for the quantitative gas analysis
EP2239557A1 (en) Method for measuring airborne biological hazardous agents
Roush The design, sample handling, and applications of infrared microscopes: A symposium
EP0427943B1 (en) Fibre-optic sensor for the detection of photothermic effects
WO2003102548A1 (en) Analysis device for monitoring the quality of a gaseous substance or substance mixture, particularly air
DE102014108630B4 (en) Device and method for performing optical measurements on fluid substances in vessels with a longitudinal direction
DE3204146A1 (en) Method of measuring the composition and local concentration of substances at surfaces
EP0767709B1 (en) Device for recognising, sorting and/or separating different substances or objects
DE10033457A1 (en) Transmission spectroscopic device for containers
EP3104164B1 (en) Measuring system for monitoring the quality of tablets
DE102012208865B4 (en) Optical sensor and method for detecting a substance
EP0921369A2 (en) Measuring device to determine the change in contour of a specimen for tensile test by various temperatures
DE10324973B4 (en) Arrangement and method for the optical detection of chemical, biochemical molecules and / or particles contained in samples
WO2004010109A2 (en) Mobile analyzing device
DE2056291A1 (en) Device for differentiating, numbering and sorting particles according to their microstructure
US6372184B1 (en) Shipboard automatic liquid (chemical) agent detector
EP0360901A1 (en) Method and device for the sampling and analysis of hydrocarbons
WO2004023107A1 (en) Gas-analyzing device for monitoring the quality of a gaseous material or mixture of materials, particularly air
DE102012207796A1 (en) Sample collection unit, system and method for microbiological air analysis
EP1594613B1 (en) Method for the investigation of cellular samples

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AU CA CN IN JP KP KR MX SG US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: JP