專利名稱：折射計的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種折射計，并且更特別是涉及一種用于折射計的蓋單元，所述蓋單 元可拆卸地與折射計連接并且具有可替換的蓋插入件。
背景技術：
折射計被用來確定折射率或者折射系數，折射測定法被認為是一種標準的化學分 析方法。根據該分析領域中的適用的標準，折射系數是對于任何給定物質的唯一的值，所以 必須能夠容易地和徹底地清潔折射計與樣品接觸的任何部分。商業上可得到的設備(例如，Mettler-Toledo生產的RE 40折射計)通常包括外 殼，該外殼包括測量光學器件和測量單元，所述單元裝填有用于測量的樣品。測量光學器件 按這樣的方式布置在所述設備中，使得從輻射源發射的光束可以被耦合到測量單元中并且 從測量單元中輸出來。使用合適的探測設備來探測在與樣品物質相互作用之后來自測量單 元的輸出耦合光。在本文中，詞語“光”是與“輻射”同義地使用的。一般地，在鈉D線上測 量折射系數n，也就是說，按589. 3納米的波長來測量，但是還可以使用其他溫度或者波長。 折射系數受溫度的影響，并且通常在25°C下測量，或者為此該溫度被用作基準。因此，許多 折射計安裝有用于加熱樣品的加熱器。測量單元由蓋從外面關閉，該蓋通常永久性地附接到設備上，并且在不費力的情 況下僅可以清理其表面。尤其是，如果同一折射計將被用于不同的樣品物質，則如果可容易 地和徹底地清潔蓋以避免從前的樣品的殘留物污染樣品物質則是有益的。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種具有改進的蓋單元的折射計，其能夠使蓋單元被 迅速地和容易地清潔干凈。通過一種這樣的折射計來解決該目的，該折射計具有外殼、布置在外殼中的測量 單元和蓋單元，該蓋單元包括具有允許接近折射計的測量單元的切口的底板、通過鉸鏈連 接到底板上的蓋和用于覆蓋測量單元的蓋插入件，該蓋插入件被布置在蓋中以便是可以替 換的。蓋單元還可以通過連接元件被可拆卸地連接到外殼上，該連接元件被連接到底板上。連接元件使得蓋單元能被容易地從折射計上移除并且單獨地清理干凈。因此，可 以非常容易地將蓋單元從外殼上拆卸，優選是在不使用任何工具的情況下，從而，避免了 (例如)在清理期間相對有侵蝕性的清潔液可能侵蝕直接圍繞測量單元的區域的可能性。 蓋單元的模塊化結構使其能夠易于被清潔，并且同時有助于防止測量單元和/或外殼在清 潔操作期間被損壞。可替換的蓋插入件還能當樣品處于測量單元中時調整該樣品的狀態。這樣，可以 在非常不同的狀態下分析樣品，并且可以簡單地通過替換蓋插入件來使用相同的折射計分 析非常不同的樣品。在另一實施例中，蓋插入件和/或蓋單元可以被設計成一次性使用的，S卩，作為可消耗材料，其對在無菌條件下進行測量是特別有益的。蓋單元的底板裝備有允許接近測量單元的切口，以便甚至當連接有蓋單元時可以 在測量設備中給測量單元加載。所述切口可以由蓋，特別是由蓋插入件來關閉。在又一實施例中，蓋 單元還裝備有至少一個密封元件，該密封元件將底板與測量 單元隔離。其可以圍繞切口的周邊來布置，并且，例如，可以是0形環。密封元件可以用來 通過封閉可能的間隙而防止物質到達測量設備和蓋單元的底板之間。底板可以還裝備有圍繞切口延伸的唇部，該唇部的尺寸和定位應該適合于測量單 元的設計。例如，該唇部可以突出到測量單元內或者遠離測量單元指向，以便在填充之后使 保留在底板上的任何物質的殘余物不能滲入到測量單元。鉸鏈可以還包括兩個連接部件，以便蓋和底板可以被相互分開。這樣，例如，可以 容易地和徹底地除去積聚在蓋上或鉸鏈中的任何物質的殘余物。此外，不但可以用手而且 可以用機器(例如，在洗碗機中)來清潔蓋單元的至少一些部件(例如，底板)。鉸鏈例如 可以包括通過可用手來移除的銷來連接的兩個部件，或者通過搭扣或者鎖扣連接件來連接 的兩個部件。在又一實施例中，蓋被設計成，當例如通過靠近把手設置的關閉元件(例如，磁 體)和設置在鉸鏈中的復位元件(例如，彈簧)來打開或者關閉蓋時使該蓋保持在其各個 位置中。調整關閉元件的作用力來匹配復位元件的作用力，以便可以僅通過應用附加力來 將蓋從一個位置移動到另一個位置。蓋插入件優選地被可拆卸地連接到蓋上，例如，通過搭扣連接件，以便在不使用工 具的情況下可以替換蓋插入件。可以按多種設計來設置可替換的蓋插入件。蓋插入件可以被配置成按壓插入件，成為用于將樣品均勻地分散到測量單元中的 裝置。所述按壓插入件可以包括沖頭，利用該沖頭將壓力施加到測量單元中的樣品上，從而 增加樣品和布置在外殼中的測量單元之間的接觸，例如，通過按平坦方式將樣品分配在有 效測量表面上。這在高粘性物質的情況中是特別有益的，尤其是，如果測量單元是通過測量 單元的底部或壁中的窗口與位于測量單元中的樣品相互作用的光學測量單元。按壓插入件 按這樣的方式布置在蓋中，即當蓋被關閉時其向樣品施加壓力，將樣品均勻地分散到測量 單元中。在這樣做時，按壓插入件可以部分地移置樣品。蓋插入件還可以被配置成光學護罩，其屏蔽測量單元免受外界光。例如，具有黑色 表面的板或者面板適合用作光學護罩，當蓋關閉時其覆蓋住切口。當使用光學測量單元時， 該實施例是有益的，因為其用來防止由周圍環境或者外界光在測量結果中引起的誤差。蓋插入件還可以被設計成密封插入件，并且將測量單元與外部隔離。這樣的密封 插入件可以按這樣的方式來設計，即當蓋被關閉時其密封住測量單元，并且用來防止揮發 物質揮發。蓋插入件還可以被設計成用于控制樣品溫度的溫度控制裝置，以便可以冷卻或者 加熱樣品。所述溫度控制裝置可以被布置在蓋插入件中或者連接到其上，其中蓋插入件應 該由導熱材料制成。集成到蓋插入件中的溫度控制裝置的實例可以是一個或多個帕爾帖 (Peltier)元件(其可以被用來加熱和冷卻)，或者是電阻加熱器。蓋插入件還可以通過合 適的線或者連接器被連接到外部溫度控制設備上，例如，恒溫器或者低溫保持器。這樣，可 以協助經常位于折射計中的溫度控制單元，以便縮短控制測量單元的溫度所需的時間，并且其還可以有助于通過直接在測量單元中液化高粘性的樣品或者固態樣品來簡化樣品的制備，這對測量和對隨后的清潔都是有益的。 蓋插入件還可以被設計成用于改變測量單元中的壓力的裝置，以便，例如可以使 用合適的泵通過適當的供給來增加測量單元中的和布置在其中的樣品上的壓力，或者在測 量單元中形成真空。利用真空，例如，可以從樣品中除去或者排出氣泡。改變壓力可以通過 使樣品例如呈現出更多的固體或者更多的液體來用作影響樣品流動性的方法。
蓋插入件還可以被設計成用于為測量單元充氣的裝置。所使用的氣體可以是惰性 氣體，例如，氦氣、氮氣或氬氣，或者是能與樣品反應的氣相試劑。這樣，可以防止或者故意 引起樣品和環境大氣之間的反應，例如，氧化或者還原。可以通過適當的供給將氣體引入到 蓋插入件中。蓋單元還可以包括用于記錄樣品的物理和/或化學性質的傳感器，例如能夠捕獲 夾雜物或者還能記錄光譜的光學透射比單元，或者同等的分析傳感器，例如，PH值傳感器、 導電傳感器或其他傳感器。這樣，折射計可以被用來確定樣品進一步的特性以及其折射率。 傳感器優選為蓋插入件的一部分。底板可以裝備有圍繞其周邊延伸的唇部，并且該唇部有助于防止液體溢出，以便 防止物質到達測量設備自身上或者從其外表面上滴下來。該唇部還可以裝備有至少一個排放口，例如，為唇部中的切口或者通道的形式，以 便將過量的樣品材料從測量單元輸送出來并且能夠在規定點處排出。蓋單元的底板還可以具有盡可能光滑的或者甚至涂層的表面，以便物質的殘余物 不能積聚在其上面。各種聚合物、金屬或者金屬化合物特別適合用作蓋單元底板的材料。所述材料應 當耐受所使用的物質和清潔劑，其還應當耐用并且抗刮蹭，以便在使用期間不會在底板上 形成凹陷或者凹槽。合適的材料包括不銹鋼、耐酸鋼、其他的高級鋼以及聚四氟乙烯(PTFE) 和其他在化學性質上耐腐蝕的塑料或聚合物及其他材料。在又一實施例中，底板還包括功能性表面涂層，例如PTFE涂層、高級鋼涂層或者 納米涂層。所述涂層被選擇成，其支持或改善材料的規定性能。這樣，底板可以被設計成使 得其特別易于清潔，并且從而可以使底板的樣品沉淀最少或者甚至完全防止沉淀。用于連接底板與外殼的連接元件可以是磁性連接件、搭扣連接件或者卡口連接件 的一部分，并且當然可以是在不使用工具的情況下可分開的其他連接件。例如，磁性連接件 可以是由兩個有吸引力的磁體組成，或者由一個磁體和由例如鐵的可磁化的金屬制成的元 件組成的。在本文中，第一連接元件被固定到外殼上，并且第二連接元件被固定到底板上。 兩個連接元件之間的連接強度優選被設計成，可以用手將蓋單元與外殼分開但是不可輕易 地活動。取決于蓋單元的設計，特別是其尺寸和重量，底板可以包括一個或多個第一連接 元件，該第一連接元件與外殼上相同數量的第二連接元件配合來固定蓋單元。底板和/或 測量設備的表面還可以裝備有平坦的連接元件，或者其可以被如此設計并且可以與測量設 備或者底板上的一個或多個配合件相配合。當然，還可以使用裝備有具有兩個或更多個前面所描述過的裝置或設計的蓋插入 件的蓋單元。
以下將參照附圖來描述根據本發明的用于折射計的蓋單元的各種設計。附圖中圖1是具有關閉的蓋單元的折射計的三維局部視圖；
圖2是已經被相互分開的折射計和蓋單元的三維局部視圖；圖3描繪了通過具有蓋單元的折射計的一部分的橫截面，所述蓋單元安裝有密封 插入件；圖4描繪了通過具有蓋單元的折射計的一部分的橫截面，所述蓋單元安裝有光學 覆蓋物；圖5描繪了通過具有蓋單元的折射計的一部分的橫截面，所述蓋單元安裝有按壓 插入件；圖6描繪了通過具有蓋單元的折射計的一部分的橫截面，所述蓋單元安裝有溫度 控制裝置；圖7描繪了通過具有蓋單元的折射計的一部分的橫截面，所述蓋單元安裝有用于 改變測量單元中的壓力的裝置；圖8描繪了通過具有蓋單元的折射計的一部分的橫截面，所述蓋單元安裝有光學 傳感器單元；圖9描繪了通過具有蓋單元的折射計的一部分的橫截面，所述蓋單元安裝有分析 傳感器。
具體實施例方式圖1是折射計(在下文中也被稱為測量設備)的三維視圖，其包括外殼1、蓋單元 2，所述蓋單元2具有底板3和蓋4，蓋4在該視圖中是被關閉的。蓋4裝備有用于打開和關 閉蓋4的把手5。在圖2中，蓋單元2和測量設備已經被相互分開，并且按分解圖來示出。底板3具 有周邊唇部6和切口 7，測量單元8位于測量設備中(或者更準確地說，位于外殼1中)，當 安裝好蓋單元2并且打開蓋4時可以通過該切口 7向測量單元8裝填樣品。在唇部6中布 置兩個排出通道27，以便可以從底板3排出過量的樣品材料。折射計包括漏斗狀的測量單 元8。在測量設備中的測量單元8的下面，存在光學測量單元，可以使用所述光學測量單元 來確定被放置在測量單元8中的樣品的折射率。測量單元8的底部被配置成光學窗口，并 且光學測量單元被緊鄰那里布置。可替換地，可以在測量單元8的壁中布置至少一個光學 窗口。另外，第一鉸鏈部件9被連接到底板3上，并且與布置在蓋4上的第二鉸鏈部件10 一起形成了活動鉸鏈。按這樣的方式來構造鉸鏈部件9、10，使得可以容易地用手將它們相 互聯接或者分開。位于鉸鏈中的扭力彈簧25和位于把手5中并且指向底板的磁體26的結合是特別 便于使用者操作的(user-friendly)，并且確保了在處于打開位置時蓋4不會在其自重下 關閉。磁體26還確保了蓋保持在關閉狀態中。扭力彈簧25的彈簧力和磁體26的磁力是 按這樣的方式被同步的，即蓋4保持在選擇的位置中——打開或關閉——在不施加另外的力的情況下。在蓋4朝向測量單元8的側面上示出了具有深色表面的光學覆蓋物11。當蓋4被 關閉時，該覆蓋物11被定位在切口 7的上方，從而屏蔽測量單元8免受可能從外部透過的 任何外界光，即使蓋4不是完全平坦地擱置在底板3上。圖3到9顯示了具有不同的蓋插入件的關閉好的蓋單元2的許多實施例的橫截 面，其中在每種情況中僅顯示了測量設備和蓋單元2的截面。當蓋單元2被連接到測量設備上時 ，底板3處于與測量設備的頂部齊平。圍繞底 板3延伸的唇部6被稍微向上彎曲，以使底板3形成收集槽，所述收集槽用于從測量單元滴 落的任何物質或者由于錯誤裝填而溢出的任何物質。在該情況下，底板3包括磁性材料，以 使其被布置在外殼1的表面上或者附近的板狀的或者盤狀的磁體12所吸引，并且從而保持 蓋單元2在折射計的外殼1上不動。蓋4實質上是中空的，并且除了把手5以外，第二鉸鏈 部件10裝備有被外周唇部14圍繞的端板或者蓋板13。第一安裝件15設置在蓋4的內部，突出到蓋4內，并且其自由端設有第一連接元 件16，在該情況下，該第一連接元件16處于圓盤的形狀。如圖3到9的所有圖中所示，可以 在沒有工具的情況下將蓋插入件17、18、28、31、35、39連接到該第一連接元件16上。為了該目的，將連接元件16構造成塑料圓盤，并且可以將各種蓋插入件18、28、 31、35、39放置在其上。在蓋插入件17、18、28、31、35、39和連接元件16之間的連接部設有 一定量的游隙，從而蓋插入件17、18、28、31、35、39突出到測量單元8內的深度不但受到插 入件17、18、28、31、35、39的自重的影響而且還受到樣品(例如，其粘度和體積)的影響，從 而可以防止蓋插入件17、18、28、31、35、39破壞測量單元8。底板2中的切口(也參見圖2)起到通向測量單元8的通道的作用，在該情況中， 測量單元8處于漏斗形狀。在測量單元8的底部中設置窗口 19，并且將測量單元8與布置 在其下面的測量單元20分開。密封插入件17被構造成蘑菇形狀并且如圖3所示當蓋4關閉時突出到測量單元 8內，當在其自重下密封插入件17的頭部與測量單元8的側壁齊平時將測量單元8相對于 外部密封。密封插入件17還屏蔽測量單元不受外界光。圖4顯示了具有作為蓋插入件的光學覆蓋物11的蓋單元2。光學覆蓋物11實質 上是具有黑色表面的扁平的圓盤(參見圖2)，當蓋4關閉時，其屏蔽測量單元8不受外界 光。該扁平的圓盤在與黑色表面相反側的側面上裝備有至少兩個鉤子21，該鉤子21能夠與 蓋4上的相應形狀的第二連接元件22接合，從而光學覆蓋物11可以通過可拆開的搭扣連 接件被連接到蓋4上。按這樣的方式來設計所述搭扣連接件，使得可以在不使用工具的情 況將光學覆蓋物4插入到蓋4中。圖5顯示了被配置成按壓插入件18的蓋插入件的又一實施例，其可以通過第一連 接元件16被連接到蓋4上。按壓插入件18被按這樣的方式來構造，即當蓋4被關閉時其 突出到測量單元8內并且將樣品壓靠著窗口 8。按壓插入件18的尺寸是這樣的，即當蓋4 被關閉時，其一端被壓靠著蓋4，并且另一端被壓靠著測量單元8的側壁，以便在測量單元8 中的樣品上施加壓力。蓋插入件11、17、18、28、31、35、39具有少量游隙地被連接到蓋上，從而在蓋4被關 閉時它們可以被壓靠在測量單元8上或者被壓入到其內，由此更準確地封閉測量單元8，或者更準確地說，封閉位于其中的樣品。圖5還顯示了底板3和測量設備的外殼1之間的用于示例性目的的搭扣連接件。 該連接件可以通過外殼1表面中的至少一個凹進部23和底板3中的至少一個匹配突起24 來形成，或者同樣地通過外殼1上的凸起區域和底板3上的匹配接合裝置來形成。圖6到9按顯著更簡單的形式和沒有連接元件16的情況來顯示了另外的蓋插入 件。圖6顯示了具有蓋插入件28的蓋4，所述蓋插入 件28裝備有內部或外部溫度控制 裝置42、43。蓋插入件28還包括在光學上屏蔽測量單元8的覆蓋物29。在圖6中，指出了 外部溫度控制裝置43和內部溫度控制裝置42兩者，雖然蓋單元每次僅能容納一個所述裝置。內部溫度控制裝置42可以例如是電阻加熱器和帕爾帖元件。可以使用帕爾帖元 件來加熱和冷卻。蓋插入件28還可以被連接到外部溫度控制裝置43上，例如，恒溫器或者 低溫保持器，如由線30所指示的，線30表示用于布線的可能的變型。取決于溫度控制裝置 42、43的設計，線30還可以是電線，例如，其向內部溫度控制裝置42供給電力。圖7顯示了又一蓋插入件31，其可以通過至少一個密封元件32相對于測量單元8 密封。蓋插入件31還具有入口線路33和出口線路34，如圖所示，利用包括泵和/或氣體儲 罐的單元44通過該線路可以將氣體輸入到測量單元8內或者形成真空。根據圖8的蓋插入件35屏蔽測量單元8不受外界光并且還裝備有至少一個光源 36、37和傳感器38。可以利用該布置來在入射光或者透射光中測試樣品的均一性，并且可 以在樣品上進行其他光學測量，例如，記錄光譜。還可以捕獲樣品的透射光或者入射光的圖 像并且為氣泡、懸浮粒子或者夾雜物而檢查圖像。本文可以由用戶基于所記錄的圖像和/ 或光譜或者由使用合適的評估程序的設備軟件來可見地執行。圖9顯示了具有傳感器40的蓋插入件39，傳感器40被布置成其敏感元件41能夠 與測量單元8中的樣品接觸。合適的傳感器可以是各種分析傳感器，例如，電化學的或者電 物理學的傳感器。這些傳感器例如包括離子敏感的、測量電流的或者測量電勢的傳感器，例 如，PH值、氧氣或者導電傳感器。雖然已經參照具體實施例描述了發明，但是很顯然，可以根據本發明的教導產生 許多其他的設計變型，例如，通過將單個實施例相互組合和/或通過替換實施例的單獨功 能單元。附圖標記列表1 夕卜殼2 蓋單元3 底板4 蓋5 把手6 唇部7 切口8 測量單元9 第一鉸鏈部件
10第二鉸鏈部件11蓋插入件/覆蓋物12磁體13端板14唇部 15第一安裝件16第一連接元件17密封插入件/蓋插入件18按壓插入件/蓋插入件19窗口20測量單元21鉤子22第二連接元件23凹進部24突起25彈簧26磁體27排出通道28蓋插入件29覆蓋物30線31蓋插入件32密封元件33入口線路34出口線路35蓋插入件36光源37光源38傳感器39蓋插入件40傳感器41敏感元件42溫度控制裝置43溫度控制裝置44泵/氣體儲罐
權利要求
一種折射計，其包括外殼(1)、布置在該外殼(1)中的測量單元(8)和蓋單元(2)，該蓋單元(2)包括底板(3)和蓋(4)，該底板(3)具有允許接近該折射計的測量單元的切口(7)，該蓋(4)用于覆蓋該測量單元，其中該蓋(4)通過鉸鏈被連接到該底板(3)上，其特征在于，該蓋單元(2)還包括蓋插入件(11、17、18、28、31、35、39)，該蓋插入件(11、17、18、28、31、35、39)被可替換地布置在該蓋(4)中，并且該蓋單元(2)通過連接元件被可拆卸地連接到該外殼(1)上，該連接元件被連接到該底板(3)上。
2.根據權利要求1所述的折射計，其特征在于，該鉸鏈包括兩個部件(9、10)，該兩個部 件(9、10)可以被相互接合，從而該蓋(4)可與該底板(3)分開。
3.根據權利要求1或2所述的折射計，其特征在于，該蓋插入件包括光學護罩(11)以 防止外界光透過到該測量單元(8)。
4.根據權利要求1到3中任一項所述的折射計，其特征在于，該蓋插入件包括用于將樣 品分散到該測量單元(8)中的按壓插入件(18)。
5.根據權利要求1到3中任一項所述的折射計，其特征在于，該蓋插入件包括用于將該 測量單元(8)與外部環境隔離的密封插入件(17)。
6.根據權利要求1到5中任一項所述的折射計，其特征在于，該蓋插入件(28)包括溫 度控制裝置(42、43)。
7.根據權利要求1到6中任一項所述的折射計，其特征在于，該蓋插入件(18、31)包括 用于改變該測量單元(8)中的壓力的裝置。
8.根據權利要求1到7中任一項所述的折射計，其特征在于，該蓋插入件(31)包括用 于為該測量單元(8)充氣的裝置。
9.根據權利要求1到7中任一項所述的折射計，其特征在于，其包括至少一個用于記錄 該樣品的物理和/或化學性質的傳感器(38、40)。
10.根據權利要求1到9中任一項所述的折射計，其特征在于，該底板(3)包括在周邊 延伸的唇部(6)。
11.根據權利要求10所述的折射計，其特征在于，該周邊唇部(6)包括至少一個排出通 道(27)。
12.根據權利要求1到11中任一項所述的折射計，其特征在于，該底板(3)是由在化學 性質上耐腐蝕的材料制成的和/或具有表面涂層。
13.根據權利要求1到12中任一項所述的折射計，其特征在于，該連接元件包括磁性連 接件、搭扣連接件或者卡口緊固件。全文摘要
本發明涉及一種折射計，其包括外殼(1)、布置在所述外殼(1)中的測量單元(8)和蓋單元(2)，所述蓋單元(2)包括底板(3)和蓋(4)，所述底板(3)具有允許接近所述折射計的測量單元的切口(7)，所述蓋(4)用于覆蓋住所述測量單元，其中所述蓋(4)通過鉸鏈連接到所述底板(3)上，其特征在于，所述蓋單元(2)還具有蓋插入件(11、17、18、28、31、35、39)，所述蓋插入件(11、17、18、28、31、35、39)可替換地布置在所述蓋(4)中，并且所述蓋單元(2)通過連接到所述底板(3)上的連接元件被可拆卸地連接到所述外殼(1)上。
文檔編號G01N21/01GK101936898SQ20101021443
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月25日 優先權日2009年6月26日
發明者C·福雷爾, E·博薩爾特, F·貝舍拉茲 申請人:梅特勒-托利多公開股份有限公司