TWI380852B

TWI380852B - 具攪拌元件之微量滴定盤

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Publication number: TWI380852B
Application number: TW096116989A
Authority: TW
Original assignee: Ika Werke Gmbh & Co Kg
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2013-01-01
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Description

具攪拌元件之微量滴定盤

本發明係關於一種微量滴定盤，其具許多相互並排之容器，用以盛放需被混合及/或攪拌，及需被實驗之物質，並具有攪拌元件，而滴定盤上個別或所有容器之底板均設有攪拌元件，及攪拌元件之驅動裝置。

該類微滴定盤係為已知的。

由美國專利案US 6,176,609 B1及美國專利案US 6,357,907 B1中均可得知一種架構，該架構中每一容器裡之攪拌元件皆為磁力感應之棒子，並能經由一或多個磁鐵，或一個磁場運動，使其能於容器中進行攪拌。其必須於個別容器中分別置入同一類型，能對磁力產生反應之攪拌元件，且必須由上方置入，但其煩瑣並可能因此產生污染。此外攪拌過程後必須將攪拌元件取出，使一部分被實驗之物質附著其上一併被取出，如此一來便同時產生一個風險，即滴下之物質可能會跑到「錯誤」之容器中，並於該處造成錯誤之結果。此外，該等攪拌元件必須加以清潔，以便使其能再度使用，因該等攪拌元件相當昂貴，所以使用一次就拋棄很可惜。

由美國專利案US 4,102,649可知一種相近的、具許多容器之微量滴定盤，其應被置於一振盪器中，以產生攪拌及混合效果。因此沒有攪拌元件之設置。

由世界專利案WO 2004/008154 A1可知一種架構，其微量滴定盤亦經由振盪運動而加速。而黏稠液體則可再利用一攪拌棒盤所裝設之攪拌棒，由上方伸入個別容器裡。

因此，本發明之任務係創造出一種前述類型之微量滴定盤，該微量滴定盤中之物質或液體，不須磁力之輔助即可被攪動。

為解決該任務，前文所定義之具攪拌元件及驅動裝置之微量滴定盤便具以下特徵，即微量滴定盤中之容器底板係可伸縮及/或柔軟的，其攪拌元件則為一與個別之底板相連，及/或貫穿該底板之攪拌棒，攪拌棒具一由一可偏轉之容器底板伸入容器內部之第一截，及一由容器外部底板伸出之，尤指向下伸出之第二截，位於容器外側之攪拌棒段落，其使用位置則卡在一驅動裝置上。

做為微量滴定盤之容器底板的，係一種薄膜或一種柔軟且可伸縮之零件，以便由外側伸入內側之攪拌棒被驅動裝置卡住時，能產生一來回或迴旋運動，該運動會於容器內部產生所需之攪拌運動。一共同之驅動裝置，可讓許多或全部之攪拌棒進行如下之攪拌或迴旋運動，使攪拌程序不再與磁力相關。迴旋運動可經由圓周驅動攪拌棒位於容器外側之第二截之方式操作，而來回運動則可於攪拌棒之第二截上，由一同方向之驅動操作。前述之迴旋運動中，不同攪拌棒經由共同驅動而同步運動，因此其兩截實際上分別劃出一錐體，該二錐體之頂點係相向的，且位於底板之位置。如果容器內部之第一截比位於容器外部之第二截長，則可經由一相當小之驅動，得到一相對被放大之攪拌運動。

當各容器之底板由削薄之材料及/或形成該容器之材料所構成，以形成有彈性及/或活動之薄膜時，對於各攪拌棒之攪拌運動係特別有益的。活動之薄膜係眾所周知的，因此在製造及應用該類薄膜時，便有良好之經驗可供參考。

攪拌棒可與底板成為一體，也可黏合及/或以吻合之形狀相結合。尤其在塑膠加工時，一體之造型係可行的，但攪拌棒也可採用其他任意方式，與薄膜狀之底板相結合，以便各容器在其內部置有攪拌元件或攪拌棒時密閉，且持續密閉。由於攪拌棒及底板係連接一起，因此不再需要將其由容器中取出。

特別優良的係該類微量滴定盤裡之全部容器，例如九十六個容器，均能達到一完全一致之攪拌行為及攪拌強度，因為所有容器內之攪拌元件或攪拌棒，具有完全一致之大小，且能進行同步之攪拌運動，這些結果對於一鬆散置於容器裡，並利用磁力推動之攪拌棒而言，實際上是做不到的。

要使所有攪拌棒皆儘可能有均勻之運動，一種有助益之方式，係讓攪拌棒之第二截能透過一共同之驅動裝置加速，且能同步加以驅動。

攪拌棒之第二截可將其末端插在一驅動元件之槽口內，而相對容器而言，該槽口能平行於微量滴定盤，進行前後及/或圓周運動。如此一來，便能以簡單之方式，讓微量滴定盤內所有攪拌棒均能有一同時且同步之運動，即使該滴定盤有九十六個容器亦然。只需於一適當之驅動元件上設置同樣數量之槽口即可。

驅動裝置裡的攪拌棒之第二截長度及偏向，能以下列方式加以選擇，即攪拌棒之第一截於攪拌及迴旋運動時，能與容器內壁保持一距離。其與幾何比例相關的，一方面係容器之截面積或直徑，另一方面為攪拌棒之偏向，該兩者之選擇方式，係讓容器裡能產生最大攪拌運動，且不會使攪拌棒碰觸到容器壁面。

攪拌棒所共用之驅動器，基本上可由一水平的，視情形亦可為傾斜面之驅動盤所構成，驅動盤內設有槽口，並以平行於微量滴定盤下方之方式架設，而位於容器外側之攪拌棒之第二截，則鬆散插於該槽口內，以便在使用時讓驅動盤及微量滴定盤間能產生一相對運動。因此，驅動盤上設有能卡住攪拌棒之足夠槽口，而槽口之間距與微量滴定盤上之容器中心點間距相同，因為攪拌棒皆設置於中央，也就是說，都設置於容器之中心點上。

驅動盤可相對於微量滴定盤於一封閉之軌道上運行，或以圓周形狀運行，而各活動的，尤指由薄膜所構成之容器之底板，則以下列方式將攪拌棒加以集中，即迴旋運動之頂點設置於其底板。

一種應用形式可將驅動器或具有槽口之驅動盤固定住，讓微量滴定盤能以與驅動盤保持相等距離情況下，相對進行來回運動或圓周運動。利用該方式即可實現前述驅動盤與微量滴定盤間之相對運動。

最優良之一種應用形式係讓微量滴定盤固定，並讓驅動盤進行前述之相對運動，該運動則由一驅動裝置所推動。

底板及/或構成底板之薄膜，可後續被置入、注入及/或黏上微量滴定盤之各容器中，或與微量滴定盤一體構成，尤其更可與攪拌棒結合為一體。如此一來，便可得到一簡單之零件，使該類型之微量滴定盤亦成為可丟棄之物件，避免了後續之清潔工作。

微量滴定盤及/或攪拌棒，及/或容器之底板，皆可以塑膠製成，尤指射出成型之塑膠，例如聚丙烯。以該方式便能製出一體之製品。

微量滴定盤之容器，可裝設一種能被開啟之封套，例如一種能將所有容器、一組容器或個別容器加以封住之薄膜或薄板。如此一來，便可避免容器之內容物受到污染。

於攪拌棒插入方向上，將驅動盤之槽口做成錐形，並縮窄為最小尺寸之構造，使各攪拌棒能利用其第二截末端，剛好通過驅動槽口最狹窄之位置，這對摩擦力很小之驅動運動係有助益的，其中槽口之縮窄圓角係由斜面所構成，且約略等於或略大於攪拌棒於攪拌程序時之傾斜偏向角。驅動盤上之耦合開口或槽口皆針對此目的而與攪拌棒之第二截之運動相搭配。

值得一提的是，攪拌棒可再加上一抖動驅動，可於攪拌棒之驅動器上設置一不平衡元件，用以抖動一設有攪拌棒之微量滴定盤。此外也可直接於整個架構所具有之攪拌驅動器之外，再設置一特製之抖動驅動器。

本發明之微量滴定盤之一種優良組態，係至少其中一個或數個，或所有攪拌棒之第一截長度之選擇，在該等攪拌棒進行攪拌運動時，能拂過所屬之容器內壁。如此可提高攪拌效果，並避免容器內壁上之邊界層沒有加入攪拌程序，或攪拌不足之情形。

如果至少其第一截或許多第一截之自由末端為柔軟可彎曲的，並且能透過其長度之一小部分壓在所屬之容器內壁時，係特別優良的。攪拌運動時便可採用該方式，將光滑、摩擦及/或刮除之效果運用在攪拌棒上，使攪拌程序同時儘量不讓重要成份被黏在容器之內壁上。

攪拌棒之第二截可為堅硬的，並具有比第一截之自由末端大之截面積，使其能與驅動器合作。如此一來，除了攪拌棒之第一截具伸縮作用之部位外，攪拌棒便能達到一良好的驅動力之傳達。

攪拌棒之第一截靠近底板處，可具有一比其柔軟之自由末端還要大之截面積，而該第一截之柔軟末端，則可比靠近底板之末端還要長，尤其約為兩倍長、三倍長、四倍長、五倍長、六倍長至約為十倍長之多。攪拌棒之第一截靠近其底板，甚至靠近驅動器之末端，可以如同攪拌棒之第二截相當堅硬，以便良好傳遞其驅動力，而該相當粗之攪拌棒，往自由末端便具有較小之截面積，並因而產生所需之柔軟度。例如，第一截較細之柔軟部位，大約與一支塑膠鬃毛刷之截面積尺寸與彈性相當。

值得一提的是，活動之驅動器及固定之微量滴定盤具特別之優點，即微量滴定盤可利用機械人或其他機械手臂放置或自架上取下，因為機械人或機械手臂總會擺在整個機具之相同位置上。此外，當微量滴定盤為固定，而驅動盤為活動時，其活動物件之質量比較小。

圖一及圖二所示之機具G，尤指應用於實驗室或研究工作者，具有一做為基礎零件之微量滴定盤1，通常具有許多相互並排之容器2，用以盛放需被混合及/或攪拌，及需被實驗之物質或液體。根據圖二及圖十所示，該容器2係以一種基本上為已知之方式，以每行各十二個該類容器2之方式排成八行，因而形成一共有九十六個容器之矩形，該矩形則擺在輪廓同樣為矩形之微量滴定盤1內。

容器2內各具攪拌棒3，做為混合及攪拌用之攪拌元件，其由容器2底板4往上伸展，使容器2中所放置之物質能被該攪拌棒3攪動。

此外圖一中還可看到一需要加以說明之驅動裝置5，該裝置能讓攪拌元件進行特別之同步運動。

圖四至圖九可看出，圖五及圖九更可清楚看出，微量滴定盤1內之容器2之底板4，係利用削薄之材料，或選用形成該容器之材料，使其可伸縮及可變形，尤其比較過圖四、圖六、圖七及圖十一後，更可清楚看出。

做為攪拌元件用的，係一與各底板4之中心或中心點相結合，並將其貫穿之攪拌棒3，攪拌棒之第一截3a係由微量滴定盤1之容器2之底板4往內伸展，於該應用實施例中，大致上係垂直往上伸展，攪拌棒之第二截3b則由底板4往容器2外向下伸展。位在容器2外之攪拌棒3之第二截3b，在使用時被一下文中將會詳述之驅動裝置5頂住，使該攪拌棒偏轉，此偏轉帶動攪拌棒之第二截3b之偏轉，並因此於各容器2內部產生一攪拌運動。

每個容器2之底板4均能由活動之薄膜構成，該薄膜可全數設於所有之容器上，或裝設於一些個別容器上(圖九)。

攪拌棒3與底板4可為一體，或黏合一起及/或以吻合之形狀扣在一起，後者基本上可由圖九看出。

攪拌棒3之第二截3b係被頂在共同之驅動裝置5上，並同步加以驅動，以進行其攪拌運動。此處則可由圖三至圖九及圖十一看出，攪拌棒3之第二截3b，係以其末端分別插放於一驅動元件之槽口或開口7內，此應用實施例中，其係由一驅動盤6所構成，並能以平行於微量滴定盤1之方式，相對於容器2進行來回及/或圓周運動，使攪拌棒3能如圖六、圖七及圖十一偏轉。

圖四至圖八所示之應用實施例中，攪拌棒3之第二截3b之偏轉及長度之選擇，係讓攪拌棒3之第一截3a，於攪拌與迴旋運動時，能與容器2內壁保持一距離，如圖六及圖七所示。

如前文所述，攪拌棒3之共同驅動器係一於水平面上，以平行於微量滴定盤1下方之方式所架設之驅動盤6，其具用以做為耦合之接口之槽口7，而位於容器2外側之攪拌棒3之第二截3b，則鬆散插於該槽口內，因此並不需要運用繁複之耦合裝置。

微量滴定盤及其與底板4相連之攪拌棒3，安置於一框架9或機具G之位置上時，就會自動完成其與驅動盤6及其槽口7之耦合。使用時，驅動盤6及微量滴定盤1間，會有一平行之相對運動，以使攪拌棒3能以所述之方式偏轉，並因此推動攪拌程序。

比較該等圖式可清楚看出，在所示之應用實施例中，底板4之構造有些不同，微量滴定盤1於攪拌運動時係固定不動，而驅動盤6則為活動的。因此，驅動盤6便能於一封閉之軌道上，相對微量滴定盤1進行一圓周或來回運動，而其每個由薄膜所構成，可活動之容器2之底板4，則成為攪拌棒3之中心點，其方式係讓迴旋運動或來回運動之頂點，正好位於該底板4上。基本上由圖四、圖八及圖十一可看出，攪拌棒係被置於一個一般均呈圓柱狀之容器2之中心或中心點。

值得一提的是，也可考慮讓一設有槽口7之驅動盤6固定不動，而讓微量滴定盤1進行相對之來回或圓周運動，尤其是一個與驅動盤6保持相同距離之運動。透過所選之該架構，即微量滴定盤1於攪拌程序中為固定不動之架構，可得到下列好處，即微量滴定盤1可利用機械式操作機具或機械手臂搬運，並將其置放於機具G上，及再度將其取出。

底板4及構成該底板之薄膜，可以後續裝入、注入、或黏於微量滴定盤1之各容器2上，如圖九所示，也可與微量滴定盤1，甚至與攪拌棒3一起，以射出成型方式成為一體。因此，微量滴定盤1、攪拌棒3、以及容器2之底板4，係由塑膠所製成，因為其適用於射出成型，例如聚丙烯。

圖六所示之方式中，容器2可設置一能被開啟之封套8，以便把容器2之內部及周圍環境隔開。因此，封套8之形式便為一部分扣於容器2裡，能被掀開之薄板。

驅動盤6上之槽口7係於攪拌棒3延伸之方向，呈一由上而下之圓錐形，並再縮窄成為最小尺寸之構造，在該應用實施例中，該槽口會穿過整個驅動盤5。利用該方法讓攪拌棒3之第二截3b，被卡在該驅動盤槽口7最狹窄處，並在置入微量滴定盤後自動往中間集中。槽口7之縮窄則以下列之斜角所構成，即其約略與各攪拌棒3之偏轉角度相等，甚至與圖六、圖七及圖十一所示之情況相符，以便攪拌棒3之第二截3b，即使在偏轉狀態下，也能持續保持自由之運動。

圖十及圖十一所示係一微量滴定盤1及攪拌棒3之應用實施例，其驅動及作用方式大致與前述之應用實施例相同，因此對於功能及作用相同之零件而言，也具有相同之參考編號。

與前述之應用實施例差異之處，係攪拌棒3之第一截3a長度之選擇與圖六至圖八所示之架構相反，讓攪拌棒3在攪拌運動時能觸及所屬之容器2內壁。因此，由圖十一可看出，攪拌棒3之第一截3a係彈性可彎曲的，且能經由其總長度之一小段壓在所屬之容器2內壁，使攪拌程序能更有效率，並讓容器2內壁上之邊界層也能被攪拌棒3及其第一截3a所觸及，即使該液體因攪拌運動而形成一漏斗形或喇叭形時亦然。

圖十一亦可同時看出，攪拌棒3之第二截3b係堅硬的，且具一比自由的、柔軟的並緊貼於容器2壁面上之第一截3a之末端大之截面積，以便與驅動盤6及其槽口7配合動作。因此，即使攪拌棒3之第一截3a具有一柔軟之結構，其驅動力仍可良好被傳遞。

攪拌棒3之第一截3a靠近底板4處，同樣也可具有一比其柔軟之自由末端大之截面積，其同樣可由圖十一中清楚看出。而第一截3a之柔軟末端，則可比該第一截3a靠近底板4之末端長，該軟柔末端約為其第一截3a之堅硬部位，或不柔軟部位之兩倍長、三倍長、四倍長、五倍長、六倍長、七倍長至十倍長，或甚至十二倍長之多。同樣良好之方式係使攪拌棒3利用其第一截3a上之柔軟部位，以滑動、摩擦及/或刮動方式壓在容器2之內壁上，使容器2內所置之物質能得到一強化之處理。此外可簡化後續微量滴定盤1之清潔，因為容器2之內壁會有較少之殘留物質。

在一機具G上所使用之微量滴定盤1，具許多相互並排之容器2，用以盛放需被攪拌及需被實驗之物質或液體，並具攪拌用之攪拌棒3。為了驅動其攪拌棒，各容器2之底板4均為活動及可偏轉的，且被該攪拌棒3由中間貫穿，而其攪拌棒則利用一由底板4向下突出外之第二截3b，卡在一驅動器上，使其能進行一來回、迴旋或圓周運動，因而在容器2內部進行一所需之攪拌運動。

由於驅動來自微量滴定盤1之下方，所以微量滴定盤之上方可自由被觸及，因此圖六所示之封套8，也就可以良好且又方便的被蓋上或被掀開。

G‧‧‧機具

1‧‧‧微量滴定盤

2‧‧‧容器

3‧‧‧攪拌棒

3a‧‧‧攪拌棒之第一截

3b‧‧‧攪拌棒之第二截

4‧‧‧底板

5‧‧‧驅動裝置

6‧‧‧驅動盤

7‧‧‧槽口

8‧‧‧封套

9‧‧‧框架

下文所述為一根據圖式詳述之微量滴定盤之應用實施例。在一部分為示意圖之圖式中所示為：圖一根據圖二剖面線C-C，穿過本發明之微量滴定盤縱軸之截面圖，其具一驅動裝置，圖二微量滴定盤及驅動裝置外殼之俯視圖，該微量滴定盤係處於使用中之位置，圖三屬於驅動裝置之驅動盤之仰視圖，及置於其上之微量滴定盤，圖四根據圖三剖面線A-A，穿過微量滴定盤及驅動盤之縱軸之截面圖，該驅動盤頂住伸入至微量滴定盤容器內之攪拌棒，圖五圖四中圓圈B所標示之細部之放大圖，即一活動或由薄膜所構成之微量滴定盤之容器底板被攪拌棒穿過之通道，圖六與圖四相同之圖式，但驅動盤則相對於微量滴定盤進行一相對之水平運動，使被驅動盤頂住之攪拌棒能偏轉，使其位於圖六之容器裡之第一截向左偏轉，圖七與圖六相同，並經進一步相對運動後之圖式，該運動使攪拌棒偏轉到一與圖六位置相對之位置，圖八與圖四相同之圖式，該圖式之伸縮或活動的，被各攪拌棒貫穿之底板，係之後才與該微量滴定盤或容器相結合，圖九圖八由圓圈B所標示之細部之放大圖式，即活動之微量滴定盤之容器底板被攪拌棒貫穿之清晰圖式，圖十俯視圖，及圖十一根據圖十剖面線B-B，穿過一本發明略有變化之微量滴定盤之縱軸截面圖，其具一於容器內壁滑動之摩擦及/或刮動之攪拌棒。