DE102014017971A1

DE102014017971A1 - Pipettiervorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Pipettiervorrichtung

Info

Publication number: DE102014017971A1
Application number: DE102014017971.0A
Authority: DE
Inventors: Burkhardt Reichmuth; Herbert Belgardt; Stefen Hofmann
Original assignee: Eppendorf SE
Current assignee: Eppendorf SE
Priority date: 2014-12-04
Filing date: 2014-12-04
Publication date: 2016-06-09
Also published as: CN106999937B; EP3227026A1; JP2018504261A; JP6633633B2; US10717077B2; PL3227026T3; US20170341072A1; CN106999937A; WO2016087046A1; EP3227026B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pipettiervorrichtung, insbesondere Pipette oder Repetierpipette, zum Pipettieren von fluiden Laborproben, weist auf: eine elektrische Steuereinrichtung, mit der ein Pipettiervorgang elektrisch steuerbar ist, ein bewegbares Teil, durch dessen Bewegung die fluide Probe pipettierbar ist, eine elektrisch ansteuerbare Motoreinrichtung, mit der die Bewegung des bewegbaren Teils in Abhängigkeit von mindestens einem, die Geschwindigkeit des bewegbaren Teils definierenden ersten Geschwindigkeitswert antreibbar ist, eine Messeinrichtung, mit der mindestens ein Messwert messbar ist, der durch den beim Pipettieren der fluiden Probe bewirkten Strömungswiderstand beeinflusst wird, wobei die elektrische Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, dass der mindestens eine erste Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit von mindestens einen Messwert durch die elektrische Steuereinrichtung festlegbar ist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Betreiben der Pipettiervorrichtung.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Pipettiervorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer elektronischen Pipettiervorrichtung.
Solche Pipettiervorrichtungen werden üblicherweise in medizinischen, biologischen, biochemischen, chemischen und anderen Laboratorien verwendet. Sie dienen im Labor zum Transport und Übertragen von fluiden Proben mit kleinen Volumina, insbesondere zur präzisen Dosierung der Proben. Bei Pipettiervorrichtungen werden z. B. flüssige Proben mittels Unterdruck in Pipettenbehälter, z. B. Pipettenspitzen, eingesaugt, dort gelagert, und am Zielort wieder aus diesen abgegeben. Eine elektronische Pipettiervorrichtung verwendet mindestens einen elektronischen Betriebsparameter, der den Betrieb der Pipettiervorrichtung zumindest beeinflusst oder steuert. Elektronische Pipettiervorrichtungen werden nachfolgend auch abgekürzt mit dem Begriff „Pipettiervorrichtungen” bezeichnet.
Zu den Pipettiervorrichtungen gehören z. B. handgehaltene Pipetten und Repetierpipetten, wobei letztere auch als Dispenser bezeichnet werden. Unter einer Pipette wird ein Gerät verstanden, bei dem mittels einer Bewegungseinrichtung, die dem Gerät zugeordnet ist und die insbesondere einen Kolben aufweisen kann, eine zu pipettierende Probe in einen mit der Pipette lösbar verbundenen Pipettierbehälter, insbesondere eine Pipettenspitze, eingesaugt werden kann. Bei einer Luftpolsterpipette ist der Kolben dem Gerät zugeordnet und zwischen der zu pipettierenden Probe und dem Kolbenende befindet sich ein Luftpolster, das beim Aufnehmen der Probe in den Pipettierbehälter unter einem Unterdruck steht, durch den die Probe in den Pipettierbehälter gesaugt wird. Unter einem Dispenser wird ein Gerät verstanden, bei dem mittels einer Bewegungseinrichtung, die insbesondere einen Kolben aufweisen kann, ein zu pipettierendes Volumen in einen mit dem Dispenser verbundenen Pipettierbehälter, insbesondere eine nach dem Spritzenprinzip ausgestaltete Dispenserspitze, eingesaugt werden kann, wobei die Bewegungseinrichtung zumindest teilweise dem Pipettierbehälter zugeordnet ist, indem z. B. der Kolben im Pipettierbehälter angeordnet ist. Beim Dispenser befindet sich das Kolbenende sehr nahe an der zu pipettierenden Probe oder in Kontakt mit dieser, weshalb man den Dispenser auch als Direktverdrängerpipette bezeichnet. Pipettenspitzen oder Dispenserspitzen bestehen vorzugsweise aus Kunststoff und können als Einmalartikel nach Gebrauch weggeworfen bzw. durch eine frische Pipettenspitze oder Dispenserspitze ersetzt werden. Pipettenspitzen oder Dispenserspitze werden in verschiedenen Größen für Dosierungen in verschiedenen Volumenbereichen zur Verfügung gestellt.
Bei einer Pipettiervorrichtung kann die durch eine einzelne Betätigung abgegebene Probenmenge der in das Gerät aufgesaugten Probenmenge entsprechen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass eine mehreren Abgabemengen entsprechende aufgenommene Probenmenge schrittweise wieder abgegeben wird. Zudem wird zwischen Einkanal-Pipettiervorrichtungen und Mehrkanal-Pipettiervorrichtungen unterschieden, wobei Einkanal-Pipettiervorrichtungen nur einen einzigen Abgabe-/Aufnahmekanal enthalten und Mehrkanal-Pipettiervorrichtungen mehrere Abgabe-/Aufnahmekanäle enthalten, die insbesondere das parallele Abgeben oder Aufnehmen mehrerer Proben erlauben.
Beispiele für eine handgehaltene, elektronische Pipette ist die Eppendorf Xplorer^® der Eppendorf AG, Deutschland, Hamburg; Beispiele für handgehaltene, elektronische Dispenser sind die Multipette stream^® und Multipette Xstream^® der Eppendorf AG, Deutschland, Hamburg. Diese Geräte werden, wie auch die Pipettiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, elektrisch betrieben, indem das pipettierende bewegbare Teil, insbesondere der Kolben, durch eine elektrische Motoreinrichtung der Pipettiervorrichtung bewegt wird.
Elektrische Pipettiervorrichtungen bieten zahlreiche Vorteile gegenüber nicht-elektronischen Pipettiervorrichtungen, da eine Vielzahl von Funktionen in einfacher Weise implementiert werden können. Insbesondere lässt sich bei elektronischen Pipettiervorrichtungen die Durchführung von bestimmten, programmgesteuerten Pipettiervorgängen vereinfachen, indem diese automatisiert oder teil-automatisiert werden. Typische Betriebsparameter zum Steuern solcher Pipettiervorgänge mittels entsprechender Pipettierprogramme betreffen das Volumen beim Ansaugen oder Abgeben von Flüssigkeit, deren Reihenfolge und Wiederholungen, und gegebenenfalls zeitliche Parameter bei der zeitlichen Verteilung dieser Vorgänge. Solche Betriebsparameter werden insbesondere vom Benutzer oder vom Gerät vorgegeben, so dass die von diesen Betriebsparametern abhängigen Pipettiervorgänge unflexibel und oft wenig effizient festgelegt sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte elektronische Pipettiervorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer elektronischen Pipettiervorrichtung bereitzustellen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe insbesondere durch gemäß Anspruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 11. Bevorzugte Ausgestaltungen sind insbesondere Gegenstände der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Pipettiervorrichtung, insbesondere Pipette oder Repetierpipette, zum Pipettieren von fluiden Laborproben, weist auf: eine elektrische Steuereinrichtung, mit der ein Pipettiervorgang elektrisch steuerbar ist, ein bewegbares Teil, durch dessen Bewegung die fluide Probe pipettierbar ist und insbesondere pipettiert wird, eine elektrisch ansteuerbare Motoreinrichtung, mit der die Bewegung des bewegbaren Teils in Abhängigkeit von mindestens einem, die Geschwindigkeit des bewegbaren Teils definierenden ersten Geschwindigkeitswert antreibbar ist und insbesondere angetrieben wird, eine Messeinrichtung, mit der mindestens ein Messwert messbar ist bzw. gemessen wird, der durch den beim Pipettieren der fluiden Probe bewirkten Strömungswiderstand beeinflusst wird, wobei die elektrische Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, dass der mindestens eine erste Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit von mindestens einen Messwert durch die elektrische Steuereinrichtung festlegbar ist und insbesondere festgelegt wird. Vorzugsweise ist die elektrische Steuereinrichtung dazu ausgebildet, dass der mindestens eine erste Geschwindigkeitswert, insbesondere zumindest in einem Betriebszustand der Pipettiervorrichtung, in Abhängigkeit von dem mindestens einen Messwert durch die elektrische Steuereinrichtung festgelegt ist.
Die erfindungsgemäße Pipettiervorrichtung bietet den Vorteil, dass die Geschwindigkeit des beim Pipettieren, insbesondere bei Flüssigkeitsaufnahme und/oder Flüssigkeitsabgabe elektrisch angetriebenen Teils, insbesondere des Kolbens, automatisch angepasst werden kann. Dadurch ist der Betrieb der Pipettiervorrichtung bei Flüssigkeitsaufnahme und/oder Flüssigkeitsabgabe flexibler. Insbesondere ist eine solche Pipettiervorrichtung nicht darauf beschränkt, den Pipettiervorgang in Abhängigkeit von einem einzigen, vom Benutzer gewählten oder von der Pipettiervorrichtung vorgegebenen Geschwindigkeitswert durchzuführen. Vielmehr kann die Geschwindigkeit des Pipettiervorgangs an den Strömungswiderstand angepasst werden, der beim Pipettieren der fluiden Probe auftritt, bei Flüssigkeitsaufnahme und/oder Flüssigkeitsabgabe. Dieser erste Geschwindigkeitswert ist insbesondere proportional zur Pipettiergeschwindigkeit. Darunter wird die pro Zeiteinheit durch einen Öffnungsquerschnitt transportierte Probenmenge der fluiden Probe verstanden. Der Öffnungsquerschnitt kann der Öffnungsquerschnitt eines mit der Pipettiervorrichtung verbundenen Transportbehälters sein, insbesondere einer Pipettenspitze oder einer Dispenserspitze.
Der Erfindung liegt die Erfahrung zugrunde, dass die Pipettiergeschwindigkeit aufgrund des auftretenden Strömungswiderstands nicht beliebig hoch sein kann. Einerseits ist die Motorleistung einer Pipettiervorrichtung beschränkt und eine Überlastung soll vermieden werden. Andererseits wird eine überhöhte Geschwindigkeit zu Dosierungsfehlern führen. Ein Dosierungsfehler kann z. B. entstehen, wenn aufgrund einer hohen Viskosität der Probe das Luftpolster zwischen einem Kolben und der Probe beim Pipettieren erhöht wird. Es wurde im Rahmen der Erfindung ferner festgestellt, dass Benutzer die Pipettiergeschwindigkeit oftmals relativ klein wählen, was einen relativ langdauernden Pipettiervorgang zur Folge hat. Es werden meist bekannte Standardwerte für die Geschwindigkeitswerte gewählt oder von der Pipettiervorrichtung standardmäßig verwendet.
Die Erfindung bietet einerseits die Möglichkeit, die Pipettiervorrichtung so auszubilden und den mindestens einen ersten Geschwindigkeitswert so anzupassen, dass ein vom Benutzer oder von der Pipettiervorrichtung vorgewählter Geschwindigkeitswert automatisch reduziert wird, um Pipettierfehler zu vermeiden, und/oder dass die vorgewählte Geschwindigkeit nach Überprüfung beibehalten wird. Durch die Erfindung besteht andererseits die Möglichkeit, die Pipettiervorrichtung so auszubilden und den Geschwindigkeitswert so anzupassen, dass der mindestens eine erste Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit vom Strömungswiderstand erhöht wird, wodurch die Dauer der Pipettiervorgänge verkürzt wird, und die Produktivität bei der Verwendung der Pipettiervorrichtung erhöht wird.
Der Strömungswiderstand ist bekannt als die physikalische Größe, welche die Kraft bezeichnet, die das Fluid seiner Bewegung entgegensetzt. Der Strömungswiderstand wird vom Druckwiderstand und vom Reibungswiderstand geprägt. Die Strömungswiderstandskraft F_W ist abhängig von der Anströmgeschwindigkeit v, der Dichte ρ und der dynamischen Viskosität (Zähigkeit) η des Fluids sowie dem geometrischen Abmaß L des angeströmten Körpers. Somit hängt bei konstantem Strömungswiderstand, der insbesondere bei einer maximal zulässigen Motorleistung gemessen werden kann, die Geschwindigkeit der Fluidströmung, und damit die Geschwindigkeit des bewegbaren Teils (Kolben), das die Fluidströmung bewirkt, insbesondere von der Viskosität des Fluids ab. Mit Pipettiervorrichtungen werden unterschiedliche fluide Proben mit unterschiedlichen Viskositäten pipettiert. Die zum Pipettieren geeigneten Bereiche möglicher Geschwindigkeitswerte hängen von der Viskosität der jeweiligen Probe ab. In diesen geeigneten Bereichen ist die durch das bewegbare Teil, insbesondere den Kolben, bewegte Probenmenge proportional zu der Auslenkung des Kolbens. Bei einer nicht-homogenen fluiden Probe kann der Strömungswiderstand zudem durch Variationen der Viskositätsverteilung in der Probe geprägt sein, insbesondere durch in der fluiden Probe vorhandene Feststoffe, wie etwa Flocken oder Fäden, oder andere Partikel, Agglomerate oder Phasenunterschiede in der Probe.
Der von der Messeinrichtung erfasste Messwert wird durch den beim Pipettieren der fluiden Probe bewirkten Strömungswiderstand beeinflusst. Der Messwert kann bei Flüssigkeitsaufnahme und Flüssigkeitsabgabe unterschiedlich sein und separat bestimmt werden oder kann gleich sein. Insbesondere hängt der Messwert vom Strömungswiderstand ab, bzw. ist eine bekannte Relation oder Funktion in Abhängigkeit vom Strömungswiderstand. Die Relation kann insbesondere eine vorbekannte tabellarische Zuordnung von Geschwindigkeitswerten und Messwerten sein, oder eine mathematische Funktion, mit der sich eindeutige Zuordnungen der Werte berechnen lassen.
Da der Strömungswiderstand von der Viskosität der Probe abhängt, hängt der Messwert von der Viskosität der Probe ab. Als Möglichkeit, den Strömungswiderstand zumindest indirekt zu messen, bzw. um den Messwert zu erfassen, wird in einer bevorzugten Gestaltung der Pipettiervorrichtung insbesondere ein elektrischer Betriebsparameter der elektrischen Motoreinrichtung ausgewertet, wobei dieser Betriebsparameter insbesondere charakteristisch ist für den Energieverbrauch oder die physikalische Größe der Arbeit, welchen/welche die Motoreinrichtung unter vorgegebenen Betriebsbedingungen, insbesondere bei vorgegebenem Geschwindigkeitswert, verrichtet. Es kann insbesondere ein den Energieverbrauch der Motoreinrichtung unter vorgegebenen Betriebsbedingungen charakterisierender Messwert gemessen werden. Alternativ kann dieser Messwert direkt die Kraft oder ein Drehmoment messen, die/das zum Bewegen des bewegbaren Teils während des Messvorgangs notwendig ist. Vorzugsweise wird, insbesondere bei vorgegebenem Geschwindigkeitswert des bewegbaren Teils, der dabei anfallende Motorstrom der elektrischen Motoreinrichtung erfasst. Es kann ferner der mindestens eine Messwert auch dadurch gemessen werden, dass bei einer Pipettiervorrichtung eine pro Zeiteinheit durch einen Öffnungsquerschnitt tretende Fluidmenge gemessen wird, die beim Pipettiervorgang bewegt wird.
Die Messeinrichtung ist vorzugsweise in die elektrische Motoreinrichtung integriert. Eine elektrische Motoreinrichtung ist vorzugsweise dazu ausgebildet, einen Betriebsparameter der Motoreinrichtung zu erfassen und verfügbar zu machen, so dass dieser Betriebsparameter insbesondere von der elektrischen Steuereinrichtung ausgelesen werden kann. Der Betriebsparameter ist vorzugsweise der Motorstrom der Motoreinrichtung. Die Motoreinrichtung kann einen Teil der elektrischen Steuereinrichtung der Pipettiervorrichtung aufweisen. Insbesondere kann die Steuereinrichtung der Motoreinrichtung diese Messeinrichtung aufweisen und/oder kann dazu ausgebildet sein, den mindestens einen ersten Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit von dem mindestens einen Messwert festzulegen. Die Motoreinrichtung kann insbesondere programmgesteuert arbeiten, kann softwaregesteuert ausgebildet sein und/oder kann eine in die Steuereinrichtung der Motoreinrichtung integrierte Regeleinrichtung aufweisen. Die elektrische Steuereinrichtung ist insbesondere dazu ausgebildet, die Motoreinrichtung zu steuern, und/oder ist insbesondere dazu ausgebildet, die Motoreinrichtung mittels einer Regeleinrichtung der Steuereinrichtung geregelt zu steuern, wobei der mindestens eine Messwert insbesondere eine Messgröße dieser Regelung sein kann, und der mindestens eine Geschwindigkeitswert eine Stellgröße dieser Regelung sein kann. Die Regeleinrichtung ist vorzugsweise als Proportional-Differential-Regler (PD-Regler) ausgebildet.
Die Messeinrichtung und/oder die Steuereinrichtung ist insbesondere dazu konfiguriert, dass der mindestens eine Messwert, der durch den beim Pipettieren der fluiden Probe bewirkten Strömungswiderstand beeinflusst wird, gemessen wird, während die Motoreinrichtung das bewegbare Teil antreibt. Diese Messung erfolgt vorzugsweise ohne dass die Bewegung des bewegbaren Teils durch diese Messung unterbrochen wird. Dadurch erfolgt das Pipettieren insbesondere ohne Unterbrechung durch die Messung, wodurch die Effizienz der Pipettiervorrichtung verbessert wird. Die Messeinrichtung und/oder die Steuereinrichtung ist insbesondere dazu konfiguriert, dass der mindestens eine erste Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit von mindestens einen Messwert durch die elektrische Steuereinrichtung festgelegt wird, während die Motoreinrichtung das bewegbare Teil antreibt, vorzugsweise ohne dass die Bewegung des bewegbaren Teils durch diese Festlegung des mindestens einen ersten Geschwindigkeitswertes unterbrochen wird.
Eine elektrische Motoreinrichtung kann einen elektrisch angetriebenen Schrittmotor aufweisen. Es ist auch möglich, dass die Motoreinrichtung einen Linearmotor aufweist. Vorzugsweise weist die elektrische Motoreinrichtung einen Gleichstrommotor auf, der vorzugsweise von einer konstanten Gleichspannung angetrieben wird, die insbesondere bei 4 V bis 40 V, insbesondere bei 15 V liegt. Der Gleichstrommotor wird vorzugsweise schrittweise angetrieben. Dies kann dadurch erfolgen, dass er von der bzw. einer elektrischen Steuereinrichtung durch eine Rechteckspannung angesteuert wird, deren Tastverhältnis insbesondere die Schrittdauer definiert. Die Rechteckspannung kann insbesondere zwischen 0 V und 15 V verlaufen. Ein Schritt kann durch eine Periode der periodischen Rechteckspannung definiert sein.
Es ist möglich, dass die Pipettiervorrichtung eine Getriebeeinrichtung aufweist, die insbesondere zwischen Motoreinrichtung und bewegbarem Teil angeordnet ist, um die von der Motoreinrichtung erzeugte Bewegung auf das bewegbare Teil, insbesondere den Kolben, zu übertragen, insbesondere um eine Drehzahl zu übersetzen oder zu untersetzen. Die elektrische Motoreinrichtung kann einen Rotor aufweisen. Der Rotor kann eine Spindel der Getriebeeinrichtung rotieren, die wiederum die Translationsbewegung eines Kolbens der Pipettiervorrichtung bewirken kann. Der Rotor, die Spindel oder der Kolben können jeweils als dieses bewegbare Teil aufgefasst werden. Die Geschwindigkeit des Rotors bestimmt auf diese Weise eindeutig die Geschwindigkeit des Kolbens, und somit die Geschwindigkeit des Pipettiervorgangs. Der Geschwindigkeitswert kann insbesondere die Geschwindigkeit eines translatorisch bewegbaren Teils sein, insbesondere eines Kolbens, oder kann eine Rotationsgeschwindigkeit sein, insbesondere eines drehend bewegbaren Teils, z. B. des Rotors oder einer Spindel. Der mindestens eine Geschwindigkeitswert kann insbesondere proportional zu einer Motordrehzahl sein, oder kann eine Motordrehzahl sein. Der Geschwindigkeitswert kann, insbesondere falls die Motoreinrichtung einen schrittweise betriebenen Elektromotor aufweist, proportional der Anzahl von Schritten pro Zeiteinheit sein.
Die elektrische Steuereinrichtung kann elektrische Schaltkreise aufweisen, insbesondere integrierte Schaltkreise, und/oder kann einen Mikroprozessor aufweisen und/oder eine CPU, Datenspeicher und/oder Programmspeicher. Die Steuereinrichtung kann zum Verarbeiten eines Programmcodes ausgebildet sein. Der Programmcode kann dazu ausgebildet sein, den mindestens einen ersten Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit von dem mindestens einen Messwert zu bestimmen und kann insbesondere dazu ausgebildet sein, die bevorzugten Ausgestaltungen dieser Funktion der Pipettiervorrichtung zu implementieren, die im Rahmen der Erfindung beschrieben sind.
Die elektrische Steuereinrichtung ist insbesondere dazu ausgebildet, einen Pipettiervorgang gemäß mindestens einem, insbesondere gemäß mehrerer, Betriebsparameter zu steuern, insbesondere automatisch oder halbautomatisch zu steuern. Automatisch zu steuern bedeutet, dass zur Durchführung des Pipettiervorgangs im Wesentlichen nur ein Startsignal vom Benutzer über eine Benutzerschnittstelleneinrichtung der Pipettiervorrichtung eingegeben wird, und/oder dass insbesondere der Aufnahmevorgang mindestens einer fluiden Probe in mindestens ein mit der Pipettiervorrichtung verbundenes Transportbehältnis erfolgen kann bzw. erfolgt, ohne dass eine Benutzereingabe erforderlich ist und/oder dass insbesondere der Abgabevorgang mindestens einer fluiden Probe aus mindestens einem, mit der Pipettiervorrichtung verbundenen Transportbehältnis erfolgen kann bzw. erfolgt, ohne dass eine Benutzereingabe erforderlich ist. Bei einer halbautomatischen Steuerung ist zur Durchführung des Aufnahme- bzw. Abgabevorgangs neben der Eingabe eines Startsignals mindestens eine weitere Benutzereingabe erforderlich, z. B. eine Eingabe, mit der der Benutzer mindestens einen zu verwendenden Betriebsparameter nach Eingabe des Startsignals und vor Durchführung des Pipettiervorgangs bestätigt. Beide, die automatische und die halbautomatische Steuerung des Pipettiervorgangs sehen vor, die Bewegung des bewegbaren Teils beim Pipettiervorgang durch den Antrieb der Motoreinrichtung durchzuführen.
Die elektrische Pipettiervorrichtung kann dazu ausgebildet sein, in einem Betriebsmodus oder mehreren Betriebsmodi betrieben zu werden. Ein Betriebsmodus kann vorsehen, dass ein Satz mit einem oder mehreren Betriebsparametern der Pipettiervorrichtung, die einen Pipettiervorgang der Pipettiervorrichtung beeinflussen oder steuern, automatisch abgefragt, eingestellt und/oder angewandt wird. Die Entscheidung, wie der Wert eines Betriebsparameters lauten soll, wird bei der Benutzung der Pipettiervorrichtung in der Regel vom Benutzer jeweils getroffen und der Betriebsparameter entsprechend festgelegt. Mindestens ein Betriebsparameter des Betriebsparametersatzes, insbesondere dieser mindestens eine Geschwindigkeitswert eines Geschwindigkeitsparameters, wird von der elektrischen Steuereinrichtung festgelegt.
Ein Pipettiervorgang einer programmierbaren Pipettiervorrichtung kann typischer Weise vorsehen, dass gemäß eines Pipettierprogramms eine bestimmte Probenmenge aus einem Startbehälter in einen mit der Pipettiervorrichtung verbundenen Pipettierbehälter aufgenommen wird und insbesondere anschließend wieder in einen Zielbehälter abgegeben wird, insbesondere dosiert abgegeben wird. Je nach Anwendung können die Aufnahme und oder die Abgabe der Probe(n) bestimmten Ordnungsmustern, insbesondere Reihenfolgen, von Aufnahme- und Abgabeschritten folgen, können zeitabhängig erfolgen und können zeitlich abgestimmt sein. Ein Pipettiervorgang lässt sich vorzugsweise durch einen Satz aus Betriebsparametern steuern, mit denen die genannten Vorgänge in der gewünschten Weise beeinflussbar sind.
Betriebsparameter zum Steuern eines Pipettiervorgangs betreffen vorzugsweise die Einstellung des zu pipettierenden Volumens, beim Schritt des Ansaugens der Probe in einen mit der Pipettiervorrichtung verbundenen Pipettierbehälter oder beim Schritt des Abgebens der Probe aus diesem Pipettierbehälter, gegebenenfalls die Reihenfolge und Wiederholungen dieser Schritte, und gegebenenfalls zeitliche Parameter bei der zeitlichen Verteilung dieser Vorgänge, insbesondere auch die zeitliche Veränderung solcher Vorgänge, insbesondere die Geschwindigkeit anhand dieses Geschwindigkeitswertes und/oder Beschleunigung des Ansaugens oder Abgebens der Probe. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der mindestens eine Geschwindigkeitswert eines Geschwindigkeitsparameters von der Steuereinrichtung festgelegt wird.
Der Pipettiervorgang ist vorzugsweise durch den Betriebsparametersatz eindeutig festgelegt. Dieser Betriebsparametersatz wird vorzugsweise zumindest teilweise und vorzugsweise vollständig vom Benutzer ausgewählt und/oder eingegeben, insbesondere über die Bedieneinrichtung der Pipettiervorrichtung. Durch einen Betriebsparametersatz wird vorzugsweise ein Steuerprogramm zur Durchführung des gewünschten Pipettiervorgangs gesteuert. Das Steuerprogramm kann jeweils in Form von elektrischen Schaltkreisen der Steuereinrichtung ausgebildet sein, und/oder durch einen ausführbaren Programmcode ausgebildet sein, der geeignet ist zum Steuern der Steuereinrichtung, die vorzugsweise programmcode-steuerbar ist und vorzugsweise programmierbar ist.
Die Pipettiervorrichtung ist vorzugsweise dazu ausgebildet, die vom Benutzer eingegebenen Parameterwerte automatisch zu überprüfen und mit einem erlaubten Bereich des jeweiligen Betriebsparameters zu vergleichen. Liegt der vom Benutzer eingegebene Parameterwert außerhalb des zulässigen Bereichs, wird vorzugsweise die Eingabe entweder nicht akzeptiert oder auf eine Default-Wert gesetzt, der z. B. der Minimalwert oder der Maximalwert oder der zuletzt zulässig eingegebene Wert sein kann.
Ein Betriebszustand der Pipettiervorrichtung bezeichnet einen Bereitschaftszustand der Pipettiervorrichtung, in dem die zur Durchführung eines Pipettiervorgangs erforderlichen Betriebsparameter einen Wert aufweisen, so dass der Pipettiervorgang anhand dieser Werte durchgeführt werden kann.
Vorzugsweise ist die elektrische Steuereinrichtung dazu ausgebildet, den mindestens einen Messwert automatisch auszuwerten und in Abhängigkeit vom Ergebnis dieser Auswertung den mindestens einen ersten Geschwindigkeitswert insbesondere automatisch zu verändern. Es ist möglich, dass diese Funktion vom Benutzer aktivierbar bzw. deaktivierbar ist, indem die Pipettiervorrichtung entsprechende Eingabe- und/oder Auswahlmöglichkeit bietet. Es ist also diese Funktion insbesondere in zumindest einem Betriebszustand der Pipettiervorrichtung aktiviert, während es auch einen Betriebszustand geben kann, indem diese Funktion zwar in der Pipettiervorrichtung vorhanden ist, aber deaktiviert ist.
Die genannte automatische Veränderung des mindestens einen Geschwindigkeitswertes kann vorsehen, dass ein Geschwindigkeitswert erhöht wird oder reduziert wird. Sie sieht vorzugsweise nicht vor, dass der mindestens eine erste Geschwindigkeitswert auf Null gesetzt wird, so dass sich das bewegbare Teil während des Pipettiervorgangs nicht bewegen würde. Dennoch ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Pipettiervorrichtung vorgesehen, dass die Auswertung des mindestens einen Messwertes ergibt, dass der Pipettiervorgang abgebrochen werden muss, weil der mindestens eine Geschwindigkeitswert in einem unzulässigen Bereich liegt. Dieser Fall ist nicht zu verwechseln mit der erfindungsgemäßen Funktion, dass der mindestens eine Geschwindigkeitswert von der Steuereinrichtung in Abhängigkeit vom mindestens einen Messwert festgelegt bzw. verändert wird. Das Abbrechen des Pipettiervorgangs kann z. B. erfolgen, wenn die Messung einen Messwert, insbesondere einen Wert für den Motorstrom, aus einem Bereich ergibt, in dem ein Betrieb der Pipettiervorrichtung zu deren Beschädigung führen kann. Diese Abbruchbedingung wird auch als Notabschaltung bezeichnet.
Wenn die Pipettiervorrichtung dazu ausgebildet ist, den Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit vom Messwert zu reduzieren, ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass eine Notabschaltung vermieden werden kann. Dies kann insbesondere erreicht werden, indem während einer ersten Zeitspanne des Pipettiervorgangs, z. B. innerhalb einer ersten Zeitspanne von vorzugsweise 50 ms, vorzugsweise 30 ms, vorzugsweise 25 ms, besonders vorzugsweise 20 ms, vorzugsweise 15 ms, vorzugsweise 10 ms, insbesondere gemessen nach dem Erreichen eines Sollwerts für den ersten Geschwindigkeitswertes, die Messung durchgeführt wird und in Abhängigkeit vom Ergebnis der Messung der mindestens eine erste Geschwindigkeitswert ggf. reduziert wird. Dieselbe Messung kann verwendet werden, um eine Auswertung vorzunehmen, aufgrund der die Notabschaltung erfolgt. Alternativ kann nach einer anderen Zeitspanne, die sich insbesondere an diese erste Zeitspanne unmittelbar anschließen kann, eine zweite Messung erfolgen, um diese Auswertung vorzunehmen, aufgrund der die Notabschaltung erfolgt. Dadurch ist es möglich, den Geschwindigkeitswert durch die erste Messung zu reduzieren, um den Pipettiervorgang zu optimieren, und durch dieselbe oder die zweite Messung sicherzustellen, dass eine Notabschaltung erfolgen kann, um die Pipettiervorrichtung zu schützen und gegebenenfalls eine Verschwendung der Probe zu vermeiden.
Alternativ oder ergänzend zu der Messeinrichtung kann auch die Drehzahl des elektromotorischen Antriebs und/oder die Geschwindigkeit der Bewegung des bewegbaren Teils, insbesondere des Kolbens einer Pipette oder des Spritzenkolbens einer Dispenserspitze, mittels eines Sensors gemessen werden. Hierzu können entsprechend auch mehrere Sensoren vorgesehen sein.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet den mindestens einen ersten Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit vom mindestens einen Messwert kontinuierlich zu ändern, oder stufenweise zu ändern. Vorzugsweise sind mehrere verschiedene konstante Geschwindigkeitsstufen des mindestens einen ersten Geschwindigkeitswertes vorgesehen. Diese Geschwindigkeitsstufen können in Abhängigkeit vom mit der Pipettiervorrichtung während eines Pipettiervorgnags verbundenen Typs des Transportbehälters gewählt sein, insbesondere vom Maximalvolumen des Typs, und können insbesondere automatisch oder manuell gewählt sein. Beispielsweise können jeweils N3 mit 5 <= N3 <= 50 Geschwindigkeitsstufen je vorgebbarem Typ von Transportbehälter vorgesehen sein, wobei die Geschwindigkeitsstufen der jeweiligen vorgebbaren Transportbehälter unterschiedlich zueinander sind. Hierdurch wird den unterschiedlichen Strömungsverhältnissen und Widerstandsverhältnissen, die insbesondere in Abhängigkeit von der Geometrie des Transportbehälters auftreten können, Rechnung getragen.
Vorzugsweise ändert die Steuereinrichtung stufenweise den mindestens einen ersten Geschwindigkeitswert, und reduziert diesen insbesondere stufenweise, wenn jeweils innerhalb einer vorgebbaren Zeit eine höhere Geschwindigkeitsstufe nicht erreicht wird oder ein jeweils für den jeweiligen Geschwindigkeitswert vorgebbarer Strom zum Betreiben der Motoreinrichtung überschritten wird. Die vorgebbare Zeit kann hierbei im ms-Bereich liegen und vorzugsweise zwischen 10 und 50 ms, insbesondere vorzugsweise zwischen 20 und 40 ms und insbesondere vorzugsweise bei 25 ms.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, die Berechnung mindestens eines ersten Geschwindigkeitswertes, bzw. eines Geschwindigkeitsprofils aus mehreren dieser ersten Geschwidigkeitswerte, vorzugsweise innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne durchzuführen, die vorzugsweise 1 ms, vorzugsweise 800 μs, vorzugsweise 500 μs und besonders bevorzugt 300 μs beträgt. Das hat den Vorteil, dass ein Pipettieren mit nicht-optimiertem ersten Geschwindigkeitswert nur innerhalb einer solchen sehr kurzen Zeit erfolgt, bevor der Geschwindigkeitswert angepasst wird und der Pipettiervorgang optimal verläuft.
Bei der Berechnung des Geschwindigkeitsprofils aus mehreren dieser ersten Geschwidigkeitswerte wird vorzugsweise die bereits zurückgelegte Strecke des bewegbaren Teils, insbesondere des Kolbens der Pipettiervorrichtung oder des Kolbens einer Dispenserspitze, berücksichtigt und in die Berechnung einbezogen. Dadurch wird eine hohe Präzision des zu pipttierenden Probenvolumens beim Pipettiervorgang erreicht.
Vorzugsweise ist die elektrische Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, dass in zumindest einem Betriebszustand der Pipettiervorrichtung der mindestens eine erste Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit von mindestens einen Messwert durch die elektrische Steuereinrichtung erhöht wird.
Vorzugsweise ist ein Pipettiervorgang durch mindestens einen Zeitwert charakterisiert und die Steuereinrichtung ist vorzugsweise dazu ausgebildet, den mindestens einen ersten Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit von dem mindestens einen Zeitwert festzulegen, so dass ein Pipettiervorgang unter Beachtung des mindestens einen Messwertes insbesondere innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne durchgeführt werden kann. Dies erfolgt unter Berücksichtigung des mindestens einen Messwertes, der insbesondere den Strömungswiderstand charakterisiert. Dadurch kann der Pipettiervorgang hinsichtlich des Zeitwertes angepasst bzw. optimiert werden. Insbesondere kann der Zeitwert reduziert werden und insbesondere die Gesamtdauer eines Pipettiervorgangs unter Beachtung des mindestens einen Messwertes minimiert werden. Die Steuereinrichtung weist vorzugsweise einen Zeitgeber auf.
Vorzugsweise ist die elektrische Steuereinrichtung dazu ausgebildet, dass der mindestens eine Geschwindigkeitswert automatisch derart in Abhängigkeit von dem mindestens einen Messwert festgelegt wird, dass ein vorbestimmter Toleranzbereich für den mindestens einen Messwert nicht verlassen wird. Dadurch ist insbesondere eine Regelung des mindestens einen ersten Geschwindigkeitswertes, der dann als Stellgröße dient, in Abhängigkeit vom mindestens einen Messwert möglich, der dann als Messgröße der Regelung dient. Der Toleranzbereich kann, ebenso wie der mindestens eine Referenzwert, vorbestimmt sein und in einem Datenspeicher der Pipettiervorrichtung abgelegt sein, oder kann dort ablegbar sein, insbesondere durch den Benutzer oder durch ein maschinell durchgeführtes Abspeichern.
Vorzugsweise ist ein Pipettiervorgang durch mindestens einen Energieverbrauchswert, insbesondere einen Stromverbrauchswert, der Pipettiervorrichtung, insbesondere der Motoreinrichtung, charakterisiert, und die Steuereinrichtung ist vorzugsweise dazu ausgebildet, den mindestens einen ersten Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit von dem mindestens einen Energieverbrauchswert festzulegen, so dass ein Pipettiervorgang insbesondere bei einem vorgegebenen, insbesondere minimalen, Energieverbrauchswert durchgeführt wird. Das kann einerseits dazu genutzt werden, die tolerierten Werte für den Strömungswiderstand, der sich unmittelbar auf den Energieverbrauch auswirkt, einzuhalten, um einen zuverlässigen und präzisen Pipettiervorgang zu ermöglichen.
Andererseits, nämlich alternativ oder zusätzlich, kann diese Funktion genutzt werden, um den Energieverbrauch des Gerätes zu optimieren, insbesondere um den Energieverbrauch innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs für den mindestens einen ersten Geschwindigkeitswert zu reduzieren oder zu minimieren. Ein Betriebsparametersatz der Pipettiervorrichtung, der einen derart festgelegten ersten Geschwindigkeitswert eines Geschwindigkeitsparameters verwendet, kann einen Energiesparmodus der Pipettiervorrichtung kennzeichnen (Energiesparfunktion). Diese Energiesparfunktion kann insbesondere in Abhängigkeit vom Füllstand einer Batterievorrichtung durchgeführt werden, welche bei der Pipettiervorrichtung vorzugsweise vorgesehen ist und die insbesondere dem Betrieb der Motoreinrichtung dient. So kann der mindestens eine erste Geschwindigkeitswert insbesondere in Abhängigkeit von dem Füllstatus der Batterievorrichtung gewählt werden. Es ist möglich, dass in mindestens einem Betriebszustand, der insbesondere vom Benutzer aktivierbar und deaktivierbar sein kann, die Energiesparfunktion automatisch verwendet wird oder abgeschaltet wird, insbesondere wenn der Füllstatus eine bestimmten Grenzwert unterschreitet bzw. überschreitet.
Vorzugsweise weist die Pipettiervorrichtung eine Benutzerschnittstelleneinrichtung auf. Diese kann ein berührungsempfindliches Display aufweisen, bezeichnet als Touchscreen, und/oder ein Display, und/oder mindestens einen Bedienknopf, -wippe, -hebel, und/oder -drehrad. Die Benutzerschnittstelleneinrichtung kann ferner einen Lautsprecher aufweisen, insbesondere, um in Abhängigkeit vom gemessenen mindesten einen Messwert ein akustisches Signal auszugeben, mit dem der Benutzer insbesondere über den Messwert, und/oder über eine Änderung des mindestens einen ersten Geschwindigkeitswertes und/oder den Abbruch des Pipettiervorgangs informiert wird bzw. gewarnt wird.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, mindestens einen, insbesondere vom Benutzer gewählten zweiten Geschwindigkeitswert zu verwenden, um den mindestens einen ersten Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit von dem mindestens einen zweiten Geschwindigkeitswert festzulegen. Der mindestens eine zweite Geschwindigkeitswert kann einen Toleranzbereich kennzeichnen, innerhalb dem der mindestens eine erste, von der Pipettiervorrichtung automatisch festgelegte Geschwindigkeitswert liegen darf. Dadurch kann der Benutzer Einfluss auf die Funktionalität der Pipettiervorrichtung nehmen, die dadurch flexibler zu verwenden ist.
Vorzugsweise weist die Pipettiervorrichtung eine Benutzerschnittstelleneinrichtung, einen Zeitgeber und eine Speichereinrichtung zum Speichern digitaler Daten auf, wobei die Steuereinrichtung vorzugsweise eine Recheneinrichtung, insbesondere eine CPU bzw. einen Mikroprozessor, aufweist und dazu ausgebildet ist:

– mindestens einen vom Benutzer gewählten zweiten Geschwindigkeitswert zu verwenden, um während einer ersten Zeitspanne einen Pipettiervorgang unter Verwendung des mindestens einen zweiten Geschwindigkeitswertes durchzuführen,
– während der ersten Zeitspanne mindestens einen ersten Messwert zu bestimmen,
– mit der Recheneinrichtung eine Vergleichsoperation durchzuführen, um den ersten Messwert mit einem in der Speichereinrichtung gespeicherten Referenzwert zu vergleichen.

Diese Vorgehensweise bietet den Vorteil, dass der vom Benutzer gewählte zweite Geschwindigkeitswert geprüft werden kann, und insbesondere dazu verwendet werden kann, um den ersten Messwert zuverlässig zu bestimmten, da der erste Geschwindigkeitswert während der Messung vorzugsweise konstant gehalten wird. Die erste Zeitspanne kann so kurz gewählt werden, vorzugsweise kleiner gleich 50 ms, vorzugsweise kleiner gleich 30 ms, vorzugsweise kleiner gleich 20 ms, vorzugsweise kleiner gleich 15 ms, vorzugsweise kleiner gleich 10 ms, dass jedenfalls eine Beschädigung der Pipettiervorrichtung durch einen zu hohen zweiten Geschwindigkeitswert vermieden wird, insbesondere während der Gesamtlebenszeit der Pipettiervorrichtung vermieden wird.
Vorzugsweise charakterisiert der erste Messwert einen ersten Strömungswiderstand der während der ersten Zeitspanne bewegten fluiden Laborprobe, und der Referenzwert charakterisiert einen maximal erlaubten Strömungswiderstand einer fluiden Laborprobe, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, während einer, insbesondere der ersten Zeitspanne nachgeordneten, zweiten Zeitspanne eine Vergleichsoperation durchzuführen und in Abhängigkeit von deren Ergebnis mindestens eine weitere Operation durchzuführen, wie folgt:

– falls der erste Messwert kleiner ist als der Referenzwert: den Pipettiervorgang unter Verwendung mindestens eines ersten Geschwindigkeitswertes durchzuführen, der größer ist als der mindestens eine zweite Geschwindigkeitswert, und alternativ oder zusätzlich:
– falls der erste Messwert größer ist als der Referenzwert: den Pipettiervorgang unter Verwendung mindestens eines ersten Geschwindigkeitswertes durchzuführen, der kleiner ist als der mindestens eine zweite Geschwindigkeitswert, – und alternativ oder zusätzlich: den Pipettiervorgang abzubrechen („Notabschaltung”).

Der mindestens eine erste Geschwindigkeitswert kann von der Pipettiervorrichtung errechnet werden, oder kann aus einer Tabelle entnommen werden, die dem gemessenen Messwert mindestens einen ersten Geschwindigkeitswert zuordnet. Diese Tabelle oder diese Rechenvorschrift sind vorzugsweise in einer Speichereinrichtung zum Speichern digitaler Daten der Pipettiervorrichtung gespeichert bzw. speicherbar und vorgegeben bzw. vorgebbar.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, eine Mehrzahl N1 mit 2 <= N1 <= 10, oder eine Vielzahl N2 mit N2 > 10, von Messwerten, insbesondere in sequentieller oder periodisch wiederholter Reihenfolge, insbesondere im zeitlichen Abstand T mit vorzugsweise 5 ms <= T <= 50 ms, zu messen, und eine Auswertung dieser Geschwindigkeitswerte vorzunehmen. Eine Änderung des mindestens einen ersten Geschwindigkeitswertes kann dann so erfolgen, dass in Abhängigkeit von mehreren, insbesondere aufeinander folgenden, Messwerten der mindestens eine erste Geschwindigkeitswert geändert wir, insbesondere reduziert oder, alternativ, erhöht wird. Die Auswertung kann vorsehen, die Messwerte mit mindestens einem Referenzwert oder mit mehreren Referenzwerten zu vergleichen. Es ist möglich, dass eine Differenz zweier Messwerte bestimmt wird und insbesondere mit einem Referenzwert für die Differenz verglichen wird. So kann ein nicht-stetiger Verlauf in den Messwerten erkannt werden und diese Erkenntnis dazu genutzt werden, den mindestens einen ersten Geschwindigkeitswert zu ändern, um wieder einen stetigen Verlauf von Messwerten zu erreichen. Ein unstetiger Verlauf von Messwerten kann insbesondere ein Hinweis auf eine heterogene fluide Probe sein.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, den zur Durchführung eines Pipettiervorgangs in Abhängigkeit von dem mindestens einen Messwert festgelegten, mindestens einen ersten Geschwindigkeitswert in einem Datenspeicher der Pipettiervorrichtung abzuspeichern. Vorzugsweise wird ein Datensatz abgespeichert, der zumindest den ersten Geschwindigkeitswert v1 und den bei diesem Geschwindigkeitswert gemessenen Messwert M enthält. Insbesondere kann der Datensatz eine Korrelation, z. B. als Tabelle, enthalten, bei der die Pipettiervorrichtung aus einem bekannten Parametersatz für die erste Geschwindigkeit v1 und den Messwert M einen anderen Datensatz für die erste Geschwindigkeit v1_a und den Messwert M_a eindeutig herleiten kann. Der andere Datensatz kann die optimalen Werte v1 und M aufweisen, bei denen der Pipettiervorgang einer Probe, die bei der ersten Geschwindigkeit v1 den Messwert M zeigt, unter Verwendung der optimierten Werte v1_a und M_a betrieben wird. „Optimiert” kann bedeuten, dass eine Probe mit bekanntem Strömungswiderstand, der durch M charakterisiert ist, mit einer sicheren Geschwindigkeit v1_a pipettiert wird, bei der keine Dosierungsfehler auftreten. Der Wert v1_a kann auch so gewählt sein, dass der Pipettiervorgang bei zulässiger Geschwindigkeit möglichst schnell beendet wird. Ein solcher Datensatz kann ferner weitere Daten aufweisen, um die Parameter v1_a und M_a in gewünschter Weise zu bestimmen. Die weiteren Daten können z. B. solche sein, die den Strömungswiderstand charakterisieren, z. B. die Information über den Typ des mit der Pipettiervorrichtung verbundenen Transportbehälters, nämlich der Dispenserspitze bzw. Pipettenspitze. Ferner kann der Wert M oder M_a in Beziehung zur Probe gesetzt werden, indem ein bei einem bestimmten ersten Geschwindigkeitswert ermittelter Messwert mit einem Probentyp bzw. einem Probenmaterial verknüpft wird. Das Material kann dem Benutzer z. B. über das Display mitgeteilt werden, so dass eine solche Pipettiervorrichtung eine Material- bzw. Probenerkennungsfunktion aufweist. Vorzugsweise weist die Pipettiervorrichtung einen solchen Datensatz auf, der entweder von dieser Pipettiervorrichtung („Memoryfunktion”) oder einer anderen Pipettiervorrichtung ermittelt wurde, und insbesondere über Werkseinstellungen oder durch spätere Ladevorgänge in dem Datenspeicher gespeichert wurde.
Vorzugsweise ist die Pipettiervorrichtung als eine Dosiervorrichtung eines Systems zum Titrieren von Flüssigkeiten ausgebildet, wie es insbesondere in einem der Ansprüche 1 bis 30 der europäischen Patentanmeldung Nr. 06027038.6 , veröffentlicht als EP 1 825 915 A2 der Anmelderin, beschrieben ist, bzw. in einer bevorzugten Ausgestaltung des Systems wie in dieser Patentanmeldung beschrieben, deren diesbezügliche Offenbarung durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung einbezogen ist. Eine solche Pipettiervorrichtung weist insbesondere eine Leseeinrichtung zum Lesen des Kennzeichens der mittels einer weiteren Halteeinrichtung der Pipettiervorrichtung gehaltenen lösbar verbundenen Pipettierbehälter, insbesondere einer Spritze oder Spitze auf. Ein solcher Pipettierbehälter, insbesondere die Spritze oder Spitze, weist mindestens ein Kennzeichen auf, das z. B. eine Information über den jeweiligen Typ und/oder Zustand des Pipetttierbehälters enthält. Die Information betrifft z. B. das Nennvolumen und/oder die Bauart (z. B. Gestalt und/oder Abmessungen) und/oder das Material und/oder den Reinheitsgrad und/oder den Hersteller und/oder das Herstellungsdatum und/oder erfolgte Benutzungen des Pipetttierbehälters. Die Dosiervorrichtung weist eine Leseeinrichtung auf, die dazu ausgestaltet ist, das Kennzeichnen der Spritze oder Spitze zu lesen, wenn diese mittels der weiteren Halteeinrichtung an der Dosiervorrichtung gehalten ist. Die Steuereinrichtung steuert die Bewegung des bewegbaren Teils, insbesondere des Kolbens, in Abhängigkeit von dem von der Leseeinrichtung gelesenen Kennzeichens.
Infolgedessen ist es möglich, die Bewegung des bewegbaren Teils, insbesondere des Kolbens, z. B. an den Typ und/oder den Zustand der jeweils eingesetzten Spritze oder Spitze anzupassen. Beispielsweise kann die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung und/oder die Verlagerung des bewegbaren Teils (d. h. der vom bewegbaren Teil zurückgelegte Weg) auf den jeweiligen Pipettierbehälter abgestimmt werden. Insbesondere die abgegebenen Mengenströme können somit auf den jeweiligen Pipettierbehälter abgestimmt werden. So können beispielsweise die bei einem bestimmten Abgabeschritt abgegebenen Mengenströme bei Pipettierbehältern verschiedener Nennvolumina übereinstimmen, was dem Anwender das Titrieren mit Spritzen oder Spitzen erleichtert, die verschiedene Nennvolumina aufweisen. Ferner ist es möglich, am Ende der Titration kleine definierte Flüssigkeitsmengen (z. B. Tröpfchen) unabhängig von dem jeweils verwendeten Pipettierbehälter abzugeben. Die Abgabe kleiner definierter Flüssigkeitsmengen erleichtert dem Anwender das Erkennen des Endpunktes. Fehler aufgrund einer Reaktionszeit des Anwenders können vermieden werden. Das System erleichtert somit dem Anwender das Erreichen des Endpunktes der Titration. Beeinträchtigungen der Ermittlung des Endpunktes einer Titration aufgrund der Verwendung unterschiedlicher Pipettierbehälter entfallen.
Das Kennzeichen kann auf viele verschiedene Weisen ausgebildet sein. Insbesondere kommen beliebige Ausgestaltungen in Betracht, die mittels Sensoren bzw. Messgrössenaufnehmern erfassbar sind. Das Kennzeichen umfasst z. B. einen Mikrochip und/oder einen RFID, in den Daten eingeschrieben und/oder einschreibbar sind, die von der Leseeinrichtung ausgelesen werden können. Gemäß einer Ausgestaltung ist das Kennzeichen mechanisch und/oder optisch abtastbar. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Erhebungen und/oder Vertiefungen einer Fläche des Pipettierbehälters, die mechanisch und/oder optisch abtastbar sind. Die spezifische Anordnung der Erhebungen und/oder Vertiefungen bildet das Kennzeichen der jeweiligen Spritze oder Spitze. Gemäss einer weiteren Ausgestaltung ist die Leseeinrichtung eine Einrichtung zum mechanischen und/oder optischen Abtasten. Die Leseeinrichtung ist geeignet, das mechanisch und/oder optisch abtastbare Kennzeichen abzutasten. Das Kennzeichen und die Leseeinrichtung können insbesondere so ausgebildet sein, wie die Abtastflächen und Abtasteinrichtung gemäss EP 0 657 216 B1 , deren diesbezügliche Offenbarung durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung einbezogen ist.
Vorzugsweise ist Pipettiervorrichtung und/oder deren Steuereinrichtung dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von der Information über den jeweiligen Typ und/oder Zustand des Pipettierbehälters, die mittels der Leseeinrichtung ermittelt wurde, den mindestens einen die Geschwindigkeit des bewegbaren Teils definierenden Geschwindigkeitswert festzulegen, vorzugsweise derart, dass bei diesem ersten Geschwindigkeitswert ein zuvor festgelegter Schwellenwert des Strömungswiderstands der zu pipettierenden Probe nicht überschritten wird, oder anhand einer in einem Datensatz gespeicherten Korrelation. Vorzugsweise enthält die Pipettiervorrichtung und/oder deren Speichereinrichtung einen Datensatz, der Korrelationen zwischen der Information über den jeweiligen Typ und/oder Zustand des Pipettierbehälters einerseits und dem diesen jeweils zugeordneten mindestens einen Geschwindigkeitswert andererseits enthält. Dieser Datensatz kann auch über eine Kommunikationseinrichtung der Pipettiervorrichtung in die Speichereinrichtung der Pipettiervorrichtung übertragbar sein, wobei vorzugsweise diese Übertragung nach Bedarf mittels der Steuereinrichtung steuerbar ist.
Durch die bekannte Korrelation zwischen der Information über den Typ und/oder Betriebszustand des Pipettierbehälters und dem mindestens einen Geschwindigkeitswert ist die Pipettiervorrichtung dazu eingerichtet, den mittels der Leseeinrichtung ermittelten mindestens einen Geschwindigkeitswert als den mindestens einen ersten Geschwindigkeitswert einzustellen, insbesondere bevor oder nachdem die Messeinrichtung den Messwert gemessen hat, der durch den beim Pipettieren der fluiden Probe bewirkten Strömungswiderstand beeinflusst wird, oder ohne dass dieser Messwert gemessen wird. Es kann der Geschwindigkeitswert der Leseeinrichtung als mindestens einer erster Geschwindigkeitswert festgelegt werden, der dann mittels des Geschwindigkeitswertes der Messeinrichtung überprüft wird, insbesondere verifiziert wird – wobei vorzugsweise der festgelegte Geschwindigkeitswert nicht geändert wird –, oder falsifiziert wird – wobei vorzugsweise der festgelegte Geschwindigkeitswert geändert und neu festgelegt wird wird. Ist der Typ des Pipettierbehälters bekannt, kann insbesondere bereits ein angepasster Geschwindigkeitswert verwendet werden, bei dem ein sicheres und schnelles Pipettieren möglich ist. Die weitere Einstellung, z. B. die Feineinstellung, des ersten Geschwindigkeitswertes kann dann über die Kenntnis des gemessenen Messwertes erfolgen. Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, den von dem Messwert abhängigen mindestens einen Geschwindigkeitswert zu ermitteln und mit dem mindestens einen Geschwindigkeitswert zu vergleichen, der sich in Abhängigkeit von der Information über den jeweiligen Typ und/oder Zustand des Pipettierbehälters ergibt, und ist vorzugsweise dazu eingerichtet aus diesem Vergleich der beiden Geschwindigkeitswerte den mindestens einen ersten Geschwindigkeitswert festzulegen. Auch ohne einen solchen Vergleich kann der optimale Geschwindigkeitswert eingestellt werden.
Es ist bevorzugt, dass zur Ermittlung eines optimalen ersten Geschwindigkeitswerts ein Regelungsvorgang stattfindet, bei dem der erste Geschwindigkeitswert geregelt wird. Das kann insbesondere folgendermaßen erfolgen: Zur Messung des mindestens einen Messwerts wird vorzugsweise die Bewegung des bewegbaren Teils in Abhängigkeit von mindestens einem, die Geschwindigkeit des bewegbaren Teils definierenden Geschwindigkeitswert, der z. B. in einer Speichereinrichtung der Pipettiervorrichtung gespeichert sein kann und/oder der von einem Benutzer einstellbar sein kann, mittels der elektrisch ansteuerbaren Motoreinrichtung angetrieben. Vorzugsweise während dieses Antreibens des bewegbaren Teils wird der mindestens eine Messwert ermittelt. Dies kann insbesondere innerhalb eines festgelegten Zeitintervalls nach Starten des Antreibens erfolgen. Vorzugsweise wird der Messwert von der Steuereinrichtung ausgewertet, insbesondere durch Verwendung einer im Mikroprozessor und/oder der CPU der Steuereinrichtung ablaufenden Vergleichsoperation, und vorzugsweise wird in Abhängigkeit vom Ergebnis dieser Auswertung der mindestens eine erste Geschwindigkeitswert festgelegt. Bei der Vergleichsoperation wird insbesondere der Sollwert für den Messwert mit dem gemessenen Istwert für den Messwert verglichen, indem insbesondere die Differenz aus Istwert und Sollwert gebildet wird. Diese Differenz wird als Regelabweichung bezeichnet. Diese Regelabweichung kann bei der Bestimmung des mindestens einen ersten Geschwindigkeitswertes verwendet werden, der insbesondere als Stellgröße der Regelung dient. Die Regelung kann insbesondere jeweils vorzugsweise eine PD-, ID oder PID Regelung sein. Der Sollwert für den Messwert kann insbesondere ein maximal zulässiger Motorstrom sein kann und/oder kann insbesondere in einer Speichereinrichtung der Pipettiervorrichtung gespeichert sein.
Es ist möglich und bevorzugt, dass nach Festlegen des mindestens einen Geschwindigkeitswertes erneut der Messwert ermittelt wird, indem das bewegbare Teil unter Verwendung des zuvor festgelgten Geschwindigkeitswertes angetrieben und dabei gemessen wird, und vorzugsweise nach einer weiteren Auswertung des dabei gemessenen mindestens einen ersten Geschwindigkeitswertes erneut der mindestens eine erste Geschwindigkeitswert festgelegt wird. Dieser Vorgang kann, insbesondere während eines Pipettiervorgangs, mehrfach wiederholt werden, oder kann insbesondere auch in regelmäßigen Zeitabständen oder regelmäßig in Abhängigkeit von einem anderen Parameter, z. B. dem pipettierten Probenvolumen, wiederholt werden. Durch diese Regelungsvorgänge kann der mindestens eine erste Geschwindigkeitswert optimal eingestellt werden. Vorzugsweise wird bei der genannten Auswertung die Regelabweichung verwendet, um den mindestens einen ersten Geschwindigkeitswert – insbesondere erneut – festzulegen. Die Regelabweichung ist insbesondere die Differenz aus dem
Vorzugsweise ist die Pipettiervorrichtung dazu ausgebildet, bei Wiederkennung des Profils, nämlich eines gespeicherten Datensatzes enthaltend die Wertepaarung aus mindestens einem Geschwindigkeitswert und mindestens einem Messwert, auf den bereits abgespeicherten Geschwindigkeitswert zurückgegriffen wird. Hierdurch ist eine schnellere Anpassung der Pipettiervorrichtung, insbesondere durch schnelleres Einstellen des optimalen ersten Geschwindigkeitswertes möglich. Das kann insbesondere umgesetzt werden, wie folgt:
Vorzugsweise ist die Pipettiervorrichtung und/oder die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, den Datensatz A bestehend aus a) dem mindestens einen Messwert M1, der in Abhängigkeit von mindestens einem ersten Geschwindigkeitswert W1 ermittelt wurde, und b) diesem mindestens einen ersten Geschwindigkeitswert W1, mit einem Datensatz B zu vergleichen, der zumindest einen zweiten Geschwindigkeitswert W2 und mindestens einen mit dem zweiten Geschwindigkeitswert korrelierten Messwert M2 enthält. Der zweite Datensatz B kann in der Speichereinrichtung der Pipettiervorrichtung gespeichert sein. Insbesondere kann bei diesem Vergleich M1 mit M2 verglichen werden, insbesondere, indem der Datensatz B eine Tabelle mit korrelierten Wertepaaren (M2_i, W2_i) enthält; falls bei diesem Vergleich festgestellt wird, dass M1 = M2_i zutrifft, wird der Wert W1 festgelegt durch W1 = W2_i. Es ist auch möglich, dass bei diesem Vergleich festgestellt wird, dass W1 = W2_i zutrifft, wird der Wert M1 festgelegt durch M1 = M2_i.
Vorzugsweise ist die Pipettiervorrichtung und/oder die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, dass ein Datensatz, insbesondere der Datensatz A und/oder der Datensatz B, zwischen der Pipettiervorrichtung und einem externen datenverarbeitenden Gerät, z. B. einem PC, und/oder zwischen der Steuereinrichtung und einem externen datenverarbeitenden Gerät, z. B. einem PC, ausgetauscht werden kann, also insbesondere von der Pipettiervorrichtung an das externe datenverarbeitende Gerät und/oder von dem externen datenverarbeitenden Gerät an die Pipettiervorrichtung übertragen werden kann. Die Pipettiervorrichtung kann insbesondere dazu ausgebildet sein, um einen solchen Datenaustausch drahtgebunden oder drahtlos zu ermöglichen.
Vorzugsweise ist die Pipettiervorrichtung dazu ausgebildet, dass der Benutzer einen Viskositätswert, der durch den beim Pipettieren der fluiden Probe bewirkten Strömungswiderstand beeinflusst wird, insbesondere einen Wert für die Viskosität der zu pipettierenden Probe, manuell eingeben kann, der dann insbesondere von der Pipettiervorrichtung gespeichert wird und vorzugsweise ausgewertet wird. Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise dazu ausgbildet, aus dem manuell eingegeben Viskositätswert den diesem Viskositätswert zugeordneten mindestens einen Geschwindigkeitswert auszuwählen und vorzugsweise als den mindestens einen ersten Geschwindigkeitswert festzulegen. Durch die manuelle Eingabemöglichkeit wird die Benutzung der Pipettiervorrichtung noch flexibler.
Vorzugsweise ist die Pipettiervorrichtung nach einem der Ansprüche oder einer dort beschriebenen bevorzugten Ausgestaltung der europäischen Patentanmeldung Nr. 12001933.6 der Anmelderin ausgebildet, deren diesbezügliche Offenbarung durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung einbezogen ist. Diese Pipettiervorrichtung zur Durchführung eines zumindest teilweise elektrisch gesteuerten Pipettiervorgangs an mindestens einer fluiden Laborprobe gemäß mindestens eines Betriebsmodus der Pipettiervorrichtung, weist auf – eine elektrische Steuereinrichtung zum Steuern des Pipettiervorgangs, der durch einen vom Benutzer festlegbaren Betriebsparametersatz steuerbar ist, der einem Betriebsmodus zugeordnet ist und der jeweils mindestens einen Betriebsparameter umfasst, wobei der Benutzer zum Festlegen des Betriebsparameters den gewünschten Wert des Betriebsparameters als Parameterwert auswählt und auf diese Weise einen Parameterwertesatz mit mindestens einem Parameterwert bestimmt, – mindestens eine Bedieneinrichtung zum Festlegen des Betriebsparametersatzes durch den Benutzer, – eine elektrische Speichereinrichtung zum Speichern des mindestens einen Parameterwertesatzes, wobei die elektrische Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, den mindestens einen vom Benutzer bestimmten Parameterwertesatz automatisch als den mindestens einen historischen Parameterwertesatz dieses Betriebsmodus in der Speichereinrichtung zu speichern. Vorzugsweise ist in diesem Parametersatz der mindestens eine Messwert enthalten, der durch den beim Pipettieren der fluiden Probe bewirkten Strömungswiderstand beeinflusst wird, und/oder der mindestens eine erste Geschwindigkeitswert insbesondere in Abhängigkeit von dem mindestens einen Messwert enthalten. Diese Pipettiervorrichtung bietet den Vorteil, dass mindestens ein in der Betriebshistorie der Pipettiervorrichtung bereits zuvor vom Benutzer festgelegter und insbesondere verwendeter Parameterwertesatz, der insbesondere diesen mindestens einen Messwert und/oder den mindestens einen ersten Geschwindigkeitswert enthält, nicht erneut festgelegt werden muss, falls die genannte Historiefunktion der Pipettiervorrichtung aktiv ist, insbesondere aktiviert ist. Auf diese Weise kann sich der Benutzer im Laufe der Zeit zahlreiche Editiervorgänge an der Pipettiervorrichtung ersparen, insbesondere kann aus der Kenntnis des Benutzers ein für die zu pipettierende Probe geeigneter Parameterwertesatz verwendet werden, der insbesondere jeweils geeignete mindestens einen Messwert und/oder mindestens einen ersten Geschwindigkeitswert enthält. Der optimale Geschwindigkeitswert kann auf diese Weise noch schneller bzw. effizienter eingestellt werden.
Die erfindungsgemäße Pipettiervorrichtung kann eine Einkanal- oder eine Mehrkanalpipette sein. Sie kann insbesondere ferner eine Pipette oder eine Repetierpipette (Dispenser) sein. Die Pipettiervorrichtung ist vorzugsweise für den handgehaltenen Betrieb ausgebildet, ist also vorzugsweise von einem Benutzer einhändig bedienbar. Es ist aber auch möglich und bevorzugt, dass die Pipettiervorrichtung als Laborautomat ausgebildet ist, der insbesondere zum robotergesteuerten Transportieren, Dosieren und/oder Verteilen von fluiden Proben ausgebildet ist. Laborautomaten dieser Gattung werden insbesondere, zum Prioritätstag dieser Patentanmeldung ohne die erfindungsgemäße Ausgestaltung, unter der Bezeichnung „epMotion” von der Eppendorf AG, Hamburg, Deutschland angeboten.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Pipettiervorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Pipettiervorrichtung, aufweisend die Schritte:

a) Messen mindestens eines Messwertes bei einem Pipettiervorgang, mittels einer Messeinrichtung der Pipettiervorrichtung, wobei der mindestens eine Messwert durch den beim Pipettieren der fluiden Probe bewirkten Strömungswiderstand beeinflusst ist, insbesondere bestimmt ist;
b) automatisches Festlegen mindestens eines ersten Geschwindigkeitswertes in Abhängigkeit von dem mindestens einen Messwert, mittels einer elektrischen Steuereinrichtung der Pipettiervorrichtung, wobei ein solcher erster Geschwindigkeitswert eine Geschwindigkeit des bewegbaren Teils der Pipettiervorrichtung definiert, wobei durch die Bewegung des bewegbaren Teils die fluide Probe pipettierbar ist;
c) Elektrisches Ansteuern der elektrischen Motoreinrichtung der Pipettiervorrichtung, unter Verwendung des in Schritt b) festgelegten mindestens einen ersten Geschwindigkeitswertes, der die Geschwindigkeit des bewegbaren Teils definiert, mit der die Motoreinrichtung die Bewegung des bewegbaren Teils antreibt.

Merkmale und bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens können der Beschreibung der erfindungsgemäßen Pipettiervorrichtung und ihrer bevorzugten Ausgestaltungen entnommen werden.
Die Erfindung betrifft ferner einen Programmcode für eine softwaresteuerbare Pipettiervorrichtung, insbesondere Pipette oder Repetierpipette, die aufweist: eine elektrische Steuereinrichtung, mit der ein Pipettiervorgang elektrisch steuerbar ist, ein bewegbares Teil, durch dessen Bewegung die fluide Probe pipettierbar ist, eine elektrisch ansteuerbare Motoreinrichtung, mit der die Bewegung des bewegbaren Teils in Abhängigkeit von mindestens einem, die Geschwindigkeit des bewegbaren Teils definierenden ersten Geschwindigkeitswert antreibbar ist und eine Messeinrichtung, mit der mindestens ein Messwert messbar ist, der durch den beim Pipettieren der fluiden Probe bewirkten Strömungswiderstand beeinflusst wird, wobei insbesondere die elektrische Steuereinrichtung zunächst nicht dazu ausgebildet ist, dass der mindestens eine erste Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit von mindestens einen Messwert durch die elektrische Steuereinrichtung festlegbar ist.
Diese softwaresteuerbare Pipettiervorrichtung wird durch Verwenden des Programmcodes, insbesondere durch Laden des Programmcodes in einen Programmcodespeicher dieser softwaregesteuerten Pipettiervorrichtung, dazu befähigt, das erfindungsgemäße Verfahren und gegebenenfalls eine seiner bevorzugten Ausgestaltungen durchzuführen bzw. den Schritt durchzuführen, dass die elektrische Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, dass der mindestens eine erste Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit von mindestens einen Messwert durch die elektrische Steuereinrichtung festlegbar ist, und gegebenenfalls weitere Schritte, die bereits genannt wurden durchzuführen. Somit betrifft die Erfindung auch einen Programmcode für eine softwaresteuerbare Pipettiervorrichtung, die durch Verwendung des erfindungsgemäßen Programmcodes zu einer erfindungsgemäßen Pipettiervorrichtung umgewandelt wird bzw. erweitert wird. Auf diese Weise lassen sich elektronische Pipettiervorrichtungen nachrüsten, um die erfindungsgemäßen Eigenschaften aufzuweisen. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Datenträger, z. B. einen optischen Datenträger, z. B. eine CD, ein Flash-Speicher oder eine Festplatte, der diesen erfindungsgemäßen Programmcode enthält.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Pipettiervorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Zusammenhang mit den Figuren und deren Beschreibung. Gleiche Bauteile der Ausführungsbeispiele werden im Wesentlichen durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet, falls dies nicht anders beschrieben wird oder sich nicht anders aus dem Kontext ergibt. Es zeigen:
1a zeigt in Seitenansicht eine als Repetierpipette ausgestaltete erfindungsgemäße Pipettiervorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, an der eine Dispenserspitze verbunden ist.
1b zeigt die Dispenserspitze aus 1a.
1c zeigt schematisch die Pipettiervorrichtung der 1a, mit der Dispenserspitze aus 1a.
1d zeigt in perspektivischer Seitenansicht eine erfindungsgemäße Pipettiervorrichtung, die als elektronische Luftpolsterpipette ausgebildet ist und mit deren Verbindungskonus eine Pipettenspitze verbunden ist
2a zeigt ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Pipettiervorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung.
2b zeigt ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Pipettiervorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung.
2c zeigt ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Pipettiervorrichtung gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung.
3 zeigt ein Blockdiagramm für die elektronische Regelung des ersten Geschwindigkeitswertes in Abhängigkeit vom Messwert, die beim erfindungsgemäßen Verfahren und bei einer erfindungsgemäßen Pipettiervorrichtung einsetzbar ist.
4 zeigt einen Zeitverlauf bei einem Pipettiervorgang, der bei einem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit einer erfindungsgemäßen Pipettiervorrichtung in einer bevorzugten Ausgestaltungsform durchführbar ist.
5 zeigt einen Zeitverlauf bei einem Pipettiervorgang, der bei einem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit einer erfindungsgemäßen Pipettiervorrichtung in einer anderen bevorzugten Ausgestaltungsform durchführbar ist.
1a zeigt eine als Repetierpipette 1 ausgestaltete erfindungsgemäße Pipettiervorrichtung 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, an der eine Dispenserspitze 11 verbunden ist. Die Pipettiervorrichtung weist eine Benutzerschnittstelleneinrichtung auf, die ein Display 3 aufweist, das insbesondere dem Anzeigen der Werte von Betriebsparametern der Pipettiervorrichtung dient und insbesondere der Beschreibung der Betriebsparameter dient. Die Benutzerschnittstelleneinrichtung weist ferner eine Bedienwippe 4 als zentrales Bedienelement auf, die eine obere Betätigungsfläche 4a und eine untere Betätigungsfläche 4b aufweist, durch deren Drücken der Benutzer einen ersten Bedienzustand (erste Bedienfläche gedrückt) und einen zweiten Bedienzustand (zweite Bedienfläche gedrückt) einstellt. Der erste Bedienzustand startet insbesondere das Ansaugen einer fluiden Probe aus einem Ausgangsbehälter (nicht gezeigt) in den Vorratsbehälter der Dispenserspitze 11 hinein, durch einen Ansaugvorgang, der gemäß vorbestimmten Betriebsparametern festgelegt ist. Diese Betriebsparameter betreffen insbesondere das einzusaugende Probenvolumen und die dabei zu verwendende Aufnahmegeschwindigkeit (Volumen pro Zeit) oder – dazu äquivalent bei bekannter Behältergeometrie – die zum Einsaugen zu verwendende Zeitspanne. Die Behältergeometrie bzw. der Behältertyp kann insbesondere über eine Codierung im Transportbehälter automatisch von der Pipettiervorrichtung mittels einer vorzugsweise vorgesehenen Leseeinrichtung ausgelesen werden. Beim Bewegen der Probe mittels Dispenserspritze 11 wird das Direktverdrängerprinzip genutzt, wie eingangs beschrieben.
Der Kolben (nicht gezeigt) der Dispenserspitze 11 weist einen nach außen exponierten Verbindungsansatz 11a auf, der mit einem bewegbaren Teil 12 der Pipettiervorrichtung verbindbar – und von diesem wieder lösbar – ist, wie in 1c gezeigt ist. Der zweite Bedienzustand startet insbesondere einen Abgabevorgang, bei dem die im Transportbehälter 11 enthaltene Probe gemäß vorbestimmten Betriebsparametern abgegeben wird. Diese Betriebsparameter legen inbesondere die Anzahl der Abgabeschritte fest, das Abgabevolumen eines Abgabeschritts und die Abgabegeschwindigkeit (Volumen pro Zeit) bzw. einen dazu proportionalen Wert, die während eines Abgabeschrittes oder mehrerer oder jedes Abgabeschrittes eingehalten werden soll. Die Aufnahmegeschwindigkeit und die Abgabegeschwindigkeit können durch den mindestens einen ersten Geschwindigkeitswert bestimmt sein, der durch die elektronische Steuereinrichtung 15 der Pipettiervorrichtung in Abhängigkeit vom Messwert automatisch festgelegt wird. Dieser Vorgang wird nachfolgend beispielhaft erläutert. Einzelne Merkmale dieser Beschreibung können zur Definition einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung verwendet werden. Die Pipettiervorrichtung 1 ist insbesondere programmgesteuert, d. h. die verschiedenen Betriebsparametersätze, die jeweils einem Pipettierprogramm und damit einem bestimmten Betriebsmodus zugeordnet sind, können programmgesteuert festgelegt sein, so dass ein Benutzer zur Durchführung des gewünschten Pipettiervorgangs gegebenenfalls das gewünschte Pipettierprogramm auswählt und, falls gewünscht, mindestens einen Betriebsparameter einstellt.
Die Dispenserspitze 11 weist eine Vorratsbehälter mit größerem Duchmesser d2 auf und weist eine Öffnung mit kleinerem Durchmesser d1 auf, d1 < d2 (1b). Die kleine Öffnung ist für den Großteil des Strömungswiderstands verantwortlich, der beim Pipettieren mittels der Dispenserspitze 11 entsteht. Eine zu hohe Pipettiergeschwindigkeit kann ein zusätzliches Luftpolster zwischen Probe und Kolbenende bewirken und kann so zur Fehldosierung führen, während eine relativ kleine Pipettiergeschwindigkeit einen langdauernden Pipettiervorgang zur Folge hätte, was die Produktivität bei der Verwendung der Pipettiervorrichtung senken würde. Die Pipettiervorrichtung 1 weist solche Nachteile aufgrund der nachfolgend beschriebenen, bevorzugten Ausgestaltung nicht auf.
Wie in 1c gezeigt ist, weist die Pipettiervorrichtung 1 zum Pipettieren von fluiden Laborproben zumindest folgende Komponenten auf: eine elektrische Steuereinrichtung 15, mit der ein Pipettiervorgang elektrisch steuerbar ist, ein bewegbares Teil 12, durch dessen Bewegung die fluide Probe pipettierbar ist, eine elektrisch ansteuerbare Motoreinrichtung 14, mit der die Bewegung des bewegbaren Teils in Abhängigkeit von mindestens einem, die Geschwindigkeit des bewegbaren Teils definierenden ersten Geschwindigkeitswert v1 antreibbar ist, eine Messeinrichtung 16, mit der mindestens ein Messwert messbar ist, der durch den beim Pipettieren der fluiden Probe bewirkten Strömungswiderstand beeinflusst wird, wobei die elektrische Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, dass der mindestens eine erste Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit von mindestens einen Messwert durch die elektrische Steuereinrichtung festlegbar ist.
Die Messeinrichtung 16 ist vorliegend ein Bestandteil der elektronischen Regeleinrichtung der Motoreinrichtung 14, hier ein Schrittmotor 14, und kann als Bestandteil der elektrischen Steuereinrichtung 15 gesehen werden, mit der die Messeinrichtung 16 signalverbunden ist. Der Schrittmotor dreht in kleinsten Inkrementen schrittweise eine Rotoreinrichtung (nicht gezeigt), die wiederum schrittweise eine Spindel (nicht gezeigt) bewegt, deren Drehung die schrittweise translatorische Bewegung des Kolbens entlang der Richtung A (1c) bewirkt, der auf diese Weise die Aufnahme und Abgabe der Probe in den Transportbehälter bzw. aus diesem heraus bewirkt.
1d zeigt in perspektivischer Seitenansicht eine erfindungsgemäße Pipettiervorrichtung 1', die als elektronische Luftpolsterpipette 1' ausgebildet ist und mit deren Verbindungskonus 11a' eine Pipettenspitze 11' verbunden ist. Die Luftpolsterpipette weist einen integrierten Kolben (nicht sichtbar) auf, der im Inneren der Pipettenspitze ein Vakuum erzeugen kann, wenn der Kolben nach oben bewegt wird. Die zu pipettierende Probe wird so weiter in die Pipettenspitze eingesaugt. Typische maximale Fassungsvermögen solcher Luftpolsterpipetten liegen bei einigen zehn Mikrometer bis 1 Milliliter. Die Luftpolsterpipette 1' weist eine Benutzerschnittstelleneinrichtung auf, insbesondere ein Wahlrad 3a', ein Display 3', eine Bedienwipppe 4'. Mit dem Abwurfknopf 3b' lässt sich die Pipettenspitze abwerfen. Die Luftpolsterpipette 1' weist ferner eine elektrische Steuereinrichtung und eine Messeinrichtung (jeweils nicht sichtbar) auf.
Die elektrische Steuereinrichtung, insbesondere die Steuereinrichtung 15, ist insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet, das insbesondere in 2a beispielhaft gezeigt ist:
Das erfindungsgemäße Verfahren 100 zum Betreiben insbesondere der Pipettiervorrichtung 1, weist – mit Bezug auf 2a – die folgenden Schritte auf:
(110) Messen mindestens eines Messwertes bei einem Pipettiervorgang, mittels einer Messeinrichtung der Pipettiervorrichtung, wobei der mindestens eine Messwert durch den beim Pipettieren der fluiden Probe bewirkten Strömungswiderstand beeinflusst wird (a); Schritt 110 kann insbesondere die nachfolgend beschriebenen Schritte 111 und 112 aufweisen;
(120) Festlegen mindestens eines ersten Geschwindigkeitswertes in Abhängigkeit von dem mindestens einen Messwert, mittels einer elektrischen Steuereinrichtung der Pipettiervorrichtung, wobei ein Geschwindigkeitswert eine Geschwindigkeit des bewegbaren Teils der Pipettiervorrichtung definiert, wobei durch die Bewegung des bewegbaren Teils die fluide Probe pipettierbar ist (b); Schritt 120 kann insbesondere die nachfolgend beschriebenen Schritte 121 bis 124 aufweisen;
(130) Elektrisches Ansteuern der elektrischen Motoreinrichtung der Pipettiervorrichtung, unter Verwendung des in Schritt b) festgelegten mindestens einen ersten Geschwindigkeitswertes, der die Geschwindigkeit des bewegbaren Teils definiert, mit der die Motoreinrichtung die Bewegung des bewegbaren Teils antreibt (c); Schritt 130 kann insbesondere die nachfolgend beschriebenen Schritte 131 und 132 aufweisen.
In zwei verschiedenen, bevorzugten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, das mit einer Pipettiervorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform betrieben wird, weist das Verfahren Merkmale auf, die anhand der 2a bis 5 beschrieben werden:
Über ein im Display 3 der Pipettiervorrichtung 1 anzeigbares Menü wird vorzugsweise durch den Benutzer eine Aufnahme- und/oder Abgabegeschwindigkeit vorgegeben, es handelt sich um einen im Rahmen der Beschreibung der Erfindung als „mindestens einen zweiten Geschwindigkeitswert” bezeichneten Wert. Diese Geschwindigkeitswerte sind hier jeweils ein Skalenwert einer gerätespezifischen Skala.
Die Software berechnet ein Geschwindigkeitsprofil, das unter anderem den mindestens einen ersten Geschwindigkeitswert automatisch festlegt.
2b und 4 zeigen ein Beispiel des Verfahrens, bei dem der erste Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit vom Messwert automatisch reduziert wird. Die Messung von Messwerten kann innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne erfolgen, hier t6–t2, weil bei einem zu großen Motorstrom die Schutzschaltung des Akkus nach 20 ms zum Zeitpunkt t7 bei einer Überlastung greifen würde (Notabschaltung). Die Zeitspanne t6–t2 kann insbesondere 15 ms betragen.
Schritt 111: nach dem Starten des Pipettiervorgangs zum Zeitpunkt t1 (4) steigt die Geschwindigkeit v der Bewegung des Kolbens über eine Rampe R1 an, bis im Schritt 112 der vom Kunden gewählte Maximalwert (zweiter Geschwindigkeitswert v2) zum Zeitpunkt t2 erreicht ist.
Die Geschwindigkeit bleibt zwischen dem ersten Zeitpunkt t2 und dem dritten Zeitpunkt t3 konstant auf dem Wert v2 (4), wobei sich t3 insbesondere aus t3 = t2 + dt2 ergibt, wobei dt2 eine vorgewählte erste Zeitspanne von vorzugsweise < 15 ms ist.
Am Ende des Pipettier(teil)vorgangs (z. B. Flüssigkeitsaufnahme) fällt die Geschwindigkeit über eine Rampe R2 auf den Wert 0 zurück (4).
Wenn der Motor 14 anläuft, steigt die Geschwindigkeit v über die Rampe R1 bis zum Maximalwert v2 an. Während dieser Zeit greift die softwaregesteuerte Steuerungselektronik nicht in das Geschehen ein (4).
Wie in 4 gezeigt ist, wird nach dem Erreichen des Maximalwertes zum Zeitpunkt t2 der Motorstrom des Elektromotors zum Zeitpunkt t3 als (erster) Messwert M gemessen (121). Der Strom wird mit dem Referenzwert, einem Maximalwert verglichen (122). Im Beispiel der 4 liegt der Maximalwert für den Motorstrom genau bei dem Wert v1' für die erste Geschwindigkeit vor.
Liegt der gemessene Messwert M für den Strom unter dem Maximalwert, wird der Pipettiervorgang gemäß dem ersten, vorberechneten Geschwindigkeitsprofil für die erste Geschwindigkeit durchgeführt (2b, 130a).
Falls in Schritt 122 die Vergleichsoperation 121 ergibt, dass der Messwert in einem vorbestimmten, unzulässigen Bereich liegt, kann von der Steuereinrichtung automatisch folgendes durchgeführt werden: Schritt 124: der erste Geschwindigkeitswert wird automatisch neu ermittelt und als Sollwert für die Regelung der Kolbengeschwindigkeit verwendet. Liegt also, wie es in 4 der Fall ist, der gemessene Messwert M für den Strom über dem Maximalwert, wird der Pipettiervorgang gemäß einem neuen Geschwindigkeitsprofil für die erste Geschwindigkeit fortgeführt (2b, 124), das zum Zeitpunkt t3 berechnet wird, vorzugsweise innerhalb einer Zeitspanne < 1 ms und vorzugsweise kleiner gleich 300 μs berechnet wird. Es wird dabei ein erster Geschwindigkeitswert v1 von der Steuereinrichtung automatisch ausgewählt, der unterhalb des vom Benutzer gewählten zweiten Geschwindigkeitswerts v2 liegt. Der Wert v1 kann zum Beispiel die Hälfte, ein Viertel, ein Zehntel, oder allgemein einen Bruchteil des vom Benutzer gewählten zweiten Geschwindigkeitswerts betragen, und/oder kann in einer vorbestimmten Weise von der Steuerelektronik festgelegt werden, insbesondere unter Berücksichtigung des ersten Messwertes. Nach Reduzierung des ersten Geschwindigkeitswerts auf den ersten Geschwindigkeitswert v1 und nach konstanten Betreiben des Motors zwischen t4 und t5, kann, wie in 4 der Fall, zum Zeitpunkt t5 erneut eine Messung durchgeführt werden, um den Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit vom Messwert weiter zu regeln, nämlich auf v1' herab zu regeln, oder der Pipettiervorgang kann mit dem automatisch festgelegten ersten Geschwindigkeitswert fortgesetzt werden (130a'), falls die Vergleichsoperation 122' ergibt, dass der Messwert in einem vorbestimmten, zulässigen Bereich liegt. Zum Zeitpunkt t7 kann eine weitere Messung erfolgen. Diese ergibt im Beispiel der 4, dass der Messwert für den Motorstrom nun im zulässigen. Bereich ist, so dass keine Notabschaltung erfolgt und der Motor gemäß dem zum Zeitpunkt t5 berechneten Geschwindigkeitsprofil weiterbetrieben werden kann, bevor er über die Rampe R2 gestoppt wird, der Vortrieb des Kolbens und damit das Pipettieren beendet ist.
2b, Schritt 131: die Kolbengeschwindigkeit wird auf den neuen Sollwert geregelt, insbesondere durch negative Beschleunigung des bewegbaren Teils entlang der Rampe R3 zwischen den Zeitpunkten t3 und t4. Der neue Sollwert wird dabei an den PD-Regler der Regeleinrichtung der Steuereinrichtung 15 übergeben, welcher die Motorspannung des Motors 14 regelt. Die Istwerte werden über einen Counter der Steuereinrichtung aufgenommen und an die Regelstrecke der Regeleinrichtung der Steuereinrichtung weitergegeben. Der Incrementalencoder der Steuereinrichtung übersetzt die Umdrehungen des Motors 14 in die zurückgelegte Wegstrecke des bewegbaren Teils 12 (Spindel, Stange etc.). Die Wegstrecke ist maßgeblich für das aufzunehmende und abzugebende Probenvolumen. Die Werte des Incrementalencoders fließen in die Regelstrecke ein.
Die Regelung, in bevorzugter Ausgestaltung, ist in 3 schematisch gezeigt. 3 zeigt ein Blockdiagramm für die elektronische Regelung des ersten Geschwindigkeitswertes in Abhängigkeit vom Messwert, die beim erfindungsgemäßen Verfahren und bei einer erfindungsgemäßen Pipettiervorrichtung einsetzbar ist, insbesondere beim Verfahren in 2b. Die Regelung ist hier ein Bestandteil der elektrischen Steuereinrichtung und ist dazu geeignet, den ersten Geschwindigkeitswert an einen durch die Viskosität der Probe bestimmten Strömungswiderstand der pipettierten Probe anzupassen. Im Betrieb der Pipettiervorrichtung wird von der Motoreinrichtung 150 mindestens eine charakteristischer Messwert aufgenommen (151). Ein solcher Messwert kann vorzugsweise der Motorstrom, d. h. die Stromaufnahme des Motors sein, oder eine Spannung, insbesondere die Motorspannung, die der Motor aus seiner Spannungsversorgung bezieht, oder ein Drehmoment, oder Werte, die sich aus der Umdrehungszahl ableiten, wie z. B. dem zurückgelegten Weg einer gekoppelten Gewindestange. Diese Werte werden an den PD-Regler 154 übergeben und mit mindestens einem oder mehreren, gerätespezifischen, maximal zulässigen Referenzwerten verglichen (152). Ein Referenzwert für den Messwert „Motorstrom” ist insbesondere ein zuvor festgelegter Wert für diesen elektrischen Strom. Bei Überschreiten mindestens eines Referenzwertes oder aller Referenzwerte, in positiver (oder alternativ: in negativer) Richtung, kann insbesondere der Motor durch Übergabe eines Signals an den Regler gestoppt werden (Notabschaltung), falls der Referenzwert für eine Überlastung des Motors charakteristisch ist. Bei Überschreiten mindestens eines anderen Referenzwertes oder anderer Referenzwerte, in positiver (oder alternativ: in negativer) Richtung, kann der Motor gebremst werden, indem der erste Geschwindigkeitswert um einen vorgegebenen Betrag reduziert wird. Liegen die Messwerte bzw. der mindestens eine Messwert unter dem Referenzwert, wird eine Neuberechnung (153) des Geschwindigkeitsprofils innerhalb der vom Benutzer vorgegebenen maximal zulässigen Grenzen vorgenommen.
Die Zeit für die Berechnung mindestens eines ersten Geschwindigkeitswertes, bzw eines Geschwindigkeitsprofils dieses ersten Geschwidigkeitswertes, liegt generell vorzugsweise unterhalb 1 ms, und vorzugsweise unterhalb von kleiner gleich 300 μs. Das hat den Vorteil, dass ein Pipettieren mit nicht-optimiertem ersten Geschwindigkeitswert nur innerhalb einer solchen sehr kurzen Zeit erfolgt, bevor der Geschwindigkeitswert angepasst wird und der Pipettiervorgang optimal verläuft.
Bei der Berechnung des Geschwindigkeitsprofils wird vorzugsweise die bereits zurückgelegte Strecke des bewegbaren Teils, insbesondere des Kolbens der Pipettiervorrichtung oder des Kolbens einer Dispenserspitze, berücksichtigt und in die Berechnung einbezogen. Die Werte gemäß dem Geschwindigkeitsprofil werden an den Regler übergeben (154).
Schritt 132: der Pipettier(teil)vorgang wird unter Verwendung des ermittelten Sollwertes zwischen dem Zeitpunkt t4 und dem Zeitpunkt t5, fortgesetzt. Zum Zeitpunkt t5 wird erneut eine Messung eines Messwertes durchgeführt, wobei sich t5 insbesondere aus t5 = t4 + dt3 ergibt, wobei dt3 eine vorgewählte erste Zeitspanne von vorzugsweise kleiner als 15 ms ist. und die Verfahrensschritte 122, 130a, 124, 131 und 132 werden als Schritte 122', 130a', 124', 131' und 132' analog bei einem niedrigeren, ersten Geschwindigkeitswert erneut durchgeführt.
Zum Zeitpunkt t5 wird auch ein neues Geschwindigkeitsprofil für die verbleibende Zeit, bzw., die verbleibende vom Kolben zurückzulegende Wegstrecke berechnet. Gemäß diesem Profil fällt die Geschwindigkeit an der Rampe R4 bis zum Zeitpunkt t6 ab. Die Geschwindigkeit v2 bleibt zwischen dem Zeitpunkt t6 und dem Zeitpunkt t9 konstant auf dem Wert v2 (4).
Der Zeitpunkt t5 bzw. t6 wird aus dem gewünschten, zu pipettierenden, Probenvolumen und den Werten der Geschwindigkeit bzw. der Rampe R2 (entsprechend einer Verzögerung, also negativen Beschleunigung) errechnet; am Ende des Pipettier(teil)vorgangs (z. B. Flüssigkeitsaufnahme) fällt die Geschwindigkeit über eine Rampe R2 auf den Wert 0 zurück.
Auf diese Weise wird erreicht, dass die Pipettiervorrichtung 1 zuverlässig betrieben werden kann, ohne dass es zu Dosierfehlern kommt, die durch eine zu hohe Pipettiergeschwindigkeit verursacht sind.
2c und 5 zeigen ein Beispiel des Verfahrens, bei dem der erste Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit vom Messwert automatisch erhöht wird.
Schritt 211: nach dem Starten des Pipettiervorgangs zum Zeitpunkt t1 (5) steigt die Geschwindigkeit v der Bewegung des Kolbens über eine Rampe R1 an, bis im Schritt 212 der vom Kunden gewählte zweite Geschwindigkeitswert v2 zum Zeitpunkt t2 erreicht ist.
Die Geschwindigkeit bleibt zwischen dem ersten Zeitpunkt t2 und dem dritten Zeitpunkt t3 konstant auf dem Wert v2 (5), wobei sich t3 insbesondere aus t3 = t2 + dt2 ergibt, wobei dt2 eine vorgewählte erste Zeitspanne von vorzugsweise < 15 ms ist.
Am Ende des Pipettier(teil)vorgangs (z. B. Flüssigkeitsaufnahme) fällt die Geschwindigkeit über eine Rampe R2 auf den Wert 0 zurück (5).
Wenn der Motor 14 anläuft, steigt die Geschwindigkeit v über die Rampe R1 bis zum Maximalwert v2 an. Während dieser Zeit greift die softwaregesteuerte Steuerungselektronik nicht in das Geschehen ein (5).
Nach dem Erreichen des Maximalwertes zum Zeitpunkt t1 wird zwischen dem Zeitpunkt t2 und t3 der Motorstrom des Schrittmotors als (erster) Messwert M gemessen (221). Der Strom wird mit dem Maximalwert verglichen (222).
Liegt der gemessene Messwert M für den Strom über dem Maximalwert, wird die Aktion abgebrochen (230a) – der Motor stoppt. Diese Entscheidung wird innerhalb von dt2 = 15 ms getroffen, weil bei einem zu großen Motorstrom die Schutzschaltung des Akkus nach 20 ms bei einer Überlastung greifen würde (Notabschaltung). Alternativ wird ein erster Geschwindigkeitswert von der Steuereinrichtung automatisch ausgewählt, der unterhalb des vom Benutzer gewählten zweiten Geschwindigkeitswerts liegt. Der Wert kann zum Beispiel die Hälfte oder einen Bruchteil des vom Benutzer gewählten zweiten Geschwindigkeitswerts betragen, und/oder kann in einer vorbestimmten Weise von der Steuerelektronik festgelegt werden, insbesondere unter Berücksichtigung des ersten Messwertes. Nach Reduzierung des Geschwindigkeitswerts auf den ersten Geschwindigkeitswert könnte erneut eine Messung durchgeführt werden, um den Geschwindigkeitswert weiter zu regeln, nämlich herauf zu regeln oder herab zu regeln, oder der Pipettiervorgang kann mit dem automatisch festgelegten ersten Geschwindigkeitswert fortgesetzt werden, falls die Vergleichsoperation 121 ergibt, dass der Messwert in einem vorbestimmten, zulässigen Bereich liegt.
Falls in Schritt 222 die Vergleichsoperation 221 ergibt, dass der Messwert in einem vorbestimmten, zulässigen Bereich liegt, kann von der Steuereinrichtung automatisch folgendes durchgeführt werden:
Schritt 224: der erste Geschwindigkeitswert wird automatisch ermittelt und als Sollwert für die Regelung der Kolbengeschwindigkeit verwendet. Liegt der Messwert unter dem Maximalwert, wird ein optimiertes Geschwindigkeitsprofil für die restliche Wegstrecke des bewegbaren Teils 12, des Kolbens, errechnet. Die mindestens eine erste Geschwindigkeit v1 dieses Geschwindigkeitsprofils liegt hier innerhalb der Grenzen v3 und v4 (5), welche vom Benutzer für die Anwendung, d. h. für den Betriebsmodus, vorzugsweise als Toleranzbereich vorgegeben wurden.
Schritt 231: die Kolbengeschwindigkeit wird auf den neuen Sollwert geregelt, insbesondere durch Beschleunigung des bewegbaren Teils entlang der Rampe R3 zwischen den Zeitpunkten t3 und t4. Der neue Sollwert wird dabei an den PD-Regler der Regeleinrichtung der Steuereinrichtung 15 übergeben, welcher die Motorspannung des Gleichstrommotors 14 regelt. Die Istwerte werden über den Counter der Steuereinrichtung aufgenommen und an die Regelstrecke der Regeleinrichtung der Steuereinrichtung weitergegeben. Der Incrementalencoder der Steuereinrichtung übersetzt die Umdrehungen des Motors 14 in die zurückgelegte Wegstrecke des bewegbaren Teils 12 (Spindel, Stange etc.). Die Wegstrecke ist maßgeblich für das aufzunehmende und abzugebende Probenvolumen. Die Werte des Incrementalencoders fließen in die Regelstrecke ein.
Die Vorgehensweisen der Beispiele in 4 und 5 können auch, wie oben bereits beschrieben, kombiniert werden, um z. B. die Geschwindigkeit einerseits aus Sicherheitsgründen automatisch reduzieren zu können (gemäß 4) und/oder zur Reduzierung der Pipettiergesamtzeit automatisch erhöhen zu können (5). Die Kombination ist auch vorteilhaft, um flexibel auf Viskositätsänderungen der zu pipettierenden Probe reagieren zu können, was insbesondere bei heterogenen Proben von Bedeutung sein kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 06027038 [0049]
EP 1825915 A2 [0049]
EP 0657216 B1 [0051]
EP 12001933 [0059]

Claims

Pipettiervorrichtung (1), insbesondere Pipette oder Repetierpipette, zum Pipettieren von fluiden Laborproben, aufweisend eine elektrische Steuereinrichtung (15), mit der ein Pipettiervorgang elektrisch steuerbar ist, ein bewegbares Teil (12), durch dessen Bewegung die fluide Probe pipettierbar ist, eine elektrisch ansteuerbare Motoreinrichtung (14), mit der die Bewegung des bewegbaren Teils in Abhängigkeit von mindestens einem, die Geschwindigkeit des bewegbaren Teils definierenden ersten Geschwindigkeitswert antreibbar ist, eine Messeinrichtung (16), mit der mindestens ein Messwert messbar ist, der durch den beim Pipettieren der fluiden Probe bewirkten Strömungswiderstand beeinflusst wird, wobei die elektrische Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, dass der mindestens eine erste Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit von dem mindestens einen Messwert durch die elektrische Steuereinrichtung festlegbar ist.
Pipettiervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die elektrische Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, den mindestens einen Messwert automatisch auszuwerten und in Abhängigkeit vom Ergebnis dieser Auswertung den mindestens einen ersten Geschwindigkeitswert automatisch zu verändern.
Pipettiervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die elektrische Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, dass der mindestens eine erste Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit von mindestens einen Messwert durch die elektrische Steuereinrichtung reduziert wird.
Pipettiervorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Pipettiervorgang durch mindestens eine Bewegungsstrecke des bewegbaren Teils charakterisiert ist und die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, den mindestens einen ersten Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit von der Bewegungsstrecke festzulegen, so dass ein Pipettiervorgang insbesondere mit der vom Benutzer festgelegten Bewegungsstrecke durchgeführt wird.
Pipettiervorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die elektrische Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, dass der mindestens eine Geschwindigkeitswert automatisch derart in Abhängigkeit von dem mindestens einen Messwert festgelegt wird, dass ein vorbestimmter Toleranzbereich für den mindestens einen Messwert nicht verlassen wird.
Pipettiervorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Pipettiervorgang durch mindestens einen Energieverbrauchswert der Pipettiervorrichtung charakterisiert ist und die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, den ersten Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit dem mindestens einen Energieverbrauchswert festzulegen, so dass ein Pipettiervorgang insbesondere bei einem vorgegebenen, insbesondere minimalen, Energieverbrauchswert durchgeführt wird.
Pipettiervorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, die eine Benutzerschnittstelleneinrichtung aufweist, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, mindestens einen vom Benutzer gewählten zweiten Geschwindigkeitswert zu verwenden, um den mindestens einen ersten Geschwindigkeitswert in Abhängigkeit von dem mindestens einen zweiten Geschwindigkeitswert festzulegen.
Pipettiervorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, die eine Benutzerschnittstelleneinrichtung, einen Zeitgeber und eine Speichereinrichtung aufweist, wobei die Steuereinrichtung eine Recheneinrichtung aufweist und dazu ausgebildet ist: – mindestens einen vom Benutzer gewählten zweiten Geschwindigkeitswert zu verwenden, um während einer ersten Zeitspanne einen Pipettiervorgang unter Verwendung des mindestens einen zweiten Geschwindigkeitswertes durchzuführen, – während der ersten Zeitspanne mindestens einen ersten Messwert zu bestimmen, – mit der Recheneinrichtung eine Vergleichsoperation durchzuführen, um den ersten Messwert mit einem in der Speichereinrichtung gespeicherten Referenzwert zu vergleichen.
Pipettiervorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der erste Messwert einen ersten Strömungswiderstand der während der ersten Zeitspanne bewegten fluiden Laborprobe charakterisiert, und der Referenzwert einen maximal erlaubten Strömungswiderstand einer fluiden Laborprobe charakterisiert, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, während einer der ersten Zeitspanne nachgeordneten zweiten Zeitspanne: – falls der erste Messwert größer ist als der Referenzwert: den Pipettiervorgang unter Verwendung mindestens eines ersten Geschwindigkeitswertes durchzuführen, der kleiner ist als der mindestens eine zweite Geschwindigkeitswert, oder -zusätzlich oder alternativ: den Pipettiervorgang abzubrechen.
Pipettiervorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Messeinrichtung zur Messung eines Motorparameters, insbesondere des Motorstroms der Motoreinrichtung ausgebildet ist, und wobei der Messwert den Motorparameter charakterisiert.
Verfahren (100; 100'; 200) zum Betreiben einer Pipettiervorrichtung, insbesondere einer Pipettiervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, aufweisend die Schritte: a) Messen mindestens eines Messwertes bei einem Pipettiervorgang, mittels einer Messeinrichtung der Pipettiervorrichtung, wobei der mindestens eine Messwert durch den beim Pipettieren der fluiden Probe bewirkten Strömungswiderstand beeinflusst wird (110); b) Festlegen mindestens eines ersten Geschwindigkeitswertes in Abhängigkeit von dem mindestens einen Messwert, mittels einer elektrischen Steuereinrichtung der Pipettiervorrichtung, wobei ein Geschwindigkeitswert eine Geschwindigkeit des bewegbaren Teils der Pipettiervorrichtung definiert, wobei durch die Bewegung des bewegbaren Teils die fluide Probe pipettierbar ist (120); c) Elektrisches Ansteuern der elektrischen Motoreinrichtung der Pipettiervorrichtung, unter Verwendung des in Schritt b) festgelegten mindestens einen ersten Geschwindigkeitswertes, der die Geschwindigkeit des bewegbaren Teils definiert, mit der die Motoreinrichtung die Bewegung des bewegbaren Teils antreibt (130).
Programmcode zur Implementierung des Verfahrens nach Anspruch 11 in einer Pipettiervorrichtung, der von einer Pipettiervorrichtung so verwendbar ist, dass diese eine Pipettiervorrichtung mit den Merkmalen gemäß eines der Ansprüche 1 bis 10 ist und dass von dieser das Verfahren nach Anspruch 11 durchführbar ist.