DE102008042030A1 - Piston for injection syringe that is utilized for dosing definite amount of substance, has piston surface for limiting dosing chamber in injection cylinder and comprising membrane with thickness in specific range - Google Patents

Piston for injection syringe that is utilized for dosing definite amount of substance, has piston surface for limiting dosing chamber in injection cylinder and comprising membrane with thickness in specific range Download PDF

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Abstract

The piston (1) has a piston surface (3) for limiting a dosing chamber in an injection cylinder, where a syringe is movably accommodated in the injection cylinder in an axial direction. The piston surface comprises a membrane (23) with a thickness in a range of 0.1 to 1 mm. A ratio of a diameter of the membrane with respect to a diameter of the piston surface lies in a range of 0.125 to 0.55 mm. The membrane comprises a slit shaped recess and is made of stainless steel or a polyolefin. Another piston surface is provided parallel to the former piston surface. An independent claim is also included for a method for determining a fill level of a syringe i.e. injection syringe.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Kolben für eine Spritze, insbesondere einem Kolben für eine Dosierspritze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes einer Spritze, wobei die Spritze einen erfindungsgemäßen Kolben umfasst.The The invention is based on a piston for a syringe, in particular a piston for a metering syringe according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for determining the filling level a syringe, wherein the syringe a piston according to the invention includes.

Spritzen werden im Allgemeinen eingesetzt, um genau definierte Mengen eines Stoffes zu dosieren. Im Allgemeinen werden mit Spritzen Flüssigkeiten dosiert. Hierzu umfasst eine Spritze üblicherweise einen Spritzenzylinder, in den ein verschiebbarer Kolben aufgenommen ist. Der Kolben begrenzt mit einer Seite eine Spritzenkammer, in der der zu dosierende Stoff enthalten ist. Im Allgemeinen ist auf der der Kolbenfläche gegenüberliegenden Seite eine Dosieröffnung in der Spritzenkammer angebracht. Durch die Dosieröffnung wird bei einer Bewegung des Kolbens in die Spritzenkammer die in der Spritzenkammer enthaltene Substanz dosiert. Hierzu kann die Dosieröffnung zum Beispiel mit einer Kanüle oder einer beliebigen anderen Hohlnadel verbunden werden.splash are generally used to accurately defined quantities of a To dose substance. Generally speaking, spraying involves liquids dosed. For this purpose, a syringe usually comprises a syringe barrel, in which a displaceable piston is added. The piston is limited with one side a syringe chamber, in which the substance to be dosed is included. In general, on the opposite side of the piston Side of a dosing mounted in the syringe chamber. Through the dosing is with a movement of the piston in the syringe chamber in the Injected substance contained in the syringe chamber. For this purpose, the metering opening for Example with a cannula or be connected to any other hollow needle.

Je nach Anwendungszweck der Spritze erfolgt das Eindosieren zum Beispiel in Probenbehälter, die gegebenenfalls mit einem Septum verschlossen sein können, oder in beliebige andere Gefäße.ever For the purpose of the syringe dosing is done for example in sample containers, which may optionally be closed with a septum, or into any other vessels.

Um eine genaue Dosierung zu ermöglichen, ist es notwendig, dass die Kolbenfläche des Kolbens direkt an dem zu injizierenden Fluid, im Allgemeinen einer Flüssigkeit anliegt und die Spritzenkammer gasfrei ist. Hierzu wird nach dem Befüllen der Spritzenkammer zunächst eine Gasblase durch die Dosieröffnung der Spritze aus der Spritzenkammer entfernt.Around to allow an accurate dosage is it necessary that the piston surface of the piston directly to the fluid to be injected, generally one liquid is applied and the syringe chamber is gas-free. This is done after the fill the syringe chamber first a gas bubble through the metering opening the syringe removed from the syringe chamber.

Das Befüllen der Spritzenkammer erfolgt üblicherweise durch ein Ziehen des Kolbens, so dass das Volumen der Spritzenkammer vergrößert wird und aufgrund des entstehenden Unterdrucks das zu dosierende Fluid in die Spritzenkammer hineingesaugt wird. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass der Spritzenzylinder wird vor dem Einsetzen des Kolbens in den Spritzenzylinder befüllt wird.The fill the syringe chamber is usually by pulling the piston so that the volume of the syringe chamber is enlarged and due to the resulting negative pressure, the fluid to be dosed in the syringe chamber is sucked into it. Alternatively, it is also possible that the syringe barrel is inserted into the syringe barrel prior to insertion of the plunger filled becomes.

Insbesondere beim automatisierten Befüllen von nichttransparenten Zylindern und anschließendem Positionieren des Kolbens lässt sich der tatsächliche Füllstand und damit verbunden die richtige Position des Kolbens nur aufwendig erkennen. Zum Beispiel wird bei einem bereits befüllten Spritzenzylinder der Kolben mit Hilfe von Lichtleitersensoren, die das Füllmedium an der Kolbenspitze detektieren, positioniert. Hierbei wird der Kolben so lange bewegt, bis dieser an der Flüssigkeitsoberfläche anliegt und das Gas aus dem Kolben und der vom Kolben begrenzten Spritzenkammer entfernt ist. Dabei kommt es manchmal zu einem Flüssigkeitsaustritt, da für die notwendigen Schaltvorgänge insbesondere bei Einsatz der Spritze als Dosierspritze in der kombinatorischen Chemie, nur wenig Zeit zur Verfügung steht.Especially in automated filling of non-transparent cylinders and then positioning the piston let yourself the actual level and associated with the correct position of the piston only consuming detect. For example, in an already filled syringe barrel of Piston with the help of fiber optic sensors, which is the filling medium Detect at the piston tip, positioned. Here is the Move the piston until it touches the surface of the liquid and the gas from the piston and the piston chamber limited by the piston is removed. Sometimes it comes to a liquid leakage, for this the necessary switching operations especially when using the syringe as a metering syringe in the combinatorial Chemistry, little time available stands.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Ein erfindungsgemäß ausgebildeter Kolben für eine Spritze, insbesondere eine Dosierspritze, ist in einem Spritzenzylinder in axialer Richtung bewegbar aufgenommen und umfasst eine erste Kolbenfläche zur Begrenzung einer Dosierkammer im Spritzenzylinder. Die erste Kolbenfläche umfasst erfindungsgemäß eine Membran.One formed according to the invention Piston for a syringe, in particular a dosing syringe, is in a syringe barrel accommodated movably in the axial direction and comprises a first piston area for limiting a metering chamber in the syringe barrel. The first piston area comprises according to the invention a membrane.

Die Membran deckt vorzugsweise eine Öffnung einer Kolbenbohrung ab. Die Öffnung dient dabei insbesondere bei Verwendung des Kolbens in einer Dosierspritze, wie sie zum beispiel in der Hochdurchsatzforschung eingesetzt wird, gleichzeitig auch als Dosieröffnung. Hierzu ist die Öffnung zum Beispiel als Bohrung im Kolben ausgebildet.The Membrane preferably covers an opening a piston bore. The opening serves in particular when using the piston in a dosing syringe, as used for example in high-throughput research, at the same time as a dosing opening. This is the opening For example, designed as a bore in the piston.

Durch den Einsatz der Membran in der ersten Kolbenfläche ist es möglich, beim Einsetzen des Kolbens in die Spritze mit Hilfe von Kraftsensoren den Füllstand der Spritze zu detektieren. Durch die Membran ergibt sich beim Auftreffen des Kolbens auf das in der Dosierkammer enthaltene Füllgut ein signifikanter Kraftanstieg, durch den die Füllhöhe erkennbar ist. Auch bei hohen Eindrückgeschwindigkeiten ergibt sich der Kraftanstieg nur mit minimaler Verzögerung, so dass auch bei hohen Eindrückgeschwindigkeiten des Kolbens in den Spritzenzylinder die Füllhöhe des im Spritzenzylinder enthaltenen Füllgutes hinreichend gut detektiert werden kann.By the use of the membrane in the first piston surface, it is possible during Insert the piston into the syringe with the help of force sensors level to detect the syringe. Through the membrane results when hitting of the piston to the contents contained in the metering chamber Significant increase in force, through which the filling level can be seen. Also at high indentation speeds the increase of force results only with minimal delay, so that even at high insertion speeds of the piston in the syringe barrel, the filling level of the syringe barrel contained contents can be detected sufficiently well.

Der Kraftanstieg resultiert daraus, dass Luft leicht durch Schlitze in der Membran hindurchgepresst werden kann. Die höhere Viskosität von Flüssigkeiten, die mit der Spritze dosiert werden, fürht zu dem deutlichen Kraftanstieg.Of the Force increase results from the fact that air easily through slots can be pressed through in the membrane. The higher viscosity of liquids, which are metered with the syringe, hinht to the significant increase in force.

Als Material für die Membran eignen sich Materialien, die sich gegenüber dem Füllgut der Spritze inert verhalten. Geeignete Materialien sind zum Beispiel beliebige Metalle oder Kunststoffe. Geeignete Metalle, aus denen die Membran gefertigt sein kann, sind zum Beispiel Stähle, insbesondere Edelstähle. Als Kunststoffe eignen sich insbesondere thermoplastische Kunststoffe. Bevorzugt als Kunststoffe werden Polyolefine, insbesondere Polypropylen eingesetzt.When Material for the membrane are materials that are opposite to the filling inert to the syringe. Suitable materials are, for example any metals or plastics. Suitable metals from which the membrane can be made, for example, steels, in particular Stainless steels. When Plastics are particularly suitable thermoplastics. Preferred as plastics are polyolefins, in particular polypropylene used.

Die Dicke der Membran ist abhängig vom ausgewählten Material. Vorzugsweise weist die Membran eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 1,0 mm auf.The thickness of the membrane depends on selected material. Preferably, the membrane has a thickness in the range of 0.1 to 1.0 mm.

Die eingesetzte Membran ist vorzugsweise im Wesentlichen mittig in der ersten Kolbenfläche angeordnet. Durch die mittige Anordnung ergibt sich eine gleichmäßige Kraftverteilung auf die Membran, wenn der Kolben in die Dosierkammer eingeschoben wird.The used membrane is preferably substantially in the middle in the first piston surface arranged. The central arrangement results in a uniform force distribution on the membrane when the piston is inserted into the dosing chamber.

Die Membran überdeckt im Allgemeinen einen Teil der ersten Kolbenfläche. Das Verhältnis des Durchmessers der Membran bezogen auf den Durchmesser der ersten Kolbenfläche liegt vorzugsweise im Bereich von 0,125 bis 0,55. Insbesondere liegt das Verhältnis des Durchmessers der Membran bezogen auf den Durchmesser der ersten Kolbenfläche im Bereich von 0,2 bis 0,5.The Membrane covered generally a part of the first piston surface. The ratio of the diameter the membrane is based on the diameter of the first piston surface preferably in the range of 0.125 to 0.55. This is especially true relationship the diameter of the membrane based on the diameter of the first piston area in the range of 0.2 to 0.5.

In einer Ausführungsform umfasst der Kolben eine zweite Kolbenfläche, die parallel zur ersten Kolbenfläche ausgerichtet ist und die zum Führen des Kolbens im Spritzenzylinder dient. Die zweite Kolbenfläche liegt dazu zumindest teilweise an der Wandung des Spritzenzylinders an. Hierdurch kann vermieden werden, dass der Kolben bei der Bewegung im Spritzenzylinder verkantet.In an embodiment the piston comprises a second piston surface aligned parallel to the first piston surface is and to guide the Piston in the syringe barrel is used. The second piston surface is located to at least partially on the wall of the syringe barrel. This can prevent the piston from moving tilted in the syringe barrel.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes einer Spritze, insbesondere einer Injektionsspritze, wobei die Spritze einen erfindungsgemäßen Kolben umfasst. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:

  • (a) Einschieben des Kolbens in den Spritzenzylinder,
  • (b) Messen der auf den Kolben wirkenden Kraft, die zum Einschieben benötigt wird, wobei beim Erreichen des Füllgutes durch den Kolben ein Kraftanstieg gemessen wird.
The invention further relates to a method for determining the level of a syringe, in particular a syringe, wherein the syringe comprises a piston according to the invention. The method comprises the following steps:
  • (a) inserting the piston into the syringe barrel,
  • (B) measuring the force acting on the piston, which is required for insertion, wherein upon reaching the filling material by the piston, an increase in force is measured.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Kolben mit einer konstanten Geschwindigkeit in den Spritzenzylinder eingeschoben. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn der Kolben vollautomatisiert in den Spritzenzylinder eingesetzt wird.In an embodiment the method according to the invention the piston is at a constant speed in the syringe barrel inserted. This is especially possible when the piston is fully automated is inserted into the syringe barrel.

Um die auf den Kolben wirkende Kraft zu messen, ist mindestens ein Kraftsensor im Berreich der Spritze derart angebracht, dass mit dem Kraftsensor die Kraft aufgenommen wird, die aufgewendet werden muss, um den Kolben im Spritzenzylinder in axialer Richtung zu verschieben.Around measuring the force acting on the piston is at least one Force sensor in the Berreich the syringe mounted such that with the force sensor is taken up the force that is expended must to move the piston in the syringe barrel in the axial direction.

Der Kraftsensor ist vorzugsweise an einer Vorrichtung angeordnet, die den Kolben in den Spritzenzylinder einschiebt. Hierdurch können die Spritze und der Kolben als günstige Wegwerfteile zum einmaligen Gebrauch konzipiert werden. Insbesondere bei Substanzen, deren Reste sich nur schwer aus der Spritze entfernen lassen, kann so auf eine aufwendige Reinigung der Spritze verzichtet werden. Auch kann die Kraft ermittelt werden, mit der die Spritze in eine Haltevorrichtung des Spritzenzylinders eingepresst wird, während der Kolben in den Spritzenzylinder eingeführt wird. Durch die Membran in der ersten Kolbenfläche des Kolbens wird jeweils unabhängig vom Messort ein Kraftanstieg beim Einführen des Kolbens in den Spritzenzylinder gemessen.Of the Force sensor is preferably arranged on a device which push the piston into the syringe barrel. This allows the Syringe and the piston as cheap Disposable parts are designed for single use. Especially at Substances whose residues are difficult to remove from the syringe can, so waived a complicated cleaning of the syringe become. Also, the force can be determined with which the syringe is pressed into a holding device of the syringe barrel, while the piston is inserted into the syringe barrel. Through the membrane in the first piston area the piston is each independent of Measuring location an increase in force during insertion of the piston in the syringe barrel measured.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following Description closer explained.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine dreidimensionale Darstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kolbens für eine Spritze, 1 3 shows a three-dimensional representation of a piston designed according to the invention for a syringe,

2 eine vergrößerte Darstellung einer Membran, 2 an enlarged view of a membrane,

3 ein Kraft-Weg-Diagramm für einen Kolben ohne Membran bei einer Einführgeschwindigkeit von 5 nun pro Sekunde, 3 a force-displacement diagram for a piston without membrane at a feed rate of 5 per second,

4 ein Kraft-Weg-Diagramm für einen Kolben mit Membran bei einer Einführgeschwindigkeit von 5 mm pro Sekunde, 4 a force-displacement diagram for a piston with membrane at a feed rate of 5 mm per second,

5 ein Kraft-Weg-Diagramm für einen Kolben ohne Membran bei einer Einführgeschwindigkeit von 10 mm pro Sekunde, 5 a force-displacement diagram for a piston without membrane at an insertion speed of 10 mm per second,

6 ein Kraft-Weg-Diagramm für einen Kolben mit Membran bei einer Einführgeschwindigkeit von 10 mm pro Sekunde. 6 a force-displacement diagram for a piston with membrane at an insertion speed of 10 mm per second.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine dreidimensionale Darstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kolbens für eine Spritze. 1 shows a three-dimensional representation of an inventively designed piston for a syringe.

Ein Kolben 1 für eine Spritze umfasst einen Schaft 2, der an einer Seite eine erste Kolbenfläche 3 aufweist. Die Querschnittsfläche der ersten Kolbenfläche 3 entspricht dabei der Querschnittsfläche eines hier nicht dargestellten Spritzenzylinders. Üblicherweise sind die Querschnittsfläche der ersten Kolbenfläche 3 und die Querschnittsfläche des Spritzenzylinders kreisförmig. Alternativ ist aber auch jede beliebige andere Form denkbar. So ist es zum Beispiel auch möglich, dass der Spritzenzylinder und damit auch die erste Kolbenfläche 3 einen polygonalen Querschnitt, zum Beispiel einen dreieckigen, viereckigen oder sechseckigen Querschnitt, einen ovalen oder elliptischen Querschnitt oder einen beliebigen anderen Querschnitt aufweist.A piston 1 for a syringe comprises a shaft 2 , which on one side a first piston surface 3 having. The cross-sectional area of the first piston surface 3 corresponds to the cross-sectional area of a syringe barrel, not shown here. Usually, the cross-sectional area of the first piston surface 3 and the cross-sectional area of the syringe barrel is circular. Alternatively, however, any other shape is conceivable. So it is also possible, for example, that the syringe barrel and thus also the first piston surface 3 a polygonal cross section, for example a triangular, four has a triangular or hexagonal cross section, an oval or elliptical cross section or any other cross section.

Die erste Kolbenfläche 3 ist von einer Umfangsfläche 5 begrenzt, mit der der Kolben 1 im Spritzenzylinder geführt wird. Gleichzeitig dient die Umfangsfläche 5 zur Abdichtung einer von der ersten Kolbenfläche 3 begrenzten Dosierkammer im Spritzenzylinder. Eine weitere Abdichtung kann zum Beispiel dadurch erzielt werden, dass der Kolben 1 parallel zur ersten Kolbenfläche 3 eine zweite Kolbenfläche 7 umfasst. Die zweite Kolbenfläche 7 ist zumindest teilweise mit einer Umfangsfläche 9 im Spritzenzylinder geführt. Die Verbindung der ersten Kolbenfläche 3 mit der zweiten Kolbenfläche 7 erfolgt zum Beispiel über Stege 11. Die erste Kolbenfläche 3 und die zweite Kolbenfläche 7 können aber auch durch jede beliebige andere Vorrichtung miteinander verbunden sein. So können zum Beispiel anstelle der Stege 11 auch Stifte oder auch eine Verlängerung des Schaftes 2 eingesetzt werden. Es ist jeweils nur darauf zu achten, dass die erste Kolbenfläche 3 und die zweite Kolbenfläche 7 voneinander beabstandet angeordnet sind. Durch die Führung des Kolbens 1 im Zylinder mit der ersten Kolbenfläche 3 und der zweiten Kolbenfläche 7 kann ein Verkanten des Kolbens 1 vermieden werden.The first piston surface 3 is from a peripheral surface 5 limited, with the piston 1 is guided in the syringe barrel. At the same time serves the peripheral surface 5 for sealing one of the first piston surface 3 limited dosing chamber in the syringe barrel. Another seal can be achieved, for example, that the piston 1 parallel to the first piston surface 3 a second piston surface 7 includes. The second piston surface 7 is at least partially with a peripheral surface 9 guided in the syringe barrel. The connection of the first piston surface 3 with the second piston surface 7 takes place for example via webs 11 , The first piston surface 3 and the second piston surface 7 but can also be connected to each other by any other device. For example, instead of the bars 11 also pins or an extension of the shaft 2 be used. It is only necessary to make sure that the first piston surface 3 and the second piston surface 7 are arranged spaced from each other. By the leadership of the piston 1 in the cylinder with the first piston surface 3 and the second piston surface 7 can be a tilting of the piston 1 be avoided.

An der der ersten Kolbenfläche 3, die im Spritzenzylinder geführt ist, gegenüberliegenden Seite ist am Schaft 2 eine Druckfläche 13 ausgebildet. Um den Kolben 1 in den Spritzenzy linder einzuführen, wird auf die Druckfläche 13 eine Kraft ausgeübt. Durch die auf die Druckfläche 13 aufgebrachte Kraft wird der Kolben 1 im Spritzenzylinder in axiale Richtung verschoben. Hierdurch verkleinert sich das Volumen der Dosierkammer. Aufgrund der Verkleinerung der Dosierkammer wird zunächst gegebenenfalls in der Dosierkammer enthaltenes Gas aus der Dosierkammer entfernt. Anschließend wird die in der Dosierkammer enthaltene zu dosierende Substanz über eine Dosieröffnung aus der Dosierkammer zum Beispiel in ein beliebiges Gefäß dosiert. Hierzu ist die Dosierkammer vorzugsweise an der der ersten Kolbenfläche 3 gegenüberliegenden Seite der Dosierkammer angeordnet. Die seitliche Begrenzung der Dosierkammer wird durch die Wandung des Spritzenzylinders gebildet. Im Allgemeinen ist die Dosierkammer mit einer Kanüle, beispielsweise einer Hohlnadel, verbunden, durch die die zu dosierende Substanz aus der Dosierkammer austritt.At the first piston surface 3 which is guided in the syringe barrel, opposite side is on the shaft 2 a printing surface 13 educated. To the piston 1 to introduce into the Spritzenzy linder, is on the printing surface 13 exercised a force. Through the on the printing surface 13 applied force becomes the piston 1 moved in the syringe barrel in the axial direction. This reduces the volume of the metering chamber. Due to the reduction of the dosing chamber, gas possibly present in the dosing chamber is first removed from the dosing chamber. Subsequently, the substance to be dosed contained in the metering chamber is metered via a metering orifice from the metering chamber, for example into an arbitrary vessel. For this purpose, the metering chamber is preferably at the first piston surface 3 arranged opposite side of the metering chamber. The lateral boundary of the metering chamber is formed by the wall of the syringe barrel. In general, the metering chamber is connected to a cannula, for example a hollow needle, through which the substance to be metered emerges from the metering chamber.

Zusätzlich zur Druckfläche 13 weist ein Kolben 1 für eine Spritze im Allgemeinen auch eine Zugfläche 15 auf, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Schaftes 2. Durch Zug an der Zugfläche 15 wird der Kolben 1 in axialer Richtung so im Spritzenzylinder bewegt, dass das Volumen der Dosierkammer vergrößert wird. Üblicherweise werden Dosierkammern mit einem Volumen von bis zu 300 ml eingesetzt.In addition to the printing area 13 has a piston 1 for a syringe in general also a tension surface 15 on, whose diameter is greater than the diameter of the shaft 2 , By train on the train surface 15 becomes the piston 1 moved in the axial direction in the syringe barrel, that the volume of the metering chamber is increased. Usually, metering chambers with a volume of up to 300 ml are used.

Durch den Zug an der Zugfläche 15 des Kolbens entsteht in der Dosierkammer ein Unterdruck und es kann eine beliebige Substanz in die Dosierkammer aufgezogen werden. Die Druckfläche 13 und die Zugfläche 15 können dabei an zwei tellerförmigen Erweiterungen am Schaft 2 ausgebildet sein. Alternativ ist es auch möglich, dass die Druckfläche 13 eine Seite und die Zugfläche 15 eine andere Seite einer tellerförmigen Erweiterung sind.By train on the train surface 15 the piston creates a negative pressure in the metering chamber and any substance can be drawn up into the metering chamber. The printing surface 13 and the tension surface 15 can do this on two plate-shaped extensions on the shaft 2 be educated. Alternatively, it is also possible that the printing surface 13 one side and the pulling surface 15 another side of a plate-shaped extension are.

Um die Substanz aus der Dosierkammer der Spritze dosieren zu können, indem der Kolben in den Spritzenzylinder hineingedrückt wird, ist es notwendig, dass der Schaft 2 im Wesentlichen biegefest ausgebildet ist. Dies ist zum einen beispielsweise dadurch möglich, dass der Schaft 2 massiv ausgeführt wird. Um Material und Gewicht einzusparen, ist es jedoch bevorzugt, den Schaft 2, wie beispielhaft in 1 dargestellt, durch in axialer Richtung verlaufende Rippen 17 und senkrecht dazu in radialer Richtung verlaufende Rippen 19 zu verstärken. Die in radialer Richtung verlaufenden Rippen 19 verbinden dabei jeweils zwei nebeneinanderliegende in axialer Richtung verlaufende Rippen 17. Die in radialer Richtung verlaufenden Rippen 19 sind dabei zum Beispiel kreisringförmig ausgebildet.In order to dose the substance from the metering chamber of the syringe by the piston is pressed into the syringe barrel, it is necessary that the shaft 2 is formed substantially resistant to bending. This is the one possible, for example, that the shaft 2 is executed solid. However, to save material and weight, it is preferred to use the shank 2 as exemplified in 1 represented by extending in the axial direction ribs 17 and ribs extending perpendicularly thereto in the radial direction 19 to reinforce. The ribs extending in the radial direction 19 connect each two adjacent ribs extending in the axial direction 17 , The ribs extending in the radial direction 19 are, for example, annular.

In der hier dargestellten Ausführungsform weist die erste Kolbenfläche 3 zwei Schlitze 21 auf, die sich im Mittelpunkt der ersten Kolbenfläche 3 kreuzen und über den gesamten Durchmesser der ersten Kolbenfläche 3 erstrecken. Am Schnittpunkt der Schlitze 21 ist erfindungsgemäß eine Membran 23 angeordnet.In the embodiment shown here, the first piston surface 3 two slots 21 on, which is the center of the first piston surface 3 cross and over the entire diameter of the first piston surface 3 extend. At the intersection of the slots 21 is a membrane according to the invention 23 arranged.

Die Schlitze 21 in der Kolbenfläche 3 dienen dazu, Gas, das sich an der Kolbenfläche 3 sammeln kann einer Bohrung im Kolben zuzuführen.The slots 21 in the piston area 3 serve to gas, which is located on the piston surface 3 collect can supply a bore in the piston.

Neben der Ausführungsform mit sich kreuzenden Schlitzen 21, wie sie in 1 dargestellt ist, ist es auch möglich, dass die erste Kolbenfläche 3 eine glatte Oberfläche aufweist, in der eine Ausnehmung ausgebildet ist, in der die Membran 23 positioniert ist. Um eine gleichmäßige Kraft auf die Membran ausüben zu können, ist es bevorzugt, dass die Membran mittig in der ersten Kolbenfläche 3 angeordnet ist. Es ist jedoch auch möglich, dass die Membran außermittig an jedem beliebigen Ort der ersten Kolbenfläche 3 angeordnet ist.In addition to the embodiment with intersecting slots 21 as they are in 1 is shown, it is also possible that the first piston surface 3 has a smooth surface, in which a recess is formed, in which the membrane 23 is positioned. In order to be able to exert a uniform force on the membrane, it is preferred for the membrane to be centered in the first piston surface 3 is arranged. However, it is also possible that the membrane is off-center at any location of the first piston surface 3 is arranged.

Die Membran 23 deckt vorzugsweise eine hier nicht dargestellte Öffnung im Kolben 1 ab, wobei die Öffnung bei Verwendung der Spritze als Dosierspritze vorzugsweise als Bohrung ausgeführt ist und zur Entnahme der in der Spritze enthaltenen Substanz dient.The membrane 23 preferably covers an opening, not shown here in the piston 1 when the syringe is used as a metering syringe, the opening is preferably designed as a bore and serves to remove the substance contained in the syringe.

Eine Membran ist beispielhaft in 2 dargestellt.A membrane is exemplary in 2 shown.

Die Membran 23 ist zum Beispiel aus einem metallischen Werkstoff oder einem Kunststoff, vorzugsweise einem thermoplastischen Kunststoff, gefertigt. Um zu vermeiden, dass das Material der Membran 23 mit der in der Dosierkammer enthaltenen Substanz reagiert, wird für die Membran 23 vorzugsweise ein Material gewählt, das gegenüber der mit der Spritze zu dosierenden Substanz inert ist.The membrane 23 For example, it is made of a metallic material or a plastic, preferably a thermoplastic. To avoid the material of the membrane 23 reacts with the substance contained in the dosing, is for the membrane 23 preferably a material is selected which is inert to the substance to be metered with the syringe.

Die Membran 23 weist in der hier dargestellten Ausführungsform zwei sich kreuzende schlitzförmige Ausnehmungen 25 auf. Durch die schlitzförmigen Ausnehmungen 25 werden jeweils Membransegmente 27 voneinander getrennt.The membrane 23 has in the embodiment shown here, two intersecting slot-shaped recesses 25 on. Through the slot-shaped recesses 25 each become membrane segments 27 separated from each other.

Am Schnittpunkt der schlitzförmigen Ausnehmungen 25 weist die Membran 23 eine Bohrung 29 auf. Durch die Bohrung 29 sind die Spitzen an den Membransegmenten 27 entfernt.At the intersection of the slot-shaped recesses 25 has the membrane 23 a hole 29 on. Through the hole 29 are the tips on the membrane segments 27 away.

Neben der in 2 dargestellten Ausführungsform mit zwei sich kreuzenden schlitzförmigen Ausnehmungen 25 kann die Membran 23 auch jede beliebige andere Anzahl an schlitzförmigen Ausnehmungen 25 aufweisen, die jeweils in der Membranmitte 23 enden. Die Anzahl der schlitzförmigen Ausnehmungen 25 kann dabei sowohl gerade als auch ungerade sein. Bei einer geraden Anzahl liegen sich vorzugsweise, wie auch bei der in 2 dargestellten Ausführungsform, zwei in der Mitte endende schlitzförmige Ausnehmungen gegenüber, so dass diese sich im Wesentlichen über den gesamten Durchmesser der Membran 23 erstrecken.In addition to the in 2 illustrated embodiment with two intersecting slot-shaped recesses 25 can the membrane 23 also any other number of slot-shaped recesses 25 each, in the middle of the membrane 23 end up. The number of slot-shaped recesses 25 can be both even and odd. In an even number are preferably, as well as in the 2 illustrated embodiment, two in the middle ending slot-shaped recesses, so that they are substantially over the entire diameter of the membrane 23 extend.

Durch die Form der Membran 23 mit den darin ausgebildeten schlitzförmigen Ausnehmungen 25 entstehen Wirbel und Turbulenzen, die den Kraftanstieg beim Erreichen der Flüssigkeit deutlicher werden lassen.Due to the shape of the membrane 23 with the slot-shaped recesses formed therein 25 create vortex and turbulence, which can be the force increase when reaching the liquid become clearer.

Die Membran 23 weist vorzugsweise eine Wölbung auf. Solange die erste Kolbenfläche 3 nicht in Kontakt mit der in der Dosierkammer der Spritze enthaltenen Substanz steht, ragt die Wölbung der Membran dabei aus der ersten Kolbenfläche 3 hervor. Durch die zusätzliche Kraft, die aufgewendet werden muss, sobald die erste Kolbenfläche 3 in Kontakt mit der in der Dosierkammer enthaltenen Substanz steht, wird die Wölbung aufgrund der darauf wirkenden Kraft in den Kolben 1 hineingedrückt.The membrane 23 preferably has a curvature. As long as the first piston surface 3 is not in contact with the substance contained in the metering chamber of the syringe, the curvature of the membrane protrudes from the first piston surface 3 out. Due to the extra force that must be expended as soon as the first piston surface 3 is in contact with the substance contained in the metering chamber, the curvature is due to the force acting thereon in the piston 1 pushed.

In 3 ist ein Kraft-Weg-Diagramm für einen Kolben ohne Membran dargestellt.In 3 is a force-displacement diagram for a piston without membrane shown.

Auf der x-Achse ist der Weg s des Kolbens 1 in mm dargestellt. Die auf den Kolben 1 wirkende Kraft F in Newton ist auf der y-Achse aufgetragen. Es ist zu erkennen, dass die Kraft beim Einschieben des Kolbens 1 zunimmt. Die Zunahme verläuft dabei im Wesentlichen parabelförmig. Eine Unstetigkeit im Verlauf ist nicht zu erkennen.On the x-axis is the path s of the piston 1 shown in mm. The on the piston 1 acting force F in Newton is plotted on the y-axis. It can be seen that the force when inserting the piston 1 increases. The increase is essentially parabolic. A discontinuity in the course can not be seen.

4 zeigt ein Kraft-Weg-Diagramm für einen Kolben mit Membran. 4 shows a force-displacement diagram for a piston with membrane.

Auch in dem in 4 dargestellten Kraft-Weg-Diagramm ist auf der x-Achse der Weg in mm und auf der y-Achse die Kraft in Newton aufgetragen. Die einzige Kurve 31 zeigt die Kraft, die auf den Kolben 1 der Spritze aufgebracht werden muss, um diesen in den Spritzenzylinder hineinzubewegen, um das Volumen der Dosierkammer zu verkleinern. Die Kraft, die aufgebracht werden muss, ist zunächst gering und zeigt nur eine leichte Zunahme. Bei einem Weg von etwas mehr als 40 mm ist ein plötzlicher Anstieg 33 zu beobachten. Dieser plötzliche Anstieg 33 markiert die Position, an der der Kolben 1 die Füllhöhe der in der Dosierkammer enthaltenen Substanz erreicht hat. Die weitere Bewegung, bei der dann die Substanz aus der Dosierkammer herausgedrückt wird, erfolgt wieder mit einer gleichmäßigen, parabolisch verlaufenden Zunahme der Kraft.Also in the in 4 shown force-displacement diagram is plotted on the x-axis of the path in mm and on the y-axis the force in Newton. The only curve 31 shows the force on the piston 1 the syringe must be applied to move it into the syringe barrel to reduce the volume of the metering chamber. The force that needs to be applied is initially low and only showing a slight increase. At a distance of just over 40 mm is a sudden increase 33 to observe. This sudden increase 33 marks the position at which the piston 1 has reached the level of the substance contained in the metering chamber. The further movement, in which the substance is then forced out of the metering chamber, takes place again with a uniform, parabolic increase in the force.

Für die in den 3 und 4 dargestellten Kurven 31 wurde der Kolben 1 jeweils mit einer Geschwindigkeit von 5 mm pro Sekunde bewegt. Die in der Dosierkammer enthaltene Substanz war Wasser. Das maximale Volumen der Dosierkammer betrug 60 ml.For those in the 3 and 4 illustrated curves 31 became the piston 1 each moved at a speed of 5 mm per second. The substance contained in the metering chamber was water. The maximum volume of the metering chamber was 60 ml.

Der Kraftverlauf in Abhängigkeit vom Kolbenweg bei einer Eindrückgeschwindigkeit des Kolbens 1 von 10 mm pro Sekunde ist in 5 dargestellt. Auch hier ist auf der x-Achse der Weg s in mm und auf der y-Achse die Kraft F in Newton aufgetragen. Die Kurve 31 zeigt ebenfalls einen im Wesentlichen parabolischen Verlauf. Jedoch sind Unregelmäßigkeiten bei ca. 50 bis 60 mm Kolbenweg zu erkennen. Diese sind jedoch nicht ausreichend, um beispielsweise anhand der Unregelmäßigkeiten die Füllhöhe der Substanz in der Dosierkammer zu erkennen.The force curve as a function of the piston stroke at a Eindrückgeschwindigkeit the piston 1 of 10 mm per second is in 5 shown. Here, too, the distance s in mm is plotted on the x-axis and the force F in Newton on the y-axis. The curve 31 also shows a substantially parabolic course. However, irregularities in about 50 to 60 mm piston stroke can be seen. However, these are not sufficient, for example, to detect the filling level of the substance in the metering chamber on the basis of the irregularities.

In 6 ist der Kraftverlauf in Abhängigkeit des Kolbenweges für einen Kolben mit Membran dargestellt. Hier zeigt sich bei ca. 42 mm ein starker plötzlicher Anstieg 33 in der Kurve 31. Dieser plötzliche Anstieg 33 markiert wiederum die Füllhöhe der Substanz in der Dosierkammer. Sobald die erste Kolbenfläche 3 die in der Dosierkammer enthaltene Substanz erreicht bzw. sobald alles Gas aus der Dosierkammer entfernt ist, nimmt die Kraft mit einem plötzlichen Anstieg 33 zu.In 6 is the force curve as a function of the piston travel for a piston with membrane shown. Here is a strong sudden increase at about 42 mm 33 in the curve 31 , This sudden increase 33 in turn marks the filling level of the substance in the dosing chamber. As soon as the first piston surface 3 reaches the substance contained in the metering chamber or as soon as all gas is removed from the metering chamber, the force decreases with a sudden increase 33 to.

Durch den erfindungsgemäßen Kolben 1 mit Membran lässt sich so auf einfache Weise durch den plötzlichen Anstieg der Kraftkurve erkennen, wann die erste Kolbenfläche 3 die Höhe des Füllgutes erreicht hat. Die Messung der Kraft erfolgt zum Beispiel mit einem an der Druckfläche 13 oder alternativ an der der ersten Kolbenfläche 3 gegenüberliegenden Bodenfläche des Spritzenzylinders angebrachten Kraftsensor. Alternativ kann die Kraft zum Beispiel auch an der Vorrichtung, mit der der Kolben 1 in dem Spritzenzylinder bewegt wird, erfasst werden. Alternativ ist es auch möglich, die Kraft zu erfassen, mit der der Spritzenzylinder gehalten werden muss, um den Kolben 1 in diesen einzuführen. Hierzu lässt sich jede beliebige, dem Fachmann bekannte Vorrichtung, mit der die Kraft erfasst werden kann, einsetzen.By the piston according to the invention 1 with membrane can be easily recognized by the sudden increase in the force curve, when the first piston surface 3 has reached the height of the contents. The measurement of the force takes place, for example, with a pressure surface 13 or alternatively on the first piston surface 3 opposite bottom surface of the syringe barrel attached force sensor. Alternatively, the force can also be applied, for example, to the device with which the piston 1 is moved in the syringe barrel, are detected. Alternatively, it is also possible to detect the force with which the syringe barrel must be held to the piston 1 to introduce in these. For this purpose, any known to the expert device with which the force can be detected, use.

Eine Spritze mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Kolben wird üblicherweise als Dosierspritze in der kombinatorischen Chemie eingesetzt. Üblicherweis wird bei derartigen Spritzen zunächst die Dosierkammer mit einer zu dosierenden Substanz befüllt und anschließend der Kolben 1 eingesetzt. Um den Kolben 1 schnell einsetzen zu können, ist es notwendig, die Bewegung des Kolbens 1 zu stoppen, sobald dieser den Füllstand erreicht. Hierzu wird das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt. Wenn die Bewegung des Kolbens 1 nicht rechtzeitig gestoppt wird, würde das Füllgut sonst undefiniert aus der Spritze gedrückt werden.A syringe with a piston designed according to the invention is usually used as a metering syringe in combinatorial chemistry. Usually, in such syringes first the dosing chamber is filled with a substance to be dosed and then the piston 1 used. To the piston 1 To be able to use quickly, it is necessary to control the movement of the piston 1 stop as soon as it reaches the level. For this purpose, the inventive method is used. When the movement of the piston 1 If it is not stopped in time, the contents would otherwise be pressed undefined out of the syringe.

Claims (10)

Kolben für eine Spritze, insbesondere eine Injektionsspritze, der in einem Spritzenzylinder in axialer Richtung bewegbar aufgenommen ist und eine erste Kolbenfläche (3) zur Begrenzung einer Dosierkammer im Spritzenzylinder umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kolbenfläche (3) eine Membran (23) umfasst.Piston for a syringe, in particular a syringe, which is received in a syringe barrel in the axial direction movable and a first piston surface ( 3 ) for limiting a metering chamber in the syringe cylinder, characterized in that the first piston surface ( 3 ) a membrane ( 23 ). Kolben gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (23) eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 1,0 mm aufweist.Piston according to claim 1, characterized in that the membrane ( 23 ) has a thickness in the range of 0.1 to 1.0 mm. Kolben gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (23) im Wesentlichen mittig in der ersten Kolbenfläche (3) angeordnet ist.Piston according to claim 1 or 2, characterized in that the membrane ( 23 ) substantially centrally in the first piston surface ( 3 ) is arranged. Kolben gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Durchmessers der Membran (23) bezogen auf den Durchmesser der ersten Kolbenfläche (3) im Bereich von 0,125 bis 0,55 liegt.Piston according to one of claims 1 to 3, characterized in that the ratio of the diameter of the membrane ( 23 ) based on the diameter of the first piston surface ( 3 ) is in the range of 0.125 to 0.55. Kolben gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (23) mindestens eine schlitzförmige Ausnehmung (25) aufweist.Piston according to one of claims 1 to 4, characterized in that the membrane ( 23 ) at least one slot-shaped recess ( 25 ) having. Kolben gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (23) aus Edelstahl oder einem Polyolefin gefertigt ist.Piston according to one of claims 1 to 5, characterized in that the membrane ( 23 ) is made of stainless steel or a polyolefin. Kolben gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben eine zweite Kolbenfläche (7) umfasst, die parallel zur ersten Kolbenfläche (3) ausgerichtet ist.Piston according to one of claims 1 to 6, characterized in that the piston has a second piston surface ( 7 ) parallel to the first piston surface ( 3 ) is aligned. Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes einer Spritze, insbesondere einer Injektionsspritze, wobei die Spritze einen Kolben (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst, folgende Schritte umfassend: (a) Einschieben des Kolbens (1) in den Spritzenzylinder, (b) Messen der auf den Kolben (1) wirkenden Kraft, die zum Einschieben benötigt wird, wobei beim Erreichen des Füllgutes durch den Kolben (1) ein Kraftanstieg gemessen wird.Method for determining the fill level of a syringe, in particular an injection syringe, wherein the syringe comprises a piston ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, comprising the following steps: (a) inserting the piston ( 1 ) in the syringe barrel, (b) measuring the on the piston ( 1 ) acting force, which is required for insertion, wherein upon reaching the filling material by the piston ( 1 ) an increase in force is measured. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (1) mit einer konstanten Geschwindigkeit in den Spritzenzylinder eingeschoben wird.Method according to claim 8, characterized in that the piston ( 1 ) is inserted into the syringe barrel at a constant speed. Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der auf den Kolben (1) wirkenden Kraft mindestens ein Kraftsensor im Bereich der Spritze derart angebracht ist, dass mit dem Kraftsensor die Kraft aufgenommen wird, die aufgewendet werden muss, um den Kolben (1) im Spritzenzylinder in axialer Richtung zu verschieben.A method according to claim 8 or 9, characterized in that for the measurement of the piston ( 1 ) force is applied at least one force sensor in the region of the syringe in such a way that with the force sensor the force is absorbed, which must be expended to the piston ( 1 ) in the syringe barrel to move in the axial direction.
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