定量与混合的方法

专利名称：定量与混合的方法
定量与混合的方法
技术领域：
本发明涉及的是借助一个定量针在一个i^t羊器皿中自动定量和混合液体的 方法。
在自动或半自动进行化学反应时，特别是分析过程中，均匀混合诸如试样 和反应试剂之类的多种液体是很有必要的。最常使用的方法是，添加所有的液
体后，把一个混^s放入到一个反应器皿中，affl拌来混合液体。但是这 种方法存在的缺点是，存在一个必须编程的附加装置部件，而且在使用与液体 相接触的辅助仪器时，增大了带入污染物的危险性。
专利JP 07239334介绍了另一种混合液体的方法，该方法先将少量第一种试 样溶液吸移到试样器皿中，接着用另一个吸量管将大量的稀释溶液添加进去。 但是这种方法只适用于混合两种不同体积的液体的情况下。此外，使用这种方 法不能实l^t各种形式的液体进行均匀的混合。
专利JP 62184357也介绍了借助于一个吸量管混合液体的方法。该方法是 把一个吸量管或定量针多次浸入到装在一个i，器皿中抽吸该液体，然后, 吸量管，使之尖端位于液体表面的上部，再排射出该液体。为了达到均匀混合，
通常必须重复进tm种方法。
根据这种技术的现状，本发明的任务是提出一种能够自动定量和混合液体 的方法，该方法是，以简单的步骤尽可能快速而有效地、低成本地混合液体， 而不需要其它辅助的 部件。
M在本说明书开始提出的方法实现了这一目的，其步骤如下-
a)用定量针将一个体积的一种液体或多个体积的多种液体注入到一"t^ 样器皿中，当定量针的排射开口位于起始位置(S)处时开始从该定量计中排射 该液体或多种液体；当定量针沿着朝向终点位置(E)的垂直方向往下移动时继 续进行排織作；当定量针的排射开口位于终点健(E)处时，结束排射操作;
起始位置(S)位于距样品器皿的底部一鄉巨离的垂直方向上，该距离相应 于本步骤中完全排射液体之后样品器皿的最大充填液位，或者位于上述液位之 上或之下最大10%，以从样品器皿的底部至本步骤中完全排lt液体之后样品器皿的最大充填液位的距离为 ;
终点位置(E)位于起始位置(S)之下并距样品器皿的底部一挪巨离的垂 直方向上；
b)当定量针的排射开口位于终点OT (E)处时，用定量针抽吸存在Ti式 样器皿中至少1分体积的液体；
C)沿着垂直方向移动定量针直至脂遣开口位于起始位置(S);
d)从定量针中排射出抽吸的液体量，其中当定量针的配量开口位于起始位 置(S)处时，开々織行排射操作；当定量针沿着朝向终点位置(E)的垂直方 向往下移动时继续进行排赚作；当定量针的排射开口位于终点位置(E)处时， 结束排1 作。
tt^的一种方法中， 行a)步mt前，用定量针将一个体积的一种液体 或多个体积的多种液体注入到一lS^f器皿中。这样，例如可以将一种或多种 试样、反应试剂或缓冲齐嗷到不同的试样器皿中，并且通过添加另一种液体进 行实质性的混合。
另一种 的方法中，用一种液体或多种液体重复a)至d)步骤。M多次 添加一种确定的物质来控制化学反应。特别是在分析反应过程中，为了保证反 应的一致性，有必要用其余液体尽可能快地混合这种物质。Mil采用本发明的 方法，可以对所有液体进行t^I而均匀的混合。
根据本发明，另一种 的方法中，要再一次或多次重MiS行b)至d)步 骤。某些液体由于物理性质(例如粘度)只能非常缓慢iikiS行滴入，且也可能 与其它液体混合非常不好。因此，只有重复在试样器皿中进行抽吸和排射液体 的步骤情况下才是有意义的。这样，也育浏具有高粘度、粘度差别很大的或密 度差别很大的液体进行均匀地混合。
更为雌的一种方法中，起始位置(S)位于各个步骤中完全SPIt液体后最 大充填液位之上0.5%至50%，更好0.5%至20%，最好0.5%至10%距离的垂直 方向上，以从样品器皿的底部至各步骤中完全排lt液体之后样品器皿的最大充 填液位的距离为基准。由于多次逐渐添加的液体或已经取出的液体中混,在 液面上冲击形成旋涡时添加的液体，所以液体开始排射时定量针所处的起始位 置(S)应当在液体已经完全排射完毕之后i^f器皿的最大充填液位之上。如 果该距离太小，则不能产生足够的旋涡，如果该距离过大，则会出现一部分添加的液体停留在1^f器皿，的可能性，亦即在该液体冲击到原有的液体上时 产生喷溅，从而造 失而有失准确性。
此外，另一种1M的方法中，终点皿(E)位于样品器皿底部之上0.5% 至20%，更好0.5%至10%，最好0.5%至5%距离的垂直方向上，以从样品器 皿的底部至各步骤中完全排射液体之后样品器皿的最大充填液位的距离为基 准。定量针排射开口的终点{體应当完全位于1辦器鹏大充填高度之下，这 样绝大部分排射可以在液面之下进行，从而保证液皿垂直方向完全混匀。另 —方面，在定量针排射开口与i辦器皿之间，有必要保持最小的距离，从而在 有可能保证在终点腿上抽吸液体。
此外，根据本发明优选的是，通过气泡来隔离定量针中多个的液体体积。这 些隔离气泡可阻止定量针中液体的完全混合，从而防止反应失控及液体污染。
的方式是，在液体液面之上从定量计中释放出隔离气泡，这样排射出液体 后，在i辦器皿内的液体体积中不再存在气泡，否则有可能干扰的测量结果。
特别推荐的方法中，在b)步mt前，沿着垂直的方向向上移动定量针，直 到排射开口位于液面之上，然后吸入一个隔离气泡，接着再次将定量针移动到 终点位置(E)上。为了达到精确的添加量，在定量针中可以有比添加量更多 的液体。当从定量针中向i辦器皿中排射出所要求的液体^f只时，就停止注入 操作。这样，在定量针中留有一部分不应与试样器皿中液体混杂的液体。通 过在a)步5Et后吸入一个隔离气泡，可以阻止己经存在于i^f器皿中^^混合 或已经混合的液体在以后的步骤中与留在定量针中的液体混合在一起。
还有一种优选的方法中，定量针移动进入到试样器皿中的速度与该种液体 或该多种液体的排射速度成正比。起始位置(S)和终点位置(E)同时还表示 移动的起始点和终点以及液体排射的起始点和终点。如果两个速度互相成比 例，贝i摘化了繊的计算。
还有一种 的方法中，定量针移动i4A至iB^器皿中的 和减该种液 体或该多种液体从定量针中的排出鹏是固定的。不仅排射的M，而且定量 针移入到i辦器皿中的MJt都是固定的鹏可以保证排射液体均匀分布，特别 是当定量针位于液面以下时。另外，在自动化条件下，也容易实lil度保持固 定。
还有一种优选的方法中，该种液体或多种液体从定量针排射出的速度为0.1-2ml/s，推荐的速度为0.2—lml/s。对于总体积一般为lml以内的情况下， 这是一顿宜的排射鹏，肖,尽可育妙的步鹏到均匀的混合。更高的繊 ^it成液体喷出，导致液体排射量出错，从而不能保证稳定的反应^#。当速 度低时，往液体中排射不能保证产生足够的旋涡，从而不能产生良好的混合， 因此不得不重fiil加进行b)至d)的步骤，这样额外地延缓了旨过程。
特别优选的方法中在步骤b)中，i^f器皿中的液，吸量为50—100。/。 (体积百分比)，推荐70—95% (^!R百分比)，S&为90—95% (体积百分比)。 如果抽吸的液体量小于50% (体积百分比)，贝lj必须增加混^l程的次数，以达 到均匀的混合。抽吸量大于95%(体积百分比)在技术上是没有意义的，因为 抽吸带入空气的可能性非常大，这样不能保证更好的混合。
也特别优选的是^ffl对液体进行恒温的定量针。由于在抽吸和排射液体过 程中与定量针接触的液体表面比较大，所以对定量fti4行加热并且以ltl^t液体 进亏 M预热是有益处的。这也可以减少对其它用于液体恒温的技术设备的要 求，从而降低工艺过程的费用。
此外， 一种雌的方法中，4顿一个排射开口内径小于lmm的定量针，其 内径最好为0.5—0.8mm。在总体积少于lml的情况下，这种定量针的开口大 小是适宜的。更小的排射开口会阻碍液体的通过。开口过大时会降低在排射 开口纖处形^t涡，从而导致混合不均匀。
一种适宜的方法是使用端部带有锥梢形排射嘴的定量针。当用带有锥梢形 端部的定量针向己经存在的液体中排射液体时，从而产生促进该方法混合效应 的旋涡。
还有一种适用的方法中，使用一种带有端部封闭、侧面有许多排射孔的定 量针。M在侧面设置排射开孔，可以在侧面排針液体，并在该处附近客矽卜产 生旋涡。这种形式也有助于该方法的混合效果。
特别,的一种方法是，采用一种量杯作为，器皿。特别是在做分t/H式 验反应时，在量杯中进行液体混合是有效的，因为可以避免自动进入下一个步 骤，并避郷一步液体传输。这种方法不仅可以斷氐成本，而且还减小了被污 染的可能性。当使用这种混合方法时，由于在液体内部形成或保持存在气泡， 另外由于定量针决不会碰到i式样器皿，并且在机械方面对量杯没有要求，所以 也可以用量杯作为，器皿。借助于下面的图解说明可以清楚地看到本发明方法的其它优点和特点。

图1是本发明定量和混合液体的方法的示意图，它包括如下步骤
a) a')排射一定^f只的液体；
b) 抽吸i^f器皿内1分体积的液体；
C)沿着与起始点(S)相垂直的方向移动定量针；
d) d，)排射抽B腿去的液体量。
图2表示抽吸一个隔离气泡的示意图。
图la)表示的是一，有液体3的 #器皿2，其中应借助于一个定量针1 将另一种液体4加Ai4去。定量针1的排射开口位于起始点S。 F线表示在该 步骤中液体完全排射后i^f器皿中的最大充填高度F。起始点S位于最大充±真 高度F之上。液体4被一仏泡5与外面的环境隔离。在排射开始时，亦即定 量针l移向i辦器皿2期间，该气泡排射到空气中，并且保持不SA至iB辦器 皿内盛放的液体中。定量针l移入到i^f器皿2中的方法是，不仅可以移动定 量针，也可以移动^#器皿，两者结^ 行移动。
图la')表示当液体4排射结束时在i辦器皿2中的定量针l。定量针的排 射开口位于^#器皿底部上面的终点位置E处。此时在i^1f器皿2中存在由液 体3和液体4两种液体构成的混合体6。 ftit匕黑点g混合体6内液体3的分 布。在这种实施方式中，液体4不是完全从定量针1中排射到辦器皿2的。 从排射量的精确性出发，将一部分液体4留在定量针1中， 匕，用一个隔离 气泡7顿除的这部分液体与系统液体8隔离开，该系统液体位于定量针1中 气泡7之上。
尽管在大多l^情况下，将定量针1移入到K^器皿2的同时排射液体4 己经肖^实现液体3与液体4的混合，但是还要根据液体的类型，主要考虑试 样器皿2内的浓度差。因此，在下一步骤时，还要抽吸说羊器皿内一部分液体， 并重新排射。图lb)表示的是抽出i对羊器皿内混合液体6中一部分体积液体之 后的定量针l。此时，定量针的排射开口位于终点位置E处。
抽口貌后，再把定量针从i辦器皿中移出来，直至鹏谢开口位于起始健S 处，如图lc)所示。大部分液体体积的混合体6存在于定量针1中，并且当定 量针移入到i，器皿2中期间，重新排放到i^f器皿2中。
图ld)表示的是重新排餘液体期间i辦器皿中的定量针。此时，定量针1
9移入到说羊器皿2中，直到S谢开口位于终点隨E处。与此同时，从定量针
中排射液体。
图ld')表示的是混紐程的终点。此时，在UI羊器皿2中有混合液体6， 从此时开始，混合液体已经是一种溶液3和溶液4的非常均匀混合体，在定量 针1中有液体4的剩余部分和一^泡7，该气泡把该剩余液体与定量针1中的 系统液体8隔离开。
图2表示的是为了阻止定量针1内留下的液体4与混合液体6混杂在一起， 在图lb)的b)步mt前将一个隔离气泡吸入到定量针l中。
图2a)表示的是把液体4添加到i辦器皿2内的液体3后，把带有排射开 口的定量针移到起始点S的位置处。此时，定量针1的排射开口位于该步骤排 射所有液体之后i対羊器皿最大充填高度;tJ:，并且也在液面之上。
通过吸入空气(图2b)在定量针1中产生一个气泡9，当接着抽吸混合液 体6时，该气泡隔离开处于定量针中的液体4。在该位置抽吸隔离气泡9的目 的是为了在下一步骤b)(图lb)阻止定量针内留下的液体4与混合液体6混和 在一起。此外，在定量针内有气泡7，该气泡用来把液体4与定量针内的系统 液体8隔离开。
出于发明专利初期公开的目的，对此指出虽然只对与其它某些相关的特 征做了具体介绍，其中不仅包括是单一的，而且包括任何编排形式的特征与其 它在此公开的特征或特征组的结合，只要这种情况不被明确地排除或者技彩见 状使这种组合变得不可能或没有意义，在本专利说明中介绍的全部特征都以图 解和权利要求的形式向专业人士做了阐明。
出于说明书的简洁和可读性，放弃了对所有可以想像出的特征组合的广泛 而复杂的图解 。
权利要求
1.借助于定量针在一个试样器皿中对液体进行自动定量和混合的方法，该方法包括如下步骤a)从定量针中将一个体积的一种液体或多个体积的多种液体注入到一个试样器皿中，当定量针的排射开口位于起始位置(S)处时开始从该定量计中排射该液体或多种液体；当定量针沿着朝向终点位置(E)的垂直方向往下移动时继续进行排射；当定量针的排射开口位于终点位置(E)处时，结束排射；起始位置(S)位于距样品器皿的底部一段距离的垂直方向上，该距离相应于本步骤中完全排射液体之后样品器皿的最大充填液位，或者位于上述液位之上或之下最大10％，以从样品器皿的底部至本步骤中完全排射液体之后样品器皿的最大充填液位的距离为基准；终点位置(E)位于起始位置(S)之下并距样品器皿的底部一段距离的垂直方向上；b)当定量针的排射开口位于终点位置(E)处时，用定量针抽吸存在于样品器皿中至少一部分体积的液体；c)沿着垂直方向移动定量针直到配剂开口位于起始位置(S)；d)从定量针中排射出抽吸的液体体积；当定量针的排射开口位于起始位置(S)处时，开始进行排射；当定量针沿着朝向终点位置(E)的垂直方向往下移动时继续进行排射；当定量针的排射开口位于终点位置(E)处时，结束排射。
2. 根据权利要求1的方法，其中在进行a)步骤之前，从定量针将一个^f只的一种液体或多个術只的多种液Wi入至iJ一1i^f器皿中。
3. 根据权禾腰求1或2的方法，其中用一种或多种其它液体重复a)至d) 步骤。
4. 根据权利要求1至3中任一项的方法，其中将b)至d)步骤再重复一次 或多次。
5. 根据上述权利要求中任一项的方法，其中起始^S (S)位于各个步骤中 完全排lt液体后最大充土M位之上0.5%至50%，更好0.5%至20%，最好0.5% 至10%距离的垂直方向上，以从样品器皿的底部至各步骤中完全排lt液体之后 样品器皿的最大充± 位的距离为基准。
6. 根据，权利要求中任一项的方法，其中终点位置(E)位于样品器皿底 部之上0.5%至20%,更好0.5%至10%，最好0.5%至5%距离的垂直方向上， 以从样品器皿的底部至各步骤中完全排射液体之后样品器皿的最大充i真液位的 距离为基准。
7. 根据，权利要求中任一项的方法，其中用气泡来隔离定量针中内多个 体积的液体。
8. 根据上述权利要求中任一项的方法，其中在b)步mt前，沿着垂直的方向向上移动定量针，直到排射开口位于液面之上，然后吸入一个隔离气泡， 接着再次将定量针移动到终点位置(E)处。
9. 根据上述权禾腰求中任一项的方法，其中定量针移动进入到试样器皿中 的ite与该液体或该多种液体的排射皿成正比。
10. 根据上述权利要求中任一项的方法，其中定量针移动iSA到i^器皿中 的速度保持恒定。
11. 根据i^权利要求中任一项的方法，其中从定量针中排射一种液体或多 种液体的皿保挣恒定的。
12. 根据上述权利要求中任一项的方法，其中一种液体或多种液体从定量针 中排射出的避为0.1-2 ml/s之间，推荐的繊为0.2—1 ml/s。
13. 根据上述权利要求中任一项的方法，其中在执行b)步骤时，从i辦器 皿中抽出的液体量为50—100体积％，推荐70—95体积％，最好为90—95体积 %。
14. 根据上述权利要求中任一项的方法，其中对定量f愤行加热以保持液体恒温。
15. 根据上述权利要求中任一项的方法，其中1顿排射开口内径小于lmm 的定量针，其内^ft好为0.5—0.8mm。
16. 根据，权利要求中任一项的方法，其中所用的定量针是端部带有锥形 梢的定量针。
17. 根据权利要求1至15项中任一项的方法，其中所用的定量针是端部封 闭而在侧面有多个排射开孔的定量针。
18. 根据，权利要求中任一项的方法，其中使用一个量杯作为i辦器皿。
19. 根据，权利要求中任一项的方法，其中为了同时充填多啊 器皿，鹏多个定量针。
全文摘要
本发明涉及一种自动称量和混合液体的方法，该方法以一种非常有效而且尽可能快的方式在几个步骤之内进行混合液体，方法简便易行，成本低，而且不需要其它设备。本方法包括如下步骤a)从定量针中将一个体积的一种液体或多个体积的多种液体注入到一个试样器皿中，当定量针的排射开口位于起始位置(S)处时开始从该定量计中排射该液体或多种液体；当定量针沿着朝向终点位置(E)的垂直方向往下移动时继续进行排射；当定量针的排射开口位于终点位置(E)处时，结束排射；起始位置(S)位于距样品器皿的底部一段距离的垂直方向上，该距离相应于本步骤中完全排射液体之后样品器皿的最大充填液位，或者位于上述液位之上或之下最大10％，以从样品器皿的底部至本步骤中完全排射液体之后样品器皿的最大充填液位的距离为基准；终点位置(E)位于起始位置(S)之下并距样品器皿的底部一段距离的垂直方向上；b)当定量针的排射开口位于终点位置(E)处时，用定量针抽吸存在于样品器皿中至少一部分体积的液体；c)沿着垂直方向移动定量针直到配剂开口位于起始位置(S)；d)从定量针中排射出抽吸的液体体积；其中当定量针的排射开口位于起始位置(S)处时，开始进行排射；当定量针沿着朝向终点位置(E)的垂直方向往下移动时继续进行排射；当定量针的排射开口位于终点位置(E)处时，结束排射。
文档编号B01F11/00GK101611322SQ200780012753
公开日2009年12月23日 申请日期2007年4月11日 优先权日2006年4月11日
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