Аптечные весы: длинный путь к совершенству
Изготовление лекарств требует особой точности при определении массы составляющих их компонентов, поэтому весы всегда были непременным атрибутом и символом любой аптеки. И в наши дни как промышленное, так и экстемпоральное производство лекарственных средств невозможно без этого столь распространенного, на первый взгляд простого, измерительного инструмента, тем не менее, имеющего богатую историю создания и совершенствования
Обязательные требования
Аптечные весы — прибор с гравитационным уравновешиванием, применяемый в аптеках, а также в лабораториях, обладает высокой точностью, надежностью, простотой обслуживания и имеет сравнительно невысокую стоимость.
Современные аптечные и медицинские весы должны отвечать жестким требованиям, которые можно разделить на три группы: метрологические, эксплуатационные и санитарные.
Метрологические требования определяют качество работы весов с технической точки зрения: их устойчивость, чувствительность, точность взвешивания и постоянство показаний. К эксплуатационным требованиям относят максимальную скорость взвешивания и прочность весов, а к санитарным — нейтральность материала, из которого изготовлены весы, и удобство ухода за ними.
В основе самой первой в истории древневавилонской системы весовых единиц лежала масса одного хлебного зерна — грана. Такой выбор был обусловлен тем, что зерна имеют почти одинаковые размер и массу
Задолго до нашей эры
Прототипы аптечных весов появились несколько тысяч лет назад. Первые весы в виде равноплечего коромысла с подвешенными чашами были изобретены в Древнем Вавилоне и в Египте 2–2,5 тыс. лет до н.э. На египетской пирамиде, построенной в III тысячелетии до н.э., изображены равноплечие весы весьма совершенной, по мнению специалистов, конструкции.
По рисункам, найденным в гробницах фараонов, историки установили, что у египетского бога загробного мира Анубиса, в «обязанности» которого входило при жизни человека вести его 
сквозь тьму невежества, а после смерти — в страну вечности, также имелись весы. С их помощью он взвешивал сердце умершего, чтобы определить, может ли тот быть награжден новой жизнью после смерти. Жрецы храмов применяли весы в целях взвешивания лекарств и средств для бальзамирования.
Читайте также: Історія одного винаходу: пластагар
Около 1500 лет до н.э. в древнеегипетских весах появляются важные усовершенствования: отвес, укрепленный на кронштейне, скрепленном с опорой, и указатель, установленный в центре коромысла. Чаши весов древние египтяне делали в форме плоских тарелок и подвешивали их к концам коромысла на нитях.
Великий изобретатель древности Архимед (287–212 гг. до н.э.) также внес лепту в усовершенствование этого устройства: на одном коромысле равноплечих весов он нанес деления и укрепил гирьку, которая могла перемещаться.
Для выявления «ведьм» и «колдунов»
В дальнейшем в конструкции весов вносили существенные изменения римляне. Они создали безмены — простейшие неравноплечие рычажные весы, на которых передвигается гиря, а положение точек опоры и привеса остается постоянным. Отсчет проводят по нанесенной на стержень шкале. У найденного при раскопках Помпеи древнеримского безмена на длинном конце рычага имелись две шкалы с зарубками для более точной установки гири. Чувствительность безмена составляла около 9 г.
С древности до средних веков в конструкции весов не происходило принципиальных изменений. В VIII–IX вв. н.э. в Европе применялись безмены, уступавшие римским. У них одно плечо имело тяжелый противовес, другое — крюк для груза, а подвес был сделан в виде шнуровой петли. Для установления равновесия нужно было передвигать вдоль рычага шнуровую петлю. На подобных весах взвешивали и людей. В частности, такие весы использовала инквизиция в качестве точного инструмента для выявления «ведьм» и «колдунов». Если вес был адекватен росту и телосложению, это признавалось нормальным. В противном случае «подозреваемого» сжигали.
В этот же период определенные усовершенствования в конструкцию весов внесли арабы. Используя алгебраический метод, они построили равноплечие коромысловые весы, имевшие высокую для того времени точность. В XII в. арабский ученый аль-Хазини описал весы с чашами. Погрешность этих весов не превышала 0,1%. Через некоторое время в арабских странах научились изготавливать весы, имевшие поразительную для того времени точность — 5 мг.
Читайте также: Загадка столетней давности, или Почему «не сработал» цианистый калий?
Все точней и совершенней
В Европе интерес к теории весов возобновился только в эпоху Возрождения. Введение аптекарских мер и распространение в рецептах указаний массы отдельных ингредиентов лекарств положило начало производству более точных и совершенных аптекарских весов.
Оригинальные технические решения были предложены Леонардо да Винчи (1452–1519), который решил важную в техническом отношении задачу о равновесии весомого и непрямолинейного рычага и создал первые циферблатные весы.
В 1669 г. французский математик, механик и астроном Жюль Роберваль (1602–1675) изобрел настольные весы, отличавшиеся тем, что их показания не зависели от того, на какое место чаши был положен груз. Эти весы состояли из четырех реек, скрепленных шарнирами. К вертикальным рейкам были прикреплены чаши весов. Роберваль определил, что их равновесие зависит лишь от равенства грузов и не зависит от того, на какие точки чаш весов они действуют.
После внесения ряда усовершенствований именно этот тип стал одними из самых распространенных настольных весов XIX — начала XX в. С развитием науки и техники в XX в. значительно возросли требования к точности измерения массы, что способствовало разработке более совершенных весов, обладавших высокой чувствительностью и точностью.
Что такое «аналитические весы»?
Очередным шагом было создание аналитических весов, которые стали неотъемлемым атрибутом лабораторий различного профиля, в том числе медицинского. Если вплоть до начала ХХ в. аналитические весы делали с равноплечим коромыслом и двумя чашами, то к середине XX в. было разработано несколько 
моделей весов с неравноплечим коромыслом и одной чашей. Вместо обычных накладных гирь в таких весах используются встроенные гири, выполненные в виде колец с разной массой. С помощью специального механизма нужные кольца опускаются на серьгу весов. Оригинальным в этих весах является и отсчетное устройство. Учитывая, что короткая стрелка–указатель не обеспечивает нужной точности при отсчете, а длинная, даже будучи очень тонкой, заметно утяжеляет подвижную часть весов, конструкторы совсем отказались от стрелки-указателя. Вместо нее используется световой рычаг: на неподвижной части весов в соответствующих местах укрепляются источник света, объектив и экран, а на подвижной части — проекционная шкала. Свет, пройдя через проекционную шкалу и объектив, попадает на экран. При наклоне коромысла проекционная шкала смещается и, соответственно, сдвигается ее изображение на экране. Погрешность таких весов не превышает 0,0001–0,0002%, то есть 2 мг для 500-граммовых весов и 0,1–0,2 мг для 100-граммовых.
Читайте также: Історія таблетки, що «змінила світ»
Для еще более тонких измерений были разработаны электронные весы.
От хлебного зернышка — к нейзильберу
С веками менялись не только конструкция весов, но и меры веса. В основе самой первой в истории древневавилонской системы весовых единиц лежала масса одного хлебного зерна — грана. Такой выбор был обусловлен тем, что зерна имеют почти одинаковые размер и массу. В древности в Греции с этой целью использовали семена рожкового дерева, которые также весили почти одинаково, и назывались карат. Сейчас в каратах измеряется масса драгоценных камней и жемчуга (1 карат составляет 200 мг).
Прототипы аптечных весов появились несколько тысяч лет назад. Первые весы в виде равноплечего коромысла с подвешенными чашами были изобретены в Древнем Вавилоне и в Египте 2–2,5 тыс. лет до н.э.
Значительно позже появились гири. Форма и материал этих точных весовых эталонов были различными в разных странах. В Месопотамии гири изготавливали из камня или бронзы в виде груши, утки или льва. Греки применяли квадратные или прямоугольные пластины, круглые, конусообразные, трех- или многогранные куски свинца либо бронзы. Римляне использовали шары, кубы, круглые шайбы, призмы из бронзы, камня или свинца.
Читайте также: Миклухо-Маклай: людина з Місяця
В настоящее время гири с массой от 1 г и более, как правило, изготавливают из слабомагнитной нержавеющей стали в виде цилиндра с головкой. Они имеют подгоночную полость, закрытую алюминиевой цилиндрической пробкой. Материалом для гирь массой от 1 до 500 мг служит алюминий, а для гирь массой от 10 до 500 мг — нейзильбер (сплав меди с 5–35% никеля и 13–45% цинка). Их изготавливают в форме плоских многоугольных пластин.
«Аптекарский вес»
Вплоть до конца XIX в. в европейской медико-фармацевтической практике при взвешивании лекарств использовали систему «аптекарский вес». Основной ее единицей был аптекарский фунт, делившийся на 12 унций. Унция содержала 8 драхм, драхма — 3 скрупула, 1 скрупул — 20 гран. В английской системе мер (в Великобритании, США и некоторых других странах) аптекарский фунт равнялся 373,242 г, 1 унция — 31,1035 г, 1 драхма — 3,88793 г, 1 скрупул — 1,29598 г, 1 гран — 64,7989 мг. После внедрения метрической системы мер аптекарский фунт вначале был переведен в граммы, а затем и сам термин вышел из широкого употребления.
Подготовил Руслан Примак,
канд. хим. наук
“Фармацевт Практик” #2′ 2017
