Роботизированные анализаторы

Обзор

Высокотехнологичная роботизированная платформа SP2000 от Skalar предлагает удобные автоматизированные и индивидуальные решения рутинных аналитических задач. Возможна автоматизация, таких методов анализа, как БПК, ХПК, тестовые наборы (ST-ХПК, TP, TN и др.), pH, электропроводность (EC), щелочность, карбонаты/бикарбонаты, мутность, цветность, ионоселективные электроды (ISE) и гранулометрический состав почвы, автоматическое взвешивание и фильтрация образца, автоматическое пипетирование образца и т.д.

Возможны комбинации анализов или методики, изготовленные под задачу клиента. Все используемые методики соответствуют международным нормам ISO, EPA, Standard Methods и DIN и т.д

Модульный дизайн и гибкая определяемая пользователем автоматизация позволяет приборам соответствовать Вашим строгим требованиям по повышению производительности и точности результатов, уменьшая при этом время обработки образца, расходы на анализ образца, исключение ошибок и взаимное влияние оператор/ образец.

Приборы могут быть оснащены одной или двумя роботизированными руками, что в общей сложности даёт 8 независимых подвижных манипуляторов. С помощью второй руки можно, например, увеличить пропускную способность, используя несколько зондов или выполнять два метода одновременно, таких как, БПК и ХПК или комбинации других методов.

Вся платформа заключена в корпус с защитной передней и боковыми крышками, что соответствует действующим нормам СЕ. Контроль над анализаторами осуществляется при помощи программного обеспечения RoboticAccessTM, практичный пакет программного обеспечения включает предварительно заданные методы анализа, планировщик анализов, определяемую пользователем рабочую таблицу для образцов, печать и экспорт полученных данных в LIMS/Excel и обширные функции контроля качества анализа.

Роботизированные платформы серии SP2000 можно расширять и модифицировать в соответствии с изменяющимися потребностями, оправдывая Ваши первоначальные инвестиции.

БПК

Анализ биохимической потребности в кислороде (БПК) является одним из наиболее распространенных методов для лабораторий по анализу воды. Данный анализ используется в качестве индикатора на содержание органических веществ в воде. Компания Skalar представляет самую гибкую роботизированную платформу серии SP2000, доступную на сегодняшний день. Помимо современного дизайна и новейших технологических инноваций, платформа легко вмещает от 18 до 198 БПК бутылей. Анализатор разработан в соответствии с требованиями современных лабораторий, с учетом пропускной способности, уровня автоматизации, вместимости по образцам и т.д. Анализ проводится в соответствии со всеми (меж) национальными правилами, такими как, EPA 405.1/ISO 5815-1 / EN-1899-1/2, Стандартные методы 5210 B, DIN 38409 и т.д., а также согласно требованиям пользователей.

Базовая система:

Самый маленький и основной роботизированный анализатор БПК от Skalar состоит из платформы XYZ, штатива на 18 позиций для бутылей БПК, кислородомера и измерительного прибора (который может вмещать электроды оптические или мембранные), манипулятора, мешалки, станции промывки и защитных передних и боковых крышек.

В дополнение к этой базовой конфигурации имеются следующие автоматические опции для полной автоматизации анализа БПК:

1. Автоматическое добавление воды для разбавления
2. Автоматическое добавление нитрифицирующего ингибитора (ATU)
3. Автоматическое добавление затравки
4. Автоматическое закупоривание/откупоривание бутылей
5. Автоматическое пипетирование образца
6. Автоматическая инкубация

Системы могут быть расширены, максимальное количество штативов составляет 11, можно использовать несколько кислородомеров, что обеспечивает высокую скорость обработки образцов. Вторая роботизированная рука используется для увеличения пропускной способности или выполнения дополнительных задач, таких как, автоматическое пипетирование образца в БПК бутыли или регулировка рН образцов. Анализатор можно использоватьн со всеми доступными стандартными БПК бутылями, а также с широким спектром штативов для размещения их в различных инкубаторах. Для инкубирования образцов можно использовать крышку, полностью закрывающую платформу анализатора.

Стандартная последовательность анализа БПК:

Образцы пипетируются, вручную или автоматически в БПК бутыли, идентификация образцов и добавление растворов для разбавления регистрируется вручную или загружается из LIMS (информационно-управляющей системы) в таблицу с образцами. Бутыли помещаются в штативы, которые устанавливаются в роботизированный анализатор. Бутыль откупоривается и наполняется нитрификационным ингибитором (ATU) и/или затравкой и разбавляется водой. Образцы перемешиваются, и измеряется начальное кислородное число. Бутыли закупориваются, кислородомер и мешалка промываются, перед переходом к следующему образцу. Данная процедура повторяется, пока не зарегистрируется значение кислорода для всех образцов. Штативы с образцами помещаются в инкубатор на 5 дней при температуре 20°C. После инкубации штативы помещаются в роботизированный анализатор. Оператор запускает анализатор. Бутыли откупориваются. Образец перемешивается и измеряется окончательное кислородное число. Подсчитывается величина БПК. Бутыль закрывается. Данная процедура повторяется до тех пор, пока не будут измерены все образцы. Данные отображаются на экране, также можно распечатать или преобразовать в файле, совместимые с другими программными обеспечениями и LIMS.

Этапы автоматизации

Пипетирование образца
Настройка pH образца
Добавление нитрифицирующего ингибитора (ATU) и/или затравки
Добавление воды для разбавления
Гомогенизация образца
Измерение исходной величины растворенного кислорода (DO1)
Промывка зонда/мешалки между каждыми измерениями
Закупоривание/откупоривание бутылей (опция)
Измерение конечной величины растворенного кислорода DO2
Вычисление БПК в соответствии с требуемыми нормами

Если есть необходимость в других анализах, таких как, рН, проводимость, мутность, щелочность, то эти методы могут быть объединены с методикой БПК на одном и том же роботизированном анализаторе.

ХПК

Определение химического потребления кислорода (ХПК) обычно используется для определения количества органических загрязнителей в поверхностных и сточных водах. Значение ХПК является полезным индикатором для измерения качества воды. Анализаторы серии SP2000 от Skalar может быть сконфигурированы для автоматизации анализа ХПК в соответствии с методом запаянной трубки (ST-COD) ISO 15705 и EPA 410.4 или классическим методом титрования ISO 6060.

1. Определение ST-ХПК в соответствии с ISO 15705 / EPA 410.4

Метод ST-ХПК основан на точно такой же реакции, как описано в классическом методе, но вместо титрования используется фотометрический способ обнаружения. Преимуществом метода ST-ХПК является использование предварительно подготовленных трубок, которые минимизируют обращение с токсичными и опасными реагентами.

Анализатор SP2000 ST-ХПК

Анализатор состоит из XYZ системы для обработки образцов и оснащен съемными штативами для пробирок и тестовых трубок, поэтому дополнительные партии образцов могут быть легко подготовлены и установлены в штатив во время анализа. Анализатор сконструирован для размещения от 24 до 336 пробирок в одной партии. Анализатор оснащен роботизированной рукой с двумя манипуляторами, один с захватом, а второй с иглой для отбора проб и мешалкой.

Более того, анализатор имеет откупорочное и закупорочное устройство, вертикальную мешалку для быстрого растворения твердых реагентов в тестовых наборах и перемешивания образца, а также вращающийся шейкер для перемешивания содержимого пробирки перед измерением. В анализаторе имеется отделение для дополнительных реагентов и, если необходим нагрев пробы, анализатор оснащен двумя термореакторами с регулируемыми температурами. Измерения проводятся в фотометре, результаты отправляются в программное обеспечение RoboticAccess ™ для дальнейшей обработки данных и контроля анализа.

Анализаторы можно использовать с любыми доступными реакционными пробирками для ХПК, прибор совместим с различными фотометрами. Помимо анализа с тестовыми наборами, как описано выше, данная платформа может быть использована для комбинированного анализа ХПК и других тестовых анализов, например, общие фосфаты, общий азот и т.д. Пример конфигурации прибора для комбинированного анализа: 48 пробирок ХПК, 24 пробирки на общий фосфор и 12 пробирок на общий азот в одной партии.

Стандартная последовательность анализа ST-ХПК:

Пробирки помещаются в штативы и переносятся в анализатор. Анализатор поднимает пробирки, перемешивает их содержимое, откупоривает крышки. Образец автоматически пипетируется в реакционную пробирку. Реакционная пробирка закупоривается и переносится в вертикальный шейкер. Содержимое пробирок перемешивается, и пробирки переносятся в реактор, где они нагреваются в течение 2 часов при температуре 150 C. Анализатор отслеживает время реакции. Когда реакция завершена, анализатор размещает пробирки в штатив для охлаждения до 60°C, после чего содержимое перемешивается, пока оно еще теплое. Как только образцы охладились до комнатной температуры, проводят измерение на спектрофотометре на заданной длине волны. Концентрация отображается в виде результатов в рабочем окне программного обеспечения, и данные могут быть перемещены в LIMS (информационно-управляющую систему).

Этапы автоматизации

Отбор образца
Откупоривание/закупоривание пробирки
Пипетирование образца
Перемешивание образца
Размещение образца в нагревательном реакторе
Нагрев образца в течение 2-х часов при температуре 150˚C
Перенос образца в штатив для охлаждения
Гомогенизация образца
Измерение концентрации ХПК
Перенос пробирки в штатив

2. Определение ХПК в соответствии с ISO 6060

Анализатор SP2000, вместе с системой минерализации SP5000, обеспечивает автоматизацию классического метода определения ХПК. Процедура включает: два часа минерализации образца с серной кислотой, дихроматом калия и катализатором. После кипячения с обратным холодильником, образцы охлаждают и автоматически оттитровываются железоаммонийными квасцами (железо (III) аммоний сульфат), чтобы определить избыток окисляющего агента.

Анализатор SP2000 ХПК

Анализатор состоит из систему обработки образцов XYZ и может вмещать от 4 до 6 сменных штативов, на 20 образцов каждый. Образцы остаются в тех же сосудах, от минерализации до титрования. Кроме того, анализатор оснащен титратором, бюреткой и мешалкой. Для расширения анализатора, его можно оснастить двумя титраторами, не меняя бюретки.

Стандартная последовательность ХПК анализа:

Образцы пипетируются в пробирки ХПК, добавляется заданный объем дихромата калия и серной кислоты к каждому объему образца вручную или автоматически. Данные по образцам и фактор разбавления заносятся в таблицу с образцами. Штатив с пробирками помещают в платформу автоматизированного минерализатора SP5000. Обратный холодильник подсоединяют к каждой пробирке с образцом. В течение 2 часов проводят минерализацию образцов при температуре 180 °C, далее образцы охлаждают. Промывают обратные холодильники. Штативы помещают в платформу роботизированного анализатора SP2000. Анализатор запускается оператором. Образец перемешивают и оттитровывают автоматически железоаммонийными квасцами, пока не будет достигнута точка эквивалентности.

Этапы автоматизации

Подготовка образцов
Минерализация образца
Промывка обратного холодильника
Гомогенизация образца
Титрование образца
Промывка кончика бюретки/мешалки между измерениями
Подсчет величины ХПК

Бюретка, зонд и мешалка промываются перед тем, как перейти к следующему образцу и та же процедура выполняется для всех образцов, до тех пор, пока не будут зарегистрированы значения для всех образцов. Значение ХПК рассчитывается для каждого образца. Данные могут быть представлены на экране, распечатаны или преобразованы в файл, совместимый с другим программным обеспечением и LIMS.

SP5000 Автоматический минерализатор образцов

Минерализатор используется для минерализации образцов во время анализа ХПК. Минерализатор состоит из системы подъема, штатива для охлаждения, блока минерализации, штатива для пробирок и контроллера с дисплеем. Контроллер устанавливает температуру и время для нагрева пробы, а также отвечает за все подъемные движения и размещение штатива для охлаждения проб. Образцы кипятят в течение 2 часов с обратным холодильником. Процесс проходит полностью автоматически после того, как штатив с пробирками был загружен оператором в минерализатор. После минерализации штатив для пробирок готов к промывке.

Тестовые наборы

Готовые к использованию тестовые фотометрические наборы используются многими лабораториями по анализу воды по всему миру. Многие поставщики предлагают данные наборы для определения наиболее важных параметров в анализе воды и сточных вод, например, набор для ХПК, общих фосфатов, общего азота, аммонийного азота, нитритов и т.д. Использование этих комплектов является простым и безопасным, но все еще требует различных дополнительных операций, выполняемых вручную во время анализа, например, пипетирование образца, откупоривание, закупоривание пробирок и перемещение пробирок. Этот процесс может быть особенно утомительным и трудоемким при увеличении количества анализируемых образцов, или анализируемых параметров.

Компания Skalar разработала новый роботизированный анализатор серии SP2000 для полной автоматизации анализа с помощью готовых к использованию тестовых фотометрических наборов. Анализатор представляет собой полностью автоматизированное решение для пипетирования образцов, перемешивания, нагрева, охлаждения и измерения любых проб воды и сточных вод с помощью фотометрических тестовых наборов.

Роботизированный анализатор серии SP2000 вмещает от 24 до 336 пробирок в одной партии. Анализатор может проводить несколько анализов параллельно или последовательно для каждого образца индивидуально.

Анализатор может быть оснащен второй роботизированной рукой: для увеличения скорости обработки образцов, используя второй захват, иглу для отбора проб и мешалку или для выполнения дополнительных задач, таких как, анализ с тестовым фотометрическим набором в сочетании с другой методикой, например, БПК. Роботизированная платформа имеет защитные передние и боковые крышки, что соответствует действующим нормативам СЕ и поддерживается практичным и гибким пакетом программного обеспечения RoboticAccess ™, который включает в себя предустановленные файлы методик анализа, содержащие последовательность анализа, определяемая пользователем рабочая таблица с образцами, расширенные функции контроля качества анализа. Анализатор работает с тестовыми наборами и спектрофотометрами от различных поставщиков.

pH/электропроводность/Титрование

Роботизированные анализаторы Skalar могут осуществлять автоматизацию определения pH, электропроводности, титрования, мутности и цветности в одном приборе для последовательного или одновременного их анализа. Для соответствия требованиям любой лаборатории, возможно изготовление конфигурации прибора по индивидуальному заказу. Такая опция включает выбор разнообразных применений, рабочей последовательности и комбинирование различных штативов для образцов и реакционных сосудов.

Например, если система скомпонована для анализа питьевой воды по следующим параметрам: pH, электропроводность, щелочность и мутность, то пользователь определяет самостоятельно последовательность анализа - параллельный или последовательный. Система также позволяет проводить выбор выполнения анализа каждого индивидуального образца.

Создана специальная конфигурация роботизированного анализатора SP2000 для измерения рН в луночных планшетах. Манипулятор оснащен двумя отдельными специальными рН электродами для одновременного измерения рН двух различных образцов. Вместимость этого анализатора составляет до 768 образцов в партии, распределенных по восьми 96-луночным планшетам.

Гибкая конструкция роботизированных анализаторов серии SP2000 позволяет сочетать различные приложения, такие как, щелочность, растворенный кислород, проводимость, цветность, рН, жесткость, мутность, титрование, ионоселективные электроды (ISE) в одной экономичной системе.

pH почвы

На доступность минералов для растения существенное влияние оказывает значение pH почвы. Каждое растение имеет свое значение pH, при котором оно оптимально растет и плодоносит. Одним из наиболее всеобщих требований по анализу почвы является определение величины pH в образцах почвы. Специализированные лаборатории анализируют почву и предоставляют фермерам необходимую информацию. На основе результатов, может быть подобран подходящий метод для улучшения свойств грунта, и как результат увеличение размеров урожая и уменьшение затрат.

Анализатор SP2000 для определения pH в почве

Роботизированный анализатор может быть сконфигурирован для измерений величины pH-почвы в водных экстрактах, а также в экстрактах KCl, CaCl2 или других экстрактах. Процесс включает автоматическую калибровку зонда и добавление экстрагирующего раствора, автоматическое перемешивание, определенное время для отстаивания образцов, измерение. Анализатор может вмещать до 792 контейнеров (объемом 50 мл). Для очень больших партий анализатор может быть оснащен двумя роботизированными руками, каждая с несколькими рН электродами, в общей сложности до 8 электродов.

Стандартная последовательность анализа pH в почве

После навешивания образцы помещаются в штатив. Штативы переносятся в анализатор. Анализатор добавляет экстрагирующий раствор и перемешивает образцы. Между каждыми операциями производится промывка зонда. После предписанного периода оседания образцы перемешиваются снова. Измеряется значение величины pH каждого образца. Измеренные значения величины pH каждого образца высчитываются и сохраняются.

Этапы автоматизации

Добавление экстрагирующего раствора
Перемешивание образца
Автоматическая калибровка зонда
Промывка зонда
Измерение pH
Подсчет результатов

В дополнение к анализу рН, дополнительные параметры, такие как, проводимость могут быть добавлены к основной конфигурации рН-анализатора.

Глинистая фракция

Для контроля состояния окружающей среды и строительных целей важно классифицировать почвы. Классификация почвы базируется на нескольких факторах, таких как абсорбция, способность давать усадку или набухать, влагоудержание и пропускающая способность. Большинство этих факторов независимо коррелируют с размером частиц (0-2 микрона) почвы. Глинистая фракция измеряется в соответствии с ISO 11277 и позволяет классифицировать почву в принятых классах.

Анализ выполняется в три этапа:

1. Взвешивание образца и разделение на фракции
2. Удаление органического вещества и карбонатов
3. Определение глинистой фракции

Компания Skalar разработала концепцию автоматизации второго и третьего этапов данного процесса, используя роботизированные анализаторы. Автоматизация третьего этапа имеет особый интерес, т.к. точный расчет по времени и высота подъема включены в данный процесс.

Стандартная последовательность удаления органического вещества/карбонатов:

После взвешивания образцы помещаются в бутыль. Бутыли устанавливают в роботизированный анализатор SP50 и добавляется определенное количество воды. Бутыли с образцами нагреваются до тех пор, пока не будет достигнута точка кипения. Образец кипятится около 30 мин.

Этапы автоматизации

Удаление карбонатов
Удаление органического вещества
Промывка образца

Во время нагревания и кипячения каждые 30 мин вносится 5 мл перекиси водорода для удаления органического вещества. Образец охлаждают. Повторяют тот же процесс, но теперь с добавлением соляной кислоты для удаления карбонатов. Во время всего процесса через определенные интервалы добавляется вода во избежание чрезмерного кипячения образца.

Стандартная последовательность гранулометрического анализа:

Образец помещается в мерный цилиндр, объемом 500/1000 мл.Роботизированный анализатор SP2000 автоматически вносит раствор

пирофосфата натрия и доводит суспензию до объема дистиллированной водой. Образец гомогенизируется в течение заданного пользователем времени.После периода оседания (до 8 часов) производится отбор фракции из суспензии на определенной глубине цилиндра, и данная фракция автоматически переносится в чашку для выпаривания.

Этапы автоматизации:

Добавление пирофосфата
Добавление воды для разбавления
Гомогенизация образца
Отбор образца
Перенос образца
Дозирование образца
Высушивание образца в алюминиевой чаше

После высушивания остаток образца взвешивается, и гранулометрический состав высчитывается программным обеспечением.

Данный процесс также может быть выполнен без присутствия и поддержки оператора ночью. Кроме того, также возможно измерять другие фракции.

ПО

Программное обеспечение RoboticAccess ™ выполнено в виде гибкой и многозадачной программы для управления роботизированными анализаторами Skalar. Полученные результаты обрабатываются, в то время как, идет сбор новых результатов по анализируемым образцам и планируется следующий анализ. Код доступа и пароль требуются до начала работы на приборе, чтобы предотвратить несанкционированный операции и модификации данных.

Файлы методов анализа, которые содержат инструкции для анализатора по выполнению технических условий анализа, предварительно настроены в программном обеспечении Skalar, в соответствии с (меж) национальными правилами или в соответствии с требованиями пользователя.

Анализ очень легко начать, достаточно выбрать нужную программу и создать рабочую таблицу, перетаскивая штативы в анализатор. После того, как создана рабочая таблица, и определена последовательность анализа, можно начинать анализ или запланировать его на другое время. Все методики могут быть запрограммированы для анализа. Статус текущего анализа можно отследить на экране, результаты отображаются на графике. В процессе выполнения анализа можно добавить приоритетные образцы или исключить образцы из анализа.

Результаты могут быть распечатаны в удобном для пользователя формате отчета и экспортированы в txt, excel или LIMS. Завершенные анализы архивируются, производится резервное копирование, и они могут быть восстановлены позже.

Интегрированная система контроля качества анализа обеспечивает получение точных результатов и полное соответствие с требуемыми нормами. Можно анализировать контрольные образцы, создавать графики контроля качества вместе с другой ценной статистической информацией. Могут быть включены протоколы CLP, которые позволяют самостоятельно предпринимать роботизированным анализаторам автоматические действия, если образцы контроля качества анализа и CLP вышли за установленные пределы. Данная опция гарантирует получение высокоточных результатов и автоматический контроль качества функционирования роботизированного анализатора.