DE102017123249A1

DE102017123249A1 - Device for determining the volume of a liquid

Info

Publication number: DE102017123249A1
Application number: DE102017123249.4A
Authority: DE
Inventors: Jan Feldmann; Renato Nay
Original assignee: Hamilton Bonaduz AG
Current assignee: Hamilton Bonaduz AG
Priority date: 2017-10-06
Filing date: 2017-10-06
Publication date: 2019-04-11
Also published as: WO2019068724A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (1) zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit bereitgestellt mit einer Platte (3), die mindestens ein Messsystem (5) umfasst, wobei jedes Messsystem (5) ein Flüssigkeitsreservoir (7) und eine Mehrzahl von Messkanälen (9) aufweist, die jeweils einen Einlass (13) und ein Ende (15) umfassen, und wobei sich die Messkanäle (9) jedes Messsystems (5) mit ihrem Einlass (13) von dem entsprechenden Flüssigkeitsreservoir (7) erstrecken.A device (1) for determining the volume of a liquid is provided with a plate (3) which comprises at least one measuring system (5), each measuring system (5) having a liquid reservoir (7) and a plurality of measuring channels (9) , each comprising an inlet (13) and an end (15), and wherein the measuring channels (9) of each measuring system (5) with its inlet (13) extend from the corresponding liquid reservoir (7).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit, insbesondere eine Vorrichtung zum Kalibrieren einer Pipette oder einer Abgabeeinrichtung sowie ein Verfahren zum Kalibrieren einer Pipette oder einer Abgabeeinrichtung.The present invention relates to a device for determining the volume of a liquid, in particular to a device for calibrating a pipette or a dispenser and to a method for calibrating a pipette or a dispenser.

Die quantitative Bestimmung von Flüssigkeiten spielt bei den in der Pharma- und Biotechindustrie verwendeten Verfahren eine große Rolle. In diesen Verfahren werden wiederholt Reaktionen in einem flüssigen Medium angesetzt, wobei technische Hilfsmittel wie beispielsweise Pipetten zur Anwendung kommen, die dafür eingerichtet sind, ein festgelegtes Volumen einer Flüssigkeit aus einem ersten Gefäß aufzunehmen und dieses an ein anderes Gefäß abzugeben.The quantitative determination of liquids plays a major role in the processes used in the pharmaceutical and biotech industries. In these processes, reactions are repeatedly carried out in a liquid medium, using technical aids, such as pipettes, which are set up to pick up a fixed volume of liquid from a first vessel and deliver it to another vessel.

Pipetten ermöglichen die Automatisierung der Flüssigkeitsübertragung durch eine hohe Genauigkeit und Reproduzierbarkeit, insbesondere auch bei kleinen zu übertragenden Volumina wie beispielsweise wenige Mikroliter. Bei einer starken und zahlreichen automatisierten Verwendung tritt bei Pipetten Verschleiß auf, wodurch das tatsächlich abgegebene Volumen von dem eingestellten Zielvolumen abweichen kann, was aus verschiedenen Gründen nicht erwünscht ist. Daher ist es notwendig, Pipetten und Abgabeeinrichtungen regelmäßig zu kalibrieren, d. h. ihre Genauigkeit zu überprüfen, indem exakt das Volumen der abgegebenen Flüssigkeit quantitativ erfasst wird und gegebenenfalls anschließend entsprechende Korrekturmaßnahmen ergriffen werden.Pipettes enable the automation of liquid transfer through high accuracy and reproducibility, especially for small volumes to be transferred, such as a few microliters. With heavy and numerous automated use, pipetting will result in wear, which may cause the actual dispensed volume to deviate from the set target volume, which is undesirable for a variety of reasons. Therefore, it is necessary to periodically calibrate pipettes and dispensers, i. H. to verify their accuracy by quantitating exactly the volume of liquid dispensed and, where appropriate, taking appropriate corrective action.

Bekannte quantitative Analyseverfahren zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit sind beispielsweise die Gravimetrie oder die Kolorimetrie. Beide derartigen Verfahren sind relativ kostenintensiv, weil sie sehr teure Messinstrumente erfordern, und sind zur Kalibrierung von sehr kleinen Volumina nur bedingt geeignet, da kleine Mengen von Flüssigkeiten bei derartigen Verfahren sehr schnell verdampfen können.Known quantitative analysis methods for determining the volume of a liquid are, for example, gravimetry or colorimetry. Both such methods are relatively expensive because they require very expensive measuring instruments, and are only of limited suitability for calibrating very small volumes, since small amounts of liquids can evaporate very quickly in such methods.

Die EP 1 918 024 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kalibrieren einer Pipette oder eines Abgabesystems, bei der in einer Kunststoffplatte eine Mehrzahl von mäandernden Kanälen mit jeweils einem Ladeeinlass und jeweils einem Flüssigkeitsauslass ausgebildet ist, wobei eine in einen Ladeeinlass eingefüllte Flüssigkeit sich in den mäandernden Kanäle ausbreitet, so dass der Ausbreitungsgrad anhand einer auf der Platte angegebenen Skala abgelesen werden kann und dadurch das Volumen der in jedem Kanal befindlichen Flüssigkeit bestimmt werden kann.The EP 1 918 024 A1 describes an apparatus and a method for calibrating a pipette or a dispensing system in which a plurality of meandering channels each having a loading inlet and a liquid outlet are formed in a plastic plate, wherein a liquid filled in a loading inlet propagates in the meandering channels that the degree of diffusion can be read on the basis of a scale indicated on the plate and thereby the volume of the liquid located in each channel can be determined.

Nachteilig an der Vorrichtung bzw. dem Verfahren der EP 1 918 024 A1 ist, dass das Einfüllen von Flüssigkeit in die mäandernden Kanäle nur relativ langsam von statten geht und nur relativ kleine Volumina gemessen werden können. Darüber hinaus muss das Ablesen des Messwerts per Hand, d. h. von einer Bedienperson, durchgeführt werden, was den Einsatz in einem Pipettierroboter, in dem eine erhebliche Anzahl von Pipetten kalibriert werden müssen, sehr aufwändig gestaltet.A disadvantage of the device or the method of EP 1 918 024 A1 is that the filling of liquid in the meandering channels is relatively slow and only relatively small volumes can be measured. In addition, the reading of the measured value by hand, ie by an operator, must be performed, which makes the use in a pipetting robot, in which a significant number of pipettes must be calibrated, very complex.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit bereitzustellen, die kostengünstig herzustellen ist, eine schnelle Bearbeitung, auch durch Pipettierroboter, ermöglicht, und eine zuverlässige Messung gewährleistet. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Kalibrieren einer Pipette oder einer Abgabeeinrichtung bereitzustellen, das eine zuverlässige, schnelle und automatisierbare Kalibrierung ermöglicht.It is therefore the object of the present invention to provide a device for determining the volume of a liquid which is inexpensive to manufacture, rapid processing, also by pipetting robot, allows, and ensures reliable measurement. Another object of the present invention is to provide a method of calibrating a pipette or dispenser that enables reliable, rapid and automatable calibration.

Diese Aufgaben werden durch den Gegenstand mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 14 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These objects are achieved by the subject matter having the features of claims 1 and 14, respectively. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Erfindungsgemäß bereitgestellt wird eine Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit mit einer Platte, die mindestens ein Messsystem umfasst, wobei jedes Messsystem ein Flüssigkeitsreservoir und eine Mehrzahl von Messkanälen aufweist, die jeweils einen Einlass und ein Ende umfassen, wobei sich die Messkanäle jedes Messsystems mit ihrem Einlass von dem entsprechenden Flüssigkeitsreservoir erstrecken. Durch die Verwendung von einer Mehrzahl von Messkanälen in jedem Messsystem kann eine Flüssigkeit schneller von den Messkanälen aufgenommen werden, und dadurch können größere Volumina an Flüssigkeiten gemessen werden.According to the invention, a device is provided for determining the volume of a liquid comprising a plate, which comprises at least one measuring system, each measuring system having a liquid reservoir and a plurality of measuring channels, each having an inlet and an end, the measuring channels of each measuring system being connected to the measuring system Inlet extend from the corresponding liquid reservoir. By using a plurality of measuring channels in each measuring system, a liquid can be taken up faster by the measuring channels, and thereby larger volumes of liquids can be measured.

Vorteilhaft ist es, wenn die Messkanäle als Kapillaren ausgebildet sind und jeder Messkanal an seinem Ende einen Auslass aufweist. Durch den Kapillareffekt der Messkanäle, deren Innenoberfläche im Verhältnis zum eingeschlossenen Volumen relativ groß ist, wird die Füllung der Messkanäle unterstützt.It is advantageous if the measuring channels are designed as capillaries and each measuring channel has an outlet at its end. Due to the capillary effect of the measuring channels, whose inner surface is relatively large in relation to the enclosed volume, the filling of the measuring channels is supported.

Mit besonderem Vorteil ist das Flüssigkeitsreservoir eines Messsystems im Querschnitt kreisförmig ausgebildet. Im Querschnitt heißt in diesem Falle in der Plattenebene bzw. in der Ebene des Messsystems. Die kreisförmige Ausbildung, die im Dreidimensionalen zu einer Zylinderform des Flüssigkeitsreservoirs führt, ist für das Einfüllen der Flüssigkeit aus meistens ebenfalls runden bzw. kugelförmig ausgebildeten Enden der Pipetten günstig. Je nach Ausbildung des Endes der Pipetten oder der Ausgabeeinrichtungen kann das Flüssigkeitsreservoir auch eine andere Form annehmen, beispielsweise im Querschnitt ellipsenförmig, rechteckig oder polygonal oder eine Mischform daraus.With particular advantage, the liquid reservoir of a measuring system is circular in cross section. In cross-section in this case means in the plate plane or in the plane of the measuring system. The circular formation, which leads in three dimensions to a cylindrical shape of the liquid reservoir, is favorable for the filling of the liquid from usually likewise round or spherical ends of the pipettes. Depending on the design of the end of the pipettes or the Output devices, the liquid reservoir can also take another form, for example, in cross section elliptical, rectangular or polygonal or a mixed form thereof.

Bevorzugt weist das Flüssigkeitsreservoir eines Messsystems einen Boden mit einer reservoirseitigen Oberfläche auf, die nicht parallel zur Plattenebene ist. Dabei weist der Boden vorteilhafterweise einen Vorsprung bzw. eine Erhebung derart auf, dass in das Flüssigkeitsreservoir eingebrachte Flüssigkeit in Richtung mindestens einen Einlasses fließt. Auf diese Weise kann der systematische Messfehler erheblich verringert werden, da das Abfließen bzw. Einfließen der gesamten in das Flüssigkeitsreservoir eingebrachten Flüssigkeit unterstützt wird und dadurch die Rückstandsmenge im Flüssigkeitsreservoir signifikant reduziert wird. Besonders geeignete Ausbildungen der reservoirseitigen Oberfläche des Bodens sind eine Konus- oder Pyramidenform in der Mitte des Reservoirs, wobei auch spezielle Ausnehmungen oder Führungen in den Vorsprung eingebracht sein können, so dass die Flüssigkeit in Richtung eines Einlasses fließt. Es ist auch möglich, die Oberfläche schräg oder wannenartig zu gestalten, wenn die Einlässe nicht alle auf gleicher Höhe angeordnet sind (siehe unten).The liquid reservoir of a measuring system preferably has a bottom with a reservoir-side surface which is not parallel to the plate plane. In this case, the base advantageously has a projection or an elevation such that liquid introduced into the liquid reservoir flows in the direction of at least one inlet. In this way, the systematic measurement error can be significantly reduced, since the flow or inflow of the entire liquid introduced into the liquid reservoir is supported, and thereby the amount of residue in the liquid reservoir is significantly reduced. Particularly suitable embodiments of the reservoir-side surface of the bottom are a conical or pyramidal shape in the middle of the reservoir, wherein special recesses or guides can be introduced into the projection, so that the liquid flows in the direction of an inlet. It is also possible to make the surface sloping or trough-like if the inlets are not all at the same height (see below).

Mit besonderem Vorteil erstrecken sich die Messkanäle eines Messsystems in oder parallel zu der Plattenebene. Ein Messsystem weist damit eine Mehrzahl von Messkanälen in ein und derselben Ebene auf, die parallel zur Plattenebene ist. Damit können mit einem Messsystem größere Volumina von Flüssigkeiten gemessen werden.With particular advantage, the measuring channels of a measuring system extend in or parallel to the plate plane. A measuring system thus has a plurality of measuring channels in one and the same plane, which is parallel to the plate plane. This can be measured with a measuring system larger volumes of liquids.

Bevorzugt sind die Abmessungen jedes Messkanals eines Messsystems gleich. Dies erleichtert sowohl den Aufbau der Vorrichtung und damit deren Herstellung als auch die Rechenschritte bei der Bestimmung des Volumens der in den Messkanälen eines Messsystems befindlichen Flüssigkeit.Preferably, the dimensions of each measuring channel of a measuring system are the same. This facilitates both the construction of the device and thus its production as well as the calculation steps in the determination of the volume of the liquid contained in the measuring channels of a measuring system.

Mit besonderem Vorteil sind die Messkanäle eines Messsystems gleichmäßig in oder parallel zu der Plattenebene angeordnet. Dadurch ergeben sich ebenfalls ein einfacherer Aufbau und eine erleichterte Herstellung. Zudem ergeben sich dadurch Vorteile bei der automatisierten Erfassung der Füllstände in den Messkanälen.With particular advantage, the measuring channels of a measuring system are arranged uniformly in or parallel to the plate plane. This also results in a simpler structure and easier manufacture. In addition, this results in advantages in the automated detection of levels in the measurement channels.

Die Messkanäle eines Messsystems können in genau einer Ebene parallel zu der Plattenebene angeordnet sein. Dies ist besonders für etwas größere Volumina zweckmäßig, bei denen sich die Flüssigkeit jedenfalls über eine Mehrzahl der in einer Ebene zur Verfügung stehenden Messkanäle erstreckt. D. h. die Flüssigkeit strömt nach dem Einbringen in das Flüssigkeitsreservoir, gegebenenfalls von dem im Boden ausgebildeten konusförmigen Vorsprung unterstützt, im Wesentlichen gleichzeitig in die umlaufend angeordneten Einlässe der Messkanäle.The measuring channels of a measuring system can be arranged in exactly one plane parallel to the plate plane. This is particularly expedient for somewhat larger volumes in which the liquid extends over at least a majority of the measuring channels available in one plane. Ie. the liquid flows after being introduced into the liquid reservoir, optionally supported by the conical projection formed in the bottom, substantially simultaneously into the peripherally arranged inlets of the measuring channels.

Alternativ ist es für kleinere Volumina vorteilhaft, dass jede der Mehrzahl von Messkanälen eines Messsystems in einer anderen Ebene parallel zu der Plattenebene angeordnet ist. Bei kleinen Volumina verteilt sich damit die Flüssigkeit nicht auf alle um das Flüssigkeitsreservoir herum angeordneten Messkanäle, sondern entsprechend zunächst auf die am weitesten unten gelegenen Messkanäle und dann entsprechend ansteigend nach oben. Bei einer derartigen Anordnung ist es bevorzugt, dass die Einlässe der Messkanäle eines Messsystems sich parallel zur Plattenebene nicht überlappen. Dies bedeutet, dass zunächst der am weitesten unten liegende Messkanal vollständig mit Flüssigkeit gefüllt wird, bevor der nächsthöhere Messkanal befüllt wird. Es sind auch Anordnungen denkbar, bei denen sich die Einlässe der Messkanäle eines Messsystems parallel zur Plattenebene überlappen, vorzugsweise in einem gleichmäßigen Abstand.Alternatively, it is advantageous for smaller volumes that each of the plurality of measurement channels of a measurement system is arranged in a different plane parallel to the plate plane. In the case of small volumes, the liquid is thus not distributed over all the measuring channels arranged around the liquid reservoir, but first correspondingly to the measuring channels located furthest downwards and then correspondingly rising upward. In such an arrangement, it is preferred that the inlets of the measuring channels of a measuring system do not overlap parallel to the plane of the plate. This means that first the fullermost measuring channel is completely filled with liquid before the next higher measuring channel is filled. Arrangements are also conceivable in which the inlets of the measuring channels of a measuring system overlap parallel to the plane of the plate, preferably at a uniform distance.

Bevorzugt ist das Material der Platte zumindest teilweise transparent ausgebildet. Das transparente Material ist dabei jeweils in der Nähe der Messkanäle angeordnet, sodass zur Auswertung der Füllstand eines Messkanals mit einer Bildgebungseinrichtung erfasst werden kann.Preferably, the material of the plate is at least partially transparent. The transparent material is in each case arranged in the vicinity of the measuring channels, so that the level of a measuring channel can be detected with an imaging device for the purpose of evaluation.

Hinsichtlich des Aufbaus und der Struktur der Vorrichtung ist es vorteilhaft, dass die Platte mehrteilig ausgebildet ist. Dabei kann die Platte durch mehrere Schichtelemente ausgebildet sein, die vorzugsweise dieselbe Dicke aufweisen. Ein Messsystem oder auch nur ein Messkanal kann dabei jeweils in einem Schichtelement vorgesehen sein, je nachdem, wie das Messsystem konfiguriert ist. Bei der Verwendung von Kunststoffmaterial oder Metall als Basismaterial für ein Schichtelement können die Messkanäle z. B. durch Fräsen oder Sägen auf einfache Weise in die Schichtelemente eingebracht werden. Damit ergibt sich ein modularer Aufbau, der kostengünstig herzustellen ist.With regard to the structure and the structure of the device, it is advantageous that the plate is designed in several parts. In this case, the plate may be formed by a plurality of layer elements, which preferably have the same thickness. A measuring system or just one measuring channel can be provided in each case in a layer element, depending on how the measuring system is configured. When using plastic material or metal as a base material for a layer element, the measuring channels z. B. be introduced by milling or sawing in a simple manner in the layer elements. This results in a modular design that is inexpensive to manufacture.

Mit weiterem Vorteil sind die Schichtelemente im Wesentlichen quaderförmig und parallel zur Plattenebene ausgebildet. Der oben erwähnte Mehrschichtaufbau ist damit auf einfache Weise möglich, und dabei kann jedes Schichtelement beispielsweise ein Messsystem aufweisen, wobei das darunter liegende Schichtelement jeweils den Boden für jeden Messkanal und das darüber liegende Schichtelement jeweils die Deckelwand eines Messkanals bilden kann.With further advantage, the layer elements are substantially cuboid and formed parallel to the plate plane. The above-mentioned multi-layer structure is thus possible in a simple manner, and each layer element can have, for example, a measuring system, wherein the underlying layer element can in each case form the bottom for each measuring channel and the layer element lying above each the top wall of a measuring channel.

Es ist vorteilhafterweise möglich, dass die Messkanäle mit einem Maßstab versehen sind. Dies ist insbesondere hilfreich, wenn die Längenausdehnung der Flüssigkeit innerhalb de Messkanals, d. h. der Füllstand darin, erfasst und damit das Volumen in dem Messkanal bestimmt werden soll.It is advantageously possible that the measuring channels are provided with a scale. This is particularly helpful when the length of the liquid within the measuring channel, ie the level in it, recorded and thus the volume in the measuring channel to be determined.

Des Weiteren erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Kalibrieren einer Pipette oder einer Abgabeeinrichtung mit folgenden Schritten: Bereitstellen einer Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit, wie sie oben beschrieben wurde; Befüllen der Messkanäle mindestens eines Messsystems mit Flüssigkeit durch Einsetzen der Pipette oder der Abgabeeinrichtung in das Reservoirvolumen; Entfernen der Pipette oder der Abgabeeinrichtung; Erfassen der Platte mittels einer Bildgebungsvorrichtung; und Auswerten der erfassten Daten der Bildgebungsvorrichtung, wobei jeder gefüllte Abschnitt eines Messkanäle aus einem Messsystem erfasst und zu einem Messergebnis des Messsystems aufaddiert wird. Dieses Verfahren nutzt die Möglichkeiten der oben angegebenen Vorrichtung optimal und gewährleistet damit eine zuverlässige Kalibrierung, die automatisierbar ist.Furthermore, according to the invention, there is provided a method of calibrating a pipette or dispenser, comprising the steps of: providing a device for determining the volume of a liquid as described above; Filling the measuring channels of at least one measuring system with liquid by inserting the pipette or the dispensing device into the reservoir volume; Removing the pipette or dispenser; Detecting the disc by means of an imaging device; and evaluating the acquired data of the imaging device, wherein each filled portion of a measurement channels is detected from a measurement system and added to a measurement result of the measurement system. This method makes optimal use of the possibilities of the device specified above and thus ensures reliable calibration, which can be automated.

Bevorzugt erfolgt der Schritt des Befüllens der Messkanäle mit Flüssigkeit durch Kapillareffekt. Nach dem Positionieren einer Pipette bzw. Abgabeeinrichtung über einem oder an ein Flüssigkeitsreservoir und während des Abgebens der Flüssigkeit wird diese durch den Kapillareffekt quasi in die Messkanäle bzw. Kapillaren des Messsystems eingesaugt, bis die Flüssigkeit vollständig abgegeben ist bzw. die Abgabe unterbrochen wird.Preferably, the step of filling the measuring channels with liquid by capillary effect. After the positioning of a pipette or dispensing device via or to a liquid reservoir and during the dispensing of the liquid, it is sucked into the measuring channels or capillaries of the measuring system by the capillary effect until the liquid is completely dispensed or the dispensing is interrupted.

Alternativ kann der Schritt des Befüllens der Messkanäle eines Messsystems mit Flüssigkeit auch unter Druck erfolgen, wobei die Pipette oder Abgabeeinrichtung formschlüssig auf oder in das Flüssigkeitsreservoir des entsprechenden Messsystems gesetzt wird, so dass dieses luftdicht abgeschlossen wird und die Flüssigkeit in die Messkanäle hineingedrückt wird.Alternatively, the step of filling the measuring channels of a measuring system with liquid can also be carried out under pressure, wherein the pipette or dispensing device is positively placed on or into the liquid reservoir of the corresponding measuring system, so that this is sealed airtight and the liquid is pressed into the measuring channels.

Sämtliche Schritte des oben angegebenen Verfahrens können manuell oder automatisiert durchgeführt werden. Die automatisierte Durchführung bietet die Möglichkeit, eine sehr große Anzahl von Pipetten gleichzeitig zu kalibrieren, wie dies von Pipettierrobotern durchgeführt wird.All steps of the above-mentioned method can be performed manually or automatically. Automated execution provides the ability to simultaneously calibrate a very large number of pipettes as performed by pipetting robots.

Damit wird erfindungsgemäß auch ein Pipettierroboter bereitgestellt mit mindestens einer Pipette oder Abgabeeinrichtung, einer Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit, wie sie oben beschrieben wurde, einer Bildgebungsvorrichtung und einer Steuereinheit, wobei der Pipettierroboter zur Durchführung des Verfahrens wie oben beschrieben geeignet ist. Die Bildgebungsvorrichtung ist dabei bevorzugt eine Digitalkamera, die geeignet ist, die Füllstände der Messkanäle in jedem Messsystem optisch zu erfassen und diese Daten an die Steuereinheit weiterzugeben. Die Steuereinheit ist entsprechend dazu eingerichtet, die von der Bildgebungseinrichtung gelieferten Daten zu verarbeiten, auszuwerten und vorzugsweise auf einer Anzeigevorrichtung auszugeben.Thus, according to the invention, a pipetting robot is provided with at least one pipette or dispenser, a device for determining the volume of a liquid as described above, an imaging device and a control unit, wherein the pipetting robot is suitable for carrying out the method as described above. The imaging device is preferably a digital camera which is suitable for optically detecting the fill levels of the measurement channels in each measurement system and for passing on these data to the control unit. The control unit is correspondingly configured to process the data supplied by the imaging device, evaluate and preferably output on a display device.

Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben, die Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellen. Darin zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Draufsicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit;
2 eine perspektivische Darstellung der Hälfte einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
3 eine Seitenansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform aus 2;
4 eine perspektivische Darstellung einer Hälfte einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
5 eine Seitenansicht der zweiten bevorzugten Ausführungsform aus 4;
6 eine perspektivische Ansicht der Hälfte einer dritten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
7 eine Seitenansicht der dritten bevorzugten Ausführungsform aus 6;
8 eine perspektivische Ansicht einer Hälfte einer vierten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
9 eine Seitenansicht der vierten bevorzugten Ausführungsform aus 8;
10 eine perspektivische Ansicht einer Hälfte einer fünften bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
11 eine Seitenansicht der vierten bevorzugten Ausführungsform aus 10; und
12 eine ausgeschnittene Detailansicht der vierten bevorzugten Ausführungsform aus 10.

Further advantages of the present invention will be described below with reference to the drawings, which illustrate embodiments of the device according to the invention. Show:

1 a schematic representation of a plan view of an embodiment of the inventive device for determining the volume of a liquid;
2 a perspective view of the half of a first preferred embodiment of the device according to the invention;
3 a side view of the first preferred embodiment 2 ;
4 a perspective view of a half of a second preferred embodiment of the device according to the invention;
5 a side view of the second preferred embodiment 4 ;
6 a perspective view of the half of a third preferred embodiment of the device according to the invention;
7 a side view of the third preferred embodiment 6 ;
8th a perspective view of a half of a fourth preferred embodiment of the device according to the invention;
9 a side view of the fourth preferred embodiment 8th ;
10 a perspective view of a half of a fifth preferred embodiment of the device according to the invention;
11 a side view of the fourth preferred embodiment 10 ; and
12 a cut-out detail view of the fourth preferred embodiment 10 ,

1 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit. Die Vorrichtung 1 umfasst eine flache Platte 3, die in der dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen quadratisch ausgebildet ist. Die Platte 3 wiederum weist sieben Messsysteme 5 auf, die jeweils eine Mehrzahl von Messkanälen umfassen. Die Messkanäle eines jeden Messsystems 5 sind hier als Kapillaren ausgebildet und erstrecken sich jeweils mit ihrem Einlass von einem Flüssigkeitsreservoir 7 bis zu einem Ende, das in den hier dargestellten Ausführungsformen einen Auslass auf der Oberfläche der Platte 3 aufweist. Im rechten Abschnitt der 1 ist die Platte 3 in einer Seitenansicht dargestellt, wobei man auf der Platte 3 lediglich die Flüssigkeitsreservoire 7 deutlich erkennt. Jedes Messsystem 5 weist eine besondere Struktur auf, beispielsweise können die Messkanäle bzw. Kapillaren gerade, gekrümmt, mäandernd und zickzackförmig sein oder eine daraus kombinierte Struktur aufweisen. 1 shows a plan view of an embodiment of a device according to the invention for determining the volume of a liquid. The device 1 includes a flat plate 3 which is substantially square in the illustrated embodiment. The plate 3 again has seven measuring systems 5 each comprising a plurality of measuring channels. The measuring channels of each measuring system 5 are formed here as capillaries and each extend with their inlet from a liquid reservoir 7 to an end, in the embodiments shown here an outlet on the surface of the plate 3 having. In the right section of the 1 is the plate 3 shown in a side view, taking on the plate 3 only the liquid reservoirs 7 clearly recognizes. Every measuring system 5 has a special structure, for example, the measuring channels or capillaries may be straight, curved, meandering and zigzag or have a structure combined therefrom.

2 zeigt in perspektivischer Schnittansicht eine Hälfte einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit. Die Tatsache, dass nur eine Hälfte dargestellt ist, soll der Vereinfachung und der Veranschaulichung dienen, da die Einzelheiten der Merkmale so besser sichtbar sind. 2 shows in a perspective sectional view one half of a preferred embodiment of the device according to the invention for determining the volume of a liquid. The fact that only one half is shown is intended to simplify and clarify, as the details of the features are thus better visible.

Die Platte 3 ist in Form eines Rechtecks ausgebildet und weist auf ihrer einen Längsseite ein Flüssigkeitsreservoir 7 auf, das sich zylinderförmig als Ausnehmung bzw. Bohrung von der offenen Oberseite der Platte 3 bis zu seinem Boden 8 auf der Unterseite der Platte 3 erstreckt. Da in der 2 lediglich eine Hälfte der Platte 3 abgebildet ist, ist das Flüssigkeitsreservoir 7 auch nur zur Hälfte abgebildet, d. h. in Draufsicht ergibt sich eine Halbkreisform des Flüssigkeitsreservoirs 7. Von dem Flüssigkeitsreservoir 7 erstrecken sich im Wesentlichen sternförmig acht Kapillaren 9, deren Einlässe 13 unmittelbar in den Seitenwänden des Flüssigkeitsreservoirs 7 angeordnet sind, und deren Auslässe 15 sich auf der Oberseite der Platte 3 befinden. Die Hauptbestandteile der Kapillaren 9 erstrecken sich von dem jeweiligen Einlass 13 am Boden 8 des Flüssigkeitsreservoirs 7 linear innerhalb der Platte 3, und zwar im Wesentlichen in einer Plattenebene 12. In der dargestellten Ausführungsform weist jede Kapillare 9 des in 2 dargestellten Messsystems einen rechteckigen Querschnitt auf. Die Auslässe der Kapillaren 9 auf der Oberseite der Platte 3 sind hier zylinderförmig ausgebildet, d. h. sie weisen einen runden Querschnitt auf der Oberseite der Platte 3 auf. Die beiden Kapillaren 9, die sich entlang der Schnittebene im Vordergrund erstrecken, sind wie das Flüssigkeitsreservoir 7 lediglich hälftig abgebildet. Der Kapillareffekt durch die Kapillaren 9 kommt zum Tragen, sobald die Flüssigkeit in Kontakt mit der Innenfläche einer Kapillare 9 kommt oder der Einlass 13 einer Kapillare 9 von der Flüssigkeit zumindest teilweise bedeckt ist.The plate 3 is formed in the shape of a rectangle and has on its one longitudinal side a liquid reservoir 7 on, which is cylindrical as a recess or bore from the open top of the plate 3 to his bottom 8th on the bottom of the plate 3 extends. Because in the 2 only one half of the plate 3 is pictured, is the fluid reservoir 7 also shown only half, ie in plan view results in a semicircular shape of the liquid reservoir 7 , From the liquid reservoir 7 extend essentially star-shaped eight capillaries 9 whose inlets 13 directly in the side walls of the liquid reservoir 7 are arranged, and their outlets 15 on top of the plate 3 are located. The main components of the capillaries 9 extend from the respective inlet 13 on the ground 8th of the liquid reservoir 7 linear within the plate 3 essentially in a disk plane 12 , In the illustrated embodiment, each capillary 9 of in 2 shown measuring system on a rectangular cross-section. The outlets of the capillaries 9 on the top of the plate 3 are cylindrical here, ie they have a round cross-section on the top of the plate 3 on. The two capillaries 9 that extend along the cutting plane in the foreground are like the liquid reservoir 7 only half shown. The capillary effect through the capillaries 9 comes into play as soon as the liquid is in contact with the inner surface of a capillary 9 comes or the inlet 13 a capillary 9 is at least partially covered by the liquid.

In der hier dargestellten Ausführungsform umfasst die Platte 3 zwei Schichtelemente 11, die dieselben Abmessungen aufweisen und in die die entsprechenden Kapillarenabschnitte eingebracht sind, beispielsweise eingefräst bzw. eingesägt. Zumindest das obere Schichtelement 11 ist transparent ausgebildet, so dass die Oberseite der Vorrichtung 1 derart gestaltet ist, dass für einen Betrachter oder eine Bildgebungsvorrichtung der Füllstand der Kapillaren 9 sichtbar ist und ausgewertet werden kann, sofern die eingefüllte Flüssigkeit sich farblich vom Material des oberen Schichtelements 11 in ausreichendem Kontrast absetzt. Beispiele für transparente Kunststoffmaterialien sind Polypropylen, Polystyrol, Acrylnitril, Butadien-Styrol oder andere geeignete Kunststoffe auf Polymerbasis.In the embodiment illustrated here, the plate comprises 3 two layer elements 11 , which have the same dimensions and in which the corresponding Kapillarenabschnitte are introduced, for example milled or sawed. At least the upper layer element 11 is transparent, so that the top of the device 1 is designed such that for a viewer or an imaging device, the fill level of the capillaries 9 is visible and can be evaluated, provided that the filled liquid is colored by the material of the upper layer element 11 in sufficient contrast. Examples of transparent plastic materials are polypropylene, polystyrene, acrylonitrile, butadiene-styrene or other suitable polymer-based plastics.

3 zeigt eine Seitenansicht der in 2 dargestellten ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Diese Ansicht entspricht einer Querschnittsansicht durch die Mitte der Platte 3, wobei das Flüssigkeitsreservoir 7 in zwei Hälften geteilt wird. In der hier dargestellten Ausführungsform werden darüber hinaus zwei Kapillaren 9 ebenfalls halbiert dargestellt, die damit von der Seite her sichtbar sind. Man erkennt in 3 die beiden Schichtelemente 11, die in Plattenebene 12 aneinander grenzen und in die jeweils Abschnitte der Kapillaren 9 eingefräst sind, d. h. auf der Unterseite des oberen Schichtelements 11 und auf der Oberseite des unteren Schichtelements 11 sind komplementäre Ausnehmungen eingebracht (z. B. durch Fräsen, Sägen oder dergleichen), die jeweils übereinandergelegt ein entsprechendes Messsystem 5 mit jeweils einem Einlass 13 und einem Auslass 15 pro Kapillare bilden. In 3 lassen sich in der Schnittebene genau zwei Kapillaren erkennen, die sich links und rechts des Flüssigkeitsreservoirs 7 bis zu dem jeweiligen Auslass 15 hin erstrecken. 3 shows a side view of in 2 shown first embodiment of the device according to the invention. This view corresponds to a cross-sectional view through the center of the plate 3 , wherein the liquid reservoir 7 divided in half. In the embodiment shown here, moreover, two capillaries 9 also shown in half, which are thus visible from the side. One recognizes in 3 the two layer elements 11 in plate plane 12 adjoin one another and into the respective sections of the capillaries 9 are milled, ie on the underside of the upper layer element 11 and on top of the lower layer element 11 complementary recesses are introduced (eg by milling, sawing or the like), each superimposed on a corresponding measuring system 5 each with an inlet 13 and an outlet 15 per capillary form. In 3 In the sectional plane exactly two capillaries can be seen, which are located on the left and right of the liquid reservoir 7 to the respective outlet 15 extend.

In der in den 2 und 3 dargestellten ersten bevorzugten Ausführungsform befindet sich das Messsystem 5 der Vorrichtung 1 in der Plattenebene 12, d. h. sämtliche Kapillaren 9 erstrecken sich von ihrem Einlass 13 von dem Boden 8 des Flüssigkeitsreservoirs 7 in Plattenebene 12 nach außen bis zu ihrem Auslass 15, der jeweils auf die Oberseite der Platte 3 führt. Die Abmessungen der Kapillaren 9 in diesem Messsystem sind identisch, d. h. sie weisen die gleiche Länge und auch den gleichen Querschnitt auf, so dass sich die acht Kapillaren zur jeweils angrenzenden Kapillare in gleichem Abstandswinkel erstrecken (nicht sichtbare Kapillaren 9 sind gestrichelt dargestellt). Die Entfernung zwischen dem Boden jeder Kapillare 9, der auf derselben Ebene wie der Boden 8 des Flüssigkeitsreservoirs 7 liegt, und dem oberen Ende des Auslasses 15 auf der Oberfläche der Platte 3 ist folglich ebenfalls identisch.In the in the 2 and 3 the first preferred embodiment shown is the measuring system 5 the device 1 in the plate plane 12 ie all capillaries 9 extend from their inlet 13 from the ground 8th of the liquid reservoir 7 in plate plane 12 outwards to its outlet 15 , respectively, on the top of the plate 3 leads. The dimensions of the capillaries 9 in this measuring system are identical, ie they have the same length and also the same cross-section, so that the eight capillaries extend to the respective adjacent capillary at the same distance angle (invisible capillaries 9 are shown in dashed lines). The distance between the bottom of each capillary 9 that is on the same level as the ground 8th of the liquid reservoir 7 is located, and the top of the outlet 15 on the surface of the plate 3 is therefore also identical.

Setzt man nun eine Pipette oder andere Abgabeeinrichtungen im oder oberhalb des mittig angeordneten Flüssigkeitsreservoir 7 an, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 auf einem ebenen und im Wesentlichen festen Untergrund angeordnet sein muss, so sammelt sich die aus der Pipette austretende Flüssigkeit auf dem Boden 8 des Flüssigkeitsreservoirs 7 und tritt von dort in jede der Kapillaren 9 in Form einer kompakten Flüssigkeitssäule hinein. Aus den obigen Ausführungen ergibt sich, dass der Einlass 13 jeder Kapillare 9 gleiche Abmessungen aufweist und im selben Abstand von der unteren Fläche des unteren Schichtelements 11 angeordnet ist. Durch diese äquidistante Anordnung in einer Ebene fließt die Flüssigkeit auf dem Boden 8 in jede Kapillare 9 hinein, bis, unterstützt durch den Kapillareffekt, sämtliche Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsreservoir 7 aufgesogen ist. Ist dieser Zustand erreicht, kann durch eine entsprechende Auswertevorrichtung der aktuelle Füllstand jeder Kapillare 9 festgehalten und dann anschließend ausgewertet werden. Durch die kreisförmige Anordnung von identischen Kapillaren mit gleichen Abständen an der Seitenwand des Flüssigkeitsreservoirs 7 bleiben im Reservoir weniger Rückstände zurück, wodurch sich der systematische Fehler bei einer Messung reduziert.Now set a pipette or other dispensing devices in or above the centrally disposed liquid reservoir 7 at, wherein the inventive device 1 must be arranged on a flat and substantially solid surface, so collects the exiting from the pipette liquid on the floor 8th of the liquid reservoir 7 and from there enters each of the capillaries 9 in the form of a compact column of liquid. From the above, it follows that the inlet 13 every capillary 9 has the same dimensions and at the same distance from the lower surface of the lower layer element 11 is arranged. By this equidistant arrangement in a plane, the liquid flows on the ground 8th in every capillary 9 into, supported by the capillary effect, all liquid from the liquid reservoir 7 absorbed. If this state is reached, the current fill level of each capillary can be determined by a corresponding evaluation device 9 recorded and then subsequently evaluated. By the circular arrangement of identical capillaries with equal distances on the side wall of the liquid reservoir 7 Less residue will be left in the reservoir, reducing the systematic error of a measurement.

Die 4 und 5 zeigen eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit. Analog zu 2 ist in 4 eine perspektivische Darstellung der Hälfte einer Platte 3 dargestellt, und 5 zeigt analog zu 3 wieder die Schnitt- bzw. Seitenansicht aus 4, geschnitten durch die Mitte des Flüssigkeitsreservoirs 7. Da die wesentlichen Elemente mit denen aus den 2 bzw. 3 identisch sind, wird auf eine Wiederholung großer Teile der Beschreibung an dieser Stelle verzichtet. Vielmehr soll auf die Unterschiede zwischen der Ausführungsform der 2 und 3 und der Ausführungsform der 4 und 5 ausführlich eingegangen werden. Der in 2 gestrichelte Verlauf der Messkanäle 9 ist in Fig. nicht dargestellt.The 4 and 5 show a second preferred embodiment of the device according to the invention for determining the volume of a liquid. Analogous to 2 is in 4 a perspective view of half of a plate 3 represented, and 5 shows analogously to 3 again the cut or side view 4 , cut through the middle of the liquid reservoir 7 , Since the essential elements with those from the 2 respectively. 3 are identical, a repetition of large parts of the description is omitted here. Rather, it is intended to highlight the differences between the embodiment of the 2 and 3 and the embodiment of the 4 and 5 be discussed in detail. The in 2 dashed course of the measuring channels 9 is not shown in Fig.

Der Hauptunterschied der beiden Ausführungsformen ist die Anordnung der einzelnen Kapillaren 9 des Messsystems 5. Während in der Ausführungsform der 2 und 3 die Kapillaren 9 alle in derselben Ebene angeordnet sind, sind die Kapillaren 9 der zweiten Ausführungsform der 4 und 5 jeweils in unterschiedlichen Ebenen angeordnet, die jeweils parallel zur Plattenebene 12 sind. Wieder weist die Platte 3 zwei Schichtelemente 11 auf, die im Wesentlichen die gleiche Dicke aufweisen. In 4 dargestellt erkennt man, dass die Kapillare 9 links auf der Stirnseite, d. h. genau in der Schnittebene durch das Flüssigkeitsreservoir 7, mit Einlass 13 in Höhe des Bodens 8 und Längsausdehnung vollständig innerhalb des unteren Schichtelements 11 ausgebildet ist. Lediglich der kaminartige Auslass 15 auf die obere Fläche des oberen Schichtelements 11 befindet sich innerhalb des oberen Schichtelements 11. Geht man von dieser Kapillare im Uhrzeigersinn auf die in 4 linke Seite, so ist jede angrenzende Kapillare 9 mit dem unteren Rand jedes Einlasses 13 um einen bestimmten Abstand relativ zum Boden 8 höher angeordnet. Wie bereits erwähnt, sind die Abmessungen jeder Kapillare 9 innerhalb des Messsystems 5 wieder identisch, so dass auch die Abmessungen der Einlässe 13 am Flüssigkeitsreservoir 7 jeweils pro Kapillare 9 gleich sind. Die Kapillare 9, die am weitesten rechts in 4 angeordnet ist, ist daher vollständig in dem oberen Schichtelement 11 ausgebildet.The main difference between the two embodiments is the arrangement of the individual capillaries 9 of the measuring system 5 , While in the embodiment of the 2 and 3 the capillaries 9 all arranged in the same plane are the capillaries 9 the second embodiment of 4 and 5 each arranged in different planes, each parallel to the plate plane 12 are. Again, the plate points 3 two layer elements 11 on, which have substantially the same thickness. In 4 shown you can see that the capillary 9 left on the front side, ie exactly in the cutting plane through the liquid reservoir 7 , with inlet 13 at the level of the ground 8th and longitudinal extent completely within the lower layer element 11 is trained. Only the fireplace-like outlet 15 on the upper surface of the upper layer element 11 is inside the upper layer element 11 , If you go from this capillary clockwise to the in 4 left side, so is every adjacent capillary 9 with the bottom of each inlet 13 by a certain distance relative to the ground 8th arranged higher. As already mentioned, the dimensions of each capillary 9 within the measuring system 5 identical again, so that the dimensions of the inlets 13 at the liquid reservoir 7 each per capillary 9 are the same. The capillary 9 , the furthest right in 4 is therefore completely in the upper layer element 11 educated.

In 5 wird das oben Geschilderte noch einmal besser veranschaulicht: Die in 5 links dargestellte Kapillare 9 ist in ihrer Längsausdehnung vollständig innerhalb des unteren Schichtelements 11 ausgebildet, und die gegenüberliegend, in 5 rechts, befindliche Kapillare 9 ist vollständig innerhalb des oberen Schichtelements 11 ausgebildet. Auf der Innenwandung des Flüssigkeitsreservoirs 7 sind die Einlässe 13 von links nach rechts entsprechend vom Boden 8 aufsteigend angeordnet, wobei sich die jeweils aneinandergrenzenden Einlässe 13 in ihrer Vertikalausdehnung parallel zur Plattenebene 12 überlappen. Sobald sich das Flüssigkeitsreservoir 7 mit Flüssigkeit aus der Pipette oder einer anderen Abgabeeinrichtung füllt, wird die Flüssigkeit zunächst in die am weitesten unten gelegene Kapillare 9 einfließen, anschließend in die nächsthöher gelegene Kapillare 9 usw. Man erkennt anhand von 5 ebenfalls, dass die sich von unten nach oben erstreckenden Auslässe 15, in den dargestellten bevorzugten Ausführungsformen zylinderförmig ausgebildet sind, im Uhrzeigersinn wachsend in ihrer Abmessung vertikal abnehmen.In 5 the above is illustrated once more better: The in 5 capillary shown on the left 9 is in its longitudinal extent completely within the lower layer element 11 trained, and the opposite, in 5 right, located capillary 9 is completely within the upper layer element 11 educated. On the inner wall of the liquid reservoir 7 are the inlets 13 from left to right according to the ground 8th arranged ascending, with each adjacent inlets 13 in their vertical extension parallel to the plate plane 12 overlap. As soon as the liquid reservoir 7 is filled with liquid from the pipette or other dispenser, the liquid is first in the capillary located at the bottom 9 then flow into the next higher capillary 9 etc. One recognizes by means of 5 likewise, that outlets extending from the bottom upwards 15 , are cylindrical in the illustrated preferred embodiments, decreasing in a clockwise direction in their dimension decrease vertically.

Die 6 und 7 zeigen eine dritte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit. Auch hier wird auf eine ausführliche Beschreibung sämtlicher Merkmale verzichtet, da große Teile mit den bereits oben beschriebenen Ausführungsformen identisch sind. Ausdrücklich wird hier auf die Unterschiede zu den in den 2 und 3 bzw. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform eingegangen.The 6 and 7 show a third preferred embodiment of the device according to the invention for determining the volume of a liquid. Again, a detailed description of all features is omitted since large parts are identical to the embodiments already described above. Express is here on the differences to those in the 2 and 3 respectively. 4 and 5 illustrated embodiment received.

Ein Unterschied zu der in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsform ist, dass die Platte 3 in der dritten bevorzugten Ausführungsform aus einem Stück gebildet ist, d. h. sie weist nicht zwei gleich dicke Schichtelemente 11 auf. Des Weiteren sind die Kapillaren 9 des Messsystems 5 wiederum parallel zur Plattenebene 12 angeordnet und auch in jeweils unterschiedlichen Ebenen, jedoch sind die Einlässe 13 der Kapillaren 9 am Flüssigkeitsreservoir 7 derart angeordnet, dass sie sich parallel zur Plattenebene 12, also senkrecht zu ihrer Längsausdehnung nicht überlappen. Dies ist in den 6 und 7 deutlich erkennbar, wobei der obere Rand jedes Einlasses 13 unterhalb der oder auf derselben Höhe wie der untere Rand des nächsthöher gelegenen Einlasses 13 der nächsten Kapillare (im Uhrzeigersinn) liegt. Für die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 bedeutet dies, dass bei Einfüllen von Flüssigkeit aus der Pipette bzw. Abgabeeinrichtung in der Flüssigkeitsreservoir 7 zunächst die Kapillare 9 gefüllt wird, die am tiefsten liegt, in 7 beispielsweise die links dargestellte Kapillare 9, deren Einlass 13 mit dem Boden 8 des Flüssigkeitsreservoirs 7 abschließt, und anschließend die nächsthöher gelegene Kapillare 9 usw. Diese Anordnung ermöglicht eine Verarbeitung von höheren Volumina. Der Kapillareffekt kommt hier zum Tragen, sobald die Flüssigkeit aus der Pipette mit den Innenflächen einer Kapillare 9 in Berührung kommt. Je höher der Füllstand der Flüssigkeit im Einlass 13 einer Kapillare 9, desto größer ist auch der Kapillareffekt, weil die Fläche für die aufzunehmende Flüssigkeit entsprechend anwächst.A difference to that in the 4 and 5 illustrated embodiment is that the plate 3 in the third preferred embodiment is formed in one piece, that is, it does not have two equally thick layer elements 11 on. Furthermore, the capillaries 9 of the measuring system 5 again parallel to the plate plane 12 arranged and also in different levels, however, are the inlets 13 the capillaries 9 at the liquid reservoir 7 arranged so that they are parallel to the plane of the plate 12 , so do not overlap perpendicular to their longitudinal extent. This is in the 6 and 7 clearly visible, with the upper edge of each inlet 13 below or at the same level as the lower edge of the next higher inlet 13 the next capillary (clockwise) is located. For the function of the device according to the invention 1 This means that when filling liquid from the pipette or dispenser in the liquid reservoir 7 first the capillary 9 filled, which is lowest, in 7 for example, the capillary shown on the left 9 whose inlet 13 with the ground 8th of the liquid reservoir 7 and then the next higher capillary 9 etc. This arrangement allows processing of higher volumes. The capillary effect comes into play here as soon as the liquid from the pipette contacts the inner surfaces of a capillary 9 comes into contact. The higher the liquid level in the inlet 13 a capillary 9 , The greater the capillary effect, because the area for the liquid to be absorbed increases accordingly.

Die 8 und 9 zeigen eine vierte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit. Die geometrischen Abmessungen der in den 8 und 9 dargestellten vierten Ausführungsform sind identisch mit der in den 6 und 7 dargestellten dritten Ausführungsform. Die beiden Ausführungsformen unterscheiden sich darin, dass in der vierten, in den 8 und 9 dargestellten Ausführungsform, die Platte 3 aus acht im Wesentlichen gleich dicken Schichtelementen 11 gebildet ist, die parallel zueinander ausgebildet sind und aufeinander geschichtet angeordnet sind und so die Platte 3 bilden. Aufgrund der Identität der Geometrien wird auf eine Wiederholung der Beschreibung an dieser Stelle verzichtet.The 8th and 9 show a fourth preferred embodiment of the device according to the invention 1 for determining the volume of a liquid. The geometric dimensions of the in the 8th and 9 illustrated fourth embodiment are identical to that in the 6 and 7 illustrated third embodiment. The two embodiments differ in that in the fourth, in the 8th and 9 illustrated embodiment, the plate 3 from eight essentially the same thick layer elements 11 is formed, which are formed parallel to each other and arranged stacked, and so the plate 3 form. Due to the identity of the geometries, a repetition of the description is omitted here.

Diese vierte bevorzugte Ausführungsform hat insbesondere durch die Modularität Vorteile, die sich durch die einzeln herstellbaren und zusammenfügbaren Schichtelemente 11 ergibt. Die Schichtelemente 11 sind dabei von ihren Abmessungen derart ausgebildet, dass ihre Höhe der Höhe einer Kapillare 9 entspricht, so dass ein Freilassen bzw. Freifräsen des entsprechenden länglichen Abschnitts die Ausbildung einer Kapillare 9 in einem einzelnen Schichtelement 11 darstellt. Dies erleichtert den Herstellungsprozess und spart somit Kosten, weil beispielsweise keine aufwändigen Formwerkzeuge benötigt werden. Für die in den 8 und 9 dargestellte vierte Ausführungsform gilt ebenfalls, dass die Bereiche oberhalb jeder Kapillare 9 transparent sein müssen, so dass eine Bildgebungseinrichtung oder ein Bediener von oben den exakten Füllstand jeder Kapillare 9 erfassen kann.This fourth preferred embodiment has advantages, in particular due to the modularity, which can be achieved by the individually producible and joinable layer elements 11 results. The layer elements 11 are dimensioned such that their height is the height of a capillary 9 corresponds, so that a release or free milling of the corresponding elongated portion forming a capillary 9 in a single layer element 11 represents. This facilitates the manufacturing process and thus saves costs because, for example, no elaborate molds are needed. For those in the 8th and 9 illustrated fourth embodiment also holds that the areas above each capillary 9 must be transparent, so that an imaging device or an operator from above the exact level of each capillary 9 can capture.

Die 10 und 11 zeigen eine fünfte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit. Die geometrischen Abmessungen der in den 10 und 11 dargestellten vierten Ausführungsform sind bis auf die Ausbildung des Flüssigkeitsreservoirs 7 identisch mit der in den 2 und 3 dargestellten ersten Ausführungsform. Unterschiedlich ist der Boden 8 des Flüssigkeitsreservoirs 7, der in der fünften Ausführungsform eine kegelartige Erhebung bzw. einen kegelartigen Vorsprung 10 aufweist. Dadurch wird das Abfließen der in das Flüssigkeitsreservoir 7 eingebrachten Flüssigkeit in die Einlässe 13 der Kapillaren bzw. Messkanäle 9 unterstützt. Wie bereits erwähnt, kann die Form des Vorsprungs 10 mehrere Gestalten annehmen, z. B. die einer mehrflächigen Halbpyramide. Es sind jedoch auch andere Formen möglich, die die Funktion des verbesserten Abfließens in die Kapillaren 9 unterstützen, so dass der Messfehler aufgrund von Flüssigkeitsrückständen im Reservoir 7 erheblich reduziert wird. Denkbar ist beispielsweise auch, dass die Messkanäle lediglich auf einer, zwei oder drei Seiten eines Flüssigkeitsreservoirs 7 angeordnet sind, und damit kann die Erhebung 10 auf dem Boden 8 auch entsprechend anders ausgebildet sind. Es können in den Schrägflächen, die durch die Erhebung 10 vorhanden sind, eigene Kanäle oder andere Elemente eingebracht sein, die das Abfließen in die Messkanäle 9 unterstützen.The 10 and 11 show a fifth preferred embodiment of the device according to the invention 1 for determining the volume of a liquid. The geometric dimensions of the in the 10 and 11 illustrated fourth embodiment are except for the formation of the liquid reservoir 7 identical to the one in the 2 and 3 illustrated first embodiment. Different is the floor 8th of the liquid reservoir 7 in the fifth embodiment, a conical projection or a conical projection 10 having. This will drain the fluid into the reservoir 7 introduced liquid into the inlets 13 the capillaries or measuring channels 9 supported. As mentioned earlier, the shape of the projection 10 accept several shapes, z. B. that of a multi-surface half pyramid. However, other forms are possible which have the function of improved flow into the capillaries 9 support, so the measurement error due to fluid residues in the reservoir 7 is significantly reduced. It is also conceivable, for example, that the measuring channels only on one, two or three sides of a liquid reservoir 7 are arranged, and thus can the survey 10 on the ground 8th are also designed differently. It can be in the inclined surfaces, which by the elevation 10 are present, own channels or other elements are introduced, which drain into the measuring channels 9 support.

12 zeigt den in 10 gekennzeichneten Ausschnitt des Flüssigkeitsreservoirs 7 der fünften Ausführungsform. Gut erkennbar ist die kegel- oder konusartige Erhebung 10, die sich mittig auf dem Boden 8 des Reservoirs 7 erstreckt. Die Neigung des Kegels ist ausreichend, so dass Flüssigkeit in Richtung der Einlässe 13 der Kapillaren 9 ablaufen kann und keine Rückstände an Flüssigkeit auf der Oberfläche des Bodens 8 verbleiben. Weil auf diese Weise sämtliche Flüssigkeit in die Kapillaren abfließen kann und damit mit einer Bildgebungsvorrichtung erfasst wird, kann der Messfehler erheblich reduziert werden. 12 shows the in 10 marked section of the liquid reservoir 7 the fifth embodiment. The conical or cone-like elevation is clearly recognizable 10 that are centered on the floor 8th of the reservoir 7 extends. The inclination of the cone is sufficient, allowing liquid towards the inlets 13 the capillaries 9 can drain and no residue of liquid on the surface of the soil 8th remain. Because in this way all liquid can flow into the capillaries and thus detected with an imaging device, the measurement error can be significantly reduced.

Es versteht sich, dass die dargestellten Ausführungsformen lediglich beispielhaft sind. Alternativ zu der Ausbildung als ein- oder mehrschichtige Kunststoffschichtelemente können die Platte oder die Schichtelemente auch aus anderen Materialien ausgebildet sein wie z. B. Metall oder einer Metalllegierung. Mischformen sind ebenfalls möglich. Darüber hinaus ist es denkbar, dass die Messkanäle bzw. Kapillaren und anderen Ausnehmungen nicht nachträglich eingebracht sind, sondern direkt bei der Herstellung ausgebildet werden, beispielsweise durch Spritzguss, 3D-Druck oder ein anderes geeignetes formgebendes Verfahren. Auch andere nachträgliche formgebende Verfahren wie Ätzen oder dergleichen sind möglich.It is understood that the illustrated embodiments are merely exemplary. As an alternative to the formation as a single-layer or multi-layer plastic layer elements, the plate or the layer elements can also be formed from other materials such. As metal or a metal alloy. Mixed forms are also possible. Moreover, it is conceivable that the measuring channels or capillaries and other recesses are not introduced subsequently, but are formed directly during production, for example by injection molding, 3D printing or another suitable shaping method. Other subsequent shaping methods such as etching or the like are possible.

Des Weiteren kann die Vorrichtung 1 auf der Oberseite der Platte 3 mit geeigneten Maßstäben versehen sein, die ein Ablesen des Füllstandes in jedem Messkanal eines Messsystems 5 vereinfachen. Dies gilt vor allem für das „manuelle“ Ablesen durch eine Bedienperson.Furthermore, the device 1 on the top of the plate 3 be provided with appropriate scales, which is a reading of the level in each measuring channel of a measuring system 5 simplify. This is especially true for the "manual" reading by an operator.

Es wird nun das Verfahren beschrieben, das die oben erläuterte Vorrichtung zum Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit verwendet. Dieses Verfahren kann z. B. zum Kalibrieren einer Pipette oder einer anderen Abgabeeinrichtung genutzt werden. Zunächst wird ein Messsystem auf der Platte mit Flüssigkeit aus einer Pipette gefüllt. Die Pipette wurde vorher mit einem vorbestimmten Volumen gefüllt, das den Sollwert bei dem Kalibriervorgang darstellt. Die Pipette wird zum Füllen des Messsystems mit ihrer Spitze auf bzw. in das Flüssigkeitsreservoir gesetzt und dort vollständig entleert, d. h. sämtliche Flüssigkeit wird in das Volumen des Flüssigkeitsreservoirs abgegeben. Es versteht sich, dass vor dem Kalibrierprozess die passende Kalibrierplatte entsprechend des maximal übertragbaren Volumens der Pipette ausgewählt werden muss. Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht wie schon erwähnt darin, dass damit prinzipiell sowohl sehr kleine als auch relativ große Volumina gemessen werden können. Auch ist es möglich, ein Messsystem derart zu gestalten, dass ein relativ großer Bereich abgedeckt wird. Nach dem Entfernen der Pipette verteilt sich die Flüssigkeit in die Messkanäle bzw. Kapillaren, gegebenenfalls verstärkt durch den Kapillareffekt. Sobald die Flüssigkeitsverteilung abgeschlossen ist, d. h. wenn ein stabiler Zustand erreicht ist, kann das Messen der Füllstände erfolgen, beispielsweise durch Erfassen der Oberfläche des entsprechenden Bereichs eines Messsystems auf der Platte mit einer Bildgebungsvorrichtung, vorzugsweise einer digitalen Kamera. Im Anschluss an das Erfassen des Füllstands kann durch eine geeignete Auswerte- bzw. Steuereinrichtung die Auswertung der Daten erfolgen. Dabei wird entsprechend der Wert von jeder Kapillare eines Messsystems aufaddiert und ein Gesamtergebnis berechnet, das dann mit dem vorbestimmten Sollwert des Pipettenvolumens verglichen werden kann.The method which describes the above-described device for determination will now be described the volume of a liquid used. This method can, for. B. used to calibrate a pipette or other dispensing device. First, a measuring system on the plate is filled with liquid from a pipette. The pipette was previously filled with a predetermined volume, which is the set point in the calibration process. The pipette is placed to fill the measuring system with its tip on or in the liquid reservoir and there completely emptied, ie all liquid is discharged into the volume of the liquid reservoir. It is understood that prior to the calibration process, the appropriate calibration plate must be selected according to the maximum transferable volume of the pipette. As already mentioned, a significant advantage of the present invention is that in principle both very small and relatively large volumes can be measured. It is also possible to design a measuring system such that a relatively large area is covered. After removing the pipette, the liquid is distributed into the measuring channels or capillaries, possibly reinforced by the capillary effect. Once the liquid distribution is complete, ie, when a stable state is reached, the measurement of the levels may be accomplished, for example, by detecting the surface of the corresponding area of a measurement system on the plate with an imaging device, preferably a digital camera. Subsequent to the detection of the fill level, the evaluation of the data can take place by means of a suitable evaluation or control device. In this case, the value of each capillary of a measuring system is added up accordingly and a total result is calculated, which can then be compared with the predetermined setpoint value of the pipette volume.

Das beschriebene Verfahren kann beispielsweise in einem Pipettierroboter eingesetzt werden, der eine große Zahl von zu kalibrierenden Pipetten aufweist. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine entsprechend große Zahl von Messsystemen auf der Platte auf, um möglichst viele Kalibriervorgänge gleichzeitig durchführen zu können. Die entsprechende Bildgebungsvorrichtung und die Auswerte- bzw. Steuereinrichtung sind von dem Pipettierroboter umfasst.The method described can be used, for example, in a pipetting robot which has a large number of pipettes to be calibrated. A device according to the invention has a correspondingly large number of measuring systems on the plate in order to be able to carry out as many calibration processes as possible simultaneously. The corresponding imaging device and the evaluation or control device are included in the pipetting robot.

Ebenso kann das oben beschriebene Verfahren auch zur Kalibrierung von Handpipetten eingesetzt werden.Likewise, the method described above can also be used for calibration of handheld pipettes.

Bei der Flüssigkeit handelt es sich üblicherweise um jede Flüssigkeit, die geeignete Eigenschaften aufweist, insbesondere eine geeignete Viskosität, Flüchtigkeit und chemische Stabilität, um mit Pipetten oder anderen Abgabeeinrichtungen übertragen zu werden und in die Kapillaren einzudringen. Flüssigkeiten auf Wasserbasis, d. h. mit Wasser als vorherrschendem oder einzigem Lösungsmittel, eignen sich dazu besonders. Die Flüssigkeit kann Zusatzstoffe enthalten, die die Erfassung mit einer Bildgebungsvorrichtung unterstützen, beispielsweise Farbstoffe, die den Kontrast gegenüber der Umgebung erhöhen. Beispiele für solche Farbstoffe sind organische Farbstoffe oder ein farbiges organisches Salz.The fluid is usually any fluid that has suitable properties, in particular, suitable viscosity, volatility, and chemical stability to be transferred by pipettes or other dispensers and into the capillaries. Water-based fluids, d. H. with water as the predominant or sole solvent, are particularly suitable. The liquid may contain additives that aid in detection with an imaging device, such as dyes that increase contrast to the environment. Examples of such dyes are organic dyes or a colored organic salt.

Die Kapillarwirkung kann dadurch verstärkt werden, dass die Oberflächen der Messkanäle bzw. Kapillaren eines Messsystems z. B. mit einer hydrophilen Schicht überzogen sind, wenn die Flüssigkeit auf Wasserbasis ausgebildet ist.The capillary action can be enhanced by the fact that the surfaces of the measuring channels or capillaries of a measuring system z. B. are coated with a hydrophilic layer when the liquid is formed water-based.

Mit dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Bestimmung des Volumens einer Flüssigkeit bereitgestellt, die kostengünstig herzustellen ist, eine schnelle Bearbeitung, auch durch Pipettierroboter, ermöglicht, und eine zuverlässige Messung gewährleistet. Ebenso wird mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Kalibrieren einer Pipette oder einer Abgabeeinrichtung bereitgestellt, das eine zuverlässige, schnelle und automatisierbare Kalibrierung ermöglicht.With the object of the present invention, a device for determining the volume of a liquid is provided, which is inexpensive to manufacture, allows rapid processing, even by pipetting, and ensures a reliable measurement. Also provided by the method of the present invention is a method of calibrating a pipette or dispenser that enables reliable, rapid, and automatable calibration.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1918024 A1 [0005, 0006]

Claims

Device (1) for determining the volume of a liquid with a plate (3) comprising at least one measuring system (5), characterized in that each measuring system (5) has a liquid reservoir (7) and a plurality of measuring channels (9), each comprising an inlet (13) and an end, wherein the measuring channels (9) of each measuring system (5) with its inlet (13) extend from the corresponding liquid reservoir (7).

Device (1) for determining the volume of a liquid after Claim 1 , characterized in that the measuring channels (9) of a measuring system (5) are formed as capillaries and each having an outlet (15) at the end.

Device (1) for determining the volume of a liquid according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid reservoir (7) of a measuring system (5) is circular in cross-section.

Device (1) for determining the volume of a liquid according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid reservoir (7) of a measuring system (5) has a bottom (8) with a reservoir-side surface, which is not parallel to the plate plane (12) ,

Device (1) for determining the volume of a liquid after Claim 4 , characterized in that the reservoir-side surface of the bottom (8) has a projection (10) such that liquid introduced into the liquid reservoir (7) flows in the direction of at least one inlet (13).

Device (1) for determining the volume of a liquid according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring channels (9) of a measuring system (5) extend in or parallel to the plate plane (12).

Device (1) for determining the volume of a liquid according to one of the preceding claims, characterized in that the dimensions of each measuring channel (9) of a measuring system (5) are the same.

Device (1) for determining the volume of a liquid according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring channels (9) of a measuring system (5) are arranged uniformly in or parallel to the plate plane (12).

Device (1) for determining the volume of a liquid according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring channels (9) of a measuring system (5) are arranged in exactly one plane parallel to the plate plane (12).

Device (1) for determining the volume of a liquid according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that each of the plurality of measuring channels (9) of a measuring system (5) is arranged in another plane parallel to the plate plane (12).

Device (1) for determining the volume of a liquid after Claim 6 , characterized in that the inlets of the capillaries (9) of a measuring system (5) do not overlap parallel to the plate plane (12).

Device (1) for determining the volume of a liquid according to one of the preceding claims, characterized in that the material of the plate (3) is formed at least partially transparent.

Device (1) for determining the volume of a liquid according to one of the preceding claims, characterized in that the plate (3) is designed in several parts.

Device (1) for determining the volume of a liquid after Claim 13 , characterized in that the plate (3) is formed by a plurality of layer elements (11), which preferably have the same thickness.

Device (1) for determining the volume of a liquid after Claim 14 , characterized in that the layer elements (11) are formed substantially parallelepipedal and parallel to the plate plane (12).

Device (1) for determining the volume of a liquid according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring channels (9) are provided with a scale.

Method for calibrating a pipette or a dispensing device comprising the following steps: Providing a device (1) according to one of the preceding claims, filling the measuring channels (9) of at least one measuring system (5) with liquid through the pipette or dispensing device, removing the pipette or the dispensing device Detecting the plate (3) by means of an imaging device, and evaluating the acquired data of the imaging device, wherein each filled portion of a measuring channel (9) from a measuring system (5) detected and added to a measurement result of the measuring system (5).

Method according to Claim 17 , characterized in that the step of filling the measuring channels (9) with liquid is supported by capillary effect.

Method according to Claim 17 , characterized in that the step of filling the measuring channels (9) of a measuring system (5) with liquid by means of pressure, wherein the pipette or dispensing device is positively placed on or in the liquid reservoir (7) of the corresponding measuring system (5), so that This is completed airtight and the liquid is pressed into the measuring channels (9).

Method according to one of Claims 17 to 19 , characterized in that all steps are performed manually or automatically.

Pipetting robot with at least one pipette or dispensing device of a device (1) for determining the volume of a liquid according to one of Claims 1 to 16 , an imaging device, and a control unit, wherein the pipetting robot for performing the method according to one of Claims 17 to 20 suitable is.