JP4447346B2 - 実験室で溶液および／または希釈溶液を準備するための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、はかり、および少なくとも１つの液体用電子的用量送達デバイス、具体的には、電子ピペットによって、固体に液体を加えた溶液を調製するための、かつ／またはさらに液体を加えて液体を希釈するための装置であって、その構成に、はかりと少なくとも１つの電子的用量送達デバイスとの間の通信手段が含まれる装置に関する。本発明は、実験室で溶液および／または希釈溶液を調製するため装置の使用を含む方法にも関し、さらに、この装置でこの方法を実施するためのプログラムに関する。

用量送達デバイス、具体的には、電子ピペット、ビュレット、および他のディスペンサなど、手持ち式の電子的用量送達デバイスは、実験室で広範囲に使用されている。こうしたデバイスの適用例は、たとえば溶液または希釈溶液を調製する際に、規定量の液体を加えなければならないプロセス全てに見られる。たいてい、このデバイスは、様々な化学薬品で多様な最終生成物を生成すべきルーチン実験手順に使用されるが、通常こうした手順は一度に一回行われ、すなわち、たとえば検査用ロボットの使用が、経済的に見合うほど頻繁には行われない。

しかし、電子的用量送達システムを単純化かつ自動化し、それによって操作手順、動作パラメータ、およびプログラムまたはプログラムの一部に影響を与え、制御する方法を改善し、得られたデータのより高度の保証を提供することが望ましい。

欧州特許出願第ＥＰ０９９９４３２Ａ１号は、電子的用量送達システムの操作方法を記載し、たとえば、電子データ転送接続によって、データ処理システムのデータインターフェースへの通信を実施することができるデータインターフェースを備えた電子ピペットなど、手持ち式電子的用量送達デバイスを用いた方法で考察されるような用量送達システムも開示している。このデータ通信は、データ処理システムから手持ち式用量送達デバイスのメモリへの読取り／書込みアクセスを提供して、機器のタイプ、および／または個々の機器、および／またはアプリケーションに固有のメモリパラメータ、および／またはアプリケーション手順のためのプログラムルーチン、および／または手持ち式電子的用量送達デバイスの制御デバイスのプログラム、および／または少なくともプログラムの一部を手持ち式用量送達デバイスのメモリに書込みまたはそれから読取り、かつ／または手持ち式用量送達デバイスを遠隔制御することができる。この用量送達デバイスの遠隔制御は、用量分注手順に有利であり、たとえばこの手持ち式用量送達デバイスを上位の自動化プロセスで使用する場合、またはこの手持ち式用量送達デバイスを汚染された環境で、このプロセスを、担当する人を危険にさらすことなく使用するために有利である。アプリケーション手順を実行するためのプログラムルーチンによって、たとえば規定量の液体の吸入、混合、および分注を制御し、または分注した用量を次のステップで半分にする、希釈のステップのシーケンスを実行することができる。さらなる可能性として、このようなアプリケーションルーチンを手持ち式用量送達デバイス内に移すこともできる。

液体用電子的用量送達デバイス、具体的には、ピペットまたはディスペンサなど手持ち式デバイスなどの他に、実験室で溶液および／または希釈溶液を調製するルーチンには、電子はかりの使用も含まれる。たとえば溶液を調製する場合、第１のステップは、規定量の固体物質の重さをはかりの上の容器内に量って入れることである。溶液の所望の濃度に基づいて、たとえば、ピペット、または計量シリンダ、あるいは他の容器によって、加える必要がある液体溶媒の量を計算する。しかし、所望の最終結果を得るには、この手順では、温度、密度、体積膨張率、および／または溶媒の純度など液体溶媒のパラメータについての十分正確な計算が必要とされることを留意されたい。一般に、溶液および／または希釈溶液を調製する仕事を与えられた人は、こうした計算を、簡単な実験用コンピュータまたは携帯用計算機によって行う。たいてい、このような計算は、時間がかかり計算の誤りを犯す危険性を伴うものである。さらに、計算に入れたデータに照らして、得られた溶液および／または希釈溶液が妥当なものであるかどうか、最終生成物がどの程度、所望の濃度の目標範囲内にあるかを確認（検査）する制御機構が存在しない。

使用可能な容器に合った量の溶液を調製することも常識である。これは、溶液を調製する際に、たとえば所与の容積の計量フラスコ内で、計量フラスコの容積によって調製すべき溶液または希釈溶液の体積が決定されるという制約のもとで、溶液に加える物質の量を計算し、重量を量らなければならないことになる。そのため、しばしば、過剰量の溶液が調製され、それが別の方法で必要とされない場合は、安全に廃棄しなければならない結果になることが多い。

ＰＣＴ国際出願第ＷＯ０２／０７３１４２Ａ１は、具体的には染料成分などの物質を混合するための装置を記載しており、その装置は、プロセッサユニット、混合の処方を記憶するローカルメモリユニット、表示ユニットおよび入力ユニットなどユニットを、計量デバイス、具体的にははかりに一体化したユニットを備えている。このはかりは、はかりの皿の上に載せた容器に加えた成分物質の重量を量る。自動化プロセスの場合は、はかりは、混合すべき物質の相対的比率にしたがって、供給導管に連結された弁を制御する。はかりによって計量された実際の重量は、混合物の処方に基づく目標値と連続して比較され、比較の結果を用いて、容器に加えるべき物質の流入が制御される。

欧州特許出願第ＥＰ０６５１３０６Ａ１号は、溶液を調製する装置を開示しており、それは、溶液の成分を受けるべき容器をはかりの皿の上に置くものである。溶媒液は、導管に連結された弁を介して加えられ、その導管を通って、溶媒はポンプで溶媒レザーバから供給される。弁、およびポンプ、ならびにはかりは、制御ユニットによって監視される。制御ユニットに記憶された手順に従って、溶媒の追加に関する重量値の形で制限値の指示が、装置を担当している個人に示される。出力ユニットに移動するバーの形で図形表示される、はかりによって送出された重量データに基づいて、重量値が指示された制限値内になったときに、溶媒の流入を停止するように、担当者が指示される。

ＰＣＴ国際出願第ＷＯ８３／０２７６１Ａ１号も同様に、溶液を調製するための装置を開示している。それは、制御ユニットおよびはかりが装置に含まれ、溶媒液は、導管に連結された弁を介して加えられ、その導管を通って溶媒は、ポンプによって溶媒レザーバから供給されるものである。所望量の溶媒の送達は、計量した重量値が連続して制御ユニットに転送され、出力ユニット上に表示されるように、制御プログラムにしたがって、手動で、または自動的に行われる。弁は、様々な流量を有して、溶媒送達の始めは、より高流量の弁を開け、溶液の合計重量についての重量値がその目標値に近づいたときは、溶媒送達を終了するため、低流量の弁を使用する。

上記の参照文献は、混合物または溶液を調製する方法を開示しており、投与量を送達する手段の実質的に固定した装置の構成で、送達された用量の溶媒または追加の成分を、実際の値と目標値との比較によって制御するものである。
欧州特許出願第ＥＰ０９９９４３２Ａ１号 ＰＣＴ国際出願第ＷＯ０２／０７３１４２Ａ１ 欧州特許出願第ＥＰ０６５１３０６Ａ１号 ＰＣＴ国際出願第ＷＯ８３／０２７６１Ａ１号

したがって、本発明の目的は、固体に液体を加えた溶液、および／または液体に他の液体を加えた希釈溶液を調製するための装置であって、操作が簡単で、高度の保証および柔軟性を提供する装置を提案することである。他の目的は、固体に液体を加えた溶液、および／または液体に他の液体を加えた希釈溶液を調製するための、簡単で安全な方法、ならびにプログラムを提案することである。

本発明のコンテキストでは、液体を加えた個体の溶液および／または他の液体を加えた液体の希釈溶液を調製するための装置または方法の概念には、１つ以上の固体または１つ以上の液体溶媒または希釈剤を使用する可能性が含まれる。

本発明によれば、請求項１による特徴、請求項６による方法、および請求項１２によるプログラムを含む装置によって、上記の目的が達成される。
液体を加えた個体の溶液および／または他の液体を加えた液体の希釈溶液を調製するための装置は、計量皿を有するはかり、表示および操作ユニット、プロセッサ、記憶メモリ、およびデータインターフェースを備えている。この装置は、さらに、少なくとも１つの液体用電子的用量送達デバイス、具体的には、マイクロプロセッサ、記憶メモリ、電子的用量送達デバイスが選択された場合に信号を出す識別子要素、およびデータインターフェースを装備した電子ピペットを備えている。

この装置の概念には、はかりのデータインターフェースと電子的用量送達デバイスのインターフェースの間の通信能力が含まれる。はかりは、液体を加えた個体の溶液および／または他の液体を加えた液体の希釈用液を調製するためのプログラムを実行する能力を有する。このプログラムは、装置の担当者が入力した命令に基づき、さらにはかりのメモリ内に記憶された物質データに基づき、および／または得られた計量結果に基づいて、はかりのプロセッサで計算を行うことができ、使用可能な選択から使用すべき用量送達デバイスを選択し、その送達デバイスを吸引および／または分注すべき液体体積に設定することができる。

実験室で溶液および／または希釈溶液を調製するための本発明による方法は、上記に記載した装置の使用を含む。この方法は、はかりのプロセッサにおけるプログラムの実行を含んでおり、このプログラムは、担当者が入力した命令に基づき、さらにはかりのメモリ内に記憶された物質データに基づき、および／または得られた計量結果に基づいて、計算を行い、使用可能な選択から使用すべき用量送達デバイスを選択し、また用量送達デバイスに吸引および／または分注すべき液体体積についての設定を入力し、選択された電子的用量送達デバイスの識別子要素を活動化させる。

溶液および／または希釈溶液を調製するためのこの装置ならびに方法の目的は、担当操作者の実験室での日常業務の助けをすることである。手順を簡単にすることによって時間が節約される他に、実験室での溶液および／または希釈溶液の調製が著しく安全になる。たとえば、プログラムが自動的にピペットを必要とされる体積に設定するため、担当者は、手作業で電子ピペットの調節をする必要がなくなる。

プロセスの一部である計算が、はかりで行われるため、本明細書で上記に記載した既存の方法と比較して、計算の誤りの危険性は大幅に低減され、より高度の保証が得られる。
非常に高価な材料で、溶液および／または希釈溶液を調製する適用例では、本発明による方法では、追加の物質を非常に正確に計量し加えることができるため、作成された溶液および／または希釈溶液の量が過剰または不足することはない。その結果、無駄がなく、不一致を修正するために二回目の手順を実行する必要もない。最後に、これはコストの節約になる。

本発明による装置および方法では、電子的用量送達デバイス、具体的には電子ピペットなど手持ち式電子的用量送達デバイスは、ある種の液体分注スパーテルとして機能する。この電子的用量送達デバイスのプロセッサおよびメモリ容量は比較的小さいため、上位システムからの、この場合ははかりからの用量送達デバイスの制御が実用的であることが判明している。特に、このはかりは、適切な量、すなわち関係する物質の重量を、非常に高度な正確さで計量する能力を有しているからである。さらに、電子はかりは、表示および操作ユニットを装備しているため、たとえばピペットのボタンを操作するよりもはるかに便利に入力することができる。同様に、プログラム選択メニューまたは作業手順に関する命令は、ピペットの限られた表示領域ではなく、はかりの表示画面上にさらに好ましく表示される。

さらに、本発明は、電子はかりがデータインターフェースを介して他の実験室の機器と通信および対話することができることを利用するものである。この能力は、液体用用量送達デバイスを、はかりとの通信に関して最適化する必要をもたらし、この用量送達デバイスが、実験室で溶液および／または希釈溶液を調製する際に、はかりで規定された目標値を達成することができるようにする。いずれにせよ、はかりならびに用量送達デバイスが、独立して、すなわち上記に記載したような装置の一部ではないアプリケーションで動作できることは望ましいことである。

本発明の好ましい一実施形態では、コード読取り装置が、はかりとの通信用に接続されている。このコード読取り装置は、少なくとも１部は、データ入力のために、具体的には手順で使用すべき化学薬品の識別のために働くものである。

好ましくは、担当者が、命令および確認をはかりの表示および操作ユニットを介して入力する。
本発明の装置の特別な実施形態は、記録装置、具体的には、はかりとインターフェースをとる動作履歴プリンタ、ラベルプリンタ、および／またはコードプリンタを装備している。このプリンタは、標準動作履歴を担当者に提供して、作業活動を追跡可能にするものである。さらに、完成した溶液または希釈溶液を含む容器を、印刷したラベルまたはコードで、確実で誤りのない方法で識別することができる。

本発明の特別な実施形態によれば、はかりのメモリは、物質のデータおよび／またはパラメータが記憶されたデータベースを備えて、それらを呼び出すことができるようになっている。

本発明の概念のさらなる実施形態では、はかりを通信用に実験室情報管理システムに接続することができる。このような構成では、使用すべき物質のパラメータに関する情報を管理システムから呼び出すことができ、完成した溶液または希釈溶液に関する記録を情報管理システムに記憶して、その記録を必要に応じて後に使用できるようになる。

本発明の変形形態によれば、はかりをデータ処理システム、具体的には、パーソナルコンピュータまたはパームトップコンピュータに接続することができ、またはネットワークの一部であるコンピュータに接続することができる。このコンピュータまたはネットワークは、物質のデータおよび／またはパラメータが記憶されたデータベースを有して、それらをはかりによって呼び出すことができる。はかりがデータを、接続されたシステム内の外部の記憶装置内に転送し、または、接続されたデータ処理システムのデータ入力ユニットを介して、データの入力を行うことも考えられる。

溶液および／または希釈溶液を調製するための本発明の装置の一部である、液体用電子的用量送達デバイスは、識別子要素を含む。溶液および／または希釈溶液を調製するプロセスを実行する際は、プログラムが、液体用電子的用量送達デバイスの使用可能な選択から適した用量送達デバイスを選択し、それによって、選択したデバイスの識別子要素を活動化させ、後者を、吸引および／または分注すべき液体体積に設定する。したがって、担当者には、この適用に正しい用量送達デバイスが選択されたことが保証される。

本発明の方法のさらなる実施形態では、はかりは、溶液および／または希釈溶液が完成し、妥当性の確認（検査）が行われた後に、溶液および／または希釈溶液の重量を登録する。はかりは、液体および／または希釈溶液を調製するための本発明の装置内の第２の独立した計量機器を表示する。これは、一方では、たとえば非常に高価な物質または少量の物質を処理する際の非常に正確な定量法に、他方では、結果の確認および照合（検査）の手段として、有利に使用されることになる。したがって、作成プロセス自体の性能ならびにプロセスの結果に関して、より高度な保証がなされる。

このはかりとインターフェースをとる記録デバイスは、固体に液体を加えた溶液、および／またはさらに液体を加えた液体の希釈溶液の完成した、および／または未完成で終了した調製の動作履歴を作成する働きをする。これは、担当者が実行した動作全てをロギングし、ならびにプロセスで使用された物質を記録することによって、プロセスの追跡性を保証するものである。また、たとえば溶液および／または希釈溶液の調製に使用された容器に適用することができる粘着性ラベルなど、識別を明白にする手段を自動的に作成することによって、実験室の操作の確実性が向上し、混同する危険が防止される。

本発明の方法に従って実行すべき動作シーケンスは、自由に構成可能である。
固体に液体を加えた溶液および／またはさらに液体を加えた液体の希釈溶液を調製する装置は、担当者によって、固体に液体を加えた溶液および／またはさらに液体を加えた液体の希釈溶液を調製するために指示された作業手順のステップを順に実施するプログラムを実行するように設計されている。このプログラムは、担当者によって与えられた命令、はかりのメモリからの使用可能な物質データ、および／または、はかりによって決定された重量結果を使用する。このプログラムにしたがって、計算を実行し、用量送達デバイスの使用可能な選択から用量送達デバイスを選択し、選択した用量送達デバイスを、吸引および／または分注すべき液体の体積に設定し、選択した電子的用量送達デバイスの識別子要素を活動化する。

本発明のさらなる詳細を、プロセスに関する以下の記載、および、図面で、また固体に液体を加えた溶液および／または液体にさらに液体を加えた希釈溶液を調製する装置の表示から、概略的に示した例で示す。

図１は、固体に液体を加えた溶液および／または液体にさらに液体を加えた希釈溶液を調製する装置を備えたワークステーションのレイアウトの一例を示す。この装置の主な構成要素の１つは、計量皿３および表示／操作ユニット４を備えたはかり１である。はかり１は、プロセッサ５、メモリユニット６、およびデータインターフェース９を備えており、データインターフェースの物理的部分は、はかりのハウジング１３に隣接して、外側に露出して配置することができる。この装置は、さらに、選択に使用可能な電子ピペット２、２’、２”を備え、各ピペットは、異なる体積容量に設計されている。各ピペット２、２’、２”は、マイクロプロセッサ７およびメモリユニット８を装備している。マイクロプロセッサ７は、データインターフェース１０に接続され、データインターフェース１０は、通信用に、はかり１のデータインターフェース９に接続される。対の９、１０のような１対のデータインターフェースは、ケーブルベースまたは無線の形態の通信用に設計することができる。後者の例には、無線通信接続または赤外線接続があり、その場合、それぞれインターフェース９および１０は、送信器および受信器を備える。使用可能なピペット２、２’、２”はそれぞれ、たとえば発光ダイオード１６など識別子要素を有する。この発光ダイオード１６は、光信号を生成して、ピペット２、２’、２”の内のどれがはかり１と通信しているかを識別し、かつ／または、はかりのプロセッサで現在稼動中の作業プログラムが、たとえば指示した溶媒または希釈剤を追加するのに適したものとしてピペット２’を選択し、必要に応じてそのピペットの設定を調整したときを示す。

簡単な解決法の例としては、電子ピペットの表示フィールド２５を、識別子要素として使用することができ、その場合、発光ダイオード１６を省くことができる。溶媒または希釈剤を加えるのに適したものとして、ピペット２’が選択されたこの例では、ピペット２’の表示フィールド２５が、担当者が気づくように明滅する。あるいは、選択したピペット２’が可聴信号を生成することもできる。

このプログラムは、ピペット２、２’、２”のマイクロプロセッサ７内に従来の方法で存在し、ピペットを作動させることができるが、ピペット２、２’、２”がはかり１と通信して、このピペットがそのはかりによって制御されるようにするタスクに適応する。この適応したプログラムは、はかり１とピペット２、２’、２”の間の通信のためのいわゆる通信プロトコルを使用する。対応する通信プロトコルは、はかり１のプロセッサで主に実施される、固体に液体を加えた溶液および／または液体にさらに液体を加えた希釈溶液を調製するプログラムの一部として、はかりで実行される。

この装置は、電子ピペット２、２’、２”のメモリユニット８に余り大きくないデータ記憶容量しか必要とせず、マイクロプロセッサ７も余り大きくない能力しか必要とせず、ピペット２、２’、２”を、はかり１で構成されるいわゆるマスタ機器からの全体的にいわゆるスレーブ機器として制御するように設計されている。

容器１２は、計量皿３上に位置して、溶解および／または希釈すべき物質を受け、それらをはかり１で計量するようになされている。これは、溶解および／または希釈のための第１の物質の量の非常に正確な決定を可能にするものである。

はかり１は、動作履歴１７を作成するプリンタ１４に接続される。追加の周辺デバイス、たとえばラベルプリンタ１８またはコード読取装置１９をはかり１に接続することができる。

はかり１の表示および操作ユニット４は、入力キー２１、および、好ましくはピクセルベースの表示装置として構成されたスクリーン２０を装備している。表示装置が果たす機能のうち、この表示装置は、計量結果、はかりのパラメータの設定、および日付と時間を含む補助情報を示す。スクリーン２０はさらに、一般に標準操作手順（ＳＯＰ）と呼ばれる作業手順を実行するための命令を表示する。具体的には、スクリーン２０は、いわゆるタッチスクリーンとして設計され、たとえば目標体積あるいは目標濃度、または表示された値の確認など、選択され表示された作業手順のフレームワーク内で要求されたデータ入力を、スクリーン２０を介して直接入力することができ、適用可能な場合は、プログラムメニューから選択することができる。この表示および操作ユニット４は、新規の作業手順、および／または溶液および／または希釈溶液を調製するプロセスが記録される動作履歴１７を構成する能力も有する。

プロセスで使用された化学薬品（固体、溶媒、および場合によっては他の液体）のデータはデータベース２２に記憶される。具体的には、化学薬品の特性および物質のパラメータは、データベース情報の一部である。溶液または希釈溶液を調製する作業手順も同様にデータベース２２に記憶される。この作業手順は、担当者または実験室の責任者が作成または変更することができる。換言すれば、この作業手順は、自由に構成することができる。データベース２２は、はかり１のメモリ６内に存在することができる。

場合によって、特に、メモリの容量を増やす必要がある場合は、はかり１をコンピュータ１５に接続することも望ましい。このコンピュータ１５は、パーソナルコンピュータ１５、またはパームトップコンピュータ、あるいはネットワークの一部であるコンピュータでもよく、いずれの場合もこのコンピュータは、溶液および／または希釈溶液を用意するための装置の助けをする。最後に述べた任意選択のインターフェーシング接続は、図１の破線で示してある。具体的には、この構成は、外部データベースを利用する可能性を提供するものであり、この外部データベースから作業手順、または物質パラメータをはかり１によって引き出し、はかり１のメモリ６内にロードすることができ、または調製した溶液および／または希釈溶液のデータが記憶される実験室情報管理システム（ＬＩＭＳ）を利用する可能性を提供するものである。

従来技術の現状の手順を使用して、たとえば粉末など固体と１つまたは複数の液体の溶液を調製する場合、溶液を調製する個人は、使用可能な材料の特性、および調製すべき溶液についてのモル濃度、重量、または体積に関して濃度を決定するために必要とされる計算に精通している必要がある。したがって、従来の方法にしたがって実験室で溶液を調製する個人は、以下のステップ３０〜４０のほとんどを実行しなければならない。このステップは、図２の左側の流れ図２ａで示してある。

３０．１つまたは複数の液体を固体に加えた溶液を調製する作業命令を受信する。
３１．要求された化学薬品、すなわち溶解すべき物質および１つまたは複数の溶媒を選択し、得る。

３２．テーブルから、データベースから、または容器のラベルから（純度、密度、分子量など）化学薬品に関する情報を得る。
３３．（たとえば重量百分率、体積百分率、１リットル当たりのモル数を）計量する所望の単位に於ける溶液の必要とされる濃度を決定する。この決定には、上記のステップで得た情報および物質パラメータに基づいたいくつかの計算が必要である。

３４．調製すべき溶液の必要な体積を決定する。これは主に後のプロセスで必要とされる溶液の量に対応する。
３５．計量すべき第１の物質の量を計算する。この物質はたいてい固体、たとえば粉末である。また加えるべき１つまたは複数の液体の体積を計算する。

３６．適した容器をたとえば実験用はかりの計量皿の上に置き、はかりの風袋の控除機能によって容器の重量を差し引き、容器内で求められた物質の量を正確に量る。計量の正確さは、溶液の濃度についての所望の正確さと一致しなければならない。加えるべき溶媒の量が予め計算されており、または合計量が使用可能な計量容器の容積によって与えられる場合が多いからである。

３７．たとえば目盛り付き計量フラスコなど、適した計量容器を選択し、第１の物質をこの計量フラスコに移す。
３８．溶媒を、第１の物質を含む容器またはフラスコに加える。この時点では、はかりの皿に載せる必要はない。この溶媒をその指定した体積まで計量フラスコに充填し、または、必要に応じて予め求められた体積に調整しておいた、適したピペットから液体の目標量を分注することによって加える。

３９．たとえば容器を振り動かし、または容器の内容物を攪拌することによって、溶解プロセスの助けをする。
４０．実行した作業動作、ならびに使用した化学物質、およびその特有のパラメータを実験室のログブックに入力し、溶液を含んだ容器に記す。

図２は、上記の技術的現状のプロセスを示す流れ図２ａと、溶液を調製するための本発明の方法によるプロセスの一例を示す流れ図２ｂとの間の比較ができるようにするものであり、図２ａのステップ３０〜４０は、図２ｂのステップ１３０〜１４０と置き換えられる。流れ図２ｂによるプロセスで求められる入力は、はかり１の表示および操作ユニット４を介して行われる。

１３０．固体に液体を加えた溶液を調製する作業命令を受信する。
１３０ａ．はかり１の表示／操作ユニット４で、固体に液体を加えた溶液および／または液体にさらに液体を加えた希釈溶液を調製するプログラムを開始する。プログラムで事前定義され、表示画面２０上にプログラムメニューとして表示された手順の選択から、指定の溶液を調製するための作業手順を選択する。

１３１．求められた化学薬品、すなわち溶解すべき物質および１つまたは複数の溶媒を選択し、得る。
１３２．たとえば、はかり１の表示／操作ユニット４のキーを単に押すことによって、好ましくは、はかり１のメモリ６に、また場合によっては、はかりとインターフェースをとるコンピュータ１５に記憶された、データベース２２内の化学薬品に関する求められた情報の検索を、プログラムが実行することによって、求められた情報を引き出す。

１３３．所望の計量単位に於ける溶液の必要な濃度を入力する。異なる単位への変換が要求される場合は、この変換はプログラムによって自動的に実行される。
１３４．調製すべき溶液の、必要な体積を入力する。これは主に、後のプロセスで必要とされる溶液の量に対応する。

１３５．たとえば手順の先行ステップが完了したことの確認としてキー２１を押すことによって、（固体の物質）で計量すべき第１の物質の量に関する計算ルーチンを引き出す。プログラムは、この計算をデータベース２２から得た情報に基づいて行い、その結果を担当者に、表示／操作ユニットのスクリーン２０上で表示する。

１３６．適した容器１２を計量皿３上に置き、はかり１の風袋控除機能によって容器１２の重量を差し引き、容器１２内に求められた物質の量を正確に計量して入れる。たいていの場合、すなわち正確に定義した目標体積が要求されないと、計量する量は、計算結果の単に近似値との一致しか求められない。加えるべき溶媒の量がこの時点では、まだ計算されていないからである。加えるべき溶媒の量は、確認キー２１を押した後に計量の結果に基づき、物質のパラメータに基づいて自動的に計算される。次いで、プログラムは先に進んで、ワークステーションで使用可能なピペット２、２’、２”の選択から適したピペット２’を選択する。選択されたピペット２’を、たとえば明滅する発光ダイオード１６など信号によって識別し、同時に、溶媒の目標体積をピペット２’に自動的に事前設定する。

１３７．溶媒をピペット２’内に吸引する。
１３８．溶媒をピペット２’から第１の物質を含んだ容器１２内に送達し、受け取る容器１２は、はかり１の計量皿３上にそのまま残す。

１３９．たとえば容器１２の内容物を攪拌することによって、溶解プロセスの助けをする。確認キー２１を押すことに呼応して、完成した溶液の重量をはかり１で決定し、その結果について、計量し加えた物質に照らして、また計算で使用したデータおよびパラメータに照らして、妥当性を確認（検査）する。また、完成した溶液が所望の濃度および／または体積の目標の範囲に一致する程度も確認（検査）する。

１４０．はかり１の表示／操作ユニット４上のキー２１’、または確認キー、あるいはタッチスクリーンフィールドを押して、印刷コマンドを入力し、それによって、動作履歴１７を、はかりとインターフェースをとるプリンタ１４で印刷させる。動作履歴１７は、使用した化学薬品、ならびにその特有の物質のパラメータ、作成された溶液、溶液の量と体積、および溶液を調製した担当者個人の名前または他の識別など可能な追加のデータを文書化する。

製剤方法がすでにはかり１に記憶されている場合、すなわち、使用すべき物質ならびにそれぞれのパラメータがすでに分かっており、目標濃度および目標体積が事前定義された作業ルーチンでは、ステップ１３２〜１３４を組み合わせることもできる。このような製剤方法を用意し記憶することは、同じ溶液または希釈溶液がタスクの繰り返しとして日常的に調製される場合は、好ましい手法である。

より高度の正確さを達成するには、特にステップ１３５および１３９で記載した質量計算では、使用される物質の温度、および具体的には溶液または希釈溶液自体の温度を、溶液または希釈溶液を調製する際に考慮する必要がある。物質、特に液体の密度が温度に依存する周知のことを前提として、（ステップ１３５）で計量すべき物質の質量、ならびに妥当性の確認（検査）（ステップ１３９）における完成した溶液の質量をより正確に計算することができる。

成分物質および／または完成した溶液の温度は、たとえば適した電子温度計で決定することができ、この電子温度計から温度データをはかり１に転送することができる。したがって、この温度をパラメータとして計算に入れる。

ラベルプリンタ１８をはかり１に接続することもできる。印刷コマンドに呼応して、プリンタ１８は、ラベルを印刷し、溶液を含む容器１２にそのラベルを付着することができる。さらに、はかり１から実験室情報管理システム（ＬＩＭＳ）へのデータ転送接続があってもよい。それを介して、溶液の調製に関連する関連データをＬＩＭＳに転送し記憶する。

図２ｂで示したプロセスの変形形態では、コード読取装置１９をはかり１に接続することができる。上記の記載による方法のステップ１３１および１３２では、物質の容器に付けたコードを走査することができ、それによって、担当操作者が入力する必要なく、プログラムがデータベース２２に直接アクセスし、物質に関する求められたデータおよびパラメータを引き出すことができる。保証を所望の場合は、プログラムが担当者からの確認を要求するようにプログラムを設計することができる。

本発明の方法の主な目的は、溶液を調製する担当操作者の作業を容易にすることである。ただし、本発明の方法は、特別な利益として、先ず第１に、プログラムの一部として計算のステップを実行し、それによって計算の誤りを防ぎ、第２に、完成した溶液の重量に基づいて最終生成物が妥当であるかどうかを示すことによって、より高度な保証を提供するものである。さらに、規定の形式でクリア記録を作成し、それによって、たとえば実行した動作ステップ、使用した化学薬品、およびプロセスに入力した入力パラメータに基づいて、溶液の追跡性を保証する。

本発明による方法では、所望の溶液、指定の濃度と指定の体積を知り、必要な化学物質を指定して得るだけでよい。さらなる計算ステップおよび決定は、プログラムによってなされる。その結果、この方法は、プロセスの部分的自動化によって溶液の調製を迅速に行うことができる。これは、作業記録１７の作成によって、良好な検査実習および追跡性の要件を満たすものである。さらに、ラベルプリンタ１８をはかり１に取り付けた場合、ラベルを印刷して、調製された溶液を含む容器１２を識別することができる。

図３の流れ図で、本発明の方法によって、固体に液体を加えた化学溶液を調製するためのプログラムのステップの詳細なシーケンスのための一例を示す。具体的には、図３の異なる形をした流れ図のブロックは、異なるタイプの作用の違いを示す。すなわち、動作が担当者またはプログラムのどちらによって実行されたか、動作が計算ステップを表すものか、またははかり１の表示および操作ユニット４による、担当者とプログラムの間の相互作用を表すものかを示している。開始ウィンドウが表示画面上に表示された後、表示画面がステップのシーケンスによって更新され、それに、作業手順、目標体積および目標濃度の選択に関する質問が表示され、入力して答えなければならず、それに追加として確認の応答をしてから、プログラムが、方法の継続によって進行する。

様々な作業プロセスの制御、および、はかり１と少なくとも１つの電子ピペット２、２’、２”を備えたワークステーションでの要求された計算のための、本発明のプログラムは、標準アプリケーションプログラムを、必要に応じて、プログラムステップで作業プロセスに統合することができるという意味で、「用量投与（ｄｏｓｉｎｇ）」および「重量確認（計量検査）（ｃｈｅｃｋ−ｗｅｉｇｈｉｎｇ）」など計量モードとも呼ばれる、はかりの標準アプリケーションプログラムと協働するものである。

図４の流れ図で、図３の流れ図形式と類似の、他の液体を加えた液体の希釈溶液を調製するためのプログラムのステップの詳細なシーケンスを示す。異なる記号の形について図３で記載した説明は、図４にも同様に適用される。希釈すべき物質（物質１）を計量することによって、図４の方法は、正確な基準値を提供し、その基準値に基づいて、希釈溶液の量を対応するレベルの正確さで計算することができる。希釈剤の量の重量ベースの決定は、ピペットベースの測定だけよりも、１０００倍まで高度の正確さを超えることができる。この高度の正確さは、高位の（ｈｉｇｈ−ｏｒｄｅｒ）希釈を単一のステップで行うことができる利点を有する。従来の手順では、いわゆる一連の希釈、すなわちすでに希釈した液体を、所望の低い濃度が達成されるまで、同じファクタで連続して何度も希釈する一連のステップを要する。したがって、希釈溶液を調製するための本発明の方法は、時間を節約し、より高度な保証をし、無駄を省くものである。

上記に記載のプロセスは、複数の考えられる方法で変更することができる。たとえば、確認（検証）ステップを追加して、選択したピペット２、２’、または２”が、それぞれピペットのメモリユニット８にある較正データを検索することによって較正されてから、選択したピペット２’に目標体積を設定したかどうかを確認（検査）することができる。さらに、上記のプロセスで使用される物質の頻繁な変更があり、または材料の新しい組合せを使用して固体に液体を加えた溶液および／または他の流体を加えた流体の希釈溶液を調製することも考えられる。そのため、作業手順に適切な変更が必要であることは必須である。固体に液体を加えた溶液および／または他の液体を加えた液体の希釈溶液を調製する本発明のプログラムは、プログラムの作業動作を自由に構成できる上記の能力のために、それ自体こうした修正に役立つものである。

本発明の装置および方法を、好ましい実施形態において記載し示した。しかし、本発明の教示について、当業者はさらなる実施形態を実現できるであろう。特定の例として、電子的用量送達デバイスには、電子ピペットの代わりに、電子ディスペンサを使用することができる。たとえば、同一の手順が短期間のうちに繰り返される場合は、溶媒全てを一度にディスペンサ内に充填し、プログラムによって設定された個々の量をそれぞれの手順のために順に分注することができる。

固体に液体を加えた溶液および／またはさらに液体を加えた液体の希釈溶液を調製するための装置を示す図である。 図２ａは従来技術の現状での化学溶液の調製において担当者が実行しなければならない動作を示す図である。図２ｂは本発明の方法による化学溶液の調製において担当者が実行しなければならない動作を示す図である。 本発明の方法によって化学溶液を調製するための動作の詳細なシーケンスを示す図である。 本発明の方法によって希釈溶液を調製するための動作の詳細なシーケンスを示す図である。

符号の説明

１ はかり
２ 電子ピペット
３ 計量皿
４ 表示／操作ユニット
５ はかりのプロセッサユニット
６ はかりのメモリ
７ ピペットのマイクロプロセッサ
８ ピペットのメモリユニット
９ はかりのデータインターフェース
１０ ピペットのデータインターフェース
１１ ピペットの発光ダイオード
１２ 容器
１３ ハウジング
１４ 動作履歴プリンタ
１５ 外部データ処理システム
１６ 発光ダイオード
１７ 動作履歴
１８ ラベルプリンタ
１９ コード読取装置
２０ 表示画面
２１ キー、確認キー
２１’ 印刷コマンドのためのキー
２２ データベース
２５ 表示フィールド
３０〜４０ 溶液を調製するための技術的現状の方法のステップ
１３０〜１４０ 本発明による、溶液を調製するための方法のステップ

Claims (13)

1. 固体に液体を加えた溶液、および／または他の液体を加えた液体の希釈溶液を調製するための装置であって、計量皿（３）を有するはかり（１）と、表示および操作ユニット（４）と、プロセッサ（５）と、記憶メモリ（６）と、データインターフェース（９）とを備え、さらに、マイクロプロセッサ（７）、メモリユニット（８）、およびデータインターフェース（１０）を装備した複数の電子ピペット（２、２’、２”）を備えており、前記はかり（１）の前記データインターフェース（９）と前記複数の電子ピペット（２、２’、２”）の前記データインターフェース（１０）との間の通信を確立することができ、前記電子ピペット（２、２’、２”）が、前記電子ピペット（２、２’、２”）が選択された場合に信号を送る識別子要素（１６）を有し、固体に液体を加えた溶液および／または他の液体を加えた液体の希釈溶液を調製するためのプログラムが前記はかり（１）で実行可能であり、前記プログラムが、担当者によって与えられた命令に基づき、かつはかり（１）の前記メモリ（６）に記憶された物質のデータに基づき、および計量結果に基づいて、前記はかり（１）の前記プロセッサ（５）で計算を行う能力があり、前記プログラムが、さらに、使用可能な選択の範囲から１つの電子ピペット（２、２’、２”）を選択して該電子ピペット（２、２’、２”）を、吸入および／または分注すべき液体の体積に設定する能力を有する装置。
2. コード読取装置（１９）が、通信用に前記はかり（１）に接続され、使用すべき化学薬品を識別する働きをする、請求項１に記載の装置。
3. 前記はかり（１）の前記記憶メモリ（６）が、データベース（２２）を備え、前記データベース（２２）に、物質データおよび／または物質のパラメータおよび／または作業手順が保持される、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記はかり（１）が実験室情報管理システムおよび／またはデータ処理システム（１５）とインターフェースをとる、請求項１から３までの一項に記載の装置。
5. データベースが前記実験室情報管理システム内、データ処理システム（１５）内、または前記コンピュータネットワーク内に存在し、物質データ、および／または物質パラメータ、および／または作業手順が前記データベースに記憶される、請求項４に記載の装置。
6. 固体に液体を加えた溶液および／または他の液体を加えた液体の希釈溶液を調製するための方法であって、表示と操作ユニット（４）、プロセッサ（５）、記憶メモリ（６）、およびデータインターフェース（９）を有するはかり（１）の使用を含み、さらに、マイクロプロセッサ（７）、メモリユニット（８）、データインターフェース（１０）、および識別子要素（１６、１６’）を装備した複数の電子ピペット（２、２’、２”）の使用を含んでおり、前記はかり（１）と前記複数の電子ピペット（２、２’、２”）が接続されて、それぞれのデータインターフェース（９、１０）を介して互いに通信することができ、前記はかり（１）の前記プロセッサ（５）内のプログラムは、担当者によって与えられた命令に基づき、かつ前記はかり（１）の前記メモリ（６）内に記憶された物質データに基づき、および計量結果に基づいて計算を行い、前記プログラムは、使用可能な選択の範囲から１つの電子ピペット（２、２’、２”）を選択し、前記電子ピペット（２、２’、２”）を、吸入および／または分注すべき液体体積に設定し、前記選択した電子ピペット（２、２’、２”）の識別子要素（１６’）を活動化させる方法。
7. データベース（２２）が使用可能であり、前記電子ピペット（２、２’、２”）を制御する前記はかり（１）が、作業命令、物質データおよび／または物質パラメータを前記データベース（２２）から引き出す、請求項６に記載の方法。
8. 前記はかり（１）が、完成した溶液および／または希釈溶液の重量を計量し、前記溶液の温度を測定して前記妥当性の確認（検査）のための計算における入力パラメータとして使用する、溶液および／または希釈溶液を作成する完了したプロセスが、妥当性の確認（検査）を受け、請求項６または７の一項に記載の方法。
9. 記録デバイスが使用可能であり、前記はかり（１）とインターフェースをとっており、前記記録デバイスが、完了した、および／または完了前に終了した、固体に液体を加えた溶液および／またはさらなる液体を加えた液体の希釈溶液の調製の動作履歴（１７）を作成する、請求項６から８までの一項に記載の方法。
10. 前記担当者によって実行されるべき以下の方法のステップであって、
    調製すべき前記溶液および／または希釈溶液に必要な化学薬品を選択し、得るステップと、
    作業命令を、前記はかり（１）の前記表示および操作ユニット（４）上に引き出すステップと、
    要求された物質パラメータを、前記はかり（１）の前記表示および操作ユニット（４）上に引き出すステップと、
    前記溶液および／または希釈溶液の目標濃度を前記はかり（１）の前記表示および操作ユニット（４）に入力するステップと、
    前記溶液および／または希釈溶液の目標体積を前記はかり（１）の前記表示および操作ユニット（４）に入力するステップと、
    第１の物質を計量するため、前記はかり（１）の前記表示および操作ユニット（４）上に計算ルーチンを引き出すステップと、
    第１の物質を前記計量皿（３）上の容器（１２）内に計量して入れるステップと、
    前記プログラムによって選択および事前設定され、信号を介して識別された電子ピペット（２、２’、２”）によって第２の物質を吸入するステップと、
    前記電子ピペット（２、２’、２”）上で設定した体積を、前記計量皿（３）上に載り、前記第１の物質を含む前記容器（１２）内に送達するステップと、
    前記はかり（１）の前記表示および操作ユニット（４）に動作履歴を作成するためのコマンドを入力するステップとを含む、請求項６から９までの一項に記載の方法。
11. 前記はかり（１）が、データ処理システム（１５）、および／またはコンピュータネットワーク内のコンピュータ、および／または実験室情報管理システムとインターフェースをとり、それぞれのメモリが前記はかり（１）によってアクセスされて、現時点で調製すべき、固体に液体を加えた溶液、および／または、現時点で調製すべき、他の液体を加えた液体の希釈溶液についての物質データおよび／または物質パラメータが引き出され、現時点での作業のもとで要求される計算に使用するための、前記はかり（１）の前記記憶メモリ（６）内の前記物質データ、および／または物質パラメータが入力される、請求項６から１０までの一項に記載の方法。
12. 請求項１から５までに記載の装置で実行することができるプログラムであって、固体に液体を加えた溶液および／または他の液体を加えた液体の希釈溶液を調製するための、担当者によって選択された作業手順を実行し、前記担当者によって入力された命令に基づき、前記はかり（１）の前記メモリ（６）内に記憶された物質データに基づき、および／または、得られた計量結果に基づいて計算を行い、使用可能な選択の範囲から電子ピペット（２、２’、２”）を選択し、前記電子ピペット（２、２’、２”）を、吸入および／または分注すべき液体体積に設定し、前記プログラムが、前記選択した電子ピペット（２、２’、２”）の識別子要素（１６’）を活動化させるプログラム。
13. 前記プログラムが、請求項６から１１までの一項に記載の方法にしたがって以下の動作を実行する能力を有しており、
    溶液または希釈溶液の目標濃度を、入力した計量単位から、前記物質データおよび物質パラメータと互換性がある所望の計量単位へ変換するステップと、
    はかりですでに計量した第１の物質の重量に基づいて、溶液または希釈溶液を調製するために必要な液体の量を計算するステップと、
    適した電子ピペット（２、２’、２”）を選択し、前記選択した電子ピペット（２、２’、２”）を識別するステップと、
    前記選択した電子ピペット（２、２’、２”）を、吸入および／または分注すべき体積に設定するステップと、
    合計重量および／または追加のパラメータを前記はかりの前記表示および操作ユニットに表示するステップと、
    第２の物質を加えた後に、その質量を、前記電子ピペット（２、２’、２”）に設定した体積に基づき、記憶した密度値に基づいて計算した値と比較し、温度を前記計算の考慮に入れて、完成した溶液の重量を検証確認（検査）するステップと、
    目標体積および／または目標濃度に関する事前定義の許容差を示すウィンドウ内で所望の溶液が作成されたことの妥当性の表示を提供するステップと、
    パラメータの設定および計量データのログ記録を生成するステップとを含む、請求項１２に記載のプログラム。

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