WO2013076171A1 - Wägevorrichtung - Google Patents

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WO2013076171A1
WO2013076171A1 PCT/EP2012/073279 EP2012073279W WO2013076171A1 WO 2013076171 A1 WO2013076171 A1 WO 2013076171A1 EP 2012073279 W EP2012073279 W EP 2012073279W WO 2013076171 A1 WO2013076171 A1 WO 2013076171A1
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WO
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liquid
receptacle
weighing device
condensation
weighing
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/073279
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Malte Ulrich
Original Assignee
Malte Ulrich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Malte Ulrich filed Critical Malte Ulrich
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G17/00—Apparatus for or methods of weighing material of special form or property
    • G01G17/04—Apparatus for or methods of weighing material of special form or property for weighing fluids, e.g. gases, pastes

Definitions

  • the present invention relates to a weighing device and a method for weighing liquids, in particular liquids in small quantities, according to recognized standards such as ISO 8655 and ISO 17025.
  • Weighing devices for weighing liquids, especially liquids in small quantities, are known.
  • a precisely working weighing device plays a special role especially in the calibration of pipettes and dosing systems.
  • the pipettes and dosing systems emit a small amount of liquid, which is weighed in the weighing device in order to determine or verify the quantity dispensed.
  • the precise operation of the dosing systems for quality improvement in the pipetting process is essential.
  • organic substances, such as blood can be analyzed.
  • a problem with the precise weighing of small quantities of liquid is that disturbing influences, in particular evaporation, have a great effect on the measuring accuracy. Any evaporated portion of the liquid to be weighed is not weighed and thus falsifies the measurement. With small amounts of liquid this can lead to a non-negligible error.
  • the interference, in particular evaporation of the amount of liquid to be measured lead to a constant change in the displayed weight, so that reading is difficult or impossible.
  • Weighing devices are known which provide as isolated as possible a measuring environment for weighing liquids in order to minimize such measurement errors.
  • other environmental influences such as pressure, temperature and electrostatic forces should be considered.
  • a variant proposes to create a high ambient humidity in the measurement environment in order to minimize evaporation, in particular evaporation as a result.
  • to create such measuring environments is complex and sometimes associated with considerable infrastructural and resulting high financial costs. Therefore, such a measurement environment can often not be created by an end user, and thus he can not perform an on-site calibration. Instead, the pipettes and Dosing systems for calibration to the respective manufacturers or special facilities are sent.
  • the ambient temperature for use and calibration of dosing systems is specified by the manufacturer and is in accordance with the requirements of ISO 17025 and is usually 20 ° C.
  • mathematical methods are also used for the mathematical correction of the measured weights.
  • according to recommended or prescribed standards of mathematical methods are used, which allow based on the respective measurement conditions or measurement parameters, a conversion of the measured weights and a correction of the measurement errors.
  • a mathematical smoothing is performed that takes into account continuous evaporation and mass decay based on the environmental factors measured.
  • a disadvantage of this is the dependency of a mathematical correction of measured measurement parameters and the additional time and consequently economic outlay.
  • the German Patent and Trademark Office has in the priority application for the present PCT application the following state of the art research: DE 197 12 313 A1.
  • the task was to at least reduce at least one of the mentioned disadvantages.
  • a solution for more accurate weighing of liquids, especially liquids in small quantities should be proposed and / or an on-site calibration should be made possible or improved.
  • At least an alternative solution should be found.
  • the weighing device comprises a receiving container for receiving the liquid to be weighed and a condensation element arranged in the receiving container, which is prepared to promote a condensation of a vaporized portion of the liquid thereon.
  • a balance for weighing the receptacle with the liquid contained therein is provided to thereby weigh the liquid.
  • the receptacle serves to receive the liquid to be weighed and has at least one opening for filling the liquid.
  • the condensing element is disposed in the receptacle to condense a vaporized portion of the liquid.
  • the condensation element can be made as a tube made of glass, plastic or other suitable material be.
  • a balance for weighing a quantity of liquid, a balance, in particular a precision balance according to ISO 8655-6, is initially set to zero in order to deduct the initial weight, in particular the weight of the receiving container and of the condensation element.
  • the receptacle may already be liquid whose weight can be deducted by setting to zero.
  • the liquid to be weighed is then placed in the receptacle.
  • a drop in the receptacle can be given with a pipette.
  • a portion of the liquid that has been added - or that which is already in the receptacle - evaporate, escape and thus falsify the measurement.
  • the above corresponds to a procedure according to ISO 8655 and laboratory requirements according to ISO 17025.
  • the condensation element promotes the condensation of a vaporized portion of the liquid, so that this vaporized portion - or at least a portion thereof - adheres to the condensation element or gets back into the receptacle and thus weighed with. This proportion is thus again in the liquid state and is therefore taken into account during weighing.
  • the condensation element has the largest possible surface in order to achieve the highest possible condensation rate.
  • the balance now weighs the receptacle with the liquid contained therein and indicates the weight of the added or added liquid, because the initial weight is subtracted.
  • the condensation element may be implemented as a rod, tube or similar article of glass, plastic or other suitable material disposed in the receptacle.
  • the condensation element has a condensation-promoting surface.
  • a condensation-promoting layer is provided, with which the condensation element is at least partially coated.
  • the condensation element may extend from a bottom of the receptacle to its opening, through which the liquid to be weighed is filled. It is advantageous if the condensation-promoting surface or layer in the vicinity and above the opening of the receptacle is not or only partially present in order to minimize condensation of a gaseous portion from the environment, so that an undesirable condensation does not lead to a falsification of the measured weight leads, or that such effect is at least reduced.
  • the receptacle is at least partially provided in the interior with a condensation-promoting surface, in particular layer, to counteract there evaporation, or to reverse.
  • the condensation element has at least partially a hydrophobic layer.
  • the hydrophobic layer serves to improve the drainage of the liquid and may for example consist of a fluoropolymer system. This advantageously improves the outflow of polar substances, in particular water molecules.
  • a condensed liquid does not adhere to the condensation element, but flows from the condensation element into the lower region of the receptacle.
  • the outflow of the liquid from the condensation element counteracts the escape of the liquid located on the condensation element in vaporized form.
  • the drainage of the liquid exposes the surface of the condensation element, so that condensation of the vaporized portion of the liquid is not blocked by an existing adhered liquid layer and thus reduced.
  • the condensation element has at least one inlet opening and at least one outlet opening for filling the liquid into the receptacle, wherein optionally the outlet opening has a chamfered edge.
  • the inlet opening of the condensation element allows the filling of the liquid in the receptacle and the further flow of the liquid along the condensation element, so that the liquid located on the condensation element can reach the lower region of the receptacle.
  • the optional chamfering of the outlet opening edge improves the formation of droplets, in particular the formation of smaller droplets at the outlet opening edge of the condensation element, so that they fall down when a certain mass is exceeded. As a result, the surface of the condensation element is exposed and thus improves the condensation rate of a vaporized portion of the liquid.
  • the outlet opening of the condensation element is advantageously located above the liquid level, so that a volume exchange between the input liquid and a corresponding volume fraction of a gas to be escaped takes place.
  • the input liquid can flow out of the condensation element and get into the receptacle.
  • the receptacle at least partially on a hydrophobic surface, in particular layer on.
  • the hydrophobic coating of the receptacle serves as described in connection with the condensation element, the improved outflow of a condensed liquid fraction.
  • a shielding element for at least partial shielding from environmental disturbances is proposed as a further embodiment, wherein at least one of the shielding elements has an antistatic surface, in particular layer.
  • the shielding element can be designed as a hood and create an at least partially insulated measuring space to the outside, so that environmental disturbances are minimized.
  • the shield may be multi-layered with gaps for insulation against environmental influences, such as temperature differences and pressure fluctuations.
  • a shielding element can be designed such that it can be placed around the receptacle and / or the balance, in particular in the form of a hood.
  • the shielding member preferably has an opening which allows access to fill the liquid in the receptacle.
  • at least one of the shielding elements has an anti-electrostatic surface, in particular a layer for shielding against electrostatic effects of the weighing environment.
  • the antistatic material used to coat the shielding element is, in particular, a conductive layer such as indium tin oxide (ITO).
  • an antistatic mat is used as a support for the weighing device for the elimination of electrostatic forces.
  • a grounded antistatic work mat is used as the seat pad for the user.
  • the work mat and / or the user may be grounded and ESD work clothes such as gowns, shoes and work gloves and the like may be used.
  • a heavy and / or sprung work table for minimizing mechanical influences is used to set up the weighing device.
  • the use of a heavy work table increases the stability of the measuring station.
  • the suspension of the worktable leads to the decoupling of the measuring station against mechanical vibrations from the environment
  • the scale has at least one interface for data transmission to and / or for data reception from a computer or other device. In this way, wireless and / or wired data transmission between the balance and at least one other device can be performed to improve a measured value recording and / or to monitor the measurement process.
  • a method for weighing a liquid in particular in small quantities, is also proposed.
  • the liquid is introduced into a receptacle arranged on a balance.
  • the filling can be done by means of suitable pipettes or dosing systems that are to be calibrated.
  • After filling the liquid waiting for a transient of the balance follows. This is followed by the detection of the weight of the filled liquid, wherein the receptacle is configured so that at least a vaporized portion of the liquid condenses on a condensation element in the receptacle, so that the condensed part is weighed with.
  • the receptacle is configured so that at least a vaporized portion of the liquid condenses on a condensation element in the receptacle, so that the condensed part is weighed with.
  • a part of the charged liquid evaporates and condenses on the surface of the condensation element.
  • the detected weight can be transmitted by means of the interface.
  • the measured measured value is transmitted to at least one further device for the purpose of storage, evaluation or further processing or at least one of the further devices records the values detected by the balance at predetermined time intervals during the weighing process and recognizes a predetermined automatic evaluation the waiting transient process, so that the corresponding weight of the liquid is determined.
  • a weighing device described above is used according to at least one of said embodiments, which is in particular compliant with ISO 8655.
  • the filling of the liquid into the receiving container preferably takes place by instillation using a pipette or an automatic dosing system.
  • FIG. 1 shows a weighing device according to the invention schematically.
  • Fig. 2 shows a weighing device according to another embodiment.
  • Fig. 3 shows a weighing device in a perspective view.
  • Fig. 4 shows a further embodiment of a weighing device according to the invention in a perspective view.
  • 5 shows a further embodiment of a weighing device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a weighing device A according to the invention.
  • the weighing device A comprises a receptacle 102.
  • the receptacle 102 is designed as a bulbous piston with a narrow neck region 107, contains a liquid 104 and is arranged on a balance upper side 1 18 of a balance 103.
  • the neck region 107 has a container opening 108, through which the liquid 104 or a further liquid can be filled.
  • a condensation element 105 is arranged, which acts to promote condensation.
  • the condensation element 105 protrudes through the container opening 108 and is held therein by means of a rubber stopper 106.
  • the condensation element 105 is tubular with an outer surface 109 and an inner channel 1 10 formed with an inner surface 1 1 1 and has an inlet opening 1 12, filled by the liquid and along the inner channel 1 10 to an outlet opening 1 13 in the Receptacle 102 can be passed to the existing liquid 104.
  • the outer surface 109 has a hydrophobic coating.
  • the hydrophobic coating promotes droplet formation and improves the outflow of the condensed liquid from the condensation element 105.
  • the outflow of the liquid 104 from the condensation element 105 is additionally improved by a chamfering of the outlet opening 13. Here, smaller drops flow to larger drops at the chamfered outlet opening 1 13 and fall when exceeding a certain mass in the Receptacle 102 into it.
  • the weighing device A also includes a dome-shaped shielding element 101, which is arranged on a plane 135.
  • the receptacle 102 is located below the shielding element 101 and is surrounded by this. This is intended to shield measurement processes against climatic environmental influences.
  • the shielding element 101 has an anti-electrostatic, in particular conductive coating for shielding electrostatic forces from the environment.
  • the shielding element 101 has a shielding element opening 14, through which the condensation element 105 protrudes, so that the inlet opening 12 is accessible for filling the liquid 104 into the receptacle 102.
  • 2 shows a further embodiment of a weighing device according to the invention is shown schematically.
  • the weighing device B is very similar to the embodiment A of Figure 1 and differs only in the shielding 201, which is here arranged on the scale 103 and is formed substantially cylindrical.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a weighing device according to the invention in a perspective view.
  • the weighing device C comprises a shielding element 301 arranged on a balance top side 318 of a balance 303.
  • the shielding element 301 has a shielding element opening 314, and within the shielding element 301 is a receiving container 302 which has a slender neck region 307 with a container opening 308.
  • a condensation element 305 which is designed here as a tube and has an outer surface 309, an inner channel 310, an inner surface 31 1 and an inlet opening 312.
  • the receptacle 302 is located in a centering cap 315, which is placed within a base member 317 on the balance top 318.
  • the centering attachment 315 essentially surrounds the bulbous region of the receiving container 302 and serves to center the receiving container 302.
  • the base element 317 is cylindrical and has a stepped outer contour. The outer step shape of the base member 317 can be used for mounting of further annular elements.
  • the construction shown, consisting of base element 317, centering attachment 315 with the receptacle 302 contained therein, are located to shield against climatic influences below the shielding element 301.
  • the Shield element 301 has an anti-electrostatic coating for shielding against electrostatic charging forces.
  • the balance 303 has balance support feet 319 with which the balance 303 can be aligned. It is preferably proposed to manufacture the centering elements, in particular the centering attachment 315 and the base element 317, which may also be referred to as centering rings, from ESD plastic plates in order to eliminate static charges from the system.
  • the weighing device D has rubber nipples 420 for fixing the shielding element 401 on the upper side of the balance 418 and a rubber stopper 406 for holding a condensation element 31 1.
  • the rubber stopper 406 is made wider at the top to provide better shielding against air circulation in the area between the container opening 308 of the receptacle 302 and the shield member opening 314.
  • Identical reference numerals as in FIG. 3 are also used for similar but not identical elements. For the description of the elements, reference is also made to the description of FIG. 3 and also, mutatis mutandis, to the explanations to the figures 1 and 2.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a weighing device according to the invention.
  • the reference numerals are partly identical to those of Figures 3 and 4, even if some similar but not identical elements are referred to.
  • the weighing device E of FIG. 5 has, in addition to the weighing device D of FIG. 4, an attachment element 522 which is arranged on the base element 317.
  • the attachment element 522 is placed below the centering attachment 315 with the receptacle 302 therein.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wägevorrichtung zum Wiegen einer Flüssigkeit. Die Wägevorrichtung umfassteinen Aufnahmebehälter (102, 302) zum Aufnehmen der Flüssigkeit (104), ein in dem Aufnahmebehälter (102, 302) angeordnetes Kondensationselement (105, 305), dazu vorbereitet, eine Kondensation eines verdampften Anteils der Flüssigkeit (104) daran zu fördern und wenigstens eine Waage (103, 303) zum Wiegen des Aufnahmebehälters (102, 302) mit der darin enthaltenen Flüssigkeit (104).

Description

Wägevorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wägevorrichtung und ein Verfahren zum Wiegen von Flüssigkeiten, insbesondere Flüssigkeiten in kleinen Mengen gemäß anerkannten Standards wie ISO 8655 und ISO 17025.
Wägevorrichtungen zum Wiegen von Flüssigkeiten insbesondere von Flüssigkeiten in kleinen Mengen sind bekannt. Eine präzise arbeitende Wägevorrichtung spielt insbesondere bei der Kalibrierung von Pipetten und Dosiersystemen eine besondere Rolle. Die Pipetten und Dosiersysteme geben hierzu eine kleine Menge Flüssigkeit ab, die in der Wägevorrichtung gewogen wird, um dadurch die abgegebene Menge zu bestimmen bzw. zu verifizieren. Somit ist die präzise Arbeitsweise der Dosiersysteme für die Qualitätsstei- gerung im Pipettierprozess wesentlich. Im Rahmen eines Pipettierprozesses können auch organische Substanzen, wie zum Beispiel Blut, analysiert werden.
Problematisch bei dem präzisen Wiegen geringer Flüssigkeitsmengen ist, dass Störeinflüsse, insbesondere Verdunstungen, große Auswirkung auf die Messgenauigkeit haben. Jeder verdunsteter Anteil der zu wiegenden Flüssigkeit wird nicht mit gewogen und verfälscht dadurch die Messung. Bei kleinen Flüssigkeitsmengen kann das zu einem nicht vernachlässigbaren Fehler führen. Zusätzlich führen die Störeinflüsse, insbesondere Verdunstungen der zu messenden Flüssigkeitsmenge zu einer ständigen Änderung des angezeigten Gewichtes, sodass ein Ablesen erschwert bzw. unmöglich wird.
Es sind Wägevorrichtungen bekannt, die eine möglichst isolierte Messumgebung zum Wiegen von Flüssigkeiten bereitstellen, um solche Messfehler zu minimieren. Zudem sollen weitere Umgebungseinflüsse, wie Druck, Temperatur und elektrostatische Kräfte berücksichtigt werden. So schlägt eine Variante vor, eine hohe Umgebungsfeuchtigkeit in der Messumgebung zu schaffen, um eine Verdampfung, insbesondere Verdunstung dadurch möglichst gering zu halten. Solche Messumgebungen zu schaffen ist jedoch aufwändig und mitunter mit erheblichem infrastrukturellem und resultierendem hohen finanziellen Aufwand verbunden. Eine solche Messumgebung kann von einem Endbenutzer deshalb häufig nicht geschaffen werden und folglich kann er eine entsprechende Kalibrierung nicht vor Ort durchführen. Stattdessen müssen die Pipetten und Dosiersysteme zum Kalibrieren an den jeweiligen Herstellern oder spezielle Einrichtungen geschickt werden. Die Umgebungstemperatur zum Einsatz und zur Kalibrierung von Dosiersystemen wird von dem jeweiligen Hersteller vorgegeben und erfolgt gemäß Anforderungen nach ISO 17025 und beträgt gewöhnlich 20°C. Weiterhin kommen auch mathematische Verfahren zur rechnerischen Korrektur der gemessenen Gewichte zum Einsatz. Hierbei kommen entsprechend empfohlener oder vorgeschriebener Normen mathematischer Verfahren zum Einsatz, die basierend auf den jeweiligen Messbedingungen bzw. Messparameter eine Umrechnung der gemessenen Gewichte und eine Korrektur der Messfehler ermöglichen. Hierbei wird zum Beispiel gemäß ISO 8655 eine mathematische Glättung vorgenommen, die anhand der gemessenen Faktoren aus der Umwelt eine kontinuierliche Verdampfung und Massenabnahme berücksichtigen. Nachteilig hieran ist jedoch die Abhängigkeit einer mathematischen Korrektur von gemessen Messparameter und der zusätzliche zeitliche und folglich wirtschaftlicher Aufwand. Das Deutsche Patent- und Markenamt hat in der Prioritätsanmeldung zu vorliegender PCT-Anmeldung folgenden Stand der Technik recherchiert: DE 197 12 313 A1.
Aufgabe war es, wenigstens einen der genannten Nachteile zumindest zu verringern. Insbesondere soll eine Lösung zum genaueren Wiegen von Flüssigkeiten, insbesondere Flüssigkeiten in kleinen Mengen vorgeschlagen werden und/oder es soll eine vor-Ort- Kalibrierung ermöglicht oder verbessert werden. Zumindest soll eine alternative Lösung gefunden werden.
Zur Lösung wird eine Wägevorrichtung gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen, die zum Wiegen einer Flüssigkeit zum Einsatz kommt. Die Wägevorrichtung umfasst einen Aufnahmebehälter zum Aufnehmen der zu wiegenden Flüssigkeit und ein in dem Aufnahme- behälter angeordnetes Kondensationselement, das dazu vorbereitet ist, eine Kondensation eines verdampften Anteils der Flüssigkeit daran zu fördern. Außerdem ist eine Waage zum Wiegen des Aufnahmebehälters mit der darin enthaltenen Flüssigkeit vorgesehen, um damit die Flüssigkeit zu wiegen. Der Aufnahmebehälter dient der Aufnahme der zu wiegenden Flüssigkeit und weist zumindest eine Öffnung zum Einfüllen der Flüssigkeit auf. Das Kondensationselement ist in dem Aufnahmebehälter angeordnet, um einen verdampften Anteil der Flüssigkeit zu kondensieren. Das Kondensationselement kann als Röhrchen aus Glas, Kunststoff oder aus einem anderen geeigneten Material angefertigt sein. Zum Wiegen einer Flüssigkeitsmenge wird eine Waage, insbesondere eine Präzisionswaage gemäß ISO 8655-6, zunächst auf Null gesetzt, um das Anfangsgewicht, insbesondere das Gewicht des Aufnahmebehälters und des Kondensationselementes abzuziehen. In dem Aufnahmebehälter kann sich schon Flüssigkeit befinden, dessen Gewicht durch das Setzen auf Null auch abgezogen werden kann. Die zu wiegende Flüssigkeit wird dann in den Aufnahmebehälter gegeben. So kann beispielsweise mit einer Pipette ein Tropfen in den Aufnahmebehälter gegeben werden. Während oder unmittelbar nach dem Eingeben der Flüssigkeit kann ein Teil der Flüssigkeit die zugegeben wurde - oder die, die sich schon in dem Aufnahmebehälter befindet - verdunsten, entweichen und damit die Messung verfälschen. Das vorgenannte entspricht einem Ablauf gemäß ISO 8655 und Laboranforderungen nach ISO 17025.
Um dieser Verfälschung durch Verdunsten nun entgegen zu wirken, wird das Kondensationselement vorgeschlagen. Das Kondensationselement fördert die Kondensation eines verdampften Anteils der Flüssigkeit, so dass dieser verdampfte Anteil - oder zumindest ein Teil davon - an dem Kondensationselement anhaftet oder in den Aufnahmebehälter zurück gelangt und somit mit gewogen wird. Dieser Anteil liegt somit wieder im flüssigen Aggregatzustand vor und wird dadurch beim Wiegen mit berücksichtigt. Vorzugsweise weist das Kondensationselement eine möglichst große Oberfläche auf, um eine möglichst hohe Kondensationsrate zu erreichen. Die Waage wiegt nun den Aufnahmebehälter mit der darin enthaltenen Flüssigkeit und zeigt das Gewicht der ein- bzw. hinzugegebenen Flüssigkeit an, weil das Anfangsgewicht abgezogen wird.
Das Kondensationselement kann als Stab, Röhrchen oder ähnlicher Gegenstand aus Glas, Kunststoff oder aus einem anderen geeigneten Material ausgeführt sein, der in dem Aufnahmebehälter angeordnet ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kondensationselement eine kondensationsfördernde Oberfläche auf. Insbesondere ist eine kondensationsfördernde Schicht vorgesehen, mit der das Kondensationselement zumindest teilweise beschichtet wird. Das Kondensationselement kann von einem Boden des Aufnahmebehälters zu seiner Öffnung reichen, durch die die zu wiegende Flüssigkeit eingefüllt wird. Günstig ist es, wenn die kondensationsfördernde Oberfläche bzw. Schicht in der Nähe und oberhalb der Öffnung des Aufnahmebehälters nicht oder nur teilweise vorhanden ist, um eine Kondensation eines gasförmigen Anteils aus der Umgebung zu minimieren, sodass eine unerwünschte Kondensation nicht zu einer Verfälschung des gemessenen Gewichtes führt, bzw. dass ein solcher Effekt zumindest verringert wird. Vorzugsweise wird der Aufnahmebehälter zumindest teilweise im Inneren mit einer kon- densationsfördernden Oberfläche, insbesondere Schicht versehen, um auch dort einer Verdunstung entgegenzuwirken, bzw. rückgängig zu machen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Wägevorrichtung weist das Kondensationselement zumindest teilweise eine hydrophobe Schicht auf. Die hydrophobe Schicht dient dem verbesserten Abfließen der Flüssigkeit und kann zum Beispiel aus einem Fluorpolymersystem bestehen. Hierbei wird vorteilhaft das Abfließen von polaren Substanzen, insbesondere Wassermolekülen verbessert. Dadurch bleibt eine kondensierte Flüssigkeit nicht an dem Kondensationselement haften, sondern fließt vom Kondensationselement in den unteren Bereich des Aufnahmebehälters ab. Das Abfließen der Flüssigkeit von dem Kondensationselement wirkt einem Entweichen der auf dem Kondensationselement befindlicher Flüssigkeit in verdampfter Form entgegen. Desweiteren legt das Abfließen der Flüssigkeit die Oberfläche des Kondensationselementes frei, sodass eine Kondensation des verdampften Anteils der Flüssigkeit nicht durch eine vorhandene angehaftete Flüssigkeitsschicht blockiert und damit gemindert wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Kondensationselement zumindest eine Eintrittsöffnung und zumindest eine Austrittsöffnung zum Einfüllen der Flüssigkeit in den Aufnahmebehälter auf, wobei optional die Austrittsöffnung einen angefasten Rand aufweist. Die Eintrittsöffnung des Kondensationselementes ermöglicht das Einfüllen der Flüssigkeit in den Aufnahmebehälter und das Weiterfließen der Flüssigkeit entlang des Kondensationselementes, so dass die an dem Kondensationselement befindliche Flüssigkeit zum unteren Bereich des Aufnahmebehälters gelangen kann. Die optionale Anfasung des Austrittsöffnungsrandes verbessert die Tropfenbildung, insbesondere die Bildung von kleineren Tropfen an dem Austrittsöffnungsrand des Kondensa- tionselementes, sodass diese beim überschreiten einer bestimmten Masse herabfallen. Hierdurch wird die Oberfläche des Kondensationselementes freigelegt und somit die Kondensationsrate eines verdampften Anteils der Flüssigkeit verbessert. Die Austrittsöffnung des Kondensationselementes befindet sich vorteilhaft oberhalb des Flüssigkeitspegels, sodass ein Volumenaustausch zwischen der eingegebenen Flüssigkeit und einem entsprechenden Volumenanteil eines zu entweichenden Gases stattfindet. Infolge dieses Volumenaustausches kann die eingegebene Flüssigkeit aus dem Kondensationselement herausfließen und in den Aufnahmebehälter gelangen. Vorzugsweise weist der Aufnahmebehälter zumindest bereichsweise eine hydrophobe Oberfläche, insbesondere Schicht auf. Die hydrophobe Beschichtung des Aufnahmebehälters dient ähnlich wie im Zusammenhang mit dem Kondensationselement beschrieben wurde, dem verbesserten Abfließen eines kondensierten Flüssigkeitsanteils. Ein Abschirmelement zur zumindest teilweisen Abschirmung gegenüber Umgebungsstörungen wird als weitere Ausgestaltung vorgeschlagen, wobei wenigstens eines der Abschirmelemente eine antielektrostatisch wirkende Oberfläche, insbesondere Schicht aufweist. Das Abschirmelement kann als Haube ausgebildet sein und eine zumindest teilweise nach außen isoliertem Messraum schaffen, so dass Umgebungsstörungen minimiert werden. Die Abschirmung kann mehrschichtig aufgebaut sein mit Zwischenräumen zur Isolierung gegenüber Umgebungseinflüssen, wie zum Beispiel Temperaturdifferenzen und Druckschwankungen. Ein Abschirmelement kann derart ausgestaltet sein, dass es um den Aufnahmebehälter und/oder die Waage, insbesondere in Haubenform platziert werden kann. Das Abschirmelement weist vorzugsweise eine Öffnung auf, die einen Zugang zum Einfüllen der Flüssigkeit in den Aufnahmebehälter ermöglicht. Bevorzugt weist zumindest eines der Abschirmelemente eine antielektrostatische Oberfläche, insbesondere Schicht zur Abschirmung gegen elektrostatische Effekte der Wiegeumgebung auf. Als antielektrostatisches Material zur Beschichtung des Abschirmelementes kommt insbesondere eine leitfähige Schicht wie z.B. Indiumzinnoxid (ITO) zum Einsatz.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kommt zur Eliminierung elektrostatischer Kräfte eine antielektrostatische Matte als Unterlage für die Wägevorrichtung zum Einsatz. Desweiteren wird als Sitzunterlage eine geerdete antielektrostatische Arbeitsmatte für den Benutzer verwendet. Ferner kann die Arbeitsmatte und/oder der Benutzer geerdet werden und ESD-Arbeitskleidung wie Kittel, Schuhe und Arbeitshandschuhe und dergleichen eingesetzt werden.
Vorzugsweise kommt zum Aufstellen der Wägevorrichtung ein schwerer und/oder gefederter Arbeitstisch zur Minimierung mechanischer Einflüsse zum Einsatz. Die Verwendung eines schweren Arbeitstisches erhöht die Standfestigkeit des Messplatzes. Die Federung des Arbeitstisches führt zur Entkopplung des Messplatzes gegen mechanische Vibrationen aus der Umwelt Vorteilhaft weist die Waage zumindest eine Schnittstelle zur Datenübertragung zu und/oder zum Datenempfang von einer Recheneinheit oder anderem Gerät auf. Hierdurch kann drahtlos und/oder drahtgebunden eine Datenübertragung zwischen der Waage und zumindest einem weiteren Gerät durchgeführt werden, um eine Messwertaufnahme zu verbessern und/oder den Messvorgang zu überwachen.
Erfindungsgemäß wird zudem ein Verfahren zum Wiegen einer Flüssigkeit, insbesondere in kleinen Mengen, vorgeschlagen. Dabei wird die Flüssigkeit in einen auf einer Waage angeordneten Aufnahmebehälter eingefüllt. Das Einfüllen kann mittels geeigneter Pipetten oder Dosiersysteme, die zu kalibrieren sind, erfolgen. Nach dem Einfüllen der Flüssigkeit folgt das Abwarten eines Einschwingvorganges der Waage. Anschließend folgt die Erfassung des Gewichtes der eingefüllten Flüssigkeit, wobei der Aufnahmebehälter so ausgestaltet ist, dass zumindest ein verdampfter Anteil der Flüssigkeit an einem Kondensationselement in dem Aufnahmebehälter kondensiert, so dass der kondensierte Teil mit gewogen wird. Während des Einschwingvorganges verdampft ein Teil der eingefüllten Flüssigkeit und kondensiert an der Oberfläche des Kondensationselementes.
Vorteilhaft kann das erfasste Gewicht mittels der Schnittstelle übertragen werden. Hierbei erfolgt nach der Erfassung des Gewichtes der Flüssigkeit die Übertragung des gemessenen Messwertes an zumindest einem weiteren Gerät zum Zwecke der Speicherung, Auswertung oder Weiterverarbeitung oder zumindest eines der weiteren Geräte nimmt die mittels der Waage erfassten Werte in vorbestimmten Zeitabständen während des Wiegevorgangs auf und erkennt nach einer vorbestimmten automatischen Auswertung den abzuwartenden Einschwingvorgang, sodass das entsprechende Gewicht der Flüssigkeit ermittelt wird.
Vorzugsweise wird eine oben beschriebene Wägevorrichtung gemäß wenigstens einer der genannten Ausführungsformen verwendet, die insbesondere mit ISO 8655 konform ist.
Bevorzugt erfolgt das Einfüllen der Flüssigkeit in den Aufnahmebehälter durch Einträufeln mittels einer Pipette oder eines automatischen Dosiersystems.
Günstig ist es, das Verfahren sukzessive für andere oder gleiche Flüssigkeiten und/oder Flüssigkeitsmengen zu wiederholen, um hierdurch insbesondere die Messgenauigkeit zu erhöhen, um ggf. eine Kalibrierung einer Pipette oder eines Dosiersystems zu verbessern oder auf einfache Weise eine Vielzahl von Kalibrierungen durchzuführen bzw. vorzubereiten.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Wägevorrichtung schematisch.
Fig. 2 zeigt eine Wägevorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Fig. 3 zeigt eine Wägevorrichtung in perspektivischer Darstellung.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wägevorrichtung in perspektivischer Darstellung. Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wägevorrichtung.
In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Wägevorrichtung A dargestellt. Die Wägevorrichtung A umfasst einen Aufnahmebehälter 102. Der Aufnahmebehälter 102 ist als bauchiger Kolben mit schlankem Halsbereich 107 ausgebildet, enthält eine Flüssigkeit 104 und ist auf einer Waagenoberseite 1 18 einer Waage 103 angeordnet. Der Hals- bereich 107 weist eine Behälteröffnung 108 auf, durch die die Flüssigkeit 104 bzw. eine weitere Flüssigkeit eingefüllt werden kann. In dem Aufnahmebehälter 102 ist ein Kondensationselement 105 angeordnet, das kondensationsfördernd wirkt. Das Kondensations- element 105 ragt durch die Behälteröffnung 108 und wird darin mittels eines Gummipfropfens 106 gehalten. Das Kondensationselement 105 ist rohrförmig mit einer äußeren Oberfläche 109 und einem inneren Kanal 1 10 mit einer inneren Oberfläche 1 1 1 ausgebildet und weist eine Eintrittsöffnung 1 12 auf, durch die Flüssigkeit eingefüllt und entlang des inneren Kanals 1 10 zu einer Austrittsöffnung 1 13 in den Aufnahmebehälter 102 zur bereits vorhandenen Flüssigkeit 104 geleitet werden kann. Die äußere Oberfläche 109 weist eine hydrophobe Beschichtung auf. Die hydrophobe Beschichtung fördert die Tropfenbildung und verbessert das Abfließen der kondensierten Flüssigkeit von dem Kondensationselement 105. Das Abfließen der Flüssigkeit 104 von dem Kondensations- element 105 ist zusätzlich durch eine Anfasung der Austrittsöffnung 1 13 verbessert. Hierbei fließen kleinere Tropfen zu größeren Tropfen an der angefasten Austrittsöffnung 1 13 zusammen und fallen beim Überschreiten einer bestimmten Masse in den Aufnahmebehälter 102 hinein. Die Wägevorrichtung A umfasst auch ein kuppeiförmiges Abschirmelement 101 , welches auf einer Ebene 135 angeordnet ist. Der Aufnahmebehälter 102 befindet sich unterhalb des Abschirmelementes 101 und ist von diesem umgeben. Hierdurch sollen Messvorgänge gegen klimatische Umgebungseinflüsse abgeschirmt werden. Desweiteren weist das Abschirmelement 101 eine anti-elektrostatische, insbesondere leitfähige Beschichtung zur Abschirmung elektrostatischer Kräfte aus der Umgebung auf. Das Abschirmelement 101 besitzt im oberen Kuppelbereich eine Abschirmelementöffnung 1 14, durch die das Kondensationselement 105 ragt, sodass die Eintrittsöffnung 1 12 zum Einfüllen der Flüssigkeit 104 in den Aufnahmebehälter 102 zugänglich ist. In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wägevorrichtung schematisch dargestellt. Die Wägevorrichtung B ist ganz ähnlich der Ausführung A der Figur 1 aufgebaut und unterscheidet sich nur in dem Abschirmelement 201 , das hier auf der Waage 103 angeordnet ist und im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist.
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wägevor- richtung in perspektivischer Ansicht. Die Wägevorrichtung C umfasst ein auf einer Waagenoberseite 318 einer Waage 303 angeordnetes Abschirmelement 301 . Das Abschirmelement 301 verfügt über eine Abschirmelementöffnung 314 und innerhalb des Abschirmelementes 301 befindet sich ein Aufnahmebehälter 302, der einen schlanken Halsbereich 307 mit einer Behälteröffnung 308 aufweist. In der Behälteröffnung 308 des Aufnahmebehälters 302 befindet sich ein Kondensationselement 305, das hier als Röhrchen ausgebildet ist und eine äußere Oberfläche 309, einen inneren Kanal 310, eine innere Oberfläche 31 1 und eine Eintrittsöffnung 312 aufweist. Für Erläuterungen zu diesen Elementen wird auch sinngemäß auf die Erläuterungen zu den Figuren 1 und 2 verwiesen. Der Aufnahmebehälter 302 befindet sich in einem Zentrieraufsatz 315, der innerhalb eines Basiselementes 317 auf der Waagenoberseite 318 platziert ist. Der Zentrieraufsatz 315 umgibt im Wesentlichen den bauchigen Bereich des Aufnahmebehälters 302 und dient der Zentrierung des Aufnahmebehälters 302. Das Basiselement 317 ist zylinderförmig und weist eine stufenförmige äußere Kontur auf. Die äußere Stufenform des Basiselementes 317 kann zum Aufsetzen von weiteren ringförmigen Elementen eingesetzt werden. Der gezeigte Aufbau, bestehend aus Basiselement 317, Zentrieraufsatz 315 mit dem darin enthaltenen Aufnahmebehälter 302, befinden sich zur Abschirmung gegen klimatische Einflüsse unterhalb des Abschirmelementes 301 . Das Ab- schirmelement 301 weist zur Abschirmung gegen elektrostatische Aufladungskräfte eine anti-elektrostatische Beschichtung auf. Zur Stabilisierung und Dämpfung gegen Vibrationen verfügt die Waage 303 über Waagenstützfüße 319, mit denen die Waage 303 ausgerichtet werden kann. Vorzugsweise wird vorgeschlagen, die Zentrierelemente, insbesond- re den Zentrieraufsatz 315 und das Basiselement 317, die auch als Zentrierringe bezeichnet werden können, aus ESD-Kunststoffplatten zu fertigen, um statische Aufladungen aus dem System zu eliminieren.
In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wägevorrichtung gezeigt Zusätzlich weist die Wägevorrichtung D Gumminoppen 420 zum Fixieren des Abschirmelementes 401 auf der Waagenoberseite 418 und einen Gummipfropfen 406 zum Halten eines Kondensationselementes 31 1 auf. Der Gummipfropfen 406 ist im oberen Bereich breiter ausgestaltet um eine bessere Abschirmung gegen eine Luftzirkulation im Bereich zwischen der Behälteröffnung 308 des Aufnahmebehälters 302 und der Abschirmelementöffnung 314 zu erhalten. Es werden auch für ähnliche, aber nicht identi- sehe Elemente identische Bezugszeichen wie in Fig. 3 verwendet. Für die Beschreibung der Elemente wird auch auf die Beschreibung zur Fig. 3 und auch sinngemäß auf die Erläuterungen zu den Figuren 1 und 2 verwiesen.
Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wägevorrichtung. Die Bezugszeichen sind zum Teil identisch mit denen zu den Figuren 3 und 4, selbst wenn dabei einige ähnliche, aber nicht identische Elemente bezeichnet werden. Die Wägevorrichtung E der Figur 5 weist zusätzlich zur Wägevorrichtung D der Figur 4 ein Aufsatzelement 522 auf, welches auf dem Basiselement 317 angeordnet ist. Das Aufsatzelement 522 ist unterhalb des Zentrieraufsatzes 315 mit dem darin befindlichen Aufnahmebehälter 302 platziert.

Claims

Ansprüche
Wägevorrichtung zum Wiegen einer Flüssigkeit, umfassend:
- einen Aufnahmebehälter (102, 302) zum Aufnehmen der Flüssigkeit (104),
- ein in dem Aufnahmebehälter (102, 302) angeordnetes Kondensationselement (105, 305), dazu vorbereitet eine Kondensation eines verdampften Anteils der Flüssigkeit (104) daran zu fördern und
- wenigstens eine Waage (103, 303) zum Wiegen des Aufnahmebehälters(102, 302) mit der darin enthaltenen Flüssigkeit (104).
Wägevorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensationselement (105, 305) eine kondensationsfördernde Oberfläche, insbesondere Schicht aufweist.
Wägevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensationselement (105, 305) zumindest teilweise eine hydrophobe Oberfläche, insbesondere Schicht aufweist.
Wägevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensationselement (105, 305) zumindest eine Eintrittsöffnung (1 12, 312) und zumindest eine Austrittsöffnung (1 13, 313) zum Einfüllen der Flüssigkeit (104) in den Aufnahmebehälter (102, 302) aufweist, wobei optional die Austrittsöffnung (1 13, 313) einen angefasten Rand aufweist.
Wägevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebehälter (102, 302) zumindest bereichsweise eine hydrophobe Oberfläche, insbesondere Schicht aufweist.
Wägevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens ein Abschirmelement (101 , 201 , 301 ) zur zumindest teilweisen Abschirmung gegenüber Umgebungsstörungen, wobei wenigstens eines der Abschirmelemente eine anti-elektrostatisch wirkende Oberfläche, insbesondere Schicht aufweist.
7. Wägevorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Waage (103, 303) zumindest eine Datenschnittstelle zur Datenübertragung und/oder zum Datenempfang aufweist.
8. Verfahren zum Wiegen einer Flüssigkeit (104), insbesondere in kleinen Mengen, mit den Schritten:
- Einfüllen der Flüssigkeit (104) in einen auf einer Waage (103, 303) angeordneten Aufnahmebehälter (102, 302),
- Abwarten eines Einschwingvorganges der Waage (103, 303) und
- Erfassung des Gewichtes der eingefüllten Flüssigkeit, wobei der Aufnahmebehälter (102, 302) so ausgestaltet ist, dass zumindest ein verdampfter Anteil der Flüssigkeit (104) an einem Kondensationselement (105, 305) in dem Aufnahmebehälter (102, 302) kondensiert, so dass der kondensierte Teil mit gewogen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wägevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einfüllen der Flüssigkeit (104) in den Aufnahmebehälter (102, 302) durch Einträufeln mittels einer Pipette erfolgt.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte Einfüllen der Flüssigkeit, Abwarten des Einschwingvorganges und Erfassens des Gewichts, wiederholt werden.
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