DE102006056822A1

DE102006056822A1 - Temperierter Probennehmer

Info

Publication number: DE102006056822A1
Application number: DE200610056822
Authority: DE
Inventors: Reimer Offen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2008-06-05

Abstract

Der temperierte Probennehmer, auch temperierte Pipetierkanüle, kann in Analysenautomaten der Medizin, Biotechnik, Umweltanalytik u.a. zum Pipetieren und Temperieren von Proben und Reagenzien eingesetzt werden. Die Temperierung geschieht in einer halbleitenden Schicht, aus z.B. Diamant oder Silizium, durch die ein Strom fließt. Diese Schicht liegt zwischen einer metallischen Kontaktierungsschicht und dem Pipetierrohr.

Description

Temperierte Probennehmer werden in automatischen und halbautomatischen Analysengeräten für die Medizin, Biotechnik, Umweltanalytik und Substanzanalyse z.B. für körpereigene Flüssigkeiten, Substanzen, Stoffe u.a. eingesetzt, bei der flüssige Proben und Reagenzien aufgenommen, transportiert und abgegeben werden.
Häufig treten Probleme bei der Temperierung auf.
Bisher sind folgende Systeme und Mängel bekannt:

1. Hohlnadel mit Hohlraum in dem temperiertes Wasser oder eine andere Flüssigkeit zur Erwärmung der Nadel gepumpt wird. Nachteile sind: Bakterienwachstum und damit häufiges Austauschen der Erwärmungsflüssigkeit trotz Zusatzmittel, hoher Geräteaufwand, Flüssigkeitsaustausch vom Anwender nicht möglich, hohe Servicekosten, keine Temperierung bis zur Probennehmerspitze möglich.
2. Hohlnadel die mit einem aufgebrachten Kupfermantel mit Folienheizung oder Heizwicklung beheizt wird. Nachteile sind: zu langsame Wärmeabgabe, wenn wechselnd gekühlt/beheizt wird, zu großer Außendurchmesser, Detektionsfehler durch eindringende Feuchtigkeit wegen Kapillarwirkung u.a. Feine Temperierung bis zur Spitze nicht möglich, schlechte Temperaturführung, Trägheit und Konstantheit, aufwendige Bauart.
3. Hohlnadel mit Heizwicklung Nachteile sind: nur linienförmiger umlaufender Wärmeübergang, zu langsame und träge Temperaturführung, ungünstiges Einschwingverhalten, aufwendige Temperaturregelung nötig.
4. Hohlnadel mit isolierender Schicht und Heizschicht (Patent: DE 000 01 00 04 941 A1 , EP000001134024B1 , US000006722213B2 Diese Alternative ist der hier beschriebenen fast gleichwertig, steht aber noch nicht auf dem Markt zur Verfügung. Die nötigen Beschichtungsvorgänge werden von dem jetzigen Patentinhaber noch nicht beherrscht.

Die vorgenannten Systeme 1, 2 und 3 benötigen konstruktionsbedingt einen großen Außendurchmesser, was beim Eintauchen in kleine Probengefäße nur durch die Inkaufnahme einer relativ langen untemperierten Nadelspitze möglich ist. Bedingt dadurch sind minimale Pipettiermengen zur Minimierung der Probenmengen nur bedingt bzw. nicht möglich. Die unter 2. und 3. aufgeführten Probennehmer mit Heizdraht oder Heizfolien haben z.Zt. nur eine linienförmige, schmale Wärmeübertragungszone und sind demzufolge träge und ungenau.
Die Ausführungen 1, 2 oder 3 haben den Nachteil, dass sie den Außendurchmesser des Probenehmers stark vergrößern und in allen obigen Fällen der Temperaturübergang verhältnismäßig groß ist. Die derzeit sehr lange, unbeheizte Nadelspitze lässt eine genaue Temperierung, vor allen Dingen bei geringen Dosiermengen, nicht zu.
Die Nachteile der bisherigen System 1..3 werden durch die Schutzansprüche 1, 2 und 3 beseitigt.
Die Beschichtungen tragen nur sehr dünn auf, so dass nur eine unwesentliche Probennehmerverdickung entsteht, außerdem liegt die Beschichtung vollflächig an der Hohlnadel auf, im Gegensatz zu einer Heizwicklung oder einer Heizfolie. Hierdurch wird die Heizleistung sehr schnell an die innen liegende Flüssigkeit übertragen. Die Erwärmung geschieht bei Anspruch 1, 2 und 3, indem ein Strom von der äußeren Kontaktierungsfläche (4) über die halbleitende Schicht (2, z.B. Diamant oder Silizium) zum Stahlrohr fließt. Der Widerstand der halbleitenden Schicht (2) wird durch Dotierung auf z.B. 20 Ohm eingestellt. Bei Anspruch 3 ist es möglich, noch nach Aufbringen der Kontaktierungsschicht zu dotieren, außerdem wird hiermit die Gefahr von Fehler durch Fehlstellen verringert. Bei Anspruch 4, 5 und 6 fließt der Strom vom Kontaktierungsleiter (5) über die halbleitende Schicht (2) zum zweiten Kontaktierungsleiter (5). Die halbleitende Schicht (2) ist nur an der Oberfläche dotiert und dies kann auch noch nach Aufbringen der Kontaktierungsleiter durchgeführt werden. Der Widerstand wird auch hier auf z.B. 20 Ohm eingestellt. Dies kann beim Dotieren zur Kontrolle gemessen werden.
Die Schutzansprüche 5 und 6 sind von Vorteil, wenn der Temperaturübergang etwas langsamer sein darf und man auf Glas oder Kunststoff angewiesen ist.

1: Kontaktierung für Heizung
2: halbleitende Schicht zum Heizen
3: Hohlnadel aus Stahl, Glas oder Kunststoff
4: leitende Schicht zum Kontaktieren
5: Kontaktleiter

Claims

Temperierter Probenehmer für Flüssigkeiten, mit einer Hohlnadel (3) auf der mehrere Beschichtungen zur Beheizung aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlnadel aus Stahl besteht und mit einer Halbleiterschicht (2), z.B. Diamant oder Silizium, überzogen ist, die durch Dotierung auf einen gewünschten Widerstandswert eingestellt werden kann.
Probenehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrischen Kontaktierung eine elektrisch gut leitende Schicht (4) aus Metall oder dergl. z.B. aufgedampft, aufgesputtert oder anderweitig aufgebracht wird.
Probenehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrischen Kontaktierung die elektrisch gut leitende Schicht (4) wie ein Gitter ausgeführt wird.
Probenehmer nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zur Kontaktierung zwei Leiterbahnen (5, Kontaktierungsleiter) auf die Halbleiterschicht aufgebracht werden.
Probenehmer nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlnadel (3) aus Glas besteht.
Probenehmer nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlnadel (3) aus einem Kunststoffschlauch besteht.