DE102005060862B3

DE102005060862B3 - Verfahren und Vorrichtung zur Beurteilung eines Dosiervorgangs

Info

Publication number: DE102005060862B3
Application number: DE102005060862A
Authority: DE
Inventors: Thomas Leibfried
Original assignee: Stratec Biomedical Systems AG
Current assignee: Stratec Se De
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2025-12-21
Also published as: US7694591B2; US20070177986A1

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Beurteilung eines mittels einer Dosierpumpe (22) betriebenen Dosiervorgangs eines flüssigen Mediums in einem zumindest teilweise mit einem Gas, vorzugsweise mit Luft gefüllten Gefäß (20), insbesondere eines Aspirations- und/oder Dispensationsvorgangs beim Pipetieren, erfolgt ein Erfassen eines zeitlichen Verlaufs des Druckes (p) eines in dem Gefäß (20) vorhandenen Gases (10) zumindest zeitweise während des Dosiervorgangs. Dieser Verlauf wird mit einem Sollwerteverlauf der den Dosiervorgang bestimmenden Pumpengeschwindigkeit oder Pumpenleistung verglichen und ein Beurteilungsergebnis wird in Abhängigkeit des Vergleichs ausgegeben. Dadurch wird eine alternative Möglichkeit zur Verfügung gestellt, die eine zuverlässige Beurteilung von Flüssigkeitsdosiervorgängen ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beurteilung eines mittels einer Dosierpumpe betriebenen Dosiervorgangs eines flüssigen Mediums, insbesondere eines Aspirations- und/oder Dispensationsvorgangs beim Pipettieren.

Dosierungsvorgänge von Flüssigkeiten sind häufig Bestandteil von Misch- oder Analyseverfahren, bei welchen exakte Dosen von Flüssigkeiten aus Flüssigkeitsmengen entnommen und beispielsweise miteinander vermischt werden. Solche Vorgänge sind in chemischen, pharmazeutischen, medizinischen und humanbiologischen Verfahren an der Tagesordnung, sie können jedoch auch in anderen technischen Gebieten vorkommen. Unerkannte fehlerhafte Flüssigkeitsdosierungen können so zu für die Gesundheit von Lebewesen, insbesondere von Menschen bedenklichen oder sogar gefährlichen Ergebnissen führen, wenn man allein an die Nutzung derartiger Dosiervorgänge im pharmazeutischen Bereich denkt. Andererseits sollen unnötige Ausschussdosierungen vermieden werden, um nicht unnötigerweise wertvolle und unter Umständen nur begrenzt vorhandene Substanzen zu vergeuden. Insofern besteht ein Bedürfnis, Flüssigkeitsdosiervorgänge so früh wie möglich mit größtmöglicher Sicherheit auf ihre Fehlerfreiheit beurteilen zu können.

Grundsätzlich beginnt bei Geräten der klinischen Analytik der Transfer von definierten Flüssigkeitsvolumina mit einem Ansaugvorgang, bei dem die zu transferierende Flüssigkeit z.B. in eine Einmalpipette gesaugt wird. Diese Ansaugung kann durch verschiedene Umstände gestört sein, zum Beispiel Luftblasen im Gefäß, Inhomogenität der Flüssigkeit verursacht durch Koaglutinate, technische Fehler im System wie Undichtigkeiten, usw. Alle diese Umstände führen zu einer Abweichung des Ist- vom Soll-Ansaugvolumen. Deshalb ist die Detektion fehlerhafter Ansaugvorgänge essen tiell für die Zuverlässigkeit solcher Geräte. Überprüft wird damit ein Sollverlauf einer Zustandsgröße wie z.B. des Drucks des angesaugten und zu dosierenden Mediums.

Aus der der Erfindung am nächsten kommenden WO 01/88549 A1 ist es bekannt, den Druckverlauf während eines Dosiervorgangs zu erfassen und ggf. Markierungen betreffend das Ein- und Ausschalten der Dosierpumpe festzuhalten. Ausgehend vom Druckverlauf werden drei verschiedene Beurteilungsverfahren durchgeführt, in die die Pumpenaktivität allerdings keinen Eingang mehr findet. Damit ergibt sich ein Datensatz mit einer Vielzahl von zeitabhängigen Druck- und Ereigniskennzeichnungen, um den Prozess zu analysieren. Im Rahmen eines Pressure Shape Test wird die Anzahl der Wendepunkte im Druckverlauf während des gesamten Dosierungsvorgangs überprüft. Ein Pressure Recovery Test überprüft, in wie weit sich der Druck am Ende des Ansaugvorgangs erholt und ein Pressure Difference Test überprüft die Differenz zwischen dem Anfangs- und Enddruck. Die Zeitpunkte für diese Tests sind allerdings nicht an die Tätigkeit der Dosierpumpe gekoppelt.

Aus der WO 02/073215 A2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beurteilung eines Flüssigkeitsdosiervorgangs bekannt, bei dem ein kontinuierlicher zeitlicher Verlauf einer Zustandsgröße während eines Dosiervorgangs mit einem vorbestimmten Zustandsgrößensollwertebereich über den im Wesentlichen gesamten zeitlichen Verlauf eines Dosiervorgang verglichen wird. In Abhängigkeit dieses Soll-/Ist-Vergleichs wird ein Beurteilungsergebnis ausgegeben, in wieweit der Flüssigkeitsdosiervorgang erfolgreich war oder nicht. Ergänzend können der Beginn des Flüssigkeitsdosiervorgangs oder Maschinenzustandsgrößen wie die Stellung eines Kolbens im Gefäß erfasst werden. Eine Korrelation zwischen Maschinenzustand und gemessener Zustandsgröße wird nicht hergestellt. Damit ergeben sich dort aus dem Maschinenzustand zwar Fehlerbereiche, nicht aber andere Sollwerte. Damit bleibt der Prüfmechanismus immer gleich, nur die Sollwerte werden ausgetauscht.

In gleicher Weise erfolgt in vielen anderen Druckschriften eine Überwachung des Dosiervorgangs durch verschiedenste aus dem Druckverlauf abgeleitete Bedingungen. So berechnet die EP 0 981 048 B1 als Sollwert ein Druckintegral über einen Teil eines mit einer Referenzflüssigkeit erzeugten Druckprofils und vergleicht diesen Sollwert hinterher mit einem entsprechenden Ist-Druckintegral. Aus der EP 1 036 335 B1 sind bestimmte Bedingungen bekannt, die zur Überwachung basierend auf der Druckermittlung über der Zeit Grenzwerte für den anfänglichen Vakuumanstieg, die Zeit bis zum anfänglichen Vakuumabfall, den Druck vor Anstieg, den Druck nach Abfall und die Druckdifferenz bestimmen. Auch eine allein auf einer Drucküberwa chung basierende Überwachung erfolgt in den Druckschriften US 6,119,533 , US 6,121,049 , US 6,158,269 oder als Fehlerüberwachung abhängig vom Enddruck nach der EP 0 682 258 B1 .

Eine Fehlerüberwachung beim Ansaugen durch Drucküberwachung beim Eintauchen bis zu einem konstanten Druck ist aus der US 5,463,895 bekannt, eine Schaum-Überwachung mit einem Druckgrenzwert aus der US 5,488,854 , ein Überwachung auf Gerinnungsklumpen ist aus der US 5,540,081 mittels mehrerer Diskriminierungsschaltungen zur Drucküberwachung verschiedener Bereiche bekannt.

Aus der EP 0 658 769 A1 und der zugehörigen DE 693 26 773 T2 ist eine Leckageprüfung durch Überwachung auf abrupte Druckänderungen beim Ausgeben bekannt. Dazu wird vorzugsweise einmal täglich, wenn das Ansaugen angehalten wird, der Pumpeninnendruck dahin gehend überprüft, ob und wie schnell er in Richtung auf den Luftdruck abfällt. Damit wird vereinzelt der Druck nach Ansaugung geprüft, jedoch nicht der gesamte Verlauf der Pumpenaktivität.

Aus der EP 0 753 750 B1 und der zugehörigen DE 696 32 506 T2 ist es bekannt, vorwiegend zur Überprüfung der technischen Komponenten wie Ventile und Pumpen eines Systems in Abhängigkeit des Ein- und Ausschaltens der Pumpe vorbestimmte Schwellwerte zu setzen. Liegt der erfasste Druck außerhalb der durch die Schwellwerte definierten Sollbereiche, kommt es zu Fehlermeldungen ohne Berücksichtigung des zeitlichen Verlaufs des Drucks. Eine Variation der Schwellwerte durch verschiedene Phasen des Ansaugvorgangs ist nicht vorgesehen.

Weitere Schriften die Druckmessvorrichtungen für diesen Zweck offenbaren, sind US 6,119,533 , US 6,121,049 , US 6,158,269 , EP 0 810 438 A2 , EP 1 066 532 B1 , EP 1 329 725 A2 , EP 1 333 288 A2 , US 4,794,085 , US 6,484, 556 B1 , WO 02/059 626 A1.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Möglichkeit zur Verfügung zu stellen, die eine zuverlässige Beurteilung von Flüssigkeitsdosiervorgängen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 10 gelöst.

Erfasst wird dazu der Verlauf des Drucks des Gases im Gefäß, in das das Medium dosiert wird bei vorgegebenem Verlauf von Pumpenleistung oder Pumpengeschwindigkeit der Dosierpumpe. Das heißt der Druck des Mediums wird mit der Pumpengeschwindigkeit oder Pumpenleistung korreliert, um dadurch Bedingungen zu generieren, die eine Beurteilung des Dosierungsvorgangs als zutreffend, korrekturbedürftig oder fehlerhaft erlauben. Da das System sich nicht alleine auf den Druck, sondern auch auf die Pumpengeschwindigkeit oder Pumpenleistung der Dosierpumpe abstützt, arbeitet das System sehr zuverlässig. Das System kann durch Eingabe weniger Grenzwerte und/oder Bestimmungsgrößen der Dosierpumpe an unterschiedliche vorhandene Einrichtungen angepasst werden. Somit ist eine Anpassung an verschiedene Systemmedien, die für den Ansaugvorgang verwendet werden, problemlos möglich, egal ob das Systemmedium Luft (pneumatisch) oder vollständig Flüssigkeit (hydraulisch) ist. Gleichsam ist das Verfahren und die Vorrichtung anwendbar, wenn das Systemmedium zwar Flüssigkeit, im Gefäß jedoch Luft ist.

Dies kann durch Verwendung eines Bypasskanals am Gefäß weiter unterstützt werden, der eine unmittelbare Messung von Druckänderungen im Gefäß erlaubt, ohne dass auf Messungen von Änderungen in dem flüssigen Medium zurückgegriffen werden muss, mit dem der Unterdruck im Gefäß erzeugt wird.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer Dosiervorrichtung,

2 einen typischen Druckverlauf (unter), überlagert mit dem Geschwindigkeitsverlauf der Pumpe (oben),

3 einen typischen Druckverlauf über der Zeit bei einer Ansaugung von Luftblasen/Schaum gegenüber einer Vergleichskurve,

4 einen typischen Druckverlauf über der Zeit im Falle einer Verstopfung gegenüber einer Vergleichskurve,

5 einen typischen Druckverlauf bei unzureichendem Nachführen des Gefäß gegenüber einer Vergleichskurve.

Wenn im Folgenden in der Beschreibung oder den Ansprüchen der Begriff „Druck" verwendet wird, so handelt es sich dabei um Unterdruck, so dass eine Steigerung des Drucks eine Steigerung des Unterdrucks betrifft. Ebenso ist in den Figuren der Unterdruck mit umgekehrten Vorzeichen, also nach oben sich verringernd aufgetragen, wie dies der Fachmann auf diesem Gebiet gewohnt ist.

Die in 1 schematisch dargestellte Vorrichtung dient zur Dosierung eines flüssigen Mediums in ein zumindest teilweise mit einem Gas 10, vorzugsweise mit Luft gefülltes Gefäß 20. Bei dem Gefäß 20 kann es sich um eine Einmalpipette handeln. Der Dosiervorgang ist insbesondere ein Aspirations- und/oder Dispensationsvorgang, wie er an einer Pipettiervorrichtung oder -anlage verwendet wird. Derartige Dosierungsvorrichtungen dienen zur Dosierung von vorzugsweise flüssigen Medien in chemischen, pharmazeutischen, medizinischen und humanbiologischen Verfahren und dergleichen. Es ist insofern von Bedeutung, die zu dosierenden Mengen exakt zu erfassen und insbesondere zu erkennen, falls ein Dosiervorgang aus welchen Gründen auch immer fehl schlägt.

Über einen Sensor 21 wird der Druck p des in dem Gefäß 20 vorhandenen Gases 10 zumindest zeitweise während des Dosiervorgangs zur Erzeugung eines Druckverlaufs erfasst. Die so ermittelten Werte werden an die Steuereinheit 23 gegeben, die einerseits einen Datenspeicher 25 für die ermittelten Werte und andererseits eine Datenverarbeitungseinheit 27 umfasst. Über die Dosierpumpe 22 wird mittels eines Systemmediums 24, das Luft oder eine Flüssigkeit sein kann, ein Unterdruck in dem Gefäß 20 erzeugt, um Flüssigkeit anzusaugen, bzw. ein Druck erzeugt, um Flüssigkeit wieder abzugeben. Die Steuereinheit steht mit der Dosierpumpe 22 über eine Steuerleitung in Verbindung. Zusätzlich werden Pumpengeschwindigkeit oder Pumpenleistung an die Steuereinheit 23 vorgegeben. Anhand der z.B. als Steuergrößen für die Dosierpumpe vorgegebenen Werte berechnet die Steuereinheit 23 bzw. die Datenverarbeitungseinheit Beurteilungskriterien, die eine Beurteilung erlauben, ob der Dosiervorgang erfolgreich ist oder nicht. Das Beurteilungsergebnis kann auf einer Ausgabeeinheit 26 ausgegeben werden, für die jedes beliebige Gerät in Betracht kommt, das eine Schnittstelle zu einem anderen Gerät oder zum Menschen mittels eines akustischen oder visuellen Signals erlaubt. Ebenso ist eine Anzeige auf einem Bildschirm möglich.

Ein typischer Dosiervorgang zeigt grundsätzlich den in 2 gezeigten Druckverlauf. Zunächst befindet sich der Druck auf dem Umgebungsdruck bis zum Zeitpunkt t₁ die Spitze des Gefäßes 20 in die Flüssigkeit eintaucht. Der Start der Dosierpumpe 22 führt dann zu einem Druckanstieg. In diesem Moment wird die im Gefäß 20 vorhandene Gasmenge von der Umgebungsluft abgetrennt und der Druck steigt bei weiterer Pumpbewegung der Dosierpumpe 22 an, wobei sich der Saugdruck an der Spitze der Einmalpipette als Druck addiert. Füllt sich das Gefäß 20, führt die Dosierpumpe 22 ab einem gewissen Zeitpunkt ihre Leistung entlang einer Bremsrampe 30 bis zum Stop 32 der Dosierpumpe zurück, um möglichst genau die gewünschte Menge zu dosieren. In diesem Moment sinkt der Druck zunächst dadurch, dass der Saugdruck an der Spitze der Pipette nicht mehr vorliegt, bis er sich gegen Ende des Dosierungsvorgangs auf einen konstanten Bereich einpegelt, der von der Flüssigkeitssäule im Gefäß abhängig ist. Zu Beginn der Bremsrampe 30 kommt es dennoch zu einer weiteren Erhöhung des Drucks p, da sich in Abhängigkeit der Viskosität der zu dosierenden Flüssigkeit noch ein Nachlaufen des Drucks einstellen kann. Ebenso kann in Abhängigkeit der Viskosität der in 2 im unteren Bereich dargestellte Verlauf des Drucks über die Zeit t erheblich flacher verlaufen, so dass sich z.B. nach Beginn der Bremsrampe unter Umständen kein Druckabfall einstellen kann.

Zur Beurteilung des Dosierungsvorgangs wird also zunächst ein zeitlicher Verlauf des Drucks p eines in dem Gefäß 20 vorhandenen Gases 10 zumindest zeitweise während des Dosiervorgangs erfasst. Dieser zeitliche Verlauf (in 2 als untere Kurve dargestellt) wird mit einem Sollwerteverlauf wenigstens einer den Dosiervorgang bestimmenden Pumpengeschwindigkeit oder Pumpenleistung der Dosierpumpe 22 verglichen. Das Vergleichsergebnis führt dann zum Beurteilungskriterium, wobei mehrere Fehlerbedingungen zur Beurteilung des Dosierungsvorgangs herangezogen werden, welche den Druckverlauf in einem Zeitfenster Δt nach einer vorgegebenen Änderung der bestimmenden Pumpengeschwindigkeit oder Pumpenleistung betrachten. Diese Werte liegen als Steuergrößen vor bzw. werden vorgegeben und sind damit der Steuereinheit bekannt. In 2 ist der Geschwindigkeitsverlauf 35 des Pumpenstößels der Dosierpumpe 22 dargestellt. Diese Werte werden miteinander korreliert, um dadurch nach einem Soll-Ist-Vergleich Beurteilungsbedingungen zu erzeugen und ein Beurteilungsergebnis des Dosiervorgangs zur Verfügung zu stellen.

Durch die Verwendung verschiedener Werte, nämlich einerseits der Werte des Drucks p und andererseits der Werte der Pumpengeschwindigkeit oder der Pumpenleistung jeweils über der Zeit ergibt sich ein Sollwertebereich bzw. Sollwerteverlauf, der mehrdimensional ist. Es wird also ein Sollwertfenster aufgespannt, in dem sich sowohl die Pumpenzustandsgrößen als auch der Druck des Gases bewegen sollen, damit ein Dosiervorgang als erfolgreich beurteilt werden kann. Der Dosiervorgang wird als fehlerhaft oder korrekturbedürftig beurteilt, wenn ermittelt wird, dass der erfasste zeitliche Verlauf des Drucks p bei vorgegebener Pumpengeschwindigkeit oder vorgegebener Pumpenleistung zumindest abschnittsweise außerhalb eines Sollwertebereichs liegt.

Das gewonnene Drucksignal kann damit in Verbindung mit dem Verlauf der Pumpenzustandsgröße wie folgt ausgewertet werden, wobei auch jede der folgenden Fehlerbedingungen für sich alleine als Ausschlusskriterium überprüft werden kann, jedoch mehrere Fehlerbedingungen überprüft werden:

1. Druckanstieg

Die Verzögerung zwischen dem Start 31 der Dosierpumpe bis zum Anstieg t₁ des Drucks p wird ermittelt und darf einen Grenzwert Δt₁ nicht übersteigen. Wird dieser Grenzwert überschritten ergibt sich eine Fehlermeldung. Der Druckanstieg wird üblicherweise durch Berechnung der ersten Ableitung des Drucksignals ermittelt, während der Startzeitpunkt der Dosierpumpe 22 der Steuerung bekannt ist. Wird in einem Fehlerfall nur Luft angesaugt, kann kein Druckanstieg ermittelt werden. Durch das vertikale Nachführen der Pipette kann dann zunächst der Kontakt zur Flüssigkeit doch noch zustande kommen. In diesem Fall findet der Druckanstieg verzögert statt. Kommt es nicht zu einem Druckanstieg liegt eine Fehlerbedingung vor. Meist ist das vertikale Nachführen des Gefäßes 20 durch einen Schrittmotor zwangsgesteuert, grundsätzlich kann jedoch auch ein geregeltes Nachführen erfolgen.

2. Monoton steigender Druckanstieg

Zwischen dem Anstieg des Drucks zum Zeitpunkt t₁ und dem Beginn t₂ der Bremsrampe 30 der Dosierpumpe 22 muss der Druck p stetig ansteigen. Der Druckverlauf kann als monoton steigend definiert werden, wenn jeder Druckabtastwert größer als der vorhergehende Wert ist. Dies ist zum Beispiel in 3 nicht der Fall, da das Ansaugen von Luftblasen zu charakteristischen Unstetigkeiten des Druckverlaufs führt, da der Strömungswiderstand beim Ansaugen von Luft viel geringer ist als beim Ansaugen von Flüssigkeit. Insbesondere bei unzureichender vertikaler Nachführung der Pipette, also des Gefäßes 20 kann der Kontakt zur Flüssigkeit verloren gehen, wodurch Luft angesaugt wird. Auch in diesem Fall ist der stetige Anstieg des Drucks nicht gegeben, wie zum Beispiel der Abriss in 5 zeigt.

3. Monoton fallender Druckabfall

Gemäß 2 soll nach Ablauf der Zeit Δt₂ nach Beginn t₂ der Bremsrampe 30 der Dosierpumpe 22 bis zum Stop 32 der Dosierpumpe 22 der Druck monoton fallend sein, wozu sich die Berechnung der ersten Ableitung eignet. Durch das Kriterium monoton fallend wird jeder Druckanstieg bis zum Abschalten der Dosierpumpe detektiert. Kleinere Koaglutinate oder Fremdkörper, die die Ansaugöffnung der Pipette passieren, lassen den Druck kurz ansteigen.

4. Zeitpunkt des Druckabfalls

Die Zeit Δt₂ zwischen dem Beginn t₂ der Bremsrampe 30 der Dosierpumpe 22 bis zum tatsächlichen Abfall des Drucks p darf einen Grenzwert nicht überschreiten. Insbesondere in Verbindung mit Kriterium 1) lässt sich damit eine Bedingung über die Länge des Ansaugvorgangs definieren, die allein durch Betrachtung des Druckverlaufs nicht bestimmt werden kann. Dauert es zu lange bis zum Druckabfall, ist die dosierte Menge zu verwerfen.

5. Maximaldruck

Zum Zeitpunkt des Beginns t₂ der Bremsrampe 30 der Dosierpumpe 22 soll sich der Druck in einem bestimmten Toleranzbereich 33 bewegen. Ein maximaler Druck p_max darf nicht überschritten werden. Große Koaglutinate, hochviskose Flüssigkeiten oder eine verstopfte Ansaugöffnung der Pipette wie zum Beispiel in 4 ergeben einen übermäßigen Druckanstieg und können durch einen Grenzwert zu diesem Zeitpunkt detektiert werden. Gleichzeitig soll zu Beginn der Bremsrampe 30 der Druck größer sein als ein minimaler Grenzwert p_min. Ein teilweises Ansaugen von Luft, Luftblasen oder Undichtigkeit der Pipette resultiert in zu geringem Druck. Als Zeitpunkt zur Überprüfung wird der charakteristische Punkt des Starts der Bremsrampe 30 gewählt, da hier ein großer Teil des Volumens bereits angesaugt ist und der Strömungswiderstand damit maximal ist.

6. Verzögerungszeit bis zum konstanten Druck

Die Verzögerung Δt_const zwischen dem Ende 32 der Pumpenbewegung bis zum Erreichen eines konstanten Drucks wird bestimmt und darf einen Grenzwert nicht überschreiten. Flüssigkeiten mit zu hoher Viskosität oder eine teilweise Blockade der Ansaugöffnung des Gefäßes 20 verlangsamen den Druckabfall am Ende des Ansaugvorgangs und können durch Überschreiten eines zeitlichen Grenzwertes erkannt werden.

7. Statischer Enddruck

Ist Kriterium 6, also Δt_const nicht überschritten, muss der bei konstantem Druck am Ende des Dosierungsvorgangs bestehende Wert innerhalb eines Toleranzbereichs 34 liegen. Am Ende des Ansaugvorgangs ist der Druck nur noch vom statischen Druck der Flüssigkeitssäule abhängig und ist damit ein Maß für das angesaugte Volumen. Damit kann die Verwendbarkeit der Probe beurteilt werden.

Durch die Erfassung des Drucks p mittels eines Drucksensors und durch Vorgabe der Pumpengeschwindigkeit oder der Pumpenleistung der Dosierpumpe 22 werden damit Möglichkeiten geschaffen, den Dosiervorgang nicht allein aufgrund des Drucks des Mediums, sondern auch aufgrund einer weiteren Größe, die von diesem Druck unabhängig ist, zu bestimmen. Dies führt insbesondere dazu, dass Undichtigkeiten sich deutlicher zeigen bzw. auch schneller nachgeregelt werden kann, insbesondere zu Beginn und am Ende des Dosiervorgangs. Zudem werden Kriterien geschaffen, die durch eine Druckbetrachtung allein nicht zu erkennen sind und damit eine unter Umständen auch frühzeitige Erkennung einer fehlerhaften Dosierung ermöglichen. Die Steuereinheit 23 nimmt die Werte in ihrem Datenspeicher 25 auf, so dass über die Datenverarbeitungseinheit 27 Beurteilungskriterien erstellt werden können, um den Dosiervorgang zu beurteilen.

Die Erfassung des Drucks p des Gases 10 im Gefäß 20 erfolgt über einen an der Halterung 11 des Gefäßes vorgesehenen, mit dem Gas im Gefäß 20 in Verbindung stehenden Bypasskanal 28. Dadurch kann der Druck unabhängig von dem Medium gemessen werden, über das die Dosierpumpe 22 den Unterdruck im Gefäß 20 erzeugt. Damit kann ein flüssiges Medium für diesen Zweck ebenso verwendet werden wie ein gasförmiges, was die Einsatzmöglichkeiten der Vorrichtung vergrößert.

Ein bevorzugter Einsatzzweck ist eine Pipettieranlage oder -vorrichtung, die einen entsprechenden Aspirations- und/oder Dispensationsvorgang beim Pipettieren durchführt.

Claims

Verfahren zur Beurteilung eines mittels einer Dosierpumpe (22) betriebenen Dosiervorgangs eines flüssigen Mediums in einem zumindest teilweise mit einem Gas (10), vorzugsweise mit Luft gefüllten Gefäß (20), insbesondere eines Aspirations- und/oder Dispensationsvorgangs beim Pipettieren, mit den Schritten: – Erfassen eines zeitlichen Verlaufs des Drucks (p) des in dem Gefäß (20) vorhandenen Gases (10) zumindest zeitweise während des Dosiervorgangs, – Vergleichen des erfassten zeitlichen Verlaufs des Drucks (p) mit einem an einer Steuereinheit der Dosierpumpe (22) vorgegebenen Sollwerteverlauf der den Dosiervorgang bestimmenden Pumpengeschwindigkeit oder Pumpenleistung, – Ausgeben eines Beurteilungsergebnisses in Abhängigkeit des ermittelten Vergleichs, – wobei der Dosiervorgang als fehlerhaft oder korrekturbedürftig beurteilt wird, wenn ermittelt wird, dass der erfasste zeitliche Verlauf des Drucks (p) bei vorgegebener Pumpengeschwindigkeit oder vorgegebener Pumpenleistung zumindest abschnittsweise außerhalb eines Sollwertebereichs liegt, und – wobei mehrere Fehlerbedingungen zur Beurteilung des Dosierungsvorgangs herangezogen werden, welche den Druckverlauf in einem Zeitfenster (Δt) nach einer vorgegebenen Änderung der bestimmenden Pumpengeschwindigkeit oder Pumpenleistung betrachten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Fehlerbedingung geprüft wird, ob die Zeit (Δt₁) zwischen dem Start der Dosierpumpe (22) bis zum Anstieg (t₁) des Drucks (p) einen Grenzwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei als Fehlerbedingung geprüft wird, ob die Zeit (Δt₂) zwischen dem Beginn (t₂) der Bremsrampe (30) der Dosierpumpe (22) bis zum tatsächlichen Abfall des Drucks (p) einen Grenzwert überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei als Fehlerbedingung geprüft wird, ob zwischen dem Anstieg (t₁) des Drucks (p) oder dem Start (31) der Dosierpumpe (22) und dem Beginn (t₂) der Bremsrampe (30) der Druck nicht monoton steigend ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei als Fehlerbedingung geprüft wird, ob der Druck (p) zu Beginn (t₂) der Bremsrampe (30) einen maximalen Wert (p_max) nicht überschreitet und nicht kleiner ist als ein minimaler Grenzwert (p_min).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei als Fehlerbedingung geprüft wird, ob nach Ablauf der Zeit (Δt₂) nach Beginn (t₂) der Bremsrampe (30) der Dosierpumpe (22) bis zum Stop (32) der Dosierpumpe (22) der Druck nicht monoton fallend ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei als Fehlerbedingung geprüft wird, ob zwischen dem Ende der Pumpenbewegung bis zum Erreichen eines konstanten Drucks ein zeitlicher Grenzwert (Δt_const) überschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei als Fehlerbedingung geprüft wird, ob der während des Grenzwerts (Δt_const) am Ende des Dosiervorgangs sich einstellende konstante Druck innerhalb eines Toleranzbereichs (34) liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Druck (p) im Gefäß (20) über einen gesonderten Bypasskanal (28) erfasst wird.
Pipettiervorrichtung mit Mitteln zur Durchführung eines Beurteilungsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.