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  • 权利要求
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  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Eswird eine Dosiervorrichtung bzw. ein Dosierelement, insbesonderezur Dosierung von Substanzen bei der Erstellung kombinatorischerMaterialbibliotheken, beschrieben mit einem Dosierelement, das ein einseitiggeöffnetesVorratsgefäß (12) zurAufnahme der zu dosierenden Substanzen und einen Stempel (14) aufweist, deraxial beweglich ist und die Öffnungdes Vorratsgefäßes (12)reversibel verschließtund der vorzugsweise zentral mindestens eine Dosieröffnung (18)zur Dosierung der im Vorratsgefäß (12) vorgelegtenSubstanzen aufweist, wobei das Vorratsgefäß (12) und/oder der Stempel(14) eine Aufnahme (26, 28) als Angriffspunkt für eine mechanische Greifvorrichtungumfasst. Weiterhin wird ein Dosierverfahren beschrieben.
    公开号:DE102004030155A1
    申请号:DE102004030155
    申请日:2004-06-22
    公开日:2006-01-19
    发明作者:Thomas Brinz；Thomas Geiger；Jane Lewis；Markus Tiefenbacher
    申请人:Robert Bosch GmbH；
    IPC主号:A61M37-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung bezieht sich auf eine Dosiervorrichtung, ein Dosierelementund ein Verfahren zum Betrieb derselben nach dem Oberbegriff derunabhängigenAnsprüche.
    [0002] DieAuffindung und Entwicklung neuer Stoffe und Materialien stellt einvorrangiges Ziel der Materialwissenschaften, der Chemie und Pharmaziedar. Die Suche nach geeigneten Verbindungen ist jedoch sehr oftmit einem großenfinanziellen und zeitlichen Aufwand verbunden. Um diese Suche effektiverund kostengünstigerdurchführenzu können,wurde schon vor Jahren in der Pharmazie, dann auch in anderen Anwendungsgebieteneine systematische Methodik eingeführt, die unter der Bezeichnung „KombinatorischeChemie" bekanntgeworden ist. Dabei werden parallel mehrere potentiell interessanteVerbindungen erzeugt und analysiert. Der Vorteil dieser Methodeist in der Möglichkeitzur Automatisierung zu sehen, die einen großen Durchsatz in kürzesterZeit gestattet.
    [0003] ZurErzeugung der dabei benötigtenMaterialbibliotheken muss eine große Zahl an potenziell interessantenSubstanzen oder deren Vorläuferverbindungenan definierten Punkten entsprechender Substrate positioniert bzw.dosiert werden. Dies geschieht aufgrund der üblicherweise großen Zahlan zu dosierenden Substanzen vorzugsweise vollautomatisch. HerkömmlicheDosierroboter greifen dabei auf Systeme zurück, bei denen die zu dosierende Substanzmittels einer Spritze, die übereinen Verbindungsschlauch mit einer Dosiernadel verbunden ist, aufgenommenwird. Die Spritze sowie der Verbindungsschlauch und die Dosiernadelsind dabei zunächstlediglich mit einer Betriebsflüssigkeitgefüllt, wobeidie Dosiernadel an ihrem der Dosierungsöffnung zugewandten Ende mitLuft gefülltist. Zur Dosierung wird die Dosiernadel in die zu dosierende Substanzeingetaucht und der Stempel der Spritze aus dem zugehörigen Dosierkörper herausgezogen. Durchdie Volumenvergrößerung wirddie zu dosierende Substanz in die Dosiernadel und in den Verbindungsschlauchhineingezogen. Dabei bildet die in der Dosiernadel enthaltene Lufteinen Puffer, sodass eine Kontamination bzw. Vermischung von zudosierender Substanz und Betriebsflüssigkeit vermieden wird. Nachteiligan einem derartigen Dosiersystem ist, dass das in der Dosiernadelenthaltene Luftpolster kompressibel ist und somit hochviskose Medien bzw.Suspensionen nur schlecht dosiert werden können.
    [0004] Aufgabeder vorliegenden Erfindung ist es, eine Dosiervorrichtung bzw. einDosierelement und ein Verfahren zum Betrieb derselben bereitzustellen, dasdie automatisierte Dosierung auch hochviskoser Medien zuverlässig gestattet.
    [0005] Dieerfindungsgemäße Dosiervorrichtung bzw.das Dosierelement sowie das Verfahren zum Betrieb derselben habenden Vorteil, dass eine automatisierte Dosierung auch hochviskoserMedien auf einfache und dennoch zuverlässige Weise erfolgen kann.Dabei wird ein Dosierelement verwendet, das ein einseitig geöffnetesVorratsgefäß zur Aufnahme derzu dosierenden Substanzen aufweist sowie einen Stempel, der axialbeweglich ist und die Öffnungdes Vorratsgefäßes reversibelverschließt,und der vorzugsweise zentral mindestens eine Dosieröffnung zurDosierung der im Vorratsgefäß vorgelegtenSubstanzen aufweist. Die zu dosierenden Substanzen werden dabeizunächstbei abgenommenem Stempel direkt in das Vorratsgefäß gegeben.Dies ermöglichtin vorteilhafter Weise auch die Zufuhr von Feststoffen oder hochviskosenMedien in das Vorratsgefäß, die beigeschlossenem Stempel allein durch die Einwirkung von Unterdrucknicht durch eine am Stempel vorgesehene Dosiernadel hindurch indas Vorratsgefäß aufgezogenwerden können.
    [0006] Umeine zuverlässigeautomatisierte Handhabung von Stempel und Vorratsgefäß zu gewährleisten,ist am Stempel und/oder am Boden des Vorratsgefäßes eine Aufnahme als Angriffspunktfür eine mechanischeGreifvorrichtung vorgesehen.
    [0007] DieDosierung der im Vorratsgefäß vorgelegtenSubstanzen erfolgt vorteilhafterweise ohne den Einsatz von Betriebsflüssigkeiten.
    [0008] Durchdie in den UnteransprüchenaufgeführtenMaßnahmensind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in denunabhängigen Ansprüchen angegebenenDosiervorrichtung bzw. Dosierelements sowie des dort angegebenenVerfahrens möglich.
    [0009] Soist der Stempel vorteilhafterweise mit einem Kolbenschaft verbunden,der eine Dosierleitung zur Dosierung der vorgelegten Substanzenaufweist und an seinem dem Stempel abgewandten Ende mit einer austauschbarenDosiernadel versehen ist. Die Dosiernadel ist dabei beispielsweise über einenLuer-Lock-Verschluß mitdem Kolbenschaft verbunden. Die Austauschbarkeit der Dosiernadelist von Vorteil, falls es bei der Dosierung zu einer Kontaminierung derselbenmit Fremdstoffen kommt. Da vorzugsweise jeder zu dosierenden Substanzein eigenes Vorratsgefäß mit eigenemStempel zugewiesen wird, kann somit jegliche Möglichkeit einer Kontaminationmit Fremdstoffen ausgeschlossen werden.
    [0010] Ineiner weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Dosiervorrichtungmehrere Dosierelemente, deren Vorratsgefäße eine im wesentlichen identischeLängsausdehnungund unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Auf diese Weise können unterschiedlicheVolumina in den Vorratsgefäßen realisiertwerden, ohne dass es einer Anpassung der automatischen Greifvorrichtungbedarf. Besonders vorteilhaft ist in diesem Fall, wenn die jeweiligeAufnahme des Vorratsgefäßes bzw.des Stempels eine Kodierung zur Erkennung des Volumens oder des Durchmessersdes zugehörigenVorratsgefäßes aufweist.
    [0011] Ineiner besonders vorteilhaften Ausführungsform werden in einemVorratsgefäß mindestens zweiSubstanzen vorgelegt, die vor der Dosierung im Vorratsgefäß durcheine in das Vorratsgefäß integrierteoder von extern zugeführteMischvorrichtung vermischt werden. Weiterhin können die im Vorratsgefäß vorgelegtenSubstanzen nach Verschluss desselben durch die den Stempel durchdringendeDosieröffnunghindurch entgast werden. Darüberhinaus bietet sich die vorteilhafte Möglichkeit, die im Vorratsgefäß vorgelegtenSubstanzen vor deren Dosierung einer chemischen Umsetzung zu unterziehen.
    [0012] EinAusführungsbeispielder Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibungnäher erläutert. 1 zeigtschematisch eine Aufsicht auf ein Dosierelement als Bestandteileiner Dosiervorrichtung, 2 eine Schnittdarstellung desin 1 abgebildeten Dosierelements und die 3a bis 3f zeigenQuerschnittsdarstellungen verschiedener Varianten des in 1 bzw. 2 dargestelltenDosierelements.
    [0013] Dieder Erfindung zugrunde liegende Idee ist es, eine Dosiervorrichtungbzw. ein Dosierelement zur Verfügungzu stellen, das insbesondere im Rahmen der kombinatorischen Materialentwicklungeine effiziente und automatisierte Dosierung zahlreicher, zur Erstellungkombinatorischer Materialbibliotheken benötigter Substanzen ermöglicht.
    [0014] Kernstück der Dosiervorrichtungsind eines oder mehrere Dosierelemente, wie es beispielsweise in 1 und 2 dargestelltist. Das Dosierelement 10 umfasst ein Vorratsgefäß 12,in dem eine oder mehrere zu dosierende Substanzen vorgelegt werdenkönnen.Das Vorratsgefäß 12 istaus einem im wesentlichen chemisch inerten Material, wie beispielsweiseGlas, PTFE oder PVC ausgeführt.Das Vorratsgefäß 12 istvorzugsweise zylindrisch gestaltet, wobei ein Ende des Vorratsgefäßes 12 offenist und durch einen Stempel 14 verschlossen werden kann.Um die Verschließbarkeitdes Vorratsgefäßes 12 unabhängig vomStempel 14 zu gewährleisten, weistdas Vorratsgefäß 12 vorzugsweiseim Bereich seiner Öffnungein auf die Außenwandungdes Vorratsgefäßes 12 aufgeprägtes Gewinde 13 auf.
    [0015] DerStempel 14 umfasst vorzugsweise an seiner der zu dosierendenSubstanz zugewandten Seite eine Dichtung 15, die beispielsweisemechanisch fixiert und somit austauschbar ausgeführt ist. Auf seiner der zudosierenden Substanz abgewandten Seite geht der Stempel 14 ineinem Kolbenschaft 16 über,der zur besseren Führungvorzugsweise vier geeignete Rippen aufweist. Der Stempel 14 sowie derKolbenschaft 16 besteht vorzugsweise aus Edelstahl odereinem chemisch inerten Polymer wie PTFE oder PVC.
    [0016] EineBesonderheit des Dosierelements besteht darin, dass im Gegensatzzu üblichen,vor allem aus der Medizin bekannten Dosierspritzen die Dosierungder vorgelegten Substanzen durch eine Durchbrechung 18 desStempels 14 hindurch erfolgt. Dazu weist der mit dem Stempel 14 verbundeneKolbenschaft 16 eine Dosierleitung 20 auf, durchdie eine zu dosierende Substanz aus dem Vorratsgefäß 12 durchdie Durchbrechung 18 hindurch transportabel ist. Auf seinerdem Stempel 14 abgewandten Seite weist der Kolbenschaft 16 beispielsweiseeine mechanische Fixiervorrichtung 22 für eine Dosiernadel 24 auf.Die mechanische Fixiervorrichtung 22 ist dabei vorzugsweiseals Luer-Lock-Verschluss ausgeführt.
    [0017] Umeine automatisierte Dosierung im kurzen Zeittakt zu gewährleisten,weist das Vorratsgefäß 12 aufseiner der ÖffnunggegenüberliegendenSeite und/oder der Stempel 14 bzw. Kolbenschaft 16 auf seinerder zu dosierenden Substanz abgewandten Seite eine Aufnahme oderPassung 26, 28 auf, die als Angriffspunkt für eine mechanischeGreifvorrichtung dient.
    [0018] ZurDosierung wird vorzugsweise jeder zu dosierenden Substanz bzw. Substanzmischungein separates Dosierelement zugeordnet. Dies vermeidet effektiveine Vermischung bzw. Kontamination der Substanzen untereinander.Zur Befüllungdes Dosierelements 10 wird zunächst dessen Stempel 14 entferntund die Substanz im offenen Vorratsgefäß 12 vorgelegt. Dannwird der Stempel 14 in das Vorratsgefäß 12 eingeführt, wobeidie dort vorhandene Luft überdie Dosierleitung 20 entweichen kann. Der Stempel 14 wirdvorzugsweise soweit eingeführt, dassdie gesamte im Vorratsgefäß 12 vorhandene Luftverdrängtwird. Sollte es sich bei der vorgelegten Substanz um eine luftempfindlicheVerbindung handeln, kann die Vorlage der Substanz in einer Schutzgasapparaturerfolgen bzw. eine bereits vorgelegte Substanz durch die Dosierleitung 20 hindurchauf üblicheWeise entgast werden.
    [0019] Eineweitere Möglichkeitbesteht darin, im Vorratsgefäß 12 mehrereSubstanzen sowie gegebenenfalls Lösungsmittel nacheinander einzufüllen und diesedann entweder mittels eines externen Rührwerks, wie beispielsweiseeinem Magnetrührer,oder mittels einer im Vorratsgefäß 12 vorgesehenenRührvorrichtung,wie beispielsweise Glaskugeln, miteinander zu vermischen.
    [0020] DieDosierung der vorgelegten Substanzen bzw. Substanzgemische erfolgt,indem das Dosierelement 10 mittels einer mechanischen Greifvorrichtungan den Aufnahmen 26, 28 ergriffen wird, zum Ortder Dosierung überführt wirdund dort durch Druck auf den Stempel 16 bzw. das Vorratsgefäß 12 eineDosierung der vorgelegten Substanzen bzw. Substanzmischungen erfolgt.
    [0021] DieDosierungsvorrichtung umfasst somit mindestens ein Dosierelement 10,mindestens eine Greifvorrichtung und mindestens eine Steuereinheit zurSteuerung der Greifvorrichtung.
    [0022] Ineiner weiteren Ausführungsformdient das Dosierelement 10 zusätzlich als chemischer Reaktor. Dazuwerden die im Vorratsgefäß 12 desDosierelements 10 vorgelegten Substanzen vor deren Dosierungeiner chemischen Reaktion unterworfen. Dazu kann das Dosierelement 10 eineentsprechende Heiz-, Rühr-bzw. Kühlvorrichtungaufweisen. Genauso könnendiese Vorrichtungen jedoch vorübergehendanbringbar oder lediglich zur Verfügung stehend ausgeführt sein.
    [0023] Inder 3a bis 3f sindverschiedene Varianten des Dosierelements 10 dargestellt,die sich insbesondere hinsichtlich des möglichen Dosiervolumens unterscheiden.Trotz unterschiedlichem Volumen der Vorratsgefäße 12 wird die Längsausdehnungdes Dosierelements 10 weitgehend konstant gehalten. VerschiedeneVolumina werden durch die Wahl entsprechender Durchmesser des Vorratsgefäßes 12 erzielt.Dies ermöglicht,dass Dosierelemente 10 unterschiedlicher Dosiervoluminanacheinander zur Dosierung herangezogen werden können, ohne dass es einer Adaptierungder mechanischen Greifvorrichtung bedarf. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit,die Aufnahmen 26, 28 so zu gestalten, dass sieeine Kennung zur Identifikation des Dosiervolumens aufweisen, sodassdie mechanische Greifvorrichtung automatisch an das entsprechendeDosiervolumen des gerade gehalterten Dosierelements adaptiert wird.
    [0024] Dasin 3a dargestellte Dosierelement ist mit abgenommenerDosiernadel 24 dargestellt, wobei deutlich wird, dass anstellevon Dosiernadeln auch andere Dosiervorrichtungen, wie Gießer, aufgesetztwerden oder das Dosierelement fest an eine geschlossene Dosier-oder Reaktionsapparatur angeschlossen werden kann. Das in 3f dargestellte Dosierelementist anstelle mit einer Dosiernadel mit einer Hohlleitung oder einemKolben mit erweitertem Durchmesser verbunden. Dieser kann Bestandteileiner Gesamtapparatur sein.
    [0025] Diebeschriebene Dosiervorrichtung eignet sich zur Dosierung insbesonderehochviskoser Medien wie beispielsweise Suspensionen oder Dispersionen.
    权利要求:
    Claims (13)
    [1] Dosiervorrichtung, insbesondere zur Dosierungvon Substanzen bei der Erstellung kombinatorischer Materialbibliotheken,mit einem Dosierelement, das ein einseitig geöffnetes Vorratsgefäß (12)zur Aufnahme der zu dosierenden Substanzen, und einen Stempel (14)aufweist, der axial beweglich ist und die Öffnung des Vorratsgefäßes (12)reversibel verschließt,und der vorzugsweise zentral mindestens eine Dosieröffnung (18)zur Dosierung der im Vorratsgefäß (12)vorgelegten Substanzen aufweist, wobei das Vorratsgefäß (12)und/oder der Stempel (14) eine Aufnahme (26, 28)als Angriffspunkt füreine mechanische Greifvorrichtung umfasst.
    [2] Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das Vorratsgefäß (12)auf seiner der ÖffnunggegenüberliegendenBegrenzungsflächeeine Aufnahme (26) aufweist.
    [3] Dosiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, dass der Stempel (14) mit einem Kolbenschaft(16) verbunden ist, der eine Dosierleitung (20)zur Dosierung der vorgelegten Substanzen aufweist und an dessendem Stempel (14) abgewandtem Ende die Aufnahme (28)angebracht ist.
    [4] Dosiervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,dass der Kolbenschaft (16) an seinem dem Stempel (14)abgewandten Ende mit einer austauschbaren Dosiernadel (24)verbunden ist.
    [5] Dosiervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass der Kolbenschaft (16) mit der Dosiernadel (24)durch ein Luer-Lock-Verschluss verbunden ist.
    [6] Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass mehrere Dosierelemente vorgesehen sind, deren Vorratsgefäße (12)eine im wesentlichen identische Längsausdehnung und unterschiedlicheDurchmesser aufweisen.
    [7] Dosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Aufnahme (26, 28) eineKodierung zur Erkennung des Volumens oder des Durchmessers des zugehörigen Vorratsgefäßes (12)aufweist.
    [8] Dosierelement, insbesondere zur Dosierung von Substanzenbei der Erstellung kombinatorischer Materialbibliotheken, mit einemeinseitig geöffneten Vorratsgefäß (12)zur Aufnahme der zu dosierenden Substanzen, und einem Stempel (14),der axial beweglich ist und die Öffnungdes Vorratsgefäßes (12) reversibelverschließt,und der vorzugsweise zentral mindestens eine Dosieröffnung (18)zur Dosierung der im Vorratsgefäß (12)vorgelegten Substanzen aufweist, wobei das Vorratsgefäß (12)und/oder der Stempel (14) eine Aufnahme (26, 28)als Angriffspunkt füreine mechanische Greifvorrichtung umfasst.
    [9] Verfahren zur Dosierung von Substanzen, insbesonderezur Erstellung kombinatorischer Materialbibliotheken, wobei in einemersten Schritt in einem einseitig geöffneten Vorratsgefäß (12)die zu dosierenden Substanzen vorgelegt werden, dann in einem zweitenSchritt die Öffnungdes Vorratsgefäßes (12) reversibelmit einem Stempel (14), der axial beweglich ist, verschlossenwird und in einem dritten Schritt das Vorratsgefäß (12) durch einemechanische Greifvorrichtung gegriffen wird und durch Druck aufden Stempel (14) die vorgelegte Substanz durch mindestenseine den Stempel (14) durchdringende Dosieröffnung (18)dosiert wird.
    [10] Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass im Vorratsgefäß (12)mindestens zwei Substanzen vorgelegt werden, die vor der Dosierung imVorratsgefäß (12)durch eine in das Vorratsgefäß (12)integrierte oder von extern zugeführte Mischvorrichtung gemischtwerden.
    [11] Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,dass nach dem Verschluss des Vorratsgefäßes (12) mit einemStempel (14) die vorgelegte Substanz durch die den Stempel(14) durchdringende Dosieröffnung (18) hindurchentgast wird.
    [12] Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet,dass im Vorratsgefäß (12) einechemische Umsetzung der vorgelegten Substanzen vor deren Dosierungdurchgeführtwird.
    [13] Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet,dass eine Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder ein Dosierelementnach Anspruch 8 verwendet wird.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2011-06-01| 8110| Request for examination paragraph 44|
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    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE102004030155.7A|DE102004030155B4|2004-06-22|2004-06-22|Dosiervorrichtung und Verfahren zum Betrieb derselben|DE102004030155.7A| DE102004030155B4|2004-06-22|2004-06-22|Dosiervorrichtung und Verfahren zum Betrieb derselben|
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