CN102435477B

CN102435477B - 样品制备的方法

Info

Publication number: CN102435477B
Application number: CN201110263997.6A
Authority: CN
Inventors: B·纽弗; S·格卢瓦科夫
Original assignee: Mettler Toledo AG
Current assignee: Mettler Toledo GmbH Germany
Priority date: 2010-09-02
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2031-09-02
Also published as: EP2426468B1; US20120055579A1; CN102435477A; EP2426468A1; US8875749B2; JP2012053045A

Abstract

本发明涉及一种通过剂量分配设备制备样品的方法，该剂量分配设备包括具有载荷接收器的称重系统、处理器单元、存储单元以及可替换剂量分配单元。目标容器可以设置于载荷接收器上。剂量分配单元和/或目标容器包括电绝缘材料。将剂量分配单元布置于载荷接收器上，能够在第一位置与第二位置之间相对于载荷接收器滑动或旋转，该方法包括以下步骤：当剂量分配单元搁置于第一位置并且目标容器处于载荷接收器上的合适位置时，起始重量值由称重系统确定，并且存储在存储单元中，将剂量分配单元引入第二位置，完成剂量分配阶段，并且预定质量的剂量材料通过处理器单元从剂量分配单元输送至目标容器，将剂量分配单元引入第一位置，并且当剂量分配单元搁置于所述第一位置时，通过称重系统确定终止重量值。

Description

样品制备的方法

技术领域

本发明涉及一种借助于剂量分配设备制备样品的方法，方法步骤在计算机程序中实施，并且计算机程序存储在剂量分配设备中。

背景技术

剂量分配设备与前述类型的剂量分配方法在众多工业领域中是公知的，并且已经使用了很多年。在多数情况下，它们包括重力测量仪器，尤其是称重系统，通过其测量剂量材料的分配质量。将要测量的质量大小从数吨降至几微克的最小量。尤其，例如在新活性成分的开发中，极小量的分配需要最高的精度，即使活性成分的质量的最小偏差可以较强地影响在剂量分配过程之后完成的实验。例如，当将物质混合到一起时，反应速率可以由于质量偏差而较大变化；或者在临床试验中，人体试验的生物体上的效果可以与预期的结果有较大偏离，仅列举几个例子。

为了进行试验，必须制备大量样品。例如，将少量粉末物质分配入目标容器中，其中通过加入溶剂而溶解它们。随后，例如在HPLC(高效液相色谱)分析器中分析以这种方式制备的样品。

EP 1 947 427 A1公开了能够测量出微量质量的剂量分配设备以及优化剂量分配过程的方法。剂量分配设备包括具有载荷接收器、处理器单元、存储单元以及可更换的剂量单元的称重系统。剂量分配单元布置于载荷接收器上方，目标容器可以设置在载荷接收器上的合适位置上。因此，可以使用不同高度的目标容器，剂量分配单元可根据载荷接收器调节高度。

当测量极小质量时，外来影响起着重要作用。空气运动、温度波动等等均可以较强的影响称重结果，或者尤其是由称重系统所决定的重量值。如果这些重量值均用于控制剂量分配过程，并且作为随后将要加入的溶剂的量或质量的依据，前述外部因素可以导致错误采样。

当测量出具有前述剂量分配设备的粉末物质时，应该知道的是，静电效应还可以将明显的错误引入称重结果中。如果目标容器和/或剂量分配单元包括不导电的材料，它们可以变成静电带电。这可以具有目标容器与剂量分配单元相互排斥或彼此吸引的结果。因此，称重系统将测量到高于或低于实际存在于目标容器中的质量的值。

作为该问题的解决方案，提供电离器，通过电离器电离剂量分配单元与目标容器的周围空气，由此可以有效消除静电荷。然而，当这些电离器使用高压水平，并且因此产生电磁场时，它们的操作可以同样地具有对称重系统的称重值有害的影响。而且，电离器的离子流可以使空气团运动，并且后者可以在载荷接收器上施加力。

在进一步解决该问题的方法中，剂量分配设备的所有部件、剂量分配单元以及目标容器制成导电的，并且接地。这通常导致非常好的结果。然而，这包括金属涂层的应用或金属部件的加工，这较大地增加了成本，因为非导电材料必须涂覆一层导电材料，或各个部分必须由金属制成。

此外，大量的试验示出了累积静电荷的能力并不限于剂量分配单元和/或目标容器。还有一些粉末物质，其对于它们的静电行为非常关键，并且作为分配过程中粉碎与摩擦作用的结果，粉末物质能够建立显著的静电荷。即使使用导电的、接地的目标容器或剂量分配单元和/或电离器，对于该问题仍没有发现令人满意的解决方案。例如，当测量12mg剂量的扑热息痛(还公知为醋氨酚)时，可以观察到由于静电效应产生的偏差，该偏差达到规定质量的40％。

发明内容

因此，本发明具有提出一种方法的目标，该方法用于借助于剂量分配设备制备样品，并且使得剂量材料的量的极度精确的测量结果分配入目标容器中。进一步的目标在于提供一种剂量分配设备，该剂量分配设备具有实现该方法的能力。

该任务以一种方法、计算机程序以及剂量分配设备来解决，它们具有独立权利要求中描述的特征。

为了执行用于制备样品的方法，需要获得剂量分配设备，其包括具有载荷接收器的称重系统、处理器单元、存储单元以及可更换的剂量分配单元。可将目标容器设置于载荷接收器上。剂量分配单元和/或目标容器可以包括电绝缘材料。剂量分配单元布置于载荷接收器之上，具有相对于载荷接收器在第一位置与第二位置之间滑动或回转能力。

根据用于制备样品的方法：

-当剂量分配单元搁置于第一位置并且目标容器在载荷接收器上入位时，称重系统确定起始重量值，并且将其存储在存储单元中；

-使剂量分配单元进入第二位置；

-执行剂量分配阶段，并且借助于处理器单元根据预定质量将剂量材料从剂量分配单元输送入目标容器；

-使剂量分配单元进入第一位置；并且

-当剂量分配单元搁置于第二位置时，通过称重系统确定终止重量值。

预定质量为目标值，其由使用者在剂量分配设备的输入单元中进行录入而设置。本发明的方法基于这样的现实，在样品分析中，制备的全部样品质量并不是非常重要的因素，但必须知道溶解于溶剂中的物质的准确浓度。为了能够计算精确浓度，因此必要的是，物质与溶剂的各自重量可以利用最高可能准确性而测量。

从而剂量分配过程期间没有剂量材料溅出，剂量分配单元，尤其是其输送孔，必须位于非常靠近目标容器的填充开口上方。因此，第二位置还取决于立于载荷接收器上的目标容器的高度。如本发明中说明的，作为相对于载荷接收器滑动或回转剂量分配单元的结果，使得准确测量实际分配的质量成为可能，因为静电吸引力的影响随着剂量分配单元与目标容器之间的距离的增加而成二次方地降低。

因此，在根据本发明的方法中，总是在第一位置测量用于计算实际存在于目标容器中的质量的起始与终止重量值，其中，剂量分配单元处于其距离目标容器与载荷接收器的最大距离处。

随后，处理器单元可以从终止重量值减去起始重量值。表示剂量材料的称重质量的结果随后存储在存储单元中或传送至输出单元或处理控制系统。称重质量为目标容器中的剂量材料量的未修正的实际值。该值称之为未修正，因为由于静电荷，在第一位置测量的重量值仍可以包括误差，为了将剂量分配设备限制在实际的总尺寸中，第一与第二位置之间的距离可以保持在合理的限制中。然而，在大多数情况下，足以将质量确定为未修正的实际值。

为了提供制备剂量材料混合物的能力，可以扩展前述方法，以包括进一步的步骤，具体地：

-基于剂量材料的称重质量与所需的混合比，通过处理器单元计算另外的剂量材料的质量；

-具有已经分配的剂量材料的剂量分配单元由具有另外的剂量材料的另外的剂量分配单元替代；

-上述顺序的步骤由另外的剂量分配单元重复。

在本文中，术语“混合物”总是表示至少两个固体、糊状或液体物质的混合物。当然，物质之一可以是固体，而另一个为液体。加入溶剂的物质在此称之为溶液，不管物质是否溶解于溶剂中。

第一与第二位置还可以用于确立是否存在静电荷。这可能利用简单试验。如果称重系统传送相同的第一位置与第二位置的重量值(如果没有物质从剂量分配单元排放出)，这表明不存在静电荷或仅有少量静电荷积累。因此，在第二位置中记录的试验值与起始重量值相比较。如果两个重量值彼此不同，可以阻止剂量分配过程，并且可以警告使用者。当然，还可能如果已经在此处描述的比较中探测到静电荷，则布置于剂量分配设备中的电离器自动地或者通过使用者的介入而开启。

即使在第一位置测量用于计算分配的剂量材料的量的重量值，可能存在的静电力仍在轻微程度上影响称重系统。利用库仑定律，在第一与第二位置中测量的值允许确定和量化第一位置承受的静电力。根据本发明的方法能够以进一步的步骤扩展，其中：

-在剂量分配过程已经完成后，通过称重系统在第二位置确定重量的误差值；

-基于终止重量值、误差值以及第一与第二位置之间的距离，计算修正值；并且

-基于剂量材料的称重质量以及修正值，计算剂量材料的修正质量。

进一步，基于剂量材料的称重质量与修正质量以及所需的浓度，可以通过处理器单元计算需要加入的溶剂的质量。

为了控制剂量分配程序，在剂量分配过程中，称重系统能够离散地、事件触发地、或者随机间隔地连续获得中间重量值，并且中间重量值可以进入处理器单元，用于控制剂量分配过程。当然，中间重量值也能够以预先确定的修正值来修正。

能够以不同方式使用中间重量值。最简单的方法是直接致动剂量分配单元的活板体，从而一旦中间重量值等于预定值，活板体就关闭出口孔。然而，该方法通常造成预定值的超出。当出口孔将要必须关闭时，更加精确的结果可以通过提前估算而获得。这需要估算至少两个中间重量值，它们之间的时间间隔，以及在测量中间重量值的时，剂量分配单元的出口孔的孔径横截面。基于该信息，可以确定流动参数，该流动参数表示剂量材料的流动特性。

接下来，可以通过流动参数估算关闭的时间表。随后根据该时间表关闭剂量分配单元的孔径。

当然，剂量分配设备可以包括电离器，从而在剂量分配过程开始之前尽可能中和静电荷。当剂量分配单元从第一位置转换至第二位置时，优选地接通电离器。

在剂量分配过程中，电离器还可以周期性接通与切断。然而，鉴于以上提及的副作用，仅当切断电离器时，优选地发生中间重量值的测量。

根据本发明的方法以及其单独的步骤能够以计算机程序实施，该计算机程序在用于样品制备的剂量分配设备的处理器单元中可执行。这使得使用者从很多能够获得的过程步骤中选择并且组合所需的过程步骤，但总是需要包括以下步骤：

-当剂量分配单元搁置于第一位置中，并且目标容器设置于载荷接收器上时，称重系统确定起始重量值，并且将其存储在存储单元中；

-使剂量分配单元进入第二位置；

-执行剂量分配程序，其中，在处理器单元的控制下，将预定质量的剂量材料从剂量分配单元分配入目标容器中；

-使剂量分配单元进入第一位置；并且

-当剂量分配单元搁置于第一位置中时，通过称重系统测量终止重量值。

可以在剂量分配设备中使用计算机程序。后者包括至少一个称重系统、处理器单元、存储单元、以及可更换的剂量分配单元，其中，剂量分配单元布置于称重系统的载荷接收器上方，并且能够在第一位置与第二位置之间转移或回转。计算机程序优选地存储于存储单元中。然而，这并不表示程序总是必须存储在存储单元中。其还可以存储在数据载体或服务器上，并且通过合适的方式对于处理器单元可存取。

剂量分配设备优选地装备有保持器设备，剂量分配单元可互换地连接至该保持器设备。保持器设备可以配置成固定设备的运动并且因此连接的剂量分配设备的运动受到竖直线性导向件的约束，以便借助于驱动单元在第一位置与第二位置之间可移动。

为了在第一位置与第二位置上提供稳定的固定，驱动单元优选地包括用于将旋转转化为直线运动的自锁轴。

为了借助于剂量分配设备完成样品制备，后者必须还能够分配液体。剂量分配设备因此还可以包括用于液体的剂量分配头，借助于该剂量分配头，可以将已经由处理器单元计算的溶剂量分配入目标容器中。

附图说明

通过在附图中示例的，并且其后描述的实施例的例子介绍根据本发明的方法的细节以及根据本发明的剂量分配设备，其中：

图1表示根据本发明的剂量分配设备，其具有驱动设备以及两个不同长度的源容器，该两个不同长度的源容器装备有剂量分配头，示出分配头与驱动设备分开；

图2示出了图1的剂量分配设备的简化表示，侧视图中示例了第一位置与第二位置，包括用于改变剂量分配单元位置的驱动单元；

图3表示根据本发明的方法的流程图，仅包含绝对必要的这些步骤；以及

图4表示根据本发明的方法的详细流程，包括可以在计算机程序中实现的类型的另外的可能的处理步骤。

具体实施方式

图1示出了剂量分配设备100，其具有设计成将要安装并且还将要再次去除的剂量分配单元105、105’的驱动设备。剂量分配单元105、105’包括剂量分配头122以及源容器110、110’。图中还示出了液体分配头185，可以通过软连接管186向其提供液体。液体分配头185具有外侧轮廓形状，该外侧轮廓形状匹配剂量分配单元105、105’的形状到这样的程度，即，液体分配头185可以同样被插入驱动设备150中。电磁阀(图中未示出)布置于液体分配头185的内侧，以控制质量流量。

驱动设备150具有上部分157与下部分158。在剂量分配设备100的操作位置中，两个部分能够沿实质上竖直的方向远离彼此和朝向彼此线性运动。这使得能够使用不同长度的源容器110、110’。为了使得剂量分配单元105、105’的互换容易，并且分配操作安全准确，剂量分配单元105、105’以及驱动设备150应装配有合适的机械的，或如果必要，机械的与电的连接器构件，其设计成用于彼此形状配合接合。剂量分配单元105、105’具有至少第一形状配合构件111，借助于形成于上部分157上或连接至上部分157的第一配对件151，将该第一形状配合构件111保持于水平面中的限定位置(相对于剂量分配设备100的操作位置)。剂量分配单元105、105’进一步包括至少第二形状配合构件121，其借助于形成于下部分158上或连接至下部分158的第二配对件181而相对于驱动设备150空间定位。该布置的结果是，剂量分配单元105、105’，尤其是其用于输送剂量材料的出口孔相对于目标容器200精确对齐。布置于第二配对件181的是电离器250，其至少辅助减少剂量分配单元和/或目标容器的静电荷。剂量分配设备100连接至输入/输出单元270，通过输入/输出单元270数据可以进入，例如预定的并且所需的质量公差，以及混合比与所需的浓度，并且当已经完成剂量分配过程或样品制备时该输入/输出单元270提供显示。此外，通过输入/输出单元270调集或传入许多不同类型的信息。此外，剂量分配设备100的处理器单元165可以产生不同的信息与警告，并且借助于输入/输出单元270将它们传递给使用者。

处理器单元165还控制与调节整个样品制备，尤其是剂量分配过程。为了执行该功能，调集存储在存储单元166中的计算机程序，并且执行在其中实施的处理步骤。而且，通过处理器单元165调集根据当前执行的处理步骤的各项信息，例如通过输入/输出单元270由使用者需求的质量数据，或来自称重系统190的剂量分配过程的中间重量值。

图1中的源容器110具有基本上圆柱形状。然而，源容器的其他形状也是可能的，例如，外侧与内侧上的正方形、六边形或八边形横截面。在具有源容器110、110’的分配头122安装于驱动设备150中之后，其纵轴线竖直定向于装置的操作位置中，分配头122布置于源容器110、110’的第二端处。结合到分配头122中的是活板体(在图中未示出)，其可以由驱动源来转动。活板体连接至活板轴132，该活板轴被活动地约束于源容器110中。源容器110的本体被设计成管状，并且通过盖113在顶部关闭。盖113包含贯通开口130，距离活板体最远的活板轴132的端部被可旋转地约束于该贯通开口中，并且突出至源容器110的外侧。活板轴132的该端部承载联接部分131，在该示例中该联接部分配置成正方形剖面。至少在剂量分配过程期间，联接部分131通过联接座154与结合到驱动设备150中的驱动源155连接。为了使得联接件接合，驱动源155或至少连接至驱动源的驱动轴156能够线性竖直运动(相对于操作位置)。当然，替代正方形剖面，可以使用任意已知的形状锁定或基于摩擦的联接器，只要其联接半壳是容易分开的。

为了防止第一形状配合构件111滑出第一配对件151，当将剂量分配单元105、105’安装于合适的位置时，弹簧偏压的固定卡锁153将形状配合构件111推靠着槽底部152。为了从驱动设备150去除剂量分配单元105、105’，可以机电地或者气动地开启固定卡锁153。如图1中所示的，利用固定器鼻部的适当设计，可以通过施加相当大的力用于去除剂量分配单元105、105’，由形状配合构件111将固定卡锁153推到旁边。弹簧偏压的固定卡锁153和/或槽底部152可以另外装备有电触头，当剂量分配单元105、105’安装于合适的位置时，该电触头与布置于第一形状配合构件111处或源容器110处的匹配触头相结合，由此在剂量分配单元105、105’与驱动设备150之间建立电连接。这种类型的电连接可以用于将剂量分配单元105、105’接地，或者如下所述，还连接至布置于剂量分配单元105、105’中或在剂量分配单元105、105’处的存储模块115、115’、123。除了存储流动参数，该存储模块115、115’、123还可以用于存储源容器110、110’的长度，从而驱动设备150可以自动地将其自身适应于源容器110、110’的不同长度。同样当然还适用于液体分配头185。

驱动设备150进一步包括锁止设备160，当将剂量分配单元105、105’安装于合适的位置时，该锁止设备160支靠着盖113，并且沿竖直方向固定剂量分配单元105、105’而防止错位。如已经提及的关于固定卡锁153，锁止设备160同样可以装配有额外的对存储模块115、115’、123的电触头与电连接，并且可以机电地或者气动地致动。

而且，存在形成于盖113上的凹口114。当剂量分配单元105、105’安装于合适的位置时，该凹口114由旋转锁170接合，该旋转锁170用于接收与抵消由驱动源155施加于剂量分配单元105、105’上的转矩。旋转锁170在该示例中配置成简单的弹簧卡锁，从而在将剂量分配单元105、105’设置于合适的位置的过程中，凹口114相对于旋转锁170的位置并不重要。一旦驱动源155通过驱动轴156联结至活板轴132并且转矩作用于活板轴132，则带动剂量分配单元105、105’，直至旋转锁170卡扣接合。当然，剂量分配单元105、105’还可以被手动地转入正确的位置。除了弹簧卡锁，还可以使用用于旋转锁170的螺栓、销、抓紧爪等。此外，旋转锁170还可以具有至存储模块115、115’、123的电连接，类似于如上所述的固定卡锁153的连接。作为额外的功能，一旦活板轴132阻塞于剂量分配单元105、105’中，此处示出的旋转锁170同时作为驱动源的过载释放而起作用。当然，凹口114可以形成于剂量分配单元105、105’的任何所需位置，并且旋转锁170可以布置于驱动设备150上的适当匹配位置。

然而，存储模块115、115’、123不必要必须通过例如信号电缆或总线系统等的导电体物理地连接至剂量分配设备100的处理器单元165。还可能使用无线连接，例如通过读/写设备175感应地或通过无线电通讯传输来操作。尤其，基于RFID发射机应答器技术的设备建议用于该目的。

为了收集用于调节与控制剂量分配过程的各个输入变量，驱动设备150具有至称重系统190的电连接(在图中未示出)，在其载荷接收器191上设置目标容器200。目标容器200可以包括目标容器存储模块201，其优选地通过无线连接访问，例如还通过读/写设备175，并且在其中可以存储制备的样品的特征属性，例如物质的名称、混合比、溶剂、溶液浓度、有效期或物质的流动参数。

线性导向设备159布置于驱动设备150与称重系统190之间，并且机械地连接两个单元。线性导向设备159使得使用不同形状以及具有不同容器高度的目标容器200成为可能。该布置进一步允许剂量分配单元105、105’或液体分配头185升高至离目标容器200足够距离处，从而可以由称重系统190确定重量值，而有最小或没有由于静电荷部分的力。当然，还可能选择与图1不同的布置，其中，称重系统190与驱动设备150机械地分开。这避免了在分配程序中驱动设备150的振动被传递至称重系统190的问题，由此，称重系统190的重量值和/或响应时间可以受到负面影响。剂量分配单元105、105’的位置被限定为第一位置，在该位置处，剂量分配单元105、105’离目标容器200与离载荷接收器191的距离足以用于确定重量值。分配过程期间的位置被限定为第二位置，在该位置处，剂量分配单元105、105’离目标容器200和载荷接收器191尽可能近。具有螺纹轴188的驱动单元用于将剂量分配单元从第一位置移动至第二位置。当然，代替螺纹轴188和线性导向设备159，回转铰链(在图中未示出)可以布置于驱动设备150与称重系统190之间，从而驱动设备150可以相对于称重系统190在不同位置之间回转。利用该回转布置，驱动设备150与安装于其中的剂量分配单元105、105’可以旋转进入如由虚线双箭头X指示的第一与第二位置。当然，剂量分配单元105、105’相对于称重系统190的水平线性滑动布置也是一种可能的替换。

图2示例了第一位置OP与第二位置UP，其示出了剂量分配设备100示意性简化的侧视图。这些与图1中所示的部件相同的部件在图2中再次使用相同的附图标记。第二位置UP几乎等于目标容器200的容器高度，剂量分配单元105的出口孔124应当在分配过程中定位于靠近目标容器200的填充开口的最小可能距离r₂处，但不与后者接触。第一位置OP优选地表示填充开口124距离目标容器200最大可能的距离r₁，或者距离以给定的线性导向设备的长度能够达到的载荷接收器191最大距离。然而，如以下参照图4描述的，如果静电力的影响较小或如果其可以借助于修正值而计算，还可能限定另一如第一位置OP更小的距离。当然，根据本发明的方法还能够以这样的布置来实现，即，剂量分配单元105、105’可以相对于目标容器200横向回转，在这种情况下，第二位置中的剂量分配单元105、105’位于目标容器200正上方。因此，通过回转位置表示第一位置OP，其中，剂量分配单元105、105’从目标容器200横向偏移。

布置于称重系统190的外壳193(在截面图中示出)中的是称重单元192，其机械地连接至载荷接收器191，将搁在载荷接收器191上的载荷转变为称重信号。将称重信号传递至处理器单元165，在处理器单元165中，称重信号进一步被处理为，例如重量值。还布置于外壳193中的是具有螺纹轴188的驱动单元187。螺纹轴188穿过外壳193，并且由布置于驱动设备150下部分158中的轴螺母189接合。

图3表示根据本发明的方法300的流程图，仅包含那些绝对必要的步骤。起始于开始310，在第一步骤311中要求使用者输入剂量材料的预定质量。在第二步骤312中，使用者需要在驱动设备中设置新的剂量分配单元。第三步骤313包括对确定剂量分配单元是否位于第一位置的检查。如果不是这种情况，则于是剂量分配单元，尤其是其中安装剂量分配单元的保持器设备，需要移入第一位置。在第四步骤314中，目标容器设置于载荷接收器中，并且确立起始重量值。接下来，在第五步骤315中，在驱动单元的帮助下，将剂量分配单元移入第二位置。现在步骤340中进行试验，在其中确定和比较试验重量值。如果发现起始重量值与试验重量值相同(倘若没有物质从剂量分配单元排放出)，这指示没有静电荷积累或者仅有很少的静电荷积累。如果两个重量值彼此不同，则可以阻止分配程序，并且警告使用者。明显地，如果已经在此处描述的比较中探测到静电荷，还可能自动地或者通过使用者的介入开启布置于剂量分配设备中的电离器。

在第六步骤316中，开始剂量分配程序，并且根据在第一步骤311中输入的预定质量，将剂量材料输送入目标容器中。在已经完成分配过程之后，将剂量分配单元返回至步骤317中的第一位置。接下来，在第八步骤318中，称重系统测量终止重量值。为了计算剂量材料的称重质量，在第九步骤319中，将起始重量值从终止重量值中减去，这由处理器单元执行。表示剂量材料的称重质量的该计算值可以直接传递至进一步的处理步骤，例如传递至指示器单元，或其可以存储在用于以后处理的存储单元中。在剂量材料的称重质量计算之后，绝对重要的步骤的流程图结束于320。

由于静电荷的影响，称重质量可以偏离预定质量。为了让剂量材料的称重质量更加与预定质量相一致，前述的步骤312至319可以重复，直至称重质量的值与给定的公差范围内的预定质量相匹配。该循环由虚线表示。

图4示例了图3的流程图如何能够以额外过程步骤扩展。图4示出了具有可以在计算机程序中执行的类型的进一步可能步骤的根据本发明的方法400的详细流程图。已经在图3的上下文中论述的步骤通过相同的附图标记标明，并且不再说明。

四个混合物制备步骤411、412、413以及414表示流程图300的第一额外步骤。在发生于第九步骤319之后或者发生于以下将要说明的第三修正步骤423之后的第一混合物制备步骤411中，询问使用者、存储单元或较高级别过程控制系统，并且关于混合物是否将要与已经分配入目标容器的物质制备，需要是/否的响应。如果回答是肯定的，则执行随后的混合物制备步骤412、413、414，并且重复第二至第九步骤312至319。

在第二混合物制备步骤412中，程序要求来自使用者、存储单元或来自较高级别过程控制系统的作为输入的混合比。在第三混合物制备步骤413中，去除当前安装于保持器设备中的剂量分配单元。在第四混合物制备步骤414中，基于剂量材料的称重质量与混合比来计算将要加入的下一剂量材料的质量值。第二步骤312至第九步骤319跟随其后。

在完成第二至第九步骤319之后，第二次发生第二混合物制备步骤412的询问，从而可以将进一步的物质加入目标容器中的两种物质的混合物。类似于图3中描述的循环，还可以利用相同剂量分配单元使用几次上述步骤，以获得在预定混合比公差内的所需混合比。

即使在第一位置确定起始重量值与终止重量值，它们仍可以包含公差，由于第一位置与第二位置之间的距离受到设计限制。该残余误差可以借助于修正步骤421、422与423来修正，从而仍可以纠正其非修正的实际量中的称重质量。当剂量分配单元仍处于第二位置时，发生于第六步骤316与第七步骤317之间的第一修正步骤421用于在剂量分配过程之后立即确立误差重量值。现在第二修正步骤422中处理在第八步骤318中确定的误差重量值与终止重量值。

基于库仑定律，其数学地表示为

F = \frac{1}{4 π ϵ_{0}} \frac{q_{1} \cdot q_{2}}{r^{2}}

可以基于第一位置距离载荷接收器的距离r₁、第二位置距离载荷接收器的距离r₂、以及测量的称重误差与终止重量值的差计算在上部位置中起作用的静电力或修正值。基于库仑定律，得到以下近似的修正值，其在相同的单元中表示为重量值，并且可以从在第九步骤319中确定的称重质量中减去：

减法在第三修正步骤423中发生，并且产生传输至指示单元和/或存储在存储单元和/或传递至程序控制系统的修正的质量的值。

在输送完所有物质之后，溶剂的测量的量在某些情况下必须加入至目标容器，从而完成样品的制备。根据是否应用修正步骤421、422与423，可以基于称重质量或修正的质量以及所需的浓度计算选择的溶剂质量。程序要求第一样品制备步骤431中的浓度与选择的溶剂。溶剂质量的计算以及溶剂的分配发生于第二样品制备步骤432中，其后该过程到达其结束320。

应进一步提及的是，图1中所示的电离器可以在不同步骤或方法400的所有步骤之间使用。如步骤441所显示的，电离器的使用可以在例如第三步骤313、第四步骤315以及第六步骤316中发生。

明显地，使用者的位置还可以由用于全自动样品制备的处理系统与程序控制系统替代。

附图标记列表

100 剂量分配设备

105、105’ 剂量分配单元

110’、110 源容器

111 第一形状配合构件

113 盖

114 凹口

115’、115 存储模块

121 第二形状配合构件

122 分配头

123 存储模块

124 出口孔

130 贯通开口

131 联接部分

132 活板轴

150 驱动设备

151 第一配对件

152 沟槽底部

153 固定卡锁

154 联接座

155 驱动源

156 驱动轴

157 上部分

158 下部分

159 线性导向设备

160 锁止设备

165 处理器单元

166 存储单元

170 旋转锁

175 读/写设备

181 第二配对件

185 液体分配头

186 软连接管

187 驱动单元

188 螺纹轴

189 轴螺母

190 称重系统

191 载荷接收器

192 称重单元

193 外壳

200 目标容器

201 目标容器存储单元

250 电离器

270 输入/输出单元

400、300 方法

310 开始

311 步骤1：输入剂量材料的预定质量

312 步骤2：安装新的剂量分配单元

313 步骤3：使剂量分配单元进入第一位置

314 步骤4：将目标容器设置于合适的位置，并且确定起始称重值

315 步骤5：使剂量分配单元进入第二位置

316 步骤6：剂量分配过程

317 步骤7：使剂量分配单元进入第一位置

318 步骤8：确定终止称重值

319 步骤9：计算剂量材料的称重质量

320 结束

340 试验：获取试验称重值，并且与起始称重值相比较

411 混合物制备步骤1：询问是否需要粉末混合物

412 混合物制备步骤2：录入/输入混合比需求

413 混合物制备步骤3：去除当前安装的剂量分配单元

414 混合物制备步骤4：计算将要加入的物质的质量

421 修正步骤1：确定误差重量值

422 修正步骤2：计算修正值

423 修正步骤4：计算修正质量

431 样品制备步骤1：要求所需浓度的输入

432 样品制备步骤2：计算并且分配所需的溶剂量

441 使用电离器

Claims

1.一种借助于剂量分配设备(100)制备样品的方法，所述剂量分配设备包括具有载荷接收器(191)的称重系统(190)、处理器单元(165)、存储单元(166)以及可更换的剂量分配单元(105、105’)，其中，目标容器(200)能被设置于所述载荷接收器(191)上，其中所述剂量分配单元(105、105’)和/或所述目标容器(200)包括电绝缘材料，其中包括电离器(250)，从而可以在所述剂量分配过程开始之前已经尽可能地中和了静电荷，并且其中将所述剂量分配单元(105、105’)布置于所述载荷接收器(191)上方、能够在第一位置(OP)与第二位置(UP)之间相对于所述载荷接收器(191)滑动或回转，所述方法的特征在于，包括以下步骤(311、312、313、314、315、316、317、318)：

-当所述剂量分配单元(105、105’)搁置于所述第一位置(OP)并且目标容器(200)在所述载荷接收器(191)上入位时，起始重量值由所述称重系统(190)确定，并且存储在所述存储单元(166)中；

-使所述剂量分配单元(105、105’)进入所述第二位置(UP)；

-所述剂量分配设备包括电离器，当所述剂量分配单元从所述第一位置转移到所述第二位置时，所述电离器能接通；

-执行剂量分配阶段(316)，其中，预定质量的剂量材料借助于所述处理器单元(165)从所述剂量分配单元(105、105’)输送至所述目标容器(200)；

-在所述剂量分配过程期间能周期性地接通与切断所述电离器；

-使所述剂量分配单元(105、105’)进入所述第一位置(OP)；

-当所述剂量分配单元(105、105’)搁置于所述第一位置(OP)时，由所述称重系统(190)确定终止重量值；

-中间重量值的测量仅当切断所述电离器(250)时发生，以及

包括用于探测静电荷的试验步骤，其中，在所述第二位置(UP)中并且在执行剂量分配阶段的步骤(316)之前确定试验重量值，并且将所述试验重量值与所述起始重量值相比较。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括进一步的步骤，其中，在所述处理器单元(165)中将所述起始重量值从所述终止重量值减去，并且将结果存储于所述存储单元(166)或传输至输出单元(270)作为所述剂量材料的所述称重质量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，包括进一步的步骤(411、412、413、414)：

-基于所述剂量材料的所述称重质量以及所需的混合比，由所述处理器单元(165)计算另外的剂量材料的质量；

-具有已经分配的所述剂量材料的所述剂量分配单元(105)由具有另外的剂量材料的另外的剂量分配单元(105、105’)替换；以及

-利用所述另外的剂量分配单元(105、105’)重复权利要求1的步骤(311、312、313、314、315、316、317、318)。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，包括进一步的步骤(421、422、423)：

-在完成所述剂量分配过程之后并且所述剂量分配单元仍处于所述第二位置(UP)，由所述称重系统(190)确定误差重量值；

-基于所述终止重量值、所述误差重量值以及所述第一位置(OP)与所述第二位置(UP)之间的距离来计算修正值；以及

-基于所述剂量材料的称重质量与所述修正值来计算所述剂量材料的修正质量。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述称重质量或所述剂量材料的所述修正质量并且基于所需的浓度，由所述处理器单元(165)计算将要加入的溶剂的质量。

6.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，在所述剂量分配过程中，所述称重系统(190)离散地、事件触发地、或者随机间隔地连续确定中间重量值，并且将所述中间重量值输送至所述处理器单元(165)用于控制所述剂量分配过程。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过估算至少两个中间重量值、它们之间的时间间隔、以及在测量所述中间重量值时所述剂量分配单元(105、105’)的出口孔的孔径横截面，来确定流动参数，所述流动参数表示了所述剂量材料的流动特性。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，借助于所述流动参数来估算关闭时刻表，基于所述关闭时刻表关闭所述剂量分配单元(105、105’)的所述出口孔的孔径横截面。

9.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述剂量分配设备(100)包括电离器(250)，并且所述电离器(250)在当所述剂量分配单元(105、105’)从所述第一位置(OP)转移入所述第二位置(UP)期间处于工作状态。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述剂量分配过程期间周期性地接通与切断所述电离器(250)。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，仅在所述电离器(250)处于切断状态时测量中间重量值。

12.一种剂量分配设备(100)，其包括称重系统(190)、处理器单元(165)、存储单元(166)以及可更换的剂量分配单元(105、105’)，其中，所述剂量分配单元(105、105’)布置于所述称重系统(190)的载荷接收器(191)上方，并且所述剂量分配单元(105、105’)在第一位置(OP)与第二位置(UP)之间相对于所述载荷接收器(191)可移动，其中目标容器(200)能被设置于所述载荷接收器(191)上，其中所述剂量分配单元(105、105’)和/或所述目标容器(200)包括电绝缘材料，其中包括电离器(250)，从而可以在所述剂量分配过程开始之前已经尽可能地中和了静电荷，其特征在于，所述存储单元(166)存储执行根据权利要求1至11之一所述的方法的计算机程序。

13.根据权利要求12所述的剂量分配设备(100)，其特征在于，所述剂量分配单元(105、105’)的可动性由竖直线性导向件(159)约束，并且所述剂量分配单元(105、105’)借助于驱动单元(187)在所述第一位置(OP)与所述第二位置(UP)之间可移动。

14.根据权利要求12至13之一所述的剂量分配设备(100)，其特征在于，可获得用于液体的剂量分配头(185)，借助于所述液体剂量分配头(185)，可以将已经由所述处理器单元(165)计算的溶剂量分配入目标容器(200)中。