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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Handpipettiervorrichtung zum Dosieren
von Flüssigkeiten.
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Handpipettiervorrichtungen
bzw. Pipetten sind handhabbare Dosiervorrichtungen, die insbesondere
im Labor zur Dosierung von Flüssigkeiten verwendet werden.
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Luftpolsterpipetten
haben einen Sitz zum lösbaren Halten einer Pipettenspitze.
Eine Verdrängungseinrichtung für ein Gas ist in
die Pipette integriert und über einen Kanal kommunizierend
mit einem Loch in dem Sitz verbunden. Mittels der Verdrängungseinrichtung
wird ein Luftpolster verlagert, so daß Flüssigkeit
durch eine Spitzenöffnung der Pipettenspitze eingesogen
und daraus ausgestoßen wird, je nach Richtung der Verlagerung
des Luftpolsters. Die Verdrängungseinrichtung ist meistens
ein Zylinder mit einem darin verlagerbaren Kolben. Der Kolben wird
mittels einer Antriebseinrichtung angetrieben.
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Direktverdrängerpipetten
arbeiten mit Spritzen zusammen, die einen Spritzenzylinder und einen darin
verlagerbaren Spritzenkolben aufweisen. Die Spritzen sind mit den
Direktverdrängerpipetten kuppelbar bzw. von diesen lösbar.
Dabei wird der Spritzenzylinder an der Direktverdrängerpipette
gehalten und der Spritzenkolben an einem Aufnahmekörper gehalten,
der mittels einer Antriebseinrichtung verlagerbar ist. Mittels der
Antriebseinrichtung wird der Spritzenkolben hin- und herbewegt,
so daß Flüssigkeit durch ein Loch der Spritze
eingesogen bzw. aus dieser ausgestoßen wird.
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Die
Pipettenspitzen bzw. Spritzen sind vorzugsweise aus Kunststoff und
können nach Gebrauch weggeworfen bzw. durch eine neue Pipettenspitze
oder Spritze ersetzt werden („Einmalartikel").
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Es
sind Luftpolsterpipetten und Direktverdrängerpipetten mit
manuellen und elektromechanischen Antriebseinrichtungen bekannt.
Ferner gibt es Luftpolsterpipetten und Direktverdrängerpipetten
mit festem und einstellbarem Volumen. Des weiteren gibt es Einkanalpipetten
für Verwendung mit nur einer einzigen und Mehrkanalpipetten
für gleichzeitige Verwendung mit mehreren Pipettenspitzen
oder Spritzen.
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Vorteile
von Luftpolsterpipetten gegenüber Direktverdrängerpipetten
liegen insbesondere bei der größeren Dosiergenauigkeit
bei geringen Flüssigkeitsmengen und beim Arbeiten mit Flüssigkeiten mit
geringem Dampfdruck bzw. geringer Viskosität. Ferner bei
dem geringeren Kraftaufwand für die Betätigung
und den geringeren Kosten der Pipettenspitzen gegenüber
den Spritzen. Bei Luftpolsterpipetten kann jedoch durch den Kanal
Flüssigkeit in die Pipette gelangen und diese kontaminieren.
Direktverdrängerpipetten werden deshalb insbesondere dann eingesetzt,
wenn Kontaminationen der Pipette vermieden werden müssen.
Ferner weisen Direktverdrängerpipetten einen geringeren
Dosierfehler als Luftpolsterpipetten auf, wenn Flüssigkeiten
mit einen hohen Dampfdruck (z. B. Ethanol oder Azeton) oder erhöhter
Viskosität (z. B. Glycerol) dosiert werden müssen.
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Somit
greift der Anwender je nach Dosieraufgabe auf Luftpolsterpipetten
oder Direktverdrängerpipetten zurück, die im Labor
bereitgehalten, gereinigt, gewartet und kalibriert werden müssen.
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Davon
ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, dem Anwender
die Anwendung von Luftpolsterpipetten und Direktverdrängerpipetten zu
erleichtern.
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Die
Aufgabe wird durch eine Handpipettiervorrichtung mit den Merkmalen
des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der
Lösung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
erfindungsgemäße Handpipettiervorrichtung zum
Dosieren von Flüssigkeiten hat
- – ein
handhabbares Pipettengehäuse,
- – mindestens eine Aufnahme für einen Befestigungsabschnitt
eines Spritzenzylinders einer Spritze,
- – mindestens eine Kolbenaufnahme in einem Aufnahmekörper
für einen Kolbenbefestigungabschnitt eines Spritzenkolbens
der Spritze,
- – Befestigungseinrichtungen zum lösbaren Halten des
Befestigungsabschnittes in der Aufnahme und des Kolbenbefestigungsabschnittes
in der Kolbenaufnahme,
- – mindestens eine Verdrängungseinrichtung
mit einer Verdrängungskammer und einer diese begrenzenden,
verlagerbaren Kammerwand zum Verdrängen eines Fluids,
- – mindestens einen Sitz zum lösbaren Halten
einer Pipettenspitze,
- – einen ein Loch im Sitz mit der Verdrängungskammer
verbindenden Kanal und
- – mindestens eine Antriebseinrichtung, die mit dem
Aufnahmekörper und/oder der Kammerwand verbunden und/oder
kuppelbar ist, zum Verlagern des Aufnahmekörpers bezüglich
der Aufnahme und/oder der Kammerwand bezüglich der Verdrängungskammer.
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Erfindungsgemäß wird
erstmalig eine Handpipettiervorrichtung zur Verfügung gestellt,
die sowohl mit Spritzen als auch mit Pipettenspitzen bestückt
werden kann. Zum Verwenden mit Spritzen weist die Handpipettiervorrichtung
eine Aufnahme, eine Kolbenaufnahme und Befestigungseinrichtungen
zum lösbaren Halten des Befestigungsabschnittes und des
Kolbenbefestigungsabschnittes der Spritze auf. Zum Verwenden mit
Pipettenspitzen ist sie mit einem entsprechenden Sitz versehen.
Der Anwender hat somit die Möglichkeit, je nach Anwendungsfall
die Handpipettiervorrichtung als Direktverdrängerpipette
oder als Luftpolsterpipette zu nutzen. Die Erfindung ermöglicht
somit dem Anwender, mit einer geringeren Anzahl von Handpipettiervorrichtungen
auszukommen. Dementsprechend sind die Investitionskosten verringert.
Die Arbeitsabläufe im Labor werden verbessert. Insbesondere
wird der Zeitablauf für den Wechsel von einer Luftpolsterpipette auf
eine Direktverdrängerpipette verringert. Bei jeder Dosieraufgabe
kann der Anwender leicht die Vorteile der Luftpolsterpipette bzw.
der Direktverdrängerpipette nutzen. Ferner wird die Dosierung
von Flüssigkeiten dadurch erleichtert, daß der
Anwender nur das Arbeiten mit einer einzigen Handpipettiervorrichtung beherrschen
muß. Der Aufwand für Reinigung, Wartung und Kalibrierung
der Handpipettiervorrichtungen wird reduziert.
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Die
Aufnahme, Kolbenaufnahme und Befestigungseinrichtungen sind vorzugsweise
so ausgeführt, wie die Aufnahme, Kolbenaufnahme und Greifeinrichtungen
gemäß
EP
0 656 229 B1 , deren diesbezügliche Ausführungen
durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung einbezogen sind. Der
Sitz ist vorzugsweise ein konischer oder zylindrischer Ansatz zum
Aufklemmen einer Pipettenspitze oder eine Sackbohrung zum Einklemmen
einer Pipettenspitze.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung weist die Verdrängungseinrichtung
ein Adaptergehäuse mit einem Befestigungsabschnitt zum
Befestigen in der Aufnahme und ein mit der verlagerbaren Kammerwand
verbundenes Betätigungsorgan zum Einsetzen in die Kolbenaufnahme
auf einer Seite und mindestens einem Sitz auf einer anderen Seite
auf. Die Verdrängungseinrichtung ist anstatt einer Spritze in
die Aufnahme und die Kolbenaufnahme einsetzbar. Der Sitz ist mit
einer Pipettenspitze bestückbar. Durch Verlagerung des
Aufnahmekörpers wird die Kammerwand verlagert und eine
an den Sitz des Adaptergehäuses angesetzte Pipettenspitze
mit Flüssigkeit befüllt bzw. entleert. Bei dieser
Ausgestaltung kann eine als Direktverdrängerpipette nach
Anbringen des Adaptergehäuses als Luftpolsterpipette genutzt
werden.
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Gemäß einer
Ausgestaltung ist das Adaptergehäuse im wesentlichen zylindrisch
und hat den Befestigungsabschnitt an dem einen und den Sitz an der
anderen Stirnseite. Dies begünstigt eine kompakte Ausführung,
so daß sich die Handhabungseigenschaften der Handpipettiervorrichtung
nur geringfügig verändern, wenn sie mit dem Adaptergehäuse bestückt
ist.
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Gemäß einer
anderen Ausgestaltung ist ein Spritzenmodul mit einem Spritzenmodulgehäuse, das
die Aufnahme, die Kolbenaufnahme und die Befestigungseinrichtungen
umfaßt, lösbar mit dem die Antriebsvorrichtung
umfassenden Pipettengehäuse verbindbar, wobei der die Kolbenaufnahme
aufweisende Aufnahmekörper mit der Antriebseinrichtung kuppelbar
ist. Ferner ist ein die Verdrängungseinrichtung und den
Sitz umfassendes Pipettenspitzenmodul mit einem Pipettenspitzenmodulgehäuse
lösbar mit dem Pipettengehäuse verbindbar, wobei
die Kammerwand der Verdrängungseinrichtung mit der Antriebseinrichtung kuppelbar
ist. Je nach Einsatzfall verbindet der Anwender das Spritzenmodul
oder das Pipettenspitzenmodul mit dem Pipettengehäuse.
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Es
folgen Ausgestaltungen, bei denen sämtliche Bauteile der
Handpipettiervorrichtung in oder an dem Pipettengehäuse
dauerhaft angeordnet sein können.
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Gemäß einer
Ausgestaltung hat die Handpipettiervorrichtung die Aufnahme und
den Sitz an verschiedenen Positionen des Pipettengehäuses.
Dabei ist die Kolbenaufnahme der Aufnahme und sind die Befestigungseinrichtungen
der Aufnahme und der Kolbenaufnahme zugeordnet. Beispielsweise befinden
sich die Aufnahme und der Sitz an verschiedenen Enden des Pipettengehäuses
oder nebeneinander an demselben Ende des Pipettengehäuses.
Der Anwender bestückt die Handpipettiervorrichtung entweder
mit einer Spritze oder mit einer Spitze, je nach der beabsichtigten
Benutzung. Der Aufnahmekörper und die Kammerwand der Verdrängungseinrichtung können
hierbei von derselben oder von verschiedenen Antriebseinrichtungen
angetrieben werden. Falls Aufnahmekörper und Kammerwand
mittels derselben Antriebseinrichtung antreibbar sind, können
sie mit dieser stets gekuppelt sein, so daß Aufnahmekörper
und Kammerwand stets gleichzeitig verlagerbar sind. Auch sind Ausführungen
möglich, bei denen zur Reduzierung des Kraftaufwandes beim
Dosieren wahlweise der Aufnahmekörper und die Kammerwand
mit der derselben Antriebseinrichtung kuppelbar sind, je nachdem,
ob eine Spritze oder eine Pipettenspitze verwendet werden soll.
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Gemäß einer
anderen Ausgestaltung sind Sitz und Aufnahmekörper konzentrisch
zueinander angeordnet. Beispielsweise ist der Aufnahmekörper ein
den Sitz außen umgebender, hülsenförmiger
Körper. Soll die Handpipettiervorrichtung als Luftpolsterpipette
betrieben werden, wird der Sitz bezüglich des Pipettengehäuses
weiter nach außen vorgerückt als der Aufnahmekörper.
Soll die Handpipettiervorrichtung als Direktverdrängerpipette
betrieben werden, wird der Aufnahmekörper bezüglich
des Pipettengehäuses weiter vorgerückt als der
Sitz. Hierzu ist entweder der Aufnahmekörper bezüglich
des am Pipettengehäuse festgelegten Sitzes verlagerbar
oder ist der Sitz bezüglich des Pipettengehäuses
verlagerbar. Bei verlagerbarem Sitz ist der Kanal flexibel ausgebildet,
z. B. durch einen flexiblen Schlauch oder durch teleskopierbare
Rohre. Für die Nutzung als Direktverdrängerpipette
ist der Aufnahmekörper mit der Antriebseinrichtung kuppelbar.
Die Kammerwand kann permanent mit der Antriebseinrichtung gekuppelt
sein. Zur Reduzierung des Kraftaufwandes für das Dosieren
bei Nutzung als Direktverdrängerpipette kann die Kammerwand
von der Antriebseinrichtung entkuppelbar sein. Bei Nutzung als Luftpolsterpipette
wird der Aufnahmekörper von der Antriebseinrichtung entkuppelt
und gegebenenfalls die Kammerwand mit der Antriebseinrichtung gekuppelt. Auch
ist es möglich, für den Aufnahmekörper
und die Kammerwand verschiedene Antriebseinrichtungen vorzusehen
und die dem jeweils verwendeten Wegwerfteil zugeordnete Antriebseinrichtung
zu betätigen, so daß ein Ein- und Auskuppeln entfällt.
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Die
verlagerbare Kammerwand ist z. B. eine flexible Membran, welche
eine Wand der Verdrängungskammer bildet und randseitig
abdichtend mit mindestens einer weiteren Wand der Verdrängungskammer
verbunden ist. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung
weist die Verdrängungseinrichtung einen Zylinder und einen
darin längsverschieblich angeordneten Kolben mit einem
Betätigungsorgan auf. Diese Ausgestaltung ist platzsparend
in ein zylindrisches Adaptergehäuse integrierbar. Außerdem
ist sie vorteilhaft mittels einer linearen Antriebseinrichtung antreibbar,
die sowohl den Kolben der Verdrängungseinrichtung als auch
den Spritzenkolben der Spritze antreibt.
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Gemäß einer
Ausgestaltung weist die Antriebseinrichtung eine manuelle und/oder
eine elektrische Antriebseinrichtung auf. Die Handpipettiervorrichtung
kann insbesondere als ausschließlich manuell angetriebene
Vorrichtung oder als ausschließlich elektrisch angetriebene
Vorrichtung oder als Vorrichtung mit einer kombinierten manuellen
und elektrischen Antriebseinrichtung ausgeführt sein, letzteres insbesondere
bei einem manuellen, servogestützten Antrieb.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung ist die Handpipettiervorrichtung eine Festvolumenpipette oder
eine Pipette mit einstellbarem Volumen.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung ist die Handpipettiervorrichtung eine Ein-
oder Mehrkanalvorrichtung, d. h. sie ist gleichzeitig nur mit einer
einzigen Pipettenspitze oder Spritze oder mit mehreren Pipettenspitzen
oder Spritzen bestückbar.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung ist der Aufnahme und/oder dem Sitz eine Leseeinrichtung zum
Lesen eines Kennzeichens an einer Spritze oder einem Adaptergehäuse
und/oder einer Pipettenspitze zugeordnet und ist die Leseeinrichtung
mit einer im Pipettengehäuse angeordneten elektronischen Auswerteeinrichtung
verbunden, die mit einer elektronischen Anzeigeeinrichtung verbunden
ist, die Betriebszustände und/oder Einstellungen (z. B.
Dosierparameter) der Pipettiervorrichtung in Abhängigkeit von
dem von der Leseeinrichtung gelesenen Kennzeichen anzeigt und/oder
die mit einer elektronischen Steuereinrichtung der elektrischen
Antriebseinrichtung verbunden ist, um diese in Abhängigkeit
von dem von der Leseeinrichtung abgelesenen Kennzeichen zu steuern.
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Diese
Ausgestaltung ermöglicht beispielsweise, Spritzen und/oder
Adaptergehäuse und/oder Pipettenspitzen einzusetzen, die
mit einem Kennzeichen versehen sind, welche Eigenschaften der Spritzen
oder Pipettenspitzen beinhalten, beispielsweise das Nennvolumen
und/oder die Bauart (z. B. Gestalt oder Abmessungen) und/oder das
Material und/oder den Reinheitsgrad und/oder den Hersteller und/oder das
Herstellungsdatum und/oder erfolgte Benutzung der Spritzen und/oder
Adaptergehäuse und/oder Pipettenspitzen. Das Kennzeichen
ist beispielsweise ein Mikrochip und/oder ein RFID, in den Daten
eingeschrieben und/oder einschreibbar sind, die von der Leseeinrichtung
ausgelesen werden können.
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Das
Kennzeichen ist vorzugsweise verwirklicht durch mindestens eine
Erhöhung bzw. Vertiefung an einem ringförmigen
Flansch am oberen Rand der Spritze und/oder des Adaptergehäuses
und/oder am oberen Rand der Pipettenspitze, wobei eine spezifische
Codierung durch das Vorhandensein mindestens einer Erhebung oder
Vertiefung bzw. durch die spezifische Anordnung der Erhebungen und
Vertiefungen gegeben ist. Die Leseeinrichtung bilden druckempfindliche
Sensoren am Grund der Aufnahme bzw. an der Basis des Sitzes, welche
die Erhebungen bzw. Vertiefungen abtasten, so daß die Auswerteeinrichtung
ermitteln kann, daß eine bzw. welche Spritze bzw. Adaptergehäuse
bzw. Pipettenspitze eingesetzt ist. Entsprechend kann die Auswerteeinrichtung
die Eigenschaften der jeweils eingesetzten Spritze bzw. des Adaptergehäuses
bzw. der Pipettenspitze ermitteln. Dies ermöglicht es z.
B., mittels einer Anzeigeeinrichtung sogleich das eingestellte Dosiervolumen
genau anzugeben bzw. eine elektrische Antriebseinrichtung so zu
steuern, daß stets das gewünschte Dosiervolumen
aufgenommen bzw. abgegeben wird.
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Die
Leseeinrichtung und das Kennzeichen können so ausgebildet
sein, wie die Abtastflächen und Abtasteinrichtungen gemäß
EP 0 657 216 B1 , deren
diesbezügliche Offenbarung durch Bezugnahme in die vorliegende
Anmeldung einbezogen ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung hat die Handpipettiervorrichtung eine einen
elektrischen Antrieb aufweisende Antriebseinrichtung und eine damit verbundene
elektronische Steuereinrichtung zum Betreiben der Dosiervorrichtung
in einem Titriermodus.
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Die
Titrimetrie oder Maßanalyse ist ein Bestimmungsverfahren
der chemischen Analyse, bei dem die zu bestimmende gelöste
Substanz (Titrant) mit einer weiteren, ebenfalls meist in Lösung
befindlichen Substanz bekannter Konzentration (Titrans, Titrierflüssigkeit,
Maßlösung) bis zu einem Endpunkt, Äquivalenzpunkt
oder Zielpunkt (nachfolgend zusammenfassend „Endpunkt"
genannt) umgesetzt wird. Der Bestimmungsvorgang heißt Tritation.
Der Endpunkt wird z. B. durch ein Indikatorsystem angezeigt oder
auf elektronischem Weg oder anhand einer Fällungsreaktion
erkannt. Das genaue Erkennen des Endpunktes kann durch die verwendete
Dosiervorrichtung gefördert werden. Insbesondere ist eine Optimierung
durch gezielten Einsatz von Spritzen und Pipettenspitzen möglich.
Die erfindungsgemäße Handpipettiervorrichtung
begünstigt den optimalen Einsatz von Spritzen und Pipettenspitzen
und damit die genaue Bestimmung des Endpunktes.
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Im
Titriermodus kann die Steuereinrichtung die Geschwindigkeit des
Spritzenkolbens bzw. der Kammerwand bei jedem Abgabeschritt automatisch um
eine Stufe verringern, um den Endpunkt möglichst genau
zu erreichen. Schließlich kann die Geschwindigkeit auf
der untersten konstant bleiben.
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Ferner
ist eine Ausgestaltung des Titriermodus möglich, bei der
die Handpipettiervorrichtung mittels einer Leseeinrichtung ein Kennzeichen
der Spritze und/oder des Adaptergehäuses und/oder der Pipettenspitze
erfaßt und die Steuereinrichtung die Bewegung des Spritzenkolbens
und/oder der Kammerwand in Abhängigkeit von dem erfaßten
Kennzeichen und gegebenenfalls der Betätigung einer Bedieneinrichtung
steuert. Hierbei kann die Handpipettiervorrichtung so ausgestaltet
sein, wie die Dosiervorrichtung gemäß einen der
Ansprüche 1 bis 9 und 22 bis 30 der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2006 009 816.1 ,
deren diesbezügliche Offenbarung durch Bezugnahme in die
vorliegende Anmeldung einbezogen ist.
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Gemäß einer
anderen Ausgestaltung kann im Titriermodus die Steuereinrichtung
in einer ersten Abgabephase eine Bewegung des Spritzenkolbens und/oder
der Kammerwand für die Abgabe großer Flüssigkeitsmengen
steuern und ausgelöst durch eine Betätigung einer
Eingabeeinrichtung oder durch das Erreichen des Endes der ersten
Abgabephase in einer zweiten Abgabephase eine Bewegung des Kolbens
für die Abgabe mindestens einer kleinen definierten Flüssigkeitsmenge
steuern. Hierbei kann die Handpipettiervorrichtung so ausgestaltet
sein, wie die Dosiervorrichtung gemäß einem der
Ansprüche 10 bis 30 der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2006 001 816.1 ,
deren diesbezügliche Offenbarung durch Bezugnahme in die
vorliegende Anmeldung einbezogen ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung hat die Handpipettiervorrichtung eine mit
der elektronischen Steuereinrichtung verbundene Eingabeeinrichtung (z.
B. Tastatur oder Touchscreen) zum Auswählen einer Betriebsart
aus einer Gruppe von Betriebsarten umfassend einen Titriermodus.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung umfaßt die Gruppe der Betriebsarten
einen Pipettiermodus und/oder einen Dispensiermodus und/oder einen
sequentiellen Dispensiermodus und/oder einen Aspirationsmodus.
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Gemäß einer
Ausgestaltung weist die Handpipettiervorrichtung folgende Merkmale
auf:
- – eine einen elektrischen Antrieb
aufweisende Antriebseinrichtung,
- – eine programmgesteuerte elektronische Steuer- und/oder
Regeleinrichtung für den Antrieb,
- – mindestens einen nicht-flüchtigen Schreib-/Lesespeicher,
- – eine elektrische Spannungsquelle, insbesondere für
den elektrischen Antrieb und die elektronische Steuer- und/oder
Regeleinrichtung,
- – eine mit der elektronischen Steuer- und/oder Regeleinrichtung
verbundene Datenschnittstelle zum Verbinden mit einer Datenschnittstelle
einer Datentransfereinrichtung einer externen Datenverarbeitungsanlagen,
- – wobei die programmgesteuerte elektronische Steuer-
und/oder Regeleinrichtung so ausgelegt ist, daß mittels
der Datenverarbeitungsanlage über die Datenschnittstellen
Routinen für die Durchführung von Betriebsabläufen
der Handpipettiervorrichtung, auf die die programmgesteuerte elektronische
Steuer- und/oder Regeleinrichtung zurückgreift, in den
Schreib-/Lese-Speicher einschreibbar sind.
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Erfindungsgemäß kann
mittels der externen Datenverarbeitungsanlage auf den Schreib-/Lesespeicher
der Handpipettiervorrichtung Zugriff genommen werden. Dies eröffnet
die Möglichkeit, mittels der externen Datenverarbeitungsanlagen
Routinen für die Durchführung von Betriebsabläufen
im Schreib-/Lese-Speicher der Handpipettiervorrichtung zu plazieren,
damit die programmgesteuerte elektronische Steuer- und/oder Regeleinrichtung
darauf zurückgreift. Diese Routinen können vom
Anwender erstellt werden und dienen dazu, aus mehreren Betriebsvorgängen
zusammengesetzte Betriebsabläufe zu steuern, insbesondere
wenn diese wiederholt zu absolvieren sind. Beispielsweise kann mittels
eines solchen „Kurzprogrammes" das Aufnehmen, Mischen und
Abgeben bestimmter Flüssigkeitsmengen gesteuert werden
oder eine Verdünnungsreihe, bei der das abgegebene Dosiervolumen
von Verdünnungsschritt zu Verdünnungsschritt halbiert
wird. Damit wird dem Anwender die Benutzung von Routinen erleichtert.
Auch besteht die Möglichkeit, in der Datenverarbeitungsanlage
abgespeicherte Routinen in die Handdosiervorrichtung überzuspielen.
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Ferner
kann mittels der externen Datenverarbeitungsanlage das Programm
der programmgesteuerten elektronischen Steuer- und/oder Regeleinrichtung
in den Schreib-/Lese-Speicher eingeschrieben und gegebenenfalls
aus diesem ausgelesen werden. Dafür ist der Speicher bevorzugt
ein Flash-Speicher eines Prozessors. Ein Prozessor mit Flash-Speicher
hat ein herstellerseitig vorgehaltenes Programm implementiert, das
für einen Datenaustausch über eine Schnittstelle
die Kommunikation initiieren kann. Hierdurch ist es möglich,
in jede Handpipettiervorrichtung ein teilweise oder vollständig
anderes Programm von außen über die Datenschnittstellen
einzuspielen bzw. das Programm ganz oder teilweise zu ändern.
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Des
weiteren ist es möglich, Betriebsparameter zu verändern,
auf die die programmgesteuerte elektronische Steuer- und/oder Regeleinrichtung
bei der Durchführung von Betriebsvorgängen zurückgreift.
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Darüber
hinaus ist mittels der externen Datenverarbeitungsanlage eine Fernbedienung
der Handdosiervorrichtung möglich.
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Die
Datenübertragung von der Handpipettiervorrichtung zur Datenverarbeitungsanlage,
die insbesondere ein PC sein kann, und umgekehrt, kann über
eine Infrarot-Schnittstelle erfolgen. Die Handpipettiervorrichtung
kann automatisch vom PC erkannt und angemeldet werden, wenn sie
innerhalb eines bestimmten Abstandsbereiches von der Infrarot-Schnittstelle
angeordnet ist. Dann können bestimmte Arbeitsabläufe
der Handpipettiervorrichtung mittels des PC gesteuert werden (z.
B. Dauerbetrieb, Pipettieren, Dispensieren, einzelne Schritte des
elektrischen Antriebsmotors etc.). Dies kann für Servicezwecke
und/oder für die Fernsteuerung der Handpipettiervorrichtung
genutzt werden. Ferner sind mittels des PC Routinen und/oder Parameter
in den Schreib-/Lese-Speicher der Handpipettiervorrichtung einschreibbar
und/oder aus diesem auslesbar.
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Die
Datenübertragung kann auch über Funk erfolgen,
beispielsweise mit einer Frequenz von 2,4 GHz, die weltweit für
entsprechende Nutzungen freigegeben ist.
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Weitere
Ausgestaltungen der Handpipettiervorrichtung sind in den Unteransprüchen
14 bis 16 angegeben.
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Darüber
hinaus finden sich mögliche Ausgestaltungen eines entsprechenden
Dosiersystems aus Handpipettiervorrichtung und externer Datenverarbeitungsanlage
in der
EP 0 999 432
B1 . Die betreffenden Ausführungen werden durch
Bezugnahme auf diese Druckschrift in die vorliegende Anmeldung einbezogen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der anliegenden Zeichnungen eines
Ausführungsbeispieles näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Handpipettiervorrichtung mit einer darin gehaltenen Spritze in einem
Längsschnitt (linke Hälfte) und bei abgenommener
Gehäusehälfte (rechte Hälfte);
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2 dieselbe
Handpipettiervorrichtung mit betätigten Befestigungseinrichtungen
und getrennter Spritze in einem Längsschnitt (linke Hälfte)
und bei abgenommener Gehäusehälfte (rechte Hälfte);
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3 dieselbe
Handpipettiervorrichtung mit darin gehaltenem Adaptergehäuse
in einem vergrößerten Teilschnitt durch den unteren
Bereich der Handpipettiervorrichtung und das Adaptergehäuse.
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Die
Angaben „unten", „unterhalb" und „oben", „oberhalb"
beziehen sich auf die Ausrichtung der Pipette bei Benutzung mit
nach unten gehaltener Spritze bzw. Pipettenspitze.
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Gemäß 1 und 2 hat
die Handpipettiervorrichtung 1 ein handhabbares, griffartig
ausgebildetes Pipettengehäuse 2 mit einem im wesentlichen
zylindrischen Gehäuseunterteil 3. Im unteren Endbereich
des Gehäuseunterteiles 3 ist eine Aufnahme 4 für
einen Spritzenflansch 5 einer Spritze 6 angeordnet.
Der Spritzenflansch 5 ist ein Befestigungsabschnitt der
Spritze 6. Die Aufnahme 4 hat am unteren Ende
des Gehäuseunterteiles 3 eine Axialöffnung 7,
durch die die in der Aufnahme 4 gehaltene Spritze 6 mit
ihrem Spritzenzylinder 8 herausragt.
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In
der Aufnahme 4 ist ein verfedertes Widerlager 9 angeordnet,
gegen das die Oberseite des Spritzenflansches 5 preßbar
ist. Das Widerlager 9 weist nicht gezeigte Sensoren zum
Abtasten einer Codierung in Form nicht gezeigter Erhebungen bzw. Vertiefungen
an der Oberseite des Spritzenflansches 5 auf.
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Im
Gehäuseunterteil 3 ist ein Aufnahmekörper 10 mit
einer Kolbenaufnahme 11 angeordnet, in die ein nach oben
vorstehender Endabschnitt eines Spritzenkolbens 12 der
Spritze 6 einsetzbar ist. Dabei ragt der Spritzenkolben 12 durch
eine Axialöffnung 13 der Kolbenaufnahme 11 in
den Aufnahmekörper 10 hinein. Das obere Ende des
Spritzenkolbens 12 stößt gegen einen
Kolbenanschlag, der von einem Boden der Kolbenaufnahme 11 gebildet
ist.
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Der
Aufnahmekörper
10 ist an einer Hubstange
14 fixiert,
die mit einer Kolbenstelleinrichtung
15 verbunden ist.
Bei der Kolbenstelleinrichtung
15 handelt es sich z. B.
um einen manuell oder elektromotorisch angetriebenen Linearantrieb
oder um eine Kolbenstelleinrichtung
15 mit Repetiermechnismus, wie
aus der
DE 29 26 691
C2 oder der
DE
43 41 229 C2 bekannt. Hinsichtlich der Erläuterungen
des Repetiermechnismus wird auf die beiden vorerwähnten Druckschriften
Bezug genommen.
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Die
Hubstange 14 ist mit einen Rückbewegungshebel 16 verbunden,
der aus einem Axialschlitz 17 des Gehäuseunterteiles 3 nach
außen herausragt. Somit ist der Aufnahmeköper 10 durch
Betätigen des Rückbewegungshebels 16 axial
in dem Gehäuseunterteil 3 verschiebbar.
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Zum
Fixieren des Spritzenflansches 5 in der Aufnahme 4 sind
in einander diametral gegenüberliegenden Lagern 18 beidseits
der Aufnahme 4 Spritzengreifhebel 19 auf Schwenkachsen 20 im
Gehäuseunterteil 3 gelagert. Die Spritzengreifhebel 19 sind vom
Gehäuse 2 umschlossen. Die Spritzengreifhebel 19 sind
mit hakenförmigen Greifenden 21 versehen, mit
denen sie die Unterseite des Spritzenflansches 5 hintergreifen
können, wenn dieser in der Aufnahme 4 eingesetzt
ist und am Widerlager 9 anliegt.
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Die
Spritzengreifhebel 19 sind mit einem Greifarm 22 unterhalb
der Schwenkachsen 20 angeordnet. Ein Betätigungsarm 23 der
Spritzengreifhebel 19 befindet sich oberhalb der Schwenkachsen 20.
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Am
Innenmantel des Gehäuseunterteiles 3 sind zwei
Blattfedern 24 angeordnet, die mit ihren oberen Ende am
Gehäuseunterteil 3 fixiert sind. Das untere Ende
der Blattfedern 24 drückt gegen die Innenseiten
der Spritzengreifhebel 19.
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Durch
die Blattfedern 24 werden also die Spritzengreifhebel 19 in
Richtung auf die den Spritzenflansch 5 hintergreifende
Position vorgespannt.
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Die
Spritzengreifhebel 19 tragen an den Innenseiten ihrer Betätigungsarme 23 jeweils
einen Entriegelungsnocken 25, der zum Aufnahmekörper 10 gerichtet
ist.
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Der
Aufnahmekörper 10 ist an einander diametral gegenüberliegenden
Seiten mit Durchbrüchen 26 versehen. An diesen
Durchbrüchen 26 sind am Aufnahmekörper 10 auf
Schwenkachsen 27 Kolbengreifhebel 28 gelagert.
Die Kolbengreifhebel 28 können einen als Kolbenbund 29 ausgebildeten
Kolbenbefestigungsabschnitt am äußeren Ende des
Spritzenkolbens 12 hintergreifen. Dafür haben
sie ein etwa keilförmiges Greifende 30, welches
oberhalb der Schwenkachsen 27 angeordnet ist. Unterhalb
der Schwenkachsen 27 befindet sich ein Betätigungsende 31.
Die Kolbengreifhebel 28 haben insgesamt eine etwa rautenartige
Kontur.
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Die
Greifhebel 19, 28 haben jeweils etwa gleichlange
Hebelarme. Die Kolbengreifhebel 28 sind jedoch kürzer
als die Spritzengreifhebel 19.
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Auf
den Schwenkachsen 27 der Kolbengreifhebel 28 sind
Schenkelfedern 32 angeordnet, die die Kolbengreifhebel 28 in
Richtung auf eine Position vorspannen, in denen sie den Kolbenbund 29 hintergreifen.
Die Außenseite des Betätigungsendes 31 der
Kolbengreifhebel 28 ist so geformt, daß sie sich in
dieser Verriegelungsposition im Schwenkbereich der Entriegelungsnocken 25 an
der Innenseite der Spritzengreifhebel 19 befindet. Die
korrekte Ausrichtung der Kolbengreifhebel 28 auf die Spritzengreifhebel 19 wird
durch die Führung des Rückbewegungshebels 16 in
dem Axialschlitz 17 sichergestellt.
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Von
den Innenseiten der Betätigungsarme 23 der Spritzengreifhebel 19 stehen
Auslösehebel 33 nach innen vor. Die Auslösehebel 33 sind
mit den oberen Enden der Betätigungsarme 23 verbunden und
spitzwinklig zur Achse des Spritzenkolbens 12 geneigt.
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Die
Auslösehebel 33 haben Rundungen 34 an
den Enden.
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Im
Pipettengehäuse 2 ist ein Übertragungselement 35 angeordnet.
Das Übertragungselement 35 weist mehrere, parallel
zur Achse des Spritzenkolbens 12 erstreckte Stangen 36 auf,
die in Führungen 37 im Pipettengehäuse 2 geführt
sind. Die Stangen 36 sind an den Enden durch Brückenelemente 38, 39 verbunden.
Das Brückenelement 39 weist unten eine Anlagefläche 40 auf.
Durch Verschieben des Übertragungselementes 35 in
den Führungen 37 ist es möglich, die
Anlagefläche 40 an die Rundungen 34 der
Auslösehebel 33 anzulegen.
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Das
Brückenelement 38 weist einen Zapfen 41 auf,
der parallel zur Achse des Kolbens 12 ausgerichtet ist.
Auf dem Zapfen 41 ist eine Schraubenfeder 42 geführt,
die sich an der Unterseite des Brückenelementes 38 abstützt
und anderenends an einem gehäusefesten Widerlager 43 abgestützt
ist.
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Das Übertragungselement 35 ist
oben mit einer Betätigungsstange 44 verbunden,
die an der Innenseite des Pipettengehäuses 2 entlanggeführt
ist. Die Betätigungsstange 44 ist im Gehäuseoberteil 45 oben
mit einen seitlich vorstehenden Auslöserknopf 46 verbunden.
Der Auslöserknopf 46 steht seitlich durch eine
Aussparung 47 nach außen aus dem Pipettengehäuse 2 hervor.
Der Auslöserknopf 46 ist nahe dem oberen Ende
des Pipettengehäuses 2 und damit nahe weiterer,
nicht dargestellter Bedienelemente z. B. für die Kolbenstelleinrichtung 15 und
die Dosiermenge angeordnet.
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Gemäß 3 ist
in der Handpipettiervorrichtung 1 ein oben zylindrisches
Adaptergehäuse 48 angeordnet. Das Adaptergehäuse 48 hat
oben eine außen umlaufende Nut 49. Darüber
ist ein Adapterflansch 50 vorhanden, dessen Abmessungen
denen des Spritzenflansches 5 entsprechen. Der Adapterflansch 50 ist
ebenfalls auf der Oberseite mit einer nicht im einzelnen gezeigten
Codierung in Form von Erhebungen und Vertiefungen versehen, die
mittels der Sensoren im Widerlager 9 abtastbar sind. Die
am Außenumfang des Adapterflansches 50 vorhandenen,
dreiecksförmigen Vorsprünge 51 dienen
im Zusammenwirken mit mindestens einer Führungsnase in
der Aufnahme 4 dem Ausrichten des Adaptergehäuses 48 in
eine korrekte Drehstellung, so daß die Erhebungen und Vertiefungen
korrekt auf die Sensoren ausgerichtet sind. Der Spritzenflansch 5 ist
am Außenumfang mit entsprechenden dreiecksförmigen Vorsprüngen
versehen.
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Im
Adaptergehäuse 48 ist eine Verdrängungseinrichtung 52 vorhanden,
die einen Zylinder 53 und einen darin längsverschieblich
angeordneten Kolben 54 umfaßt. Der Kolben 54 ist
oben mit einem Betätigungsorgan 55 in Form einer
Kolben stange versehen, die mit ihrem oberen Endbereich in die Kolbenaufnahme 11 einsetzbar
ist.
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Das
Adaptergehäuse 48 verjüngt sich nach unten
in einer Folge zylindrischer bzw. konischer Adaptergehäuseabschnitte.
Am unteren Ende hat es einen Sitz 56 in Form eines Aufsteckkonus.
Dieser hat in der ersten Endfläche ein Loch 57.
Das Loch 57 ist über einen Kanal 58 mit
einem Loch im Boden des Zylinders 52 verbunden.
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Das
Adaptergehäuse 48 ist in die Aufnahme 4 eingesetzt,
so daß die Oberseite des Adapterflansches 50 gegen
das verfederte Widerlager 9 drückt. Die Spritzengreifhebel 19 halten
den Adapterflansch 50 mit ihren hakenförmigen
Greifenden 21 fest. Der obere Endbereich des Betätigungsorgans 55 ist
von den Kolbengreifhebeln 28 in der Kolbenaufnahme 11 festgehalten.
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Eine
Pipettenspitze 59 hat einen röhrenförmigen,
mehrere konische Abschnitte aufweisenden Spitzenkörper 60 mit
einem sich in Axialrichtung über die ganze Länge
erstreckenden Durchgangskanal 61, der am unteren Ende des
Spritzenkörpers 60 eine Spitzenöffnung 62 und
am oberen Ende des Spitzenkörpers 60 eine Luftdurchgangsöffnung 63 aufweist. Die
Pipettenspitze 59 ist mit der Luftdurchgangsöffnung 63 auf
den Sitz 56 aufklemmbar.
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Die
Handpipettiervorrichtung 1 wird folgendermaßen
benutzt:
Ausgehend von den 1 und 2 wird
zunächst der Betrieb als Direktverdrängerpipette
beschrieben.
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Mittels
des Rückbewegungshebels 16 wird der Aufnahmekörper 10 soweit
wie möglich zur Aufnahme 4 hin verlagert. Eine
Spritze 6 wird mit dem oberen Ende des Spritzenkolbens 12 und
dem Flansch 5 voraus durch die Axialöffnung 7 in
die Aufnahme 4 eingeführt. Dabei taucht das obere
Ende des Spritzenkolbens 12 in die Kolbenaufnahme 11 des
Aufnahmekörpers 10 ein und der Spritzenflansch 5 wird
gegen das verfederte Widerlager 9 gedrückt. Hierbei
werden die Spritzengreifhebel 19 und Kolbengreifhebel 28 entgegen
Federwirkung nach außen gedrückt und schnappen
dann aufgrund der Federwirkung mit ihren Greifenden 21 hinter
den Spritzenflansch 5 und mit den Greifenden 30 hinter
den Kolbenbund 29. Danach ist die Spritze 6 in
der Aufnahme fixiert (vgl. 1).
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Flüssigkeit
kann in die Spritze 6 durch Verlagern des Rückbewegungshebels 16 nach
oben aufgesogen werden. Über geeignete Einstelleinrichtungen
wird eine Dosiermenge eingestellt. Durch Betätigen der
Kolbenstelleinrichtungen 15 wird der Spritzenkolben 12 nach
unten bewegt und die gewünschte Flüssigkeitsmenge
abgegeben.
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Wenn
die Spritze 6 entleert ist, befindet sich die Kolbenaufnahme 10 in
der untersten Position, in der die Kolbengreifhebel 28 durch
Betätigen der Spritzengreifhebel 19 betätigbar
sind.
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Nach
erfolgter Dosierung ist die Spritze 6 durch Betätigen
des Auslöserknopfes 46 abwerfbar. Hierfür
wird der Auslöserknopf 46 vom Benutzer nach unten
gedrückt (vgl. 2). Hierdurch wird die Betätigungsstange 44 und
das damit verbundene Übertragungselement 35 nach
unten bewegt, entgegen der Wirkung der Schraubenfeder 42.
Wenn die Anschlagfläche 40 auf die Auslösehebel 33 treffen, schwenken
die Spritzengreifhebel 19 mit ihren Greifenden 21 nach
außen und geben den Spritzenflansch 5 frei. Die
Entriegelungsnocken 25 an den Innenseiten der Betätigungsarme 23 treffen
außen gegen die Betätigungsenden 31 und
schwenken die Greifenden 30 der Kolbengreifhebel 28 nach
außen, so daß diese den Kolbenbund 29 freigeben.
Das verfederte Widerlager 9 drückt den Spritzenflansch 5 nach
unten und wirft die Spritze 6 von der Pipette ab.
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Nach
Entlastung des Auslöserknopfes 46 kehren der Auslösemechanismus 35, 44, 46 und
die Greifhebel 19, 28 aufgrund der Wirkung der
Federn 42, 24, 32 in ihre Ausgangslage
zurück (vgl. 1).
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Die
Handpipettiervorrichtung 1 ist dann für die Aufnahme
einer frischen Spritze 6 bereit.
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Falls
die Handpipettiervorrichtung 1 als Luftpolsterpipette betrieben
werden soll, wird anstatt einer Spritze 6 das Adaptergehäuse 48 in
die Aufnahme 4 eingesetzt. Hierbei ist wiederum der Aufnahmekörper 10 so
weit wie möglich zur Aufnahme 4 hin verlagert.
Das Adaptergehäuse 48 wird mit dem Adapterflansch 50 und
dem Befestigungsabschnitt voraus durch die Axialöffnung 7 in
die Aufnahme 4 eingeführt. Dabei taucht das Betätigungsorgan 55 in
die Kolbenaufnahme 11 ein. Die Spritzengreifhebel 19 und
Kolbengreifhebel 28 klemmen den Adapterflansch 50 und
das Betätigungsorgan 55 fest.
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Die
Pipettenspitze 59 wird mit ihrer Luftdurchgangsöffnung 63 auf
den Sitz 56 aufgepreßt, so daß sie dort
festgeklemmt ist.
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Flüssigkeit
kann in die Pipettenspitze 59 durch Verlagern des Rückbewegungshebels 16 und damit
des Kolbens 54 nach oben aufgesogen werden. Über
geeignete Einstelleinrichtungen ist die Dosiermenge einstellbar.
Durch Betätigen der Kolbenstelleinrichtungen 15 wird
der Kolben 54 nach unten bewegt und die gewünschte
Flüssigkeitsmenge aus der Pipettenspitze 59 abgegeben.
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Danach
kann die Pipettenspitze 59 abgezogen und durch eine frische
Pipettenspitze 59 ersetzt werden.
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Falls
die Handpipettiervorrichtung 1 wieder als Direktverdrängerpipette
genutzt werden soll, wird das Adaptergehäuse 48 vorn
Pipettengehäuse getrennt. Dies erfolgt wie das Trennen
einer Spritze 6 in der oben beschriebenen Weise.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0656229
B1 [0013]
- - EP 0657216 B1 [0027]
- - DE 102006009816 [0031]
- - DE 102006001816 [0032]
- - EP 0999432 B1 [0043]
- - DE 2926691 C2 [0052]
- - DE 4341229 C2 [0052]