自动实验装置以及使用该自动实验装置的自动实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于将样品放入压力容器中并自动地在预定的温度和压力下进行样品的化学及/或物理的反应的自动实验装置和使用该自动实验装置的自动实验方法。根据本发明专利技术的实施方式，能够从始至终自动地进行实验且不需要用户的参与。结果，能够防止由于手动操作而导致气体泄露以及人体暴露于有害气体的风险。该装置包括控制器，该控制器配置成在样品保持部件气密地固定至压力容器且样品容纳于压力容器的样品收纳室内的状态下，在预定的温度和压力下，自动地进行反应进程。

【技术实现步骤摘要】
自动实验装置以及使用该自动实验装置的自动实验方法本申请主张2017年3月8日提交的美国专利申请No.62/468,853以及2017年6月23日提交的美国专利申请No.15/631,622的优先权，其通过引用而全部结合到本文中。
本专利技术涉及一种自动实验装置以及使用该自动实验装置的自动实验方法，更具体地，涉及一种用于将样品放入压力容器中并自动地在预定的温度和压力下进行样品的化学及/或物理的反应的装置和方法。
技术介绍
从专利US9,132,406已知一种利用微波而在样品上开始且/或促进化学及/或物理的反应的装置。该装置包括压力容器，并且，该压力容器限定反应室。将样品放入用于在样品上开始且/或促进化学及/或物理的高压反应的反应室。此外，压力容器包括绝缘衬里(所谓的衬垫)，该绝缘衬里用作压力容器的绝缘层，以改善压力容器的热阻。绝缘衬里优选由塑料、聚四氟乙烯(PTFE)、陶瓷、或者钽制成。并且，绝缘衬里用于防止压力容器的内衬里被反应物及/或产物化学地污染、腐蚀，并保护压力容器的内衬里。此外，盖子设在压力容器之上，并配置成打开或关闭压力容器。当盖子关闭压力容器时，压力容器的上部和盖子被夹具夹合，从而封闭压力容器。更具体而言，当盖子就位于压力容器的上部时，共同形成圆形金属夹具的两个夹座能够闭合。当两个钢制夹座闭合时，能够彼此抵靠地被螺栓紧固。螺栓的螺纹与形成于两个夹座中的一个的反向螺纹接合，使得后者能够被拉向彼此。螺栓的螺纹的一部分突出并超过一个夹座的反向螺纹，具有由此防止螺栓沿着脱离夹具的方向被旋出的长度。在该状态下，螺栓被手动旋转，以锁定该两个夹座，使得盖子和压力容器被气密地固定。在该气密地固定的状态下，气体被供应至反应室中，以增加压力容器的内部压力。这时，产生微波，以加热样品，从而进行样品的反应。在反应终止之后，通过手动拧松螺栓而松开夹具，并且，从压力容器移出样品。在这种常规实验装置中，如上所述，在样品被放入压力容器中之后，应当通过手动拧紧螺栓而气密地固定夹具，并且，在反应完成之后，应当通过手动拧松螺栓而松开夹具。取决于样品的种类，可能产生对人体有害的气体作为反应产物。结果，这构成了一个问题：用户在亲自固定、释放夹具时，可能吸入该有害气体。由于夹具被手动固定，因而，为了拧紧螺栓而施加的力可能每次均不同。如果螺栓未被拧紧，则可能无法恰当地实现封闭压力容器。如果反应发生于压力容器未被恰当地封闭的这种状态下，则可能未以正确的方式进行反应，气体可能从压力容器泄露。该情形可能导致灾难。此外，在反应期间，取决于用作反应物的材料的种类，可能生成作为产物的酸性材料。生成的酸性材料腐蚀设在实验装置内的零件和用于输送气体的管道。如果这种零件和管道遭到腐蚀，则受影响的零件和管道需要更换。然而，由于每个零件和管道独立地安置于实验装置内，因而，对于普通用户而言，难以更换应当被谨慎处理的零件和管道。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种能够从始至终自动地进行实验且不需要手动操作的自动实验装置和自动实验方法。结果，根据实施方式，能够降低气体泄露以及人体暴露于有害气体的风险。此外，根据实施方式，能够容易地更换用于输送气体的零件和管道。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施方式的自动实验装置的透视图。图2是图1所示的压力容器的结构的截面示意图。图3是图1的自动实验装置的部分侧视图。图4是图1所示的夹具的透视图。图5是示意盖和压力容器被图1所示的夹具夹合的状态的平面图。图6是示意盖和压力容器被图1所示的夹具夹合的状态的平面图。图7是用于解释图1的自动实验装置的各单元的控制操作的控制框图。图8A至8H示意了使用图1的自动实验装置的自动实验方法的每个步骤。图9A至9C示意了用于解释使用图1的自动实验装置的自动实验方法的流程。图10是图1的自动实验装置的气体控制模块。图11是图10的气体控制模块的电路图。图12是图1的自动实验装置的分解透视图。图13示意了用于将气体控制模块的连接块插至图1的自动实验装置的壳体的连接槽的步骤。具体实施方式参考附图，将具体地描述用于实现本专利技术的构思的具体实施方式。在描述本专利技术时，如果确定对相关技术的配置或功能的具体描述可能使本专利技术的要旨难以理解，则对其的具体描述将被省略。当描述一个部件“连接至”，“联接至”，“供应至”，“运送至”或“接触于”另一个部件时，应当理解，一个部件直接或经由第三个部件连接至、联接至、供应至、运送至或接触于另一个部件。本文中使用的术语仅处于描述具体实施方式的目的，并不旨在限制本专利技术。除非明确指出，单数表达形式也包括复数表达形式。在本说明书中，诸如“上”、“下”、“侧”等的表达基于附图。如果要素的定向改变，则表达也相应地改变。以下，参考图1至图7，详细地描述根据本专利技术的一个实施方式的自动实验装置的具体配置。参照图1至3，根据本专利技术的一个实施方式的自动实验装置10可以包括壳体100、设在壳体100内并包括样品收纳室220的(参照图2)压力容器200、配置成选择性地气密地固定样品保持部件120和压力容器200的夹具300。壳体100提供自动实验装置10的外壳。压力容器200安装于壳体100内。自动实验装置10可以还包括显示器104和用户界面106，该显示器104设置在壳体100上并配置成向用户显示装置10的当前状态或其他信息，该用户界面106设置在壳体100上并配置成从用户接收输入，产生输入信号并发送至图7所示的控制器400。透明窗108配置成覆盖壳体100的上部。窗108作为能够防止气体泄露至外部的安全防护帘。用户界面106定位于透明窗108之外。虽然附图中未显示，但是，用于排出气体的风扇可以安装于壳体100之内。在壳体100内设有样品保持部件120，该样品保持部件120配置成保持欲容纳于样品收纳室220内的样品P，并选择性地覆盖压力容器200的上端开口202。此外，在壳体内，设有移动单元110和气体运送单元130，该移动单元110配置成竖直地移动样品保持部件120，该气体运送单元130连接至样品保持部件120并配置成将气体运送至压力容器200和传感单元140内。移动单元110配置成竖直地移动样品保持部件120，并设在壳体100的前侧。移动单元110包括配置成提供驱动力以竖直地移动样品保持部件120的升降器112、配置成引导样品保持部件120的竖直移动的引导部114以及连接至样品保持部件120和升降器112并配置成被升降器112竖直地移动的移动框架116。引导部114附接在壳体的前侧表面，并竖直地延伸。移动框架116引导部114与接合。移动框架116的竖直移动由引导部114引导。升降器112，例如，为液压缸或螺旋千斤顶。并且，能够提供用于竖直地移动样品保持部件120的驱动力的任何适合的部件均可以用作升降器112。引导部114可以为安装于壳体100的壁表面并形成为沿着竖直方向延伸的一个或多个杆。移动框架116可以具有杆状并水平地延伸。当驱动升降器112时，移动框架116由引导部114引导。如图3所示，样品保持部件120可以在上位置和下位置之间由移动单元110竖直地移动。本文中使用的术语“上位置”是指样品保持部件120能够相对于壳体100而向上移动到达的最上位置。本文中使用的术语“下位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动实验装置，包括：压力容器，具有开口，以在其内限定样品收纳室，所述压力容器包括容器凸缘，该容器凸缘具有圆形的外形，该圆形的外形具有以所述压力容器的中心轴为中心的半径；样品保持部件，配置成保持欲容纳于所述样品收纳室的样品，所述样品保持部件包括保持凸缘，该保持凸缘具有半径与所述容器凸缘相等的圆形的外形，且配置成与所述容器凸缘接触以关闭开口；多个夹具，配置成将所述样品保持部件的保持凸缘和所述压力容器的容器凸缘气密地接合，其中，所述多个夹具中的每个夹具包括夹具头和连接至所述夹具头的致动器，该夹具头具有配置成与所述保持凸缘和所述容器凸缘接合的凹槽；传感单元，配置成感应所述样品保持部件的上位置和下位置中的至少一个，并产生感应信号；用户界面，配置成从用户接收输入；以及控制器，配置成从所述用户界面接收输入信号并从所述传感单元接收所述感应信号，以控制所述多个夹具中的每个夹具的致动器响应于所述输入信号和所述感应信号，其中，所述多个夹具中的每个夹具的致动器被所述控制器控制，以使所述夹具头沿着所述容器凸缘的径向横向地移动，从而将所述保持凸缘和所述容器凸缘接合或者分离。

【技术特征摘要】
2017.03.08 US 62/468,853;2017.06.23 US 15/631,6221.一种自动实验装置，包括：压力容器，具有开口，以在其内限定样品收纳室，所述压力容器包括容器凸缘，该容器凸缘具有圆形的外形，该圆形的外形具有以所述压力容器的中心轴为中心的半径；样品保持部件，配置成保持欲容纳于所述样品收纳室的样品，所述样品保持部件包括保持凸缘，该保持凸缘具有半径与所述容器凸缘相等的圆形的外形，且配置成与所述容器凸缘接触以关闭开口；多个夹具，配置成将所述样品保持部件的保持凸缘和所述压力容器的容器凸缘气密地接合，其中，所述多个夹具中的每个夹具包括夹具头和连接至所述夹具头的致动器，该夹具头具有配置成与所述保持凸缘和所述容器凸缘接合的凹槽；传感单元，配置成感应所述样品保持部件的上位置和下位置中的至少一个，并产生感应信号；用户界面，配置成从用户接收输入；以及控制器，配置成从所述用户界面接收输入信号并从所述传感单元接收所述感应信号，以控制所述多个夹具中的每个夹具的致动器响应于所述输入信号和所述感应信号，其中，所述多个夹具中的每个夹具的致动器被所述控制器控制，以使所述夹具头沿着所述容器凸缘的径向横向地移动，从而将所述保持凸缘和所述容器凸缘接合或者分离。2.如权利要求1所述的装置，其中，所述控制器包括：处理器，联接至所述处理器的存储器，以及联接至所述处理器的接口电路，其中，所述接口电路还联接至所述用户界面和所述传感单元，以从所述用户界面和所述传感单元接收所述输入信号和所述感应信号，所述接口电路还联接至夹合传感器，以从所述夹合传感器接收传感器信号，并联接至所述多个夹具中的每个夹具的致动器，以发送控制信号至所述致动器，从而控制所述致动器的运行。3.如权利要求2所述的装置，还包括：升降器；移动框架，连接至所述样品保持部件和所述升降器；以及引导部，配置成引导所述移动框架的移动，其中，所述接口电路配置成发送控制信号至所述升降器，以竖直地移动所述移动框架。4.如权利要求2所述的装置，还包括：气体运送单元，连接至所述样品保持部件，并配置成将气体供应至所述压力容器内，其中，所述气体运送单元，包括：气体供应器，配置成将所述气体供应至所述样品收纳室；气体排出器，配置成从所述样品收纳室排出所述气体；气体供应管线，连接至所述样品保持部件和所述气体供应器；以及气体排出管线，连接至所述样品保持部件和所述气体排出器，其中，所述接口电路配置成发送控制信号至所述气体供应器，以将所述气体供应至所述样品收纳室，所述接口电路配置成发送控制信号至所述气体排出器，以从所述样品收纳室排出所述气体。5.如权利要求2所述的装置，其中，所述传感单元包括配置成感应所述样品保持部件是否位于所述上位置的上位置传感器和配置成感应所述样品保持部件是否位于所述下位置的下位置传感器，其中，所述上位置传感器联接至所述传感器信号接收单元并配置成向所述传感器信号接收单元发送所述样品保持部件是否位于所述上位置的感应信号，所述下位置传感器联接至所述传感器信号接收单元并配置成向所述传感器信号接收单元发送所述样品保持部件是否位于所述下位置的感应信号。6.如权利要求2所述的装置，其中，所述控制器配置成，在所述样品保持部件气密地固定至所述压力容器时，在预定的温度和预定的压力下，自动地进行反应进程。7.如权利要求1所述的装置，其中，所述保持凸缘和所述容器凸缘为环形，所述凹槽具有C形竖直横截面。8.如权利要求1所述的装置，其中，所述凹槽的竖直横截面由竖直表面和两个倾斜表面限定，所述两个倾斜表面形成为从所述竖直表面的上端和下端分别延伸。9.如权利要求1所述的装置，还包括：壳体，所述压力容器设在所述壳体中；以及气体控制模块，可拆卸地容纳于所述壳体内，其中，所述气体控制模块，包括：底板，支撑管道，该管道用于将所述气体供应至所述压力容器或者从所述压力容器排出所述气体，其中，所述底板可拆卸地容纳至所述壳体；连接块，附接至所...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜都远，
申请(专利权)人：姜都远，
类型：发明
国别省市：韩国,KR