用于计量物质的设备制造技术

用于计量到目标容器(Z)中的物质的设备包括可拾取和释放计量工具(40)的抓取工具(30)和秤(50)。计量工具(40)被构造成粘性体，尤其以小玻璃棒的形式，该粘性体例如通过浸入物质(S)中而被物质(S)润湿，使得少量的可由秤(50)测量的物质保持粘附在计量工具上。一旦通过计量工具(40)拾取了预期量的物质，则将计量工具(包括粘附在其上的物质(S))释放到目标容器(Z)中。控制器(100)控制秤(50)和抓取工具(30)，并决定由计量工具(40)拾取的物质的量是否是可用的，或者是否应拾取更多的物质，或是否应丢弃计量工具并用新的计量工具拾取稍微少些的物质。这允许液体和粉状物质在毫克范围甚至亚毫克范围内进行计量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于计量物质的设备
本专利技术涉及根据独立权利要求1和17的前序部分的用于计量到目标容器中的物质的设备和方法。
技术介绍
计量物质是样品制备以及配方制备和化学反应中的核心挑战之一。特别的挑战始终是以尽可能最低的技术费用确保计量的最大可能的精度和准确度。虽然这在量超过20-50mg的情况下实施在技术上是相当简单的，但是低于这些限值，进行准确且精确的计量操作是非常复杂和高成本的。特别是当进行毫克或亚毫克范围的计量操作时，传统的液体或固体计量工具不再有用(也就是说，不再准确和精确)。当大量不同的物质有待计量以及将物质或其一部分从一个容器移动到另一个容器时尤其如此。传统的计量工具，诸如泵控计量针或固体计量装置(例如借助于蜗轮或磨机状传送机构计量固体物质的粉末或颗粒)已经不能胜任一位数到两位数毫克的范围，例如针对待计量液体的最小可能的滴尺寸(通常约10-20毫克)或待分配固体的最小可能的量(同样在10-20毫克的范围内)。通过这些装置，更小量的精确的和可再现的计量是不可行的。然而，尤其是，当例如从物质库中挑选出单独的物质时，这些工具原则上是不合适的，因为首先将这种物质导入挤出机中以便随后实施单个的计量操作然后对于进一步的物质做同样的操作是没有意义的。WO03/098170A1描述了一种计算机控制的计量设备，该计量设备适用于几乎任何稠度(粉状、液体、油性、糊状、树脂状)的物质。在一个实施例中，计量设备装配有针式填充头，该针式填充头附接到电子秤上，针式填充头与秤一起安装在机械臂上并且可以通过机械臂在三维中移动。针式填充头具有针支撑件，以朝向底部开口的小管形式的多个计量针以0.1-5mm的不同直径的组的形式安装在该针支撑件上。为了拾取物质，借助于机械臂将计量针或管以限定的方式浸入或插入待拾取物质中，该物质存在于储存容器中，在浸入或插入期间，不同量的物质(取决于管的直径)进入管的下端并保持悬浮在其中。然后将针式填充头升高并引导至待填充容器的开口上方。然后将设置在针式填充头中的柱塞从上方选择性地插入管中，并且将存在于管中的物质从管排出到容器中。计量操作是逐步实现的，也就是说，管的排空开始于较大直径的管并继续朝向较小直径的管，直到在该逐步接近的过程中达到了期望计量量。在每个计量步骤中添加到容器中的物质的量(管的排空)借助于秤记录，如果尚未达到期望计量量，则电子控制器致使进一步的管的逐步排空。此外，还可以提供更精确的另外的秤，容器搁置在该秤上，并且通过该秤可以精确地记录实际计量量。虽然从WO03/098170A1中已知的计量设备解决了不同物质稠度的问题，但是它不适合或仅具有有限的适用性来填充小的和极小的、容量在毫克或亚毫克范围内的物质容器。一个原因是这种物质容器(所谓的小瓶)非常小，并且通常在架子中一个接一个地紧密排列在一起，并且物质通常以如此小的量存在，使得它们甚至不能覆盖底部或物质甚至不能粘附在容器壁上。由于这种物质容器的开口非常小而不能同时容纳针式填充头的所有管，因此必须针对每个单个的计量操作移动针式填充头，以便将适合的管准确地定位在物质容器的上方。然而，在这种情况下，至少一些相应的相邻管将位于架子中的其它物质容器中的一个或更多个的上方，于是那些物质容器的污染风险将非常高。出现类似问题是由于要从中取出待填充物质的储存容器必须是某种最小尺寸，以便针式填充头的管可以进入它们。然而，物质库通常包含许多量如此少的物质，使得储存容器对于使用已知的计量设备而言简直太小。另一个严重的问题在于污染本身的固有风险。由于其不能够可靠地排出，物质的痕迹将保留或粘附在与物质接触的液体或固体计量设备的部件上，因此在每次不同物质的计量操作之前必须彻底清洁所涉及的部件。然而，这是相当劳动密集型的。可替换地，当然也可以完全替换计量工具或至少其承载物质的部件(计量工具，例如针、液体盒、固体容器......)。然而，这同样是费力的，并且最重要的是需要存储大量的计量设备和计量工具，这在经济上是不受欢迎的。另一个问题还在于，在如此小量范围内的液体或粘性物质的情况下，毛细力相对来说是高的，并且即使在相对紧的圆柱体中，液体物质具有在柱塞和圆柱体之间上升的趋势。这些组件必须费力地密封，这对于一次性工具来说是昂贵的，并且最重要的是，是物质依赖性的。此外，当排出液体物质时，也难以排出(也就是说难以释放)任何低于所涉及的物质的滴的大小的任何东西。
技术实现思路
目前本专利技术的目的是提供一种计量设备，该计量设备避免了已知计量设备的所述缺点，同时还适用于计量毫克和亚毫克范围内的液体和固体。更具体地说，限定一种用于计量设备的经济的解决方案，该解决方案适用于广泛的物质，但是尤其适用于液体，并且能够以足够的精度计量甚至极少量的物质，直至毫克和亚毫克范围，并且通过该解决方案能够可靠地避免污染问题而无需任何特殊的费用。本专利技术根本的问题通过根据本专利技术在独立权利要求1中限定的用于计量物质的设备，以及在独立权利要求17中限定的用于计量物质的方法来解决。根据本专利技术的计量设备的特别有利的改良和实施例和根据本专利技术的计量方法的特别有利的改良和实施例将从各自的从属权利要求中是显而易见的。关于计量设备，本专利技术的核心在于以下：用于计量到目标容器中的物质的设备包括用于拾取和释放物质的计量工具。计量工具被构造成粘性体，待计量物质能够粘附在该粘性体的表面上。设备具有抓取工具，通过该抓取工具可拾取、保持和再释放计量工具。设备被构造成向计量工具提供待计量物质，使得待计量物质粘附在计量工具上，并借助于抓取工具将具有粘附物质的计量工具释放到目标容器中或浸入目标容器中，直到粘附物质已从目标容器分离。设备还具有用于确定粘附到计量工具上的物质的量的秤，以及用于秤和用于抓取工具的控制器。通过将计量工具构造成粘性体，可以计量极少量的物质。粘附在计量工具上的物质的量可通过秤来确定。计量工具浸入目标容器中直至粘附物质已从目标容器分离的变型在物质被释放到溶液中时是特别有利的，因为在计量工具浸入溶液中时粘附在计量工具上的物质可以简单地溶解在溶液中。有利地，粘性体被构造成棒，优选地被构造成圆柱形棒。非常特别有利地，粘性体在其不旨在被抓取工具保持的端部处被构造成阻碍滴形成，优选地为圆形的或逐渐变细至一点。这在直径相对大的情况下是特别有利的。在直径非常小的情况下，它不太相关或者是自动提供的，因为此时滴的粘性表面本身就小。粘性体还可有利地被构造成整体为棒的形式，特别是逐渐变细至一点的圆锥形棒。粘性体的这种有利构造允许简单且经济地生产粘性体，使得粘性体适合于一次使用。计量工具作为一次性主体的构造首先使得能够计量具有许多不同稠度的物质(尤其是液体，但也包括粉末等)，其次，完全消除了污染问题，因为凭借其极其简单的设计，计量工具可以如此经济地生产，使得在每次使用后都可以丢弃。基本构思是计量工具的一部分具有待计量物质，少量物质保持粘附在计量工具上。然后将具有粘附在其上的物质的计量工具移动到目标器皿，该计量工具被释放或浸没在该目标器皿中。这很容易校准，因为用相同物质在相同条件下，向表面提供物质是可再现的，也就是说在统计误差范围内是相同的，特别是通过含有待计量物质的物质容器中相同的浸入深度，并且特别是在细的圆柱形棒的情况下，这可以容易地预先计算新的浸入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于计量进入目标容器(Z)中的物质的设备，所述设备具有用于拾取和释放物质(S)的计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)，其特征在于，‑所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)被构造成粘性体，待计量物质(S)能够粘附在所述粘性体的表面上；‑所述设备具有抓取工具(30)，利用所述抓取工具(30)能够拾取、保持和再释放所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)；‑所述设备被构造成向所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)提供待计量物质，使得所述待计量物质粘附到所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)，并通过所述抓取工具(30)将带有粘附物质的所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)释放到所述目标容器(Z)中或浸入所述目标容器(Z)中，直至所述粘附物质已从所述目标容器(Z)分离；‑所述设备具有秤(50、70)，所述秤(50、70)用于确定粘附到所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)的物质(S)的量；以及‑所述设备具有用于所述秤(50、70)和用于所述抓取工具(30)的控制器(100)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.07 CH 287/161.一种用于计量进入目标容器(Z)中的物质的设备，所述设备具有用于拾取和释放物质(S)的计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)，其特征在于，-所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)被构造成粘性体，待计量物质(S)能够粘附在所述粘性体的表面上；-所述设备具有抓取工具(30)，利用所述抓取工具(30)能够拾取、保持和再释放所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)；-所述设备被构造成向所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)提供待计量物质，使得所述待计量物质粘附到所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)，并通过所述抓取工具(30)将带有粘附物质的所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)释放到所述目标容器(Z)中或浸入所述目标容器(Z)中，直至所述粘附物质已从所述目标容器(Z)分离；-所述设备具有秤(50、70)，所述秤(50、70)用于确定粘附到所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)的物质(S)的量；以及-所述设备具有用于所述秤(50、70)和用于所述抓取工具(30)的控制器(100)。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述粘性体(40、41、42、43、44、45、46、47、49)被构造成棒，优选地被构造成圆柱形棒。3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述粘性体(42、43)在其不旨在被所述抓取工具(30)保持的端部处被构造成阻碍滴形成，优选地为圆形或逐渐变细至一点。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述粘性体(44)被构造成棒，优选地被构造成逐渐变细至一点的圆锥形棒。5.根据权利要求1-4中任一项所述的设备，其特征在于，所述粘性体(45、46、47)在其不旨在被所述抓取工具(30)保持的端部处具有粘附增强表面结构。6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述粘性体(48)是类球形的，优选地为球形的。7.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其特征在于，所述粘性体(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)的最大直径的范围为0.1mm至3mm，优选地为0.1mm至2mm，更优选地为0.1mm至1mm。8.根据权利要求1-7中任一项的设备，其特征在于，所述粘性体(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)由化学惰性材料组成。9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述粘性体(40、42、43、44、45、46、47、48)由玻璃组成。10.根据权利要求1-8中任一项所述的设备，其特征在于，所述粘性体(41、49)是被铁磁性地构造的、或被构造成可静电充电或可电磁充电。11.根据权利要求1-10中任一项所述的设备，其特征在于，所述秤(50)被构造和配置成用于测量物质容器(A)的重量，所述待计量物质(S)能够从所述物质容器(A)取出。12.根据权利要求1-10中任一项所述的设备，其特征在于，所述秤(70)被构造和配置成用于测量由所述抓取工具(30)保持的所述计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)的重量。13.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备装配有升降装置(32)，所述抓取工具(30)能够通过所述升降装置升降，所述升降装置与所述控制器(100)协作。14.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备具有机械臂(10)，所述机械臂与所述控制器(100)协作并且所述抓取工具(30)附接在所述机械臂(10)上，所述抓取工具(30)借助于机械臂(10)优选在所有的三个空间方向上可移动并且还绕竖直旋转轴线可移动。15.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备具有架子(39)，所述架子(39)用于若干组多个相同或多个至少在某种程度上不同的计量工具(40、41、42、43、44、45、46、47、48、49)或至少一个用于计量工具的分配器。16.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备具有分配工具(35)，所述分配...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗尔夫·盖莱，帕斯卡·查普尤斯，马库斯·辛德，
申请(专利权)人：凯米斯彼得技术股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH