CN112174080B - 用于对液体进行配量的配量单元和方法 - Google Patents

Abstract

用于对液体进行配量的配量单元，具有流体单元，所述流体单元用于选择性地向工作气体提供超压和负压，所述工作气体被容纳在流体通道中，所述流体通道在第一端区域处连接到流体单元上，并且所述流体通道包括第二端区域；具有第一阀单元并具有第二阀单元，所述第一阀单元和所述第二阀单元沿流体通道布置为与彼此间隔开，并且每个都被设计为用于选择性地阻止或释放流体通道，以便在流体通道中形成受两个阀单元限制的并被提供为用于存储工作气体的流体贮存器；具有控制单元，所述控制单元用于控制阀单元，流体贮存器分配有压力传感器，所述压力传感器被设计为根据工作气体压力提供压力信号，并且电气地连接到控制单元上。

Description

用于对液体进行配量的配量单元和方法

技术领域

本发明涉及一种用于对液体进行配量（dosing）的配量单元。本发明还涉及一种用于对液体进行配量的过程。

背景技术

从US7,303,728B2已知的液体分配（dispensing）单元包括：分配构件、测量器件和输送器件，所述分配构件具有导管（运输液体可以通过导管输送）、布置在导管的一端处的阀和布置在导管另一端处的分配针，所述测量器件提供为用于测量运输液体在导管中的流速，并且所述输送器件提供为用于使运输液体在一个方向或其他方向上移动通过导管。进一步提供了控制器件，控制器件适于处理来自测量器件的测量信号，并驱动阀和输送器件来移动一定量的液体，使得可以将可预定（predeterminable）量的待分配液体吸入到分配针中，并且随后再次分配。

发明内容

本发明的目的是详细说明（specify）用于对液体进行配量的配量单元和方法，该配量单元和方法可以用来执行更精确的液体配量。

这个任务用根据本发明的配量单元来解决。配量单元包括：流体单元，所述流体单元适于选择性地向工作气体提供正压（超压）和负压（部分真空），所述工作气体被接收在流体通道中，所述流体通道在第一端部分处连接到流体单元上，并且所述流体通道包括适于接收和排出可预定的液体体积的第二端部分；以及第一阀单元和第二阀单元，所述第一阀单元和所述第二阀单元沿流体通道布置在距彼此一定距离处，并且每个都被设计为选择性地阻止或释放流体通道，以便在流体通道中形成受两个阀单元限制并且意在用于存储工作气体的流体贮存器（reservoir）；以及用于控制第一阀单元和第二阀单元的控制单元，流体贮存器被分配有压力传感器，所述压力传感器被设计为根据（as a function of）工作气体压力来提供压力信号，并且所述压力传感器电气地连接到控制单元上。

流体单元被设计为既为工作气体提供正压（超压），并且也为工作气体提供负压（部分真空）。作为示例，流体贮存器中的压力可以使用流体单元来设置在0.5巴与1.5巴之间的区间中。假设配量单元在其中出现1巴的环境压力的环境中操作，当工作气体承受小于1巴的压力，并且在流体贮存器与流体通道的第二端区域之间产生流体地连通的连接时，可以执行用于液体的吸入过程，液体将被临时地容纳在流体通道的第二端区域中。通过对工作气体施加大于1巴的压力并且在流体贮存器与流体通道的第二端区域之间存在流体地连通的连接，可以分配或计量在流体通道的第二端区域中吸收的液体的体积。

优选地，意指的是流体贮存器具有准确地限定的体积。特别优选的是，还精确地限定了流体通道的通道段的体积，所述通道段连接到第二阀单元上并且延伸到流体通道的第二端区域。在这种情况下，在关闭第一阀单元并打开第二阀单元之后，在流体贮存器中预先设定预定压力（预先设定预定压力在第二阀单元关闭时做出，并且可以是相对于环境压力的负压或超压）之后，在由流体贮存器和延伸到第二端区域的管道段形成的总体积中，将出现可精确地预测的压力。

如果另外假设的是流体通道的第二端段以限定方式被浸入待配量的液体中，并且另外假设的是工作气体承受负压，则在关闭第一阀单元并打开第二阀单元之后，在第二端段中发生用于液体的吸入过程，直到在工作气体与吸入液体的体积之间达到力平衡。取决于流体贮存器与邻近第二阀单元并延伸到第二端区域的流体通道之间的压力差，可以对用于工作气体的产生的压力和吸入的液体的量做出准确的预测。

这同样也适用于以下情况：流体贮存器首先承受相对于环境压力的超压，并且在第一阀单元已经关闭且第二阀单元已经打开，并且在流体贮存器与邻近第二阀单元并延伸直到第二端区域的流体通道之间的相关联的压力均衡（equalization）已经达到之后，输出在第二端区域中提取的液体的量，可选地，液体的量仅被部分地或全部地输出。

压力传感器用来确定流体贮存器中的工作气体的压力水平，并向控制单元提供电气压力信号，所述电气压力信号可以是模拟信号或者数字信号。控制单元（其可以是模拟电路的形式，或者其可以是数字电路的形式，特别地具有微处理器或微控制器并且具有能够在其上运行的软件）被布置为将由压力传感器提供的压力信号与阈值进行比较。阈值可以通过控制单元的计算来提供，或者可以从控制单元的存储器提取。优选地，控制单元被设计为取决于该比较的结果来采取适当的措施，以确保在流体贮存器中存在对应于阈值的压力。

例如，可以提供的是（it can be provided that）控制单元被设计为用于控制流体单元，并根据流体贮存器中的压力来启用或停用流体单元。特别地，可以提供的是控制单元用来进行流体单元的压力依赖（pressure-dependent）控制（考虑压力传感器的压力信号），以便能够在第一阀单元打开时在流体贮存器中设置可预定的压力。

控制单元还可以用来打开和关闭第一阀单元和第二阀单元。控制单元被特别地设计为用于第一阀单元和第二阀单元的独立控制。

作为示例，第一阀单元可以被时间控制（time-controlled）操作，特别地独占地（exclusively）操作。在用于配量单元的这种操作模式中，提供了由控制单元进行的流体单元的压力依赖控制，控制单元将流体单元控制为使得：在第一阀单元的预定打开时间期间为流体贮存器中的工作气体设置所需的压力水平，并保持所需的压力水平，直到第一阀单元关闭。随后，其可例如提供来执行第二阀单元的时间控制激活或根据压力传感器的压力信号进行压力控制（pressure-controlled）的第二阀单元的激活，以便根据先前将低压或超压应用至流体贮存器，将预定量的液体吸入流体通道的第二端区域中或将其从流体通道的第二端区域排出。

本发明的有利的其他实施例是从属权利要求的主题。

如果流体贮存器具有比第一阀单元上游的流体通道更大的横截面和/或更大的体积和/或比第二阀单元下游的流体通道更大的横截面和/或更大的体积，则这是有用的。如果流体贮存器和远离流体贮存器的流体通道的相应段被设计为圆形圆柱孔，则流体贮存器和流体通道的相应段的这种设计是特别有意义的。流体贮存器的直径可以大于在第一阀单元与第一端部分之间延伸的流体通道的部分的直径，并且流体贮存器的直径可以大于在第二阀单元与第二端部分之间延伸的流体通道的部分的直径。特别地，这使得有可能实现用于配量单元的紧凑设计。

优选的是，流体阻流器（choke）或流体节流阀（throttle）被布置在第二阀单元与第二端区域之间，流体阻流器或流体节流阀具有对于工作气体的限定的流体流动阻力，其中，流体阻流器的流体流动阻力相对于邻近流体阻流器的流体通道的部分的流动阻力为在10000与10000000之间的区间中。流体阻流器的功能是在流体贮存器与在第二阀单元与第二端部分之间延伸的流体通道的部分之间提供压力均衡，至少基本上摆脱压力脉冲。特别地，当在流体贮存器与流体通道之间存在大的压力差并且第二阀单元打开时，可能会出现压力脉冲。优选地，第二阀单元被设计为开关阀，其开关时间是在高达10毫秒的范围中，并且其阀横截面的尺寸设定为使得在阀单元中仅发生小的节流损失。在这种情况下，在用于第二阀单元的打开过程期间，在若干毫秒之后，在流体贮存器与流体通道之间存在全压力差。在没有流体阻流器的阻流效应或节流效应的情况下，这将导致在工作气体和将被吸入的液体上出现非期望的压力脉冲，并因此可能导致配量误差。优选地，所提供的是对于通过流体阻流器的工作气体的流的流动阻力大于通过邻近第二阀单元的流体通道的流的流动阻力。这延长了用于流体贮存器与流体通道之间的压力均衡的时间段，并降低了发生压力脉冲的可能性，从而可以提高配量过程的精度，特别是关于将被吸入流体通道的第二端区域中或将从流体通道的第二端区域输送的一定量的液体的体积。

在本发明的另一实施例的情况下，所提供的是控制单元被设计为用于第一阀单元和第二阀单元的压力依赖控制。借助于此类程序，流体单元可以在受控模式（开环）下操作，例如来为工作气体提供负压和超压。流体贮存器中的工作气体的压力受第一阀单元的打开时间的影响，第一阀单元的打开时间根据压力传感器的压力信号受控制单元的影响。作为示例，所提供的是控制单元首先控制流体单元，以在流体贮存器中提供可预定的压力水平，以便有选择地对在流体单元与第一阀单元之间的流体通道中的工作气体提供负压或超压。然后致动第一阀单元，以便使第一阀单元打开，并因此在流体单元与流体贮存器之间建立流体地连通的连接，此时第二阀单元是关闭的。第一阀单元由控制单元保持在打开状态中，直到压力传感器的压力信号可以用来确定流体贮存器中的压力对应于预定的压力值，压力传感器的压力信号被提供至控制单元并且取决于流体贮存器中的压力。此时，紧随其后的是用于第一阀单元的适当控制或控制的变化，以便使在流体单元与流体贮存器之间的流体地连通的连接中断。此外，在此时或之后，可以计划的是关闭流体单元。然后，控制单元可以向第二阀单元提供适当的控制信号，以在流体贮存器与邻近第二阀单元的流体通道的部分之间提供流体地连通的连接，邻近第二阀单元的流体通道的部分延伸到第二端部分并且可以包括流体阻流器。在由此引起的第二阀单元的打开阶段期间，可以提供的是，控制单元监测流体贮存器中的压力上的变化，并且当达到可预定的压力值时，对第二阀单元进行适当的激活或激活变化，以便中断在流体贮存器与流体通道的第二端区域之间的流体地连通的连接。取决于存储在流体贮存器中的工作气体的压力，在第二阀组件的打开阶段期间，或者可以将流体吸入流体通道的第二端部分中，或者可以将流体从流体通道的第二端部分排出。在任何情况下，重要的是，基于流体贮存器的已知体积和连接到第二阀单元上并延伸到第二端区域的流体通道的段的已知体积，实现在第二端区域中接收或从第二端区域排出的液体的量的准确确定。

作为示例，所提供的是，第二阀单元的压力阈值和/或打开阶段的时间段的尺度被确定为使得：在流体贮存器与流体通道的第二端区域之间不会发生完全的压力均衡。相反地，如果在第二阀单元的打开阶段期间，在流体贮存器与邻接第二阀单元并延伸到第二端区域的流体通道的段之间仅发生部分压力补偿，则是有利的，因为这有助于由控制单元检测压力传感器的压力信号。这是由于以下事实：在流体贮存器与邻近第二阀单元的流体通道的段之间的压力均衡的第一阶段中，在流体贮存器中发生大的压力变化，其导致在压力传感器的压力信号中发生大的变化，并因此也可以在控制单元中以高的精度进行评估。根据这一点，如果由流体贮存器限制的体积大于最大配量体积，则是有利的，所述最大配量体积对应于必须由配量单元输出的流体的最大体积。

如果由流体贮存器限制的体积对应于最大配量体积的1.5到25倍，则是有利的。配量操作基于以下事实：在提供流体贮存器与工作通道的第二端区域之间的流体地连通的连接之前，可压缩的工作气体被选择性地带到低于环境压力的压力水平，或带到高于环境压力的压力水平，以便随后在包含在流体贮存器中的工作气体的已知体积与在第二阀单元与第二端区域之间延伸的流体通道的部分中含有的工作气体的已知体积之间进行压力均衡。流体贮存器的体积与最大配量体积相比越小，则存储在流体贮存器中的工作气体与环境压力之间的压力差必须越大，这一方面增加了对流体单元的要求，并且另一方面增加了在待配量的流体上出现非期望的压力脉冲的可能性，但从计量的视角来看，对于压力传感器的压力信号是有利的。另一方面，如果流体贮存器的体积是最大配量体积的两倍以上，则流体单元与环境压力之间的压力差是低的，并且在待配量的流体上出现非期望的压力脉冲的可能性是低的。如果有必要，有可能调节流体贮存器的体积，以便能够对待计量液体的需求进行有利的调节，例如，借助于可手动地或自动地调节的活塞和/或通过耦合若干单独的流体贮存器来调节流体贮存器的体积，流体贮存器可以与彼此分离或通过适当的阀单元彼此连接。

优选地，第二压力传感器连接在第二阀单元与流体阻流器之间或在流体阻流器与第二端部分之间，连接到控制单元上，并且控制单元适于响应于第二压力传感器的压力信号来提供最终信号。借助于第二压力传感器可以确定压力分布或压力顺序，在关闭第二阀单元并进行流体通道与第二端部分之间的流体地连通的连接的相关联的分离之后，压力分布或压力顺序在第二阀单元与第二端区域之间延伸的流体通道的部分中设置。作为示例，可以提供的是：基于第二压力传感器的压力信号对配量过程执行优化，其方式为使得：在打开第二阀单元以便执行抽吸操作或输出操作之前必须在流体存储中获得的压力值可以基于在先前配量操作中确定的压力分布或基于流体通道的该段中的当前压力来修改，特别地为了使所确定的压力分布与存储在控制单元中的预定压力分布之间的差最小化。

根据第二方面，本发明的任务通过具有以下步骤的过程来解决：在第一阀单元打开的同时并且在第二阀单元关闭的同时，向在与流体通道相关联的第一阀单元和与流体通道相关联的第二阀单元之间的流体通道中形成的流体贮存器提供负压；使用压力传感器确定流体贮存器中的流体压力，并向控制单元提供压力传感器的电气压力信号；当在流体贮存器中达到可预定的第一流体压力时，由控制单元向第一阀单元提供关闭信号；在控制单元已经达到第一流体压力之后向第二阀单元提供打开信号，并在第二阀单元的打开状态期间以及当流体通道的第二端区域浸入待计量的液体中时，监测流体贮存器中的压力上升；当控制单元已经达到流体贮存器中的可预定的第二流体压力时，向第二阀单元提供关闭信号。

为了执行该过程，因此意在的是首先使包含在第一端段与第一阀单元之间的流体通道的段中的工作气体和包含在流体贮存器中的工作气体达到低于环境压力的可预定的压力水平。这里假设的是流体单元仅在受控模式（开环模式）下操作来提供负压，并且假设的是流体贮存器中的压力受第一阀单元的压力依赖控制的影响，第一阀单元的压力依赖控制是根据压力传感器的压力信号来进行的。在关闭第一阀单元之后，具有已知负压的工作气体的精确地限定的体积被封闭在流体贮存器中。在随后的步骤中，可以通过控制和打开第二阀单元来在流体贮存器与在第二阀单元与第二端区域之间延伸的流体通道的段之间实施压力均衡，由此在实践中对流体通道的该段施加负压。

如果确保的是在对流体通道的第二端部分施加负压（部分真空）时，将第二端部分或附接到第二端部分上的移液管（pipette）浸入液体中，则在流体通道的此部分与流体贮存器之间的压力均衡期间，第二端部分中的或附接到第二端部分上的移液管中的一定量的液体被吸入。该一定量的流体的体积与以下成可精确地预测的关系：流体贮存器和从第二阀单元延伸到第二端部分的流体通道的部分的体积、以及在打开用于工作气体的第二阀单元之后在该体积中调节的压力。为了特别精确地将期望量的液体吸入到移液管或流体通道的第二端区域中，来自与流体贮存器相关联的压力传感器的压力信号由控制单元监测，并且当达到可预定的压力值时，第二阀单元关闭。

在实践中，当在流体贮存器与流体通道的第二端区域之间不存在完全的压力均衡时，可能出现第二阀单元关闭的情况。

如果在流体通道中的第二阀单元的上游或下游布置流体阻流器，则这导致在流体通道的该段与布置在流体阻流器下游并延伸到第二端区域的流体通道的段之间发生进一步的压力均衡，根据在第二阀单元与流体阻流器之间延伸的流体通道的段的体积，如果适合的话，还会在第二阀单元已经关闭之后发生进一步的压力均衡。在这种情况下，可能需要在时间方面提前控制第二阀单元，并因此使在流体贮存器与流体通道的第二端区域之间的流体地连通的连接分离，以便确保流体被精确地吸入到第二端区域中或吸入到附接至第二端区域上的移液管中。

该方法被设计为：在第一阀单元打开的同时且在第二阀单元关闭的同时，向流体贮存器提供超压，并且一旦在流体贮存器中达到可预定的第三流体压力，就通过控制单元向第一阀单元输出关闭信号，并且在于然后打开信号由控制单元提供给第二阀单元，并且在第二阀单元的打开状态期间，在流体贮存器中发生压力下降，并且当在流体贮存器中达到可预定的第二流体压力时，关闭信号由控制单元提供给第二阀单元。

该方法步骤服务于输出接收在第二端区域中或在连接到第二端区域上的移液管中的液体的量，该方法步骤用于：当第一阀单元打开并且第二阀单元关闭时，向流体贮存器提供超压，并且用于：在第一阀单元已经关闭并且第二阀单元已经打开之后，向流体通道的第二端区域提供在流体贮存器中盛行（prevailing）的超压。监测压力值的压力信号（压力值的压力信号由流体贮存器中的压力传感器来确定），并且当达到预设压力值时，关闭第二阀单元。如果流体阻流器被布置在第二阀单元与流体通道的第二端区域之间，则有可能以与先前对流体通道的第二端区域施加负压相类似的方式使第二阀单元提前切换为关闭，以便考虑压力均衡，即使在流体贮存器与第二端区域之间的流体地连通的连接已经通过关闭第二阀单元而被阻断之后，压力均衡在流体阻流器上游的流体通道的段与流体阻流器下游的流体通道的段之间继续发生。

在所述方法的另一配置中，所提供的是：第二压力传感器的压力信号由控制单元使用来确定配量结束并输出结束信号，第二压力传感器连接到控制单元并且连接在第二阀单元与流体阻流器之间或连接在流体阻流器与第二端区域之间，并且所提供的是：将结束信号提供给用于对驱动器（drive）进行驱动的驱动布置。在执行用于液体的抽吸操作和用于液体的输出操作二者期间，可以由控制单元评估第二压力传感器的压力信号。作为示例，在抽吸操作的执行期间，第二压力传感器的压力信号可以用来确定时间上的点，在该时间上的点处，在第二端区域中发生的工作气体的负压与在第二端区域中吸入的液体量之间存在平衡。控制单元可以通过比较压力信号和存储的压力值来确定该时间上的点（也称为配量的结束），以便在该时间上的点处或之后短时间内输出最终信号。例如，可以使用结束信号来控制驱动单元，所述驱动单元以下列方式使配量单元移动：使第二端区或附接到第二端区上的移液管从液体容器移除，在液体容器中包含待吸入的液体。类似地，第二压力传感器的压力信号可以在分配操作的执行期间用来确定时间，在该时间处，可预定量的液体或在第二端部分中或在附接到第二端部分上的移液管中接收的液体中的全部已经被分配，以使配量单元位移，使得第二端部分或附接到第二端部分上的移液管再次浸入液体容器中（待吸取的液体被接收在液体容器中），以随后对液体执行新的吸取操作。

所述过程的另一设计提供的是：在关闭信号已经被提供给第二阀单元之后，第二压力传感器的压力信号被评估，特别是独占地评估。这确保仅在如果不存在大的压力波动或压力脉冲的情况下使用第二压力传感器的压力信号，在存在大的压力波动或压力脉冲的情况下，将需要对该压力信号进行复杂的滤波或其他信号处理。相反地，第二压力传感器的压力信号用来（特别是独占地）：在流体贮存器与流体通道的该段之间的流体地连通的连接被阻断之后，在补偿阶段期间，观察连接到第二阀单元上的流体通道的段中的压力变化。优选地，将第二压力传感器的压力信号作为第一压力传感器的压力信号的备选提供给控制单元，使得控制单元仅需要一个（单个）评估电路来用于评估压力信号，并且因此具有有利的结构。

附图说明

本发明的有利形式在图中示出。这里示出了：

图1示出了安装在驱动单元上的配量单元的严格地示意性的表示，

图2示出了在配量单元的液体贮存器中的压力曲线的严格地示意性的表示，

图3是在配量单元的流体通道的第二段中的压力曲线的严格地示意性的表示，以及

图4示出了在按图3所表示的时间顺序中的配量单元的流体通道的第二段的严格地示意性的表示。

具体实施方式

图1中示意性地示出的配量单元1被设计用于对液体进行配量，所述液体可以单纯作为样本从存储容器2提取，并且被排放到未更详细示出的样品容器中。因此，术语“配量”将被理解为意味着从存储容器2有针对性地提取液体和将可准确地预限定的液体的体积释放到样品容器中（未示出）二者。

取决于待分配的液体的量，可以计划的是在单次分配过程期间将从存储容器2吸收的液体分配到一个样品容器中。备选地，可以提供的是从存储容器2提取的液体在若干次连续排放中排放到一个或多个样品容器中，由此排放的相应的量可以是相同或不同的。

配量单元1包括流体单元3、流体通道4以及控制单元5。此外，仅作为示例的方式，所提供的是流体单元3和附接到流体单元3上的流体通道4耦合到驱动单元6的驱动构件8上，驱动构件8可移动地容纳在驱动壳体7上，并且被设计为线性驱动器。这允许流体单元3和流体通道4被向上和向下垂直地移动，如图1中所示，例如使流体通道4部分地浸入贮存器2中的液体中，或使流体通道4从贮存器2移除。作为示例，驱动单元6经由控制线9电气地连接到控制单元5上。

作为示例，所提供的是流体单元3包括电动线性驱动器10以及气缸11，其中，气缸11的活塞杆12耦合到线性驱动器10的可线性地移动的转子上。这允许连接到活塞杆12上的气缸11的工作活塞15在气缸壳体17的工作凹部16中线性位移，并由此改变工作腔18的体积。作为示例，所计划的是电动线性驱动器10经由控制线14来电气地连接到控制单元5上。

工作腔18以未详细描述的方式来以流体连通方式连接到流体通道4，并且示例性地单纯设计为具有圆形圆柱横截面的管。流体通道4包括第一阀单元21、第二阀单元22、流体阻流器23和（通过示例的方式）移液管24。流体通道4的第一端区域25在流体单元3与第一阀单元21之间延伸。流体通道4的第二端区域26在流体阻流器23与移液管24之间延伸。在第一阀单元21与第二阀单元22之间延伸的流体通道4的段也称为流体贮存器27。此外，流体通道部分28在第二阀单元22与流体阻流器23之间延伸。

示例性地，所提供的是第一端区域25、第二端区域26、流体贮存器27和流体通道段28的横截面各自是相同的且已知的。此外，沿着如图1中所示的在垂直方向上伸展的延伸轴30，流体通道4的这些段25、26、27、28的延伸度（extension）33、34、35、36也是已知的，使得流体通道4的段25、26、27、28中的每个的准确体积也是已知的。

第一阀单元21和第二阀单元22各自设计为电动气动2/2通阀（2-way valve）。第一阀单元21服务于选择性地释放或阻断在流体通道4的第一端区域25与流体贮存器27之间的流体地连通的连接。第二阀单元22设计为选择性地释放或阻断在流体贮存器27与流体通道4的第二端区26之间的流体地连通的连接。作为示例，两个阀单元21和22各自设计为螺线管阀，它们相应的螺线管驱动器41和42经由控制线43和44来各自连接到控制单元5。优选的是两个阀单元21、22被设计为常闭（NC）开关阀。

流体阻流器23具有仅示意性地示出的阻流器横截面，阻流器横截面小于第一端部分25的横截面和第二端部分26的横截面和流体贮存器27的横截面和流体通道部分28的横截面，以独立于在流体通道4中包含的工作气体的流的方向（其并未详细示出），在流体通道中为在流体通道部分28与流体通道的第二端部分26之间的流体流提供节流效应。作为示例，流体阻流器23具有对流体通道4中的工作气体的流动阻力，该流动阻力相对于在第一端区域25、第二端区域26、流体贮存器27和流体通道段28的流动阻力处于在10000与10000000之间的区间中。

第一压力传感器45被分配给流体贮存器27，第一压力传感器45被设计为用于检测流体贮存器27中的流体压力，并且经由测量线46与流体贮存器27成流体连通。此外，第一压力传感器45经由信号线47电气地连接到控制单元5上，以便能够传输其电气压力信号。

可选地，第二压力传感器50可以布置在第二阀单元与流体通道4的第二端区域26之间，第二压力传感器50的测量线51示例性地连接到流体通道4的第二端区域26上，以便在那里执行压力检测，其中，第二压力传感器50的电气压力信号可以经由信号线52提供给控制单元5。

移液管24以未详细说明的方式连接到第二端部分26上，并且还具有已知的体积，已知的体积至少部分地用来接收并且随后分配液体。

控制单元5包括微处理器55和电气输出级56。微处理器55电气地连接到输入57、58上，信号线47和52连接到输入57、58上。此外，微处理器55连接到输出59、60、61、62上，控制线9、14、43和44连接到输出59、60、61、62上。取决于存储的顺序程序，微处理器55被设计为评估来自第一压力传感器45的传感器信号，并且如果必要的话，评估来自第二压力传感器50的传感器信号，以便生成控制信号，控制信号经由连接线63提供给电气输出级56。在电气输出级56中，控制信号被转换成电能电流，所述电能电流适于连接到输出59至63上的部件（例如，驱动单元6、线性驱动器10以及磁驱动器41和42）的要求。因此，根据微处理器55的控制信号，电气输出级56用来进行连接到输出59至63上的部件的电气控制。

作为示例，可以为配量单元1提供以下操作模式，下面结合图1至图4来解释操作模式：

在时间t0处，两个阀单元21、22关闭，在图2的图表中所指示的在流体贮存器27中盛行的压力p1在此时间处对应于环境压力pa，并且用第一压力传感器45来测量，并作为电气传感器信号提供给控制单元5。在流体通道4的第二端区26和移液管24中，在此时间处存在与环境压力pa相等的压力p2。如图4中所示，移液管24在时间t0之后短时间内既不会充满液体，也不会浸入液体中。

在时间t0与时间t1之间的时间段中，控制信号经由连接线63从控制单元5的微处理器55输出到电气输出级56。这使得电能被供应到驱动单元6，导致配量单元1沿着延伸轴30的下降移动。结果，移液管24浸入吸收在存储容器2中的液体中，使得未详细示出的移液管24的前部上的开口29位于液体的液位31下方。

此外，在此期间从微处理器55输出另一控制信号，另一控制信号经由连接线63传输到电气输出级56，以便向线性驱动器10提供电能。结果，线性致动器10执行行程移动（stroke movement），这导致活塞杆12和相关联的工作活塞15产生垂直向上的位移。然而，决定性因素是工作活塞15相对于气缸壳体17的相对移动扩大了工作腔18。因为工作腔18仅与流体通道4的第一端区25成流体连通，但并不具有至环境的连接，所以工作腔18中的压力下降是由工作腔18的扩大导致的。

在时间t1处，微处理器55向电气输出级56传输控制信号，以实现向第一阀单元21的螺线管致动器41供应电能，使得其从常闭状态转移到未分类的打开状态，并释放在流体通道4的第一端区域25与流体贮存器27之间的流体地连通的连接。这导致以第一压力接收在工作凹部16中和流体通道25的第一端区域25中的工作流体与以第二压力接收在流体贮存器27中的工作流体之间的压力均衡。因此，第一压力传感器45确定了从时间t1开始、从值pa到值p11的在流体贮存器27中的压力下降，如在图2中可见。因为第二阀单元22在此阶段中关闭，所以位于第二阀单元22下游的流体通道4的段中不存在压力上的变化。

作为示例，所提供的是控制单元5被设计为用于第一阀单元22的压力依赖致动，并且当流体贮存器27中存在可预定的压力值p11时，致动第一阀单元21，以便分离在流体通道4的第一端区域25与流体贮存器27之间的连接。这是例如在时间t1与时间t2之间的情况。

在时间t2处，第二阀单元22被致动，使得容纳在流体贮存器27中的加压工作气体与容纳在流体通道段28中的加压工作气体、容纳在流体阻流器23中的加压工作气体、容纳在流体通道4的第二端区域26中的加压工作气体和容纳在移液管24中的加压工作气体之间发生压力均衡，并用环境压力pa来加压。流体通道4的第二端区26中的工作气体的压力在图3中示出，并被指定为p2。在时间t2之前，压力p2等于环境压力pa。在时间t2之后，产生的结果是流体通道4的段23、24、26、27和28中的压力p21，其中压力p21低于环境压力pa。这允许来自贮存器2的液体逆着重力被吸入到移液管24中，如图4中所符号化。

在该吸入过程期间，还借助于第一压力传感器45来监测流体贮存器27的压力，由此一旦第一压力传感器45确定流体贮存器27中的压力值p12（其在时间t23处单纯是示例性的），则激活第二阀单元22。第二阀单元22的这种控制使在流体贮存器27与流体通道4的第二端区26之间的流体地连通的连接分离。

由于流体阻流器23的节流效应，在流体贮存器27与流体通道4的第二端区26之间的压力补偿以比在流体通道4的第一端区25与流体贮存器27之间的先前压力补偿的情况下更小的梯度来发生。

在时间t23处致动第二阀单元22之后，在流体通道段与流体通道4的第二端区域26之间发生最终的、轻微的压力均衡，流体阻流器23连接到流体通道4的第二端区域26上。借助于示例的方式，在时间t3处达到值p21。在此时间处，待吸收到移液管24中的液体体积已完全流入。保持在第二端范围26中的负压p21对应于通过在移液管24中吸收的液体体积引入到工作气体中的静压。

在时间t3与时间t4之间，从微处理器55输出控制信号，控制信号经由连接线63传输到电气输出级56，以向线性驱动器10提供电能。结果，线性致动器10执行行程移动，导致工作活塞15相对于气缸壳体17发生相对移动，并导致工作腔18减小。这导致工作腔18中的压力上的增加。

在时间t3处，微处理器55向电气输出级56传输控制信号，以导致向第一阀单元21的螺线管致动器41供应电能，使得其从常闭状态转移到打开状态，并释放在流体通道4的第一端区域25与流体贮存器27之间的流体地连通的连接。因此，第一压力传感器45检测从时间t3开始的在流体贮存器27中的压力增加，如图2中所示。当达到可预先设定的压力值p13时，第一阀单元21再次被激活，以便断开在流体单元3与流体贮存器27之间的流体地连通的连接，使得流体贮存器27中的压力从此点开始保持恒定。

此外，在时间t3与时间t4之间的时间段中，控制信号经由连接线63从控制单元5的微处理器55输出到电气输出级56，以便产生至驱动单元6的电能的供应，并且因此导致配量单元1沿着延伸轴30的行程移动。这将移液管24从包含在贮存器2中的未详细说明的液体移除。还可以提供的是：借助于未详细说明的移动单元来移除贮存器2，并用未详细说明的样品保持器来替换贮存器2，接收在移液管24中的液体将被分散到未详细说明的样品保持器中。

因为第二阀单元22在t3与t4之间的时间段中是关闭的，所以在位于第二阀单元22下游的流体通道4的段中不存在压力上的变化。

在时间t4处，第二阀单元22被致动，使得在接收在流体贮存器27中的加压工作气体与接收在流体通道段28中的工作气体、接收在流体阻流器23中的工作气体、接收在流体通道4的第二端区域26中的工作气体和接收在移液管24中的工作气体之间发生压力均衡，并经受负压p21。这导致在流体通道4的这些段23、24、26、27和28中的在图3中示出的压力曲线，产生的压力最初高于环境压力pa，由此液体可以从移液管24排出，如图4中所符号化。

由于流体阻流器23的节流效应，压力均衡以比先前在流体通道4的第一端区域25与流体贮存器27之间发生的压力均衡的情况更小的梯度来发生。在输出过程结束时，例如当所有液体已从移液管24输出时，流体贮存器27中的压力对应于环境压力pa。

Claims (10)

1.一种用于对液体进行配量的配量单元，具有流体单元，所述流体单元被设计为选择性地向工作气体提供超压和负压，所述工作气体被容纳在流体通道中，所述流体通道在第一端区域处连接到所述流体单元上，并且所述流体通道包括被设计为容纳和排出可预定的液体体积的第二端区域；具有第一阀单元并具有第二阀单元，所述第一阀单元和所述第二阀单元沿所述流体通道布置为与彼此间隔开，并且每个都被设计为用于选择性地阻止或释放所述流体通道，以便在所述流体通道中形成受两个阀单元限制的并被提供用于存储工作气体的流体贮存器；具有控制单元，所述控制单元用于控制所述第一阀单元和所述第二阀单元，所述流体贮存器分配有压力传感器，所述压力传感器被设计为根据工作气体压力提供压力信号，并且所述压力传感器电气地连接到所述控制单元上。

2.根据权利要求1所述的配量单元，其中，所述流体贮存器具有比所述第一阀单元上游的流体通道和/或比所述第二阀单元下游的流体通道更大的横截面和/或更大的体积。

3.根据权利要求1或2所述的配量单元，其中，在所述第二阀单元与所述第二端区域之间布置有流体阻流器，所述流体阻流器具有用于所述工作气体的限定的流体流动阻力，其中，所述流体阻流器的流体流动阻力与邻近所述流体阻流器的流体通道的部分的流动阻力之间的比处于在10000与10000000之间的区间中。

4.根据权利要求1或2所述的配量单元，其中，所述控制单元被设计为用于所述第一阀单元和所述第二阀单元的压力依赖激活。

5.根据权利要求1所述的配量单元，其中，由所述流体贮存器限制的体积对应于最大配量体积的1.5倍至25倍。

6.根据权利要求3所述的配量单元，其中，第二压力传感器连接在所述第二阀单元与所述流体阻流器之间或在所述流体阻流器与第二端部分之间，连接到所述控制单元上，并且在于所述控制单元适于响应于所述第二压力传感器的压力信号来提供结束信号。

7.一种用于对液体进行配量的方法，具有以下步骤：在第一阀单元打开的同时并且在第二阀单元关闭的同时，向在与流体通道相关联的第一阀单元和与所述流体通道相关联的第二阀单元之间的所述流体通道中形成的流体贮存器中提供负压；使用压力传感器确定所述流体贮存器中的流体压力，并向控制单元提供所述压力传感器的电气压力信号；当在所述流体贮存器中达到可预定的第一流体压力时，通过所述控制单元向所述第一阀单元提供关闭信号；在所述控制单元达到所述第一流体压力之后向所述第二阀单元提供打开信号，并在所述第二阀单元的打开状态期间以及当所述流体通道的第二端区域浸入待计量的液体中时，监测所述流体贮存器中的压力上升；当所述控制单元达到所述流体贮存器中的可预定的第二流体压力时，向所述第二阀单元提供关闭信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述第一阀单元打开的同时和在所述第二阀单元关闭的同时，向所述流体贮存器提供超压，并且在于一旦在所述流体贮存器中达到可预定的第三流体压力，就由所述控制单元向所述第一阀单元输出关闭信号，并且在于然后所述打开信号由所述控制单元提供给所述第二阀单元，并且在所述第二阀单元的打开状态期间，在所述流体贮存器中发生压力下降，并且当在所述流体贮存器中达到可预定的第二流体压力时，关闭信号由所述控制单元提供给所述第二阀单元。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述第二阀单元与所述第二端区域之间布置有流体阻流器，所述流体阻流器具有用于工作气体的限定的流体流动阻力，其中，所述流体阻流器的流体流动阻力与邻近所述流体阻流器的流体通道的部分的流动阻力之间的比处于在10000与10000000之间的区间中，其中，由所述控制单元使用第二压力传感器的压力信号来用于确定配量结束并用于输出结束信号，并且在于将所述结束信号提供给用于对驱动器进行驱动的驱动单元，所述第二压力传感器连接到所述控制单元上，并且连接在所述第二阀单元与所述流体阻流器之间，或连接在所述流体阻流器与所述第二端区域之间。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述关闭信号已经被提供给所述第二阀单元之后，评估所述第二压力传感器的压力信号。

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