[发明专利]自动化溶液分配器

说明书

技术领域

本发明涉及用于分配具有一系列限定特性的溶液的自动化溶液分配器。

背景技术

在许多化学领域中最常见的活动之一是液体溶液的制备。这例如发生在工业和学术界中的液体处理（湿法）实验室中。在工业之外，大多数制备是手动完成的。在一些情况下，这种制备非常精细，而且必须伴随制备过程控制各种参数，诸如温度和pH，有时有必要进行额外的脱气（从液体中消除溶解的气体）。

控制进入溶液中的物质的量是至关重要的，因为否则该溶液基本上会是随机的。这在科学中尤其重要，其中少有对于溶液内容物的线索（视觉上或其他形式）。此外，对于科学实验而言，经常需要监控诸如溶液的pH值等特性，在这些实验中该信息是必要的，而这对于各种其他应用也具有重大意义。类似地，在科学中监控温度是有价值的，因为pH和温度是相关联的——温度的变化可以掩盖pH值的差异。有鉴于此，在不知道溶液温度的情况下，不可能将pH控制到非常精确的程度。

清洁制备溶液的环境是至关重要的，因为交叉污染在科学领域是不可接受的，并且在任何其他领域也是不期望的。另一方面，在任何过程自动化中，减少使用的时间也很重要，而手动清洁和/或消耗性组件更换将会大为抹杀这样的益处。

控制溶液的温度也很重要，因为一些溶液必须在一定的温度下制备。虽然有解决该问题的方法（输入物质处于特定温度下），但理想情况应在腔室内嵌入加热元件和冷却元件，以调控腔室的温度。

控制溶液的pH是同样重要的，因为校正pH并不是特别困难（添加一定量的酸或碱）。这对于许多科学溶液是至关重要的，因为它们在各组分混合之后将不会正处于正确的pH。

然而，迄今为止，用于在实验室中使用的自动化溶液尚不令人满意。因此，认识到对于改进的自动化溶液混合器和分配器的需求。

发明内容

本发明提供自动化溶液分配器，用于分配具有一系列限定特性的溶液，所述特性包括选自含pH、温度、化学组成在内的一组特性中的一种或多种特性，该分配器包括：混合腔室；至少一个通往该腔室的可控入口端，用于可控地接收待混合至溶液中的组分；至少一个输入传感器，用于确定待混合至溶液中的组分的定量输入；搅拌装置，用于搅拌接收的组分；至少一个溶液传感器，用于感测溶液的一个或多个特性；耦合至混合腔室的出口端；可控出口端阀，用于控制通过输出端的溶液流动；以及控制器，其耦合至所述至少一个可控入口端、所述至少一个输入传感器、所述搅拌器、所述至少一个溶液传感器以及所述出口端阀，并且该控制器配置用于测量接收的组分，将接收的组分混合至溶液中以及分配该溶液，其中所述至少一个可控入口端包含可控固体端口，用于可控地从一个或多个固体源向混合腔室供应固体组分，该可控固体端口包含固体分配系统，该固体分配系统可与固体定量机构接合，用于可控地分配来自固体源的定量的固体。

通过提供可控固体端口而支持溶液制作的自动化，因为各种类型的固体都可在无使用者干预的情况下得到处理。例如，结晶形式、松散粉末或块状粉末。

优选地，固体分配系统包含定量机构驱动器，该定量机构驱动器可移入和移出与固体定量机构的接合，并且其中，当接合时，固体定量机构可由定量机构驱动器驱动以分配定量的固体。

在实施方式中，溶液分配系统包含可移动管，该管从混合腔室的入口向固体定量机构延伸，该管具有：入口，用于接收从固体源分配的固体；出口，耦合至混合腔室的入口并配置成允许从固体源接收的固体穿过其中。优选地，可移动管可移入和移出与固体定量机构的接合，并且其中，当接合时，该管在固体分配机构与混合腔室之间形成通路，固体可穿过该通路。

在带有可移动管的实施方式中，将管塑形以防止分配的固体附着于管的内表面。此外，该管的壁可带静电或者可涂覆有不粘材料以排斥分配的固体。

在一些实施方式中，固体定量机构包含：入口，用于接收固体；

定量螺杆，可绕其纵轴旋转，用于运送接收的固体；可旋转基座，耦合至定量螺杆，该可旋转基座可协同定量螺杆旋转；以及出口，用于从定量螺杆接收运送的固体，其中，当绕其纵轴旋转时，定量螺杆将接收的固体从所述入口运送至所述出口，并且其中定量螺杆和可旋转基座可沿定量螺杆的纵轴在打开位置与关闭位置之间移动，在打开位置上出口是打开的，而在关闭位置上出口是关闭的。

优选地，定量螺杆和可旋转基座耦合至用于驱动定量螺杆和可旋转基座的齿轮闸门，并且其中齿轮闸门可由定量机构驱动器来驱动。

在实施方式中，定量螺杆和可旋转基座在关闭位置上是偏置的。这使得能够从系统移除包含定量机构的固体源，而不会让包含在固体源内的固体溅出。