DE102022123672A1

DE102022123672A1 - Verfahren zur qualitätsbeurteilten Dosierung einer Dosierflüssigkeit und Pipettiervorrichtung, ausgebildet zur Ausführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102022123672A1
Application number: DE102022123672.2A
Authority: DE
Inventors: Renato Nay; René Ackermann; Mathias Nagel
Original assignee: Hamilton Bonaduz AG
Current assignee: Hamilton Bonaduz AG
Priority date: 2022-09-15
Filing date: 2022-09-15
Publication date: 2024-03-21
Also published as: WO2024056407A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur qualitätsbeurteilten Dosierung mittels einer Pipettiervorrichtung (10), umfassend die folgenden Schritte:- Durchführen eines Dosiervorgangs durch Bewegen eines Pipettierkolbens (30),- Erfassen eines zeitlichen Verlaufs des Arbeitsgasdrucks (44, 54) in einem Pipettierkanal (12) während des Dosiervorgangs,- Vergleichen eines Verlaufs des Arbeitsgasdrucks (90) auf Grundlage des erfassten zeitlichen Verlaufs des Arbeitsgasdrucks (44, 64) mit einem vorbestimmten Druck-Sollwertebereich (54, 74), und- Ausgabe einer Qualitätsbeurteilung des Dosiervorgangs abhängig vom Ergebnis des Vergleichsschritts.,Zur Verbesserung der Qualitätsbeurteilung ist vorgesehen, dass die Steuervorrichtung (38) die folgenden weiteren Schritte ausführt, während der Pipettierkanal (12) ausschließlich mit Arbeitsgas als Fluid gefüllt ist:- Durchführen eines Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs durch Bewegen des Pipettierkolbens (30), und- Erfassen eines Drucks des Arbeitsgases im Pipettierkanal (12) während des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs als ein Korrekturdruck, wobei die Steuervorrichtung (38) vor dem Schritt des Vergleichens den während des Dosiervorgangs erfassten zeitlichen Verlauf des Arbeitsgasdrucks (44, 64) auf Grundlage des während des erfassten Korrekturdrucks korrigiert, so dass der Schritt des Vergleichens mit dem korrigierten zeitlichen Verlauf (90) des Arbeitsgasdrucks ausgeführt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur qualitätsbeurteilten Dosierung einer Dosierflüssigkeit mittels einer Pipettiervorrichtung, wobei die Pipettiervorrichtung umfasst:

- einen wenigstens teilweise mit einem Arbeitsgas gefüllten Pipettierkanal,
- einen im Pipettierkanal beweglich aufgenommenen Pipettierkolben, um durch eine Kolbenbewegung einen Druck des Arbeitsgases im Pipettierkanal zu verändern,
- eine von Dosierflüssigkeit durchströmbare Pipettieröffnung, um die Menge an im Pipettierkanal aufgenommenem Fluid zu ändern,
- einen Kolbenantrieb, um den Pipettierkolben zu einer Bewegung längs des Pipettierkanals anzutreiben,
- einen Drucksensor, um den Druck des Arbeitsgases im Pipettierkanal zu erfassen,
- eine Steuervorrichtung zur Speicherung und Verarbeitung von Daten, sowie zur Ansteuerung des Kolbenantriebs,

- Durchführen eines Dosiervorgangs durch Bewegen des Pipettierkolbens und dadurch Änderung des Drucks des Arbeitsgases im Pipettierkanal und dadurch Änderung der im Pipettierkanal aufgenommenen Menge an Dosierflüssigkeit,
- Erfassen eines zeitlichen Verlaufs des Drucks des Arbeitsgases im Pipettierkanal während des Dosiervorgangs,
- Vergleichen eines Verlaufs des Arbeitsgasdrucks auf Grundlage des erfassten zeitlichen Verlaufs des Arbeitsgasdrucks mit einem vorbestimmten Druck-Sollwertebereich, und
- Ausgabe einer Qualitätsbeurteilung des Dosiervorgangs abhängig vom Ergebnis des Vergleichsschritts.

Ein solches Verfahren und eine zu seiner Ausführung hergerichtete Pipettiervorrichtung sind aus der WO 02/073215 A2 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren ist ein Druck-Sollwertebereich durch eine Kurve einer Druckwerte-Obergrenze und durch eine Kurve einer Druckwerte-Untergrenze vorgegeben. Der Druck-Sollwertebereich wird vorab im Labor für eine Bauart von Pipettiervorrichtungen und für jeweils eine Dosierflüssigkeit oder Klasse von Dosierflüssigkeiten ermittelt und in einem Datenspeicher der Steuervorrichtung der Pipettiervorrichtung hinterlegt. Im Wesentlichen entspricht die Kurve der Druckwerte-Untergrenze der Kurve der Druckwerte-Obergrenze und ist lediglich zu niedrigeren Drücken hin verschoben.
Dann, wenn der erfasste zeitliche Druckverlauf des Arbeitsgases im Pipettierkanal während des Dosiervorgangs für einen relevanten Zeitraum, das kann beispielsweise der Zeitraum einer durch den Dosiervorgang veranlassten Bewegung des Pipettierkolbens sein, vollständig zwischen der Druckwerte-Obergrenze und der Druckwerte-Untergrenze verläuft, wird der Dosiervorgang als gut bzw. in Ordnung beurteilt. Dann jedoch, wenn der zeitlich erfasste Druckverlauf des Arbeitsgases im Pipettierkanal den Druck-Sollwertebereich verlässt, wird der Dosiervorgang als fehlerhaft beurteilt, wobei zusätzlich abhängig vom Ort und der Richtung des Verlassens des Druck-Sollwertebereich zwischen unterschiedlichen möglichen Fehlerquellen unterschieden werden kann.
Hier hat sich herausgestellt, dass sich die Pipettierkanäle selbst baugleicher Pipettiervorrichtungen aufgrund von sich realisierenden Herstellungstoleranzen unterscheiden. Dies führt zu einer wertemäßigen Streuung von während eines Dosiervorgangs erfassten zeitlichen Druckverläufen, obwohl jeder einzelne Dosiervorgang fehlerfrei abgelaufen ist. Um falsch-negative Qualitätsbeurteilungen von Dosiervorgängen zu vermeiden, kann der Druck-Sollwertebereich entsprechend groß gewählt werden. Dies erhöht jedoch das Risiko falsch-positive Qualitätsbeurteilungen zu erhalten, da dann Abweichungen von der Norm während eines Dosiervorgangs besonders erheblich sein müssen, um einen vergrößerten Druck-Sollwertebereich über die Druck-Obergrenze oder unter die Druck-Untergrenze hinaus zu verlassen.
Dieses Problem wird in der Praxis vor allem dadurch massiv vergrößert, dass aus Gründen einer möglichst hohen Prozesshygiene der während des Dosierbetriebs von Dosierflüssigkeit benetzte Abschnitt des Pipettierkanals durch eine austauschbare und in der Regel nur einmalig verwendete Pipettierspitze gebildet ist. Durch den Austausch von Einweg-Pipettierspitzen kann der Pipettierkanal einer Pipettiervorrichtung gleichsam mit jeder Pipettierspitze seine Dosier-Charakteristik im Sinne eines Zusammenwirkens von Pipettierkanal und Arbeitsgas während eines Dosiervorgangs verändern. Damit unterscheiden sich nominell baugleiche Pipettiervorrichtung hinsichtlich ihrer Dosier-Charakteristik nicht nur untereinander, sondern die Dosier-Charakteristik selbst ist nicht konstant, sondern verändert sich über die Betriebsdauer der jeweiligen Pipettiervorrichtung hinweg. Selbst wenn also ein Unterschied einer Dosier-Charakteristik in irgendeiner Weise korrigiert werden könnte, kann diese Korrektur im Verlauf des weiteren Betriebs der Pipettiervorrichtung durch Veränderungen am Pipettierkanal unbrauchbar oder sogar schädlich werden.
Aus der EP 2 037 283 A1 ist eine kolbengetriebene Dosiervorrichtung zur Dosierung einer Dosierflüssigkeit bekannt. Mit einem Drucksensor wird der Druck des Arbeitsgases im Pipettierkanal erfasst. Dann, wenn beim Dispensieren der Druck im Pipettierkanal einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, erkennt ein Analysemodul der Vorrichtung die Pipettieröffnung als verstopft. Der Schwellenwert wird dabei an einer Standardvorrichtung mit einer Referenz-Dosierflüssigkeit ermittelt. Die Standardvorrichtung ist im Wesentlichen gleich aufgebaut wie die zur Beschickung einer Analysevorrichtung verwendete Arbeitsdosiervorrichtung. Allerdings weisen die Drucksensoren trotz Baugleichheit aufgrund von sich realisierenden Herstellungstoleranzen Schwankungen in ihrer Sensitivität von bis zu 30 % auf. Als Folge davon kann ein identischer Vorgang, einmal ausgeführt auf der Standardvorrichtung und ein weiteres Mal ausgeführt an der Arbeitsdosiervorrichtung jeweils zu Drucksensorsignalen führen, welche sich am selben Vorgangsfortschrittspunkt um bis zu 30 % unterscheiden können.
Um die Signale der Arbeitsdosiervorrichtung mit jenen der Standardvorrichtung, etwa mit dem dort ermittelten Schwellenwert, vergleichbar zu machen, lehrt die EP 2 037 283 A1 die Verwendung eines Korrekturfaktors, welcher auf die Signale der Arbeitsdosiervorrichtung angewendet wird. Der Korrekturfaktor entspricht dem Verhältnis der Sensitivität des Drucksensors in der Standardvorrichtung zu jener der Arbeitsdosiervorrichtung. Durch Multiplikation des Signals des Drucksensors der Arbeitsdosiervorrichtung mit dem Korrekturfaktor wird dieses Signal auf das Signalniveau der Standardvorrichtung korrigiert.
Es ist ohne weiteres erkennbar, dass die aus der EP 2 037 283 A1 nicht auf sich während der Betriebsdauer einer Arbeitsdosiervorrichtung verändernde Unterschiede zwischen der Arbeitsdosiervorrichtung und der Standardvorrichtung anwendbar ist oder dass derartig zeitlich veränderliche Unterschiede nur durch wiederholte aufwändige Vergleichsdosierungen korrigiert werden können.
Aus der WO 2016/025849 A1 ist ein Verfahren zum Prüfen einer Integrität einer Pipettierspitze an einer Pipettiervorrichtung bekannt. Hierzu lehrt die WO 2016/025849 A1 Gas in eine an eine Pipettiervorrichtung angekoppelte Pipettierspitze zu aspirieren und während eines vorgegebenen Zeitraums der Aspiration einen Maximal- und einen Minimaldruckwert zu ermitteln. Ausgehend von dem ermittelten Maximal- und Minimaldruckwert wird ein durch den Maximal- und den Minimaldruckwert eingegrenzter Druckwertebereich der Pipettierspitze ermittelt. Der Druckwertebereich wird mit einem vorbestimmten oberen Schwellenwert und mit einem vorbestimmten unteren Schwellenwert verglichen. Liegt der ermittelte Druckwertebereich zwischen dem oberen und dem unteren Schwellenwert, beurteilt die ausführende Vorrichtung die Pipettierspitze als korrekt funktionierend, andernfalls wird die Pipettierspitze verworfen.
Ausgehend von dem eingangs geschilderten Verfahren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine technische Lehre bereitzustellen, welche es ermöglicht, angesichts der oben beschriebenen wertemäßigen Streuungen von erfassten zeitlichen Verläufen des Drucks des Arbeitsgases im Pipettierkanal die Genauigkeit der Qualitätsbeurteilung des durchgeführten Dosiervorgangs zu erhöhen.
Diese Aufgabe löst die vorliegende Erfindung dadurch, dass die Steuervorrichtung folgende weitere Schritte ausführt, während der Pipettierkanal im Wesentlichen ausschließlich mit Arbeitsgas als Fluid gefüllt ist:

- Die Steuervorrichtung führt einen Korrekturdruck-Ermittlungsvorgang durch. Zu diesem Zweck steuert sie den Kolbenantrieb an und bewegt den Pipettierkolben. Diese Bewegung des Pipettierkolbens bewirkt eine Änderung des Drucks des Arbeitsgases im Pipettierkanal. Je nach Bewegungsrichtung des Pipettierkolbens wird dadurch Arbeitsgas in den Pipettierkanal aspiriert oder/und Arbeitsgas aus dem Pipettierkanal dispensiert.
- Die Steuervorrichtung erfasst während des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs mittels des Drucksensors einen Druck des Arbeitsgases im Pipettierkanal. Der so erfasste Druck ist im weiteren Verfahren ein Korrekturdruck.

Zur Erhöhung der Genauigkeit der Beurteilung der Qualität des Dosiervorgangs korrigiert die Steuervorrichtung vor dem Schritt des Vergleichens den während des Dosiervorgangs erfassten zeitlichen Verlauf des Arbeitsgasdrucks auf Grundlage des während des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs erfassten Korrekturdrucks des Arbeitsgases. Der Schritt des Vergleichens wird somit mit dem korrigierten zeitlichen Verlauf des Arbeitsgasdrucks ausgeführt.
Ein Vorteil dieses erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass der Korrekturdruck am selben Pipettierkanal ermittelt wird, mit welchem auch der Dosiervorgang durchgeführt wird. Somit wird ein Korrekturdruck ermittelt, welcher exakt jenen Pipettierkanal repräsentiert, dessen Dosierverhalten zur Beurteilung der Qualität des durchgeführten Dosiervorgangs relevant ist.
Ein Teil des Pipettierkanals wird selbst bei Dosiervorgängen mit großen Dosiervolumina niemals von Dosierflüssigkeit erreicht, sondern ist stets nur mit Arbeitsgases gefüllt. Das während des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs bewegte Arbeitsgas gibt für diesen während des Betriebs der Pipettiervorrichtung stets nur mit Arbeitsgas gefüllten Bereich des Pipettierkanals dessen Charakteristik in der Wechselwirkung mit dem Arbeitsgas auch für den Dosiervorgang sehr genau wieder.
Ein Teil des stets nur von Arbeitsgas gefüllten Bereichs des Pipettierkanals ist bei Verwendung von auswechselbaren Pipettierspitzen von der jeweiligen Pipettierspitze selbst gebildet, die bei Dosiervorgängen nie vollständig mit Dosierflüssigkeit gefüllt wird. Insbesondere dann, wenn in der auswechselbaren Pipettierspitze ein Filter angeordnet ist, durch welchen das Arbeitsgas während des Dosiervorgangs strömt, befindet sich zum einen der Filter in dem stets nur mit Arbeitsgases gefüllten Bereich der Pipettierspitze und trägt zum anderen der Filter in besonders hohem Maße zur individuellen Charakteristik der jeweiligen Pipettierspitze und damit des aktuell verwendeten Pipettierkanals der Pipettiervorrichtung in dessen Wechselwirkung mit dem Arbeitsgases bei.
Gerade für diese Filter ist leicht zu verstehen, dass die Filter eine bestimmte Filtercharakteristik aufweisen, um bestimmte unerwünschte Inhaltsstoffe im Arbeitsgas zurückzuhalten. Diese Filtercharakteristik kann durch eine bestimmte Porengröße im Filtermaterial des Filters erreicht werden, wobei die Verteilung unterschiedlicher Porengrößen im Filter einer verhältnismäßig großen stochastischen Streuung unterliegen kann. Somit können Pipettierspitzen Filter aufweisen, welche im Wesentlichen gleiche Filterwirkung haben, welche jedoch während eines Dosiervorgangs den durch die Bewegung des Pipettierkolbens erzeugten Druck des Arbeitsgases unterschiedlich beeinflussen.
Der angesprochene Filter in der Pipettierspitze ist lediglich ein besonders einleuchtendes Beispiel für unterschiedliche Wechselwirkungen von nominell baugleichen Pipettierspitzen mit dem Arbeitsgas im Pipettierkanal. Andere Effekte, wie durch erlaubte Fertigungstoleranzen oder durch unterschiedliche thermische Ausdehnungen aufgrund unterschiedlicher Betriebstemperaturen realisierte Abmessungsunterschiede von üblicherweise im Spritzgussverfahren hergestellten Pipettierspitzen können ebenso Einfluss auf die Wechselwirkung des Pipettierkanals mit dem Arbeitsgases während eines Dosiervorgangs haben, wie vorübergehende Kondensatniederschläge an Wandabschnitten des Pipettierkanals. Das vorgestellte Verfahren ist daher für filtertragende Pipettierspitzen besonders vorteilhaft, aber nicht nur für diese. Die individuellen Einflüsse des Pipettierkanals können durch die oben genannten zusätzlich zum bereits bekannten Verfahren ausgeführten Schritte in zeitlicher Nähe zum eigentlichen Dosiervorgang ermittelt und korrigierend an dem die Qualität des Dosiervorgangs anzeigenden Druckverlauf berücksichtigt werden.
Eine möglichst gute Korrektur kann mit möglichst geringem Aufwand dadurch erhalten werden, dass der Korrekturdruck-Ermittlungsvorgang sich möglichst nicht oder möglichst wenig von dem späteren Dosiervorgang unterscheidet. Ein wesentlicher Unterschied, nämlich das Vorhandensein von Dosierflüssigkeit im Pipettierkanal während des Dosiervorgangs im Gegensatz zu dem ausschließlich mit Arbeitsgas gefüllten Pipettierkanal während des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs, ist allerdings unvermeidlich. Jedoch kann eine Übereinstimmung von Korrekturdruck-Ermittlungsvorgang und Dosiervorgang dadurch erzeugt werden, dass während des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs der Pipettierkolben im gleichen Bewegungssinn bewegt wird wie während des Dosiervorgangs. Kommt es also beim Dosiervorgang im Wesentlichen auf eine Aspiration von Dosierflüssigkeit an, wird der Korrekturdruck beim Korrekturdruck-Ermittlungsvorgang bevorzugt während einer Bewegung des Pipettierkolbens im Aspirationssinn ermittelt. Für einen Dispensationsvorgang als Dosiervorgang gilt mutatis mutandis das Entsprechende.
Grundsätzlich kann daran gedacht werden, die Kolbenbewegung des Dosiervorgangs während des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs „trocken“, also mit einem nur mit Arbeitsgas gefüllten Pipettierkanal, mit identischem Hub und identischer Kolbenbeschleunigung und -geschwindigkeit zu wiederholen und den zeitlichen Verlauf des Drucks des Arbeitsgases während des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs als den Korrekturdruck zu erfassen. Dann kann der während des Dosiervorgangs ermittelte zeitliche Verlauf des Drucks des Arbeitsgases um den während des Konterdruck-Ermittlungsvorgangs ermittelten zeitlichen Verlauf des Drucks des Arbeitsgases korrigiert werden.
Wenngleich dieses Vorgehen eine hohe Korrekturgenauigkeit verspricht, beeinträchtigt es die Produktivität der Pipettiervorrichtung erheblich. Eine höhere Produktivität der Pipettiervorrichtung bei ausreichend genauer Korrektur kann dadurch erhalten werden, dass während des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs der Pipettierkolben mit konstanter Bewegungsgeschwindigkeit bewegt wird und der Korrekturdruck des Arbeitsgases während der Bewegungsphase konstanter Bewegungsgeschwindigkeit erfasst wird. Der zeitliche Verlauf des Drucks des Arbeitsgases während des Dosiervorgangs kann dann mit diesem konstanten Wert des Korrekturdrucks korrigiert werden. Die Genauigkeit in diesem vereinfachten Verfahren liegt darin, durch die Erfassung des Korrekturdrucks während der konstanten Bewegungsgeschwindigkeit des Pipettierkolbens einen quasi-statischen Zustand im Sinne eines unbeschleunigten Zustands des Arbeitsgases zu erfassen. Auch während einer Phase des Dosiervorgangs zwischen Phasen der Beschleunigung und der Verzögerung des Pipettierkolbens wird nämlich der Pipettierkolben mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Somit bildet der vereinfachte Korrekturdruck-Ermittlungsvorgang den mit demselben Pipettierkanal ausgeführten Dosiervorgang ausreichend genau ab.
Eine weitere Produktivitätssteigerung bzw. Minimierung einer Beeinträchtigung der Produktivität der Pipettiervorrichtung durch den Korrekturdruck-Ermittlungsvorgang kann dadurch erzielt werden, dass während des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs der Pipettierkolben mit einer anderen Geschwindigkeit bewegt wird als während des Dosiervorgangs. Bevorzugt wird der Pipettierkolben während des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs mit höherer Geschwindigkeit, insbesondere mit höherer konstanter Geschwindigkeit, bewegt als während des Dosiervorgangs.
Hierzu kann in einem Datenspeicher für eine jeweils verwendete Bauart des Pipettierkanals, insbesondere einer Pipettierspitze, ein Datenzusammenhang hinterlegt sein, welcher unterschiedliche Korrekturdrücke mit unterschiedlichen Kolbengeschwindigkeiten verknüpft. Ein solcher Datenzusammenhang kann zuvor für die einzelnen Bauarten von Pipettierspitzen bzw. von Pipettierkanälen im Labor bestimmt worden sein. Die Bauart des Pipettierkanals kann durch dessen Länge, dessen Strömungsquerschnitt, dessen Folge von unterschiedlichen Strömungsquerschnitten usw., allgemein durch dessen Gestalt bestimmt sein. Die Bauart einer Pipettierspitze kann durch ihre Gestalt und ihr Nenn-Pipettiervolumen bestimmt sein. Erstaunlicherweise kommt es für die Anwendbarkeit eines Datenzusammenhangs, welcher unterschiedliche Kolbengeschwindigkeiten dabei jeweils erfassten unterschiedlichen Korrekturdrücken zuordnet, nicht darauf an, ob die Pipettierspitze einen Filter trägt oder nicht. Zwar hat der Filter einen erheblichen Einfluss auf die Wechselwirkung der Pipettierspitze mit darin bewegtem Arbeitsgas. Jedoch verhalten sich die Korrekturdrücke von filtertragenden Pipettierspitzen bei unterschiedlichen Kolbengeschwindigkeiten in etwa gleich wie die Korrekturdrücke von ansonsten baugleichen, jedoch filterlosen Pipettierspitzen bei denselben unterschiedlichen Kolbengeschwindigkeiten. Sofern es bei der Umrechnung eines bei der ersten Kolbengeschwindigkeit ermittelten Korrekturdrucks auf einen bei einer von der ersten verschiedenen zweiten Kolbengeschwindigkeit erwarteten auftretenden Korrekturdruck nur auf das Verhältnis der beiden Korrekturdrücke ankommt, unterscheiden sich die Verhältnisse der Korrekturdrücke von filtertragenden und filterlosen ansonsten nominell baugleichen Pipettierspitzen nur unwesentlich, sodass ein Datenzusammenhang, welcher für eine Bauart von Pipettierspitzen nur für filtertragende Pipettierspitzen ermittelt wurde auch für filterlose Pipettierspitzen derselben Bauart, also derselben Gestalt und desselben Nenn-Pipettiervolumens, verwendet werden.
Bevorzugt ermittelt also die Steuervorrichtung ausgehend von dem bei der Kolbengeschwindigkeit des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs tatsächlich erfassten Korrekturdruck anhand des zuvor genannten Datenzusammenhangs einen der Kolbengeschwindigkeit des Dosiervorgangs zugeordneten erwarteten Korrekturdruck. Weiter korrigiert die Steuervorrichtung dann den während des Dosiervorgangs erfassten zeitlichen Verlauf des Arbeitsgasdrucks mit dem erwarteten Korrekturdruck.
Beispielsweise kann für die jeweils verwendete Bauart des Pipettierkanals, also insbesondere der Pipettierspitze, in dem von der Steuervorrichtung abrufbaren Datenspeicher ein vorab bestimmter Datenzusammenhang hinterlegt sein, welcher eine konstante Kolbengeschwindigkeit v_K mit dem während einer Kolbenbewegung mit dieser Kolbengeschwindigkeit ermittelten Korrekturdruck p_korr verknüpft. Der Zusatz „kalib“ zeigt an, dass der Korrekturdruck dem Datenzusammenhang angehört. Der Datenzusammenhang kann eine Tabelle, ein Kennfeld oder, und dies ist bevorzugt, ein funktionaler Zusammenhang sein. Es gilt dann für eine erste Kolbengeschwindigkeit ₁v_K: ${}_{1}p_{k o r r}^{k a l i b} = f ({}_{1}v_{K})$
Es hat sich dabei herausgestellt, dass ein linearer Zusammenhang zwischen der konstanten Kolbengeschwindigkeit v_K und dem zugehörigen Korrekturdruck p_korr, wie er ausgehend von bei unterschiedlichen Kolbengeschwindigkeiten erzielten Messpunkten durch lineare Regression erhalten werden kann, den Zusammenhang zwischen Kolbengeschwindigkeiten Korrekturdruck ausreichend genau wiedergibt.
Es gilt ganz allgemein für das Verhältnis zweier bei unterschiedlichen Kolbengeschwindigkeiten ermittelter Korrekturdrücke: $\frac{{}_{1}p_{k o r r}^{k a l i b}}{{}_{2}p_{k o r r}^{k a l i b}} = \frac{f ({}_{1}v_{K})}{f ({}_{2}v_{K})}$
Der Quotient $\frac{f ({}_{2}v_{K})}{f ({}_{1}v_{K})}$
aus Gl. 2 kann alleine aus dem vorab bestimmten Datenzusammenhang ermittelt werden. Vereinfacht kann der Quotient als ${}_{2 - 1}k^{k a l i b}$
geschrieben werden, der die bei unterschiedlichen Kolbengeschwindigkeiten ₁v_K und ₂v_K ermittelten Korrekturdrücke gemäß dem vorab bestimmten Datenzusammenhang miteinander verknüpft. $\frac{{}_{1}p_{k o r r}^{k a l i b}}{{}_{2}p_{k o r r}^{k a l i b}} = \frac{f ({}_{1}v_{K})}{f ({}_{2}v_{K})} = {}_{2 - 1}k^{k a l i b}$
Für den oben genannten, aufgrund seiner Einfachheit bevorzugten linearen Zusammenhang gilt dann: ${}_{2 - 1}^{l i n}k^{k a l i b} = \frac{a \cdot {}_{2}v_{K} + b}{a \cdot {}_{1}v_{K} + b}$
Nun unterliegen die Pipettierkanäle, insbesondere deren Pipettierspitzen, stets Fertigungstoleranzen, welche zu voneinander abweichenden Abmessungen nominell baugleicher Pipettierkanäle, insbesondere Pipettierspitzen, führen, so dass gleiche Kolbengeschwindigkeiten an nominell baugleichen Pipettierkanälen zu unterschiedlichen Korrekturdrücken führen können. Dies gilt auch für die im Labor vorab zur Bestimmung des Datenzusammenhangs verwendeten Pipettierkanäle im Vergleich zu den für den jeweiligen Dosiervorgang und damit für den jeweiligen zum Dosiervorgang gehörenden Korrekturdruck-Ermittlungsvorgang verwendeten Pipettierkanälen. Hier haben die Erfinder jedoch herausgefunden, dass bauartgleiche Pipettierkanäle zwar bei ein und derselben Kolbengeschwindigkeit unterschiedliche Werte für den erfassten Korrekturdruck liefern können, dass jedoch die bei unterschiedlichen Kolbengeschwindigkeiten ermittelten Korrekturdrücke unabhängig von ihrem konkreten Wert stets mit ausreichender Genauigkeit im selben Verhältnis zueinander stehen.
Wenn daher der Korrekturdruck-Ermittlungsvorgang stets bei derselben ersten Kolbengeschwindigkeit durchgeführt wird, während der Dosiervorgang mit einer davon verschiedenen zweiten Kolbengeschwindigkeit durchgeführt wird, dann gilt: ${}_{2}p_{k o r r}^{d o s} = {}_{1}p_{k o r r}^{K E} \cdot \frac{f ({}_{2}v_{K})}{f ({}_{1}v_{K})}$
bzw. ${}_{2}p_{k o r r}^{d o s} = {}_{1}p_{k o r r}^{K E} \cdot {}_{2 - 1}k^{k a l i b}$
Der Zusatz „dos“ zeigt an, dass der Korrekturdruck dem Dosiervorgang zugehört, der Index „2“ zeigt an, dass er der beim Dosiervorgang verwendeten Kolbengeschwindigkeit ₂v_K zugeordnet ist. Der Zusatz „KE“ zeigt an, dass der Korrekturdruck während des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs ermittelt wurde. Der Index „1“ zeigt an, dass diese Ermittlung unter Verwendung der Kolbengeschwindigkeit ₁v_K erfolgte.
So kann der erwartete Korrekturdruck bei der zweiten Kolbengeschwindigkeit einfach aus dem bei der ersten Kolbengeschwindigkeit tatsächlich gemessenen Korrekturdruck anhand des oben genannten Datenzusammenhangs ausreichend genau ermittelt werden. Dies funktioniert selbst dann, wenn die Gleichung 1 für eine Bauart von Pipettierkanal, insbesondere für eine Bauart von Pipettierspitzen, nur für eine filtertragende oder nur für eine filterlose Variante dieser Bauart ermittelt wurde, nun für die Dosiervorrichtung jedoch die jeweils andere Variante derselben Bauart verwendet wird. Der die Umrechnung wesentlich bestimmende Verhältnisquotient in den Gleichungen 4 bzw. 4a unterscheidet sich für ein und dieselbe Bauart von Pipettierkanal bzw. Pipettierspitzen, für filtertragende und filterlose Varianten im Wesentlichen nicht oder nur in für die Genauigkeitsbeurteilung vernachlässigbarem Umfang.
Da von allen in einem Pipettierkanal zu der Streuung des Drucks von Arbeitsgas während des Dosiervorgangs beitragenden Ursachen ein Filter bzw. Filterelement im Pipettierkanal, insbesondere in der Pipettierspitze, den größten Beitrag zur Streuung leistet, kann das Verfahren nur an filterbehafteten Pipettierkanälen, insbesondere Pipettierspitzen ausgeführt werden.
Die oben vorgestellte Korrektur eines größtenteils durch einen Filter im Pipettierkanal erzeugten Effekts durch Subtraktion eines individuellen Korrekturdrucks von dem während eines Dosiervorgangs erfassten zeitlichen Verlauf des Drucks des Arbeitsgases kann näherungsweise als Subtraktion der durch den Filter erzielten Wirkung auf den Druck des Arbeitsgases vom erfassten Verlauf des Arbeitsgasdrucks verstanden werden. Bei Versuchen hat sich beispielsweise gezeigt, dass die Wirkung eines Filters im Pipettierkanal um einen Faktor 20 oder mehr größer ist als die Wirkung anderer Störursachen auf den Arbeitsgasdruck im Pipettierkanal. Folglich nähert die beschriebene Korrektur die erfassten zeitlichen Verläufe des Arbeitsgasdrucks während eines Dosiervorgangs mit filtertragenden Pipettierkanälen jenen zeitlichen Verläufen an, welche mit nominell baugleichen, aber filterlosen Pipettierkanälen durchgeführt werden. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung können daher dieselben Druck-Sollwertebereiche für nominell baugleiche Pipettierkanäle, insbesondere nominell baugleiche Pipettierspitzen, unabhängig davon verwendet werden, ob die Pipettierkanäle, insbesondere die Pipettierspitzen, einen Filter aufweisen oder nicht. Ein Druck-Sollwertbereich ist dabei stets einer konkreten zu dosierenden Menge an Dosierflüssigkeit und einer bestimmten Dosierflüssigkeit oder Klasse von Dosierflüssigkeit zugeordnet. Dies stellt im alltäglichen Dosierbetrieb eine erhebliche Vereinfachung dar. Diese Vereinfachung ist wegen des großen Einflusses der bezeichneten Filter auf den Druck des Arbeitsgases sogar dann nutzbar, wenn nur die mit filtertragenden Pipettierspitzen durchgeführten Dosiervorgänge verfahrensgemäß korrigiert werden, die mit filterlosen Pipettierspitzen durchgeführten Dosiervorgänge dagegen nicht.
Zur Erzielung von Produktivitätsgewinnen bzw. zur Minimierung von Produktivitätseinbußen ist, wie oben bereits ausgeführt, die Kolbengeschwindigkeit des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs bevorzugt höher als die Kolbengeschwindigkeit des Dosiervorgangs. Bevorzugt wird der Korrekturdruck-Ermittlungsvorgang mit der für die jeweilige Bauart des Pipettierkanals, insbesondere der jeweils verwendeten Pipettierspitze, höchstmöglichen Kolbengeschwindigkeit durchgeführt. Bevorzugt liegt die Kolbengeschwindigkeit während des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs wenigstens im Bereich von 90 % bis 100 % der für die jeweilige Bauart des Pipettierkanals maximal möglichen Kolbengeschwindigkeit. Beschränkt die Bauart des Pipettierkanals die anwendbare Kolbengeschwindigkeit nach oben nicht, wird der Korrekturdruck-Ermittlungsvorgang bevorzugt mit einer Kolbengeschwindigkeit im Bereich von 90 % bis 100 % der maximal möglichen Kolbengeschwindigkeit der Pipettiervorrichtung durchgeführt.
Alternativ kann die Kolbengeschwindigkeit so hoch gewählt sein, dass die dadurch bewirkte Strömung von Arbeitsgas im Pipettierkanal gerade noch laminar ist und nicht in eine turbulente Strömung umschlägt. Diese Kolbengeschwindigkeit kann für jede Bauart von Pipettierspitzen vorab im Labor bestimmt werden.
Mit dem Begriff „Kolbengeschwindigkeit“ ist im Zweifel die während des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs und während des Dosiervorgangs auftretende konstante Kolbengeschwindigkeit bezeichnet. Für den unwahrscheinlichen Fall, dass zwei oder mehr unterschiedliche konstante Kolbengeschwindigkeiten während der bezeichneten Vorgänge auftreten, sei die höchste auftretende konstante Kolbengeschwindigkeit die oben bezeichnete Kolbengeschwindigkeit.
Grundsätzlich kann der Korrekturdruck ein absoluter Druck des Arbeitsgases im Pipettierkanal sein. Der Korrekturdruck ist zur Vereinfachung der Korrektur des zeitlichen Verlaufs des Drucks des Arbeitsgases während des Dosiervorgangs die gleiche Druckart wie der Druck des Arbeitsgases. Da in der Regel der zeitliche Verlauf des Drucks des Arbeitsgases, welcher während des Dosiervorgangs erfasst wird, ein Differenzdruck zwischen dem absoluten Druck des Arbeitsgases und dem absoluten Druck der umgebenden Atmosphäre ist, ist bevorzugt auch der Korrekturdruck ein Differenzdruck zwischen dem Umgebungsdruck des Pipettierkanals und dem absoluten Druck des Arbeitsgases im Pipettierkanal. Dann kann der Schritt des Korrigierens in besonders einfacher Weise eine betragsmäßige Verringerung des während des Dosiervorgangs erfassten zeitlichen Verlaufs des Arbeitsgasdrucks um den Korrekturdruck umfassen. Beispielsweise kann der Korrekturdruck in einfacher Weise vom zeitlichen Verlauf des Arbeitsgasdrucks während des Dosiervorgangs abgezogen werden. Somit ist der zeitliche Verlauf des Arbeitsgasdrucks während des Dosiervorgangs um Effekte bereinigt, welche bei Kolbenbewegung im Pipettierkanal unabhängig davon auftreten, ob Dosierflüssigkeit mit dem Pipettierkanal dosiert wird oder nicht.
Grundsätzlich kann der Pipettierkanal ein starres Rohr sein. Aus Gründen möglichst hoher Prozesshygiene ist bevorzugt, dass der Pipettierkanal einen Rumpfkanal mit einer Kopplungsformation zur vorübergehenden Ankopplung einer Pipettierspitze aufweist. Das hier diskutierte Verfahren weist dann bevorzugt das Ankoppeln einer Pipettierspitze an den Rumpfkanal auf. Der Rumpfkanal und die daran angekoppelte Pipettierspitze bilden dann gemeinsam den Pipettierkanal der Pipettiervorrichtung. Um sicherzugehen, dass der Korrekturdruck für die Pipettierspitze ermittelt wird, mit welcher auch der Dosiervorgang durchgeführt wird, wird der Korrekturdruck-Ermittlungsvorgang bevorzugt nach dem Ankoppeln der Pipettierspitze durchgeführt.
Grundsätzlich ist es zunächst egal, ob der Korrekturdruck-Ermittlungsvorgang vor oder nach dem Dosiervorgang durchgeführt wird. Gerade bei Aspirationsvorgängen kann jedoch der Korrekturdruck-Ermittlungsvorgang unmittelbar nach dem Ankoppeln einer neuen Pipettierspitze an einer sauberen und durch Reste von Dosierflüssigkeit unbeeinflussten Pipettierspitze mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden. Bevorzugt wird somit der Korrekturdruck-Ermittlungsvorgang vor dem Dosiervorgang durchgeführt.
Die Steuervorrichtung kann während des Dosiervorgangs den zeitlichen Verlauf des Arbeitsgasdrucks über den gesamten Dosiervorgang hinweg erfassen, also von einem Beginn der Kolbenbewegung oder kurz davor bis zu einer Rückkehr des Arbeitsgasdrucks nach einem erneuten Stillstand der Kolbenbewegung zu einem konstanten Wert. Es kann zur Beurteilung der Qualität des durchgeführten Dosiervorgangs jedoch ausreichen, wenn die Steuervorrichtung den während des Dosiervorgangs erfassten zeitlichen Verlauf des Arbeitsgasdrucks nur bis zum Ende der Bewegung des Pipettierkolbens korrigiert. Nach dem Ende der Bewegung des Pipettierkolbens finden im Pipettierkanal nur noch Druckausgleichsvorgänge und ein Abklingen einer etwaig schwingenden Säule an Dosierflüssigkeit statt, was jedoch in der Regel auf die Qualität des vorangegangenen Dosiervorgangs keinen nennenswerten Einfluss hat.
Ebenso kann es unter weiterer Vereinfachung der Verfahrensdurchführung ohne Verlust an Genauigkeit bei der Beurteilung der Qualität des durchgeführten Dosiervorgangs ausreichen, eine Korrektur des während des Dosiervorgangs erfassten zeitlichen Verlaufs des Arbeitsgasdrucks erst ab einem Zeitpunkt zu beginnen, welcher in einem Zeitintervall gelegen ist, dessen Dauer nicht mehr als 10 %, vorzugsweise nicht mehr als 5 %, der Bewegungsdauer des Pipettierkolbens während des Dosiervorgangs beträgt und welches den Zeitpunkt enthält, an welchem Dosierflüssigkeit durch die Kolbenbewegung getrieben beginnt, durch die Pipettieröffnung zu strömen.
Das zuvor genannte Ende der Pipettierkolbenbewegung kann man aus den Betriebsdaten der Steuervorrichtung bzw. der Pipettiervorrichtung ohne weiteres ermitteln. Der Beginn einer Strömung von Dosierflüssigkeit durch die Pipettieröffnung ist im Gegensatz zum Ende der Bewegung des Pipettierkolbens nicht unmittelbarer Betrieb einer Komponente der Pipettiervorrichtung, sondern nur Folge desselben. Jedoch bildet sich der Beginn eines Fließens von Dosierflüssigkeit durch die Pipettieröffnung im erfassten zeitlichen Verlauf des Arbeitsgasdrucks ausreichend deutlich als Knick bzw. als spontane Änderung der Steigung des Druckverlaufs ab, so dass auch dieser Zeitpunkt des Beginns einer Fließbewegung ausreichend deutlich ermittelbar ist. Dies ist weiter unten anhand des Ausführungsbeispiels ergänzend erläutert.
Gemäß dem bereits aus dem Stand der Technik bekannten Beurteilungsverfahren ist auch für das vorliegende Beurteilungsverfahren mit Druckkorrektur vorgesehen, dass die Steuervorrichtung eine positive Qualitätsbeurteilung ausgibt, wenn der Schritt des Vergleichens ergibt, dass der Verlauf des Arbeitsgasdrucks, bevorzugt der um den Korrekturdruck korrigierte zeitliche Verlauf des Arbeitsgasdrucks, innerhalb eines vordefinierten Abschnitts vollständig innerhalb des vorbestimmten Druck-Sollwertebereichs gelegen ist. Alternativ oder bevorzugt zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Steuervorrichtung eine negative Qualitätsbeurteilung ausgibt, wenn der Schritt des Vergleichens ergibt, dass der Verlauf des Arbeitsgasdrucks, bevorzugt der um den Korrekturdruck korrigierte zeitliche Verlauf des Arbeitsgasdrucks, innerhalb eines vordefinierten Abschnitts außerhalb des vorbestimmten Druck-Sollwertebereichs gelegen ist. Die Ausgabe der Qualitätsbeurteilung kann durch Lichtzeichen, durch Textausgabe auf einem Monitor oder/und auf einem Druckerpapier, durch Sprachausgabe, durch akustische Zeichen und dergleichen erfolgen.
Alternativ oder bevorzugt zusätzlich kann die Steuervorrichtung die fehlerhafte Pipettierung in Pipettierungsprotokollen kennzeichnen oder/und den fehlerhaften Dosiervorgang mit einer neuen Pipettierspitze wiederholen.
Im Zweifel werden die genannten Verfahrensschritte von der Steuervorrichtung veranlasst oder unmittelbar durchgeführt. Letzteres gilt insbesondere für den Vergleichsschritt und den Korrekturschritt.
Entsprechend dem oben Gesagten betrifft die vorliegende Erfindung außerdem eine Pipettiervorrichtung, umfassend:

- einen wenigstens teilweise mit einem Arbeitsgas gefüllten Pipettierkanal,
- einen im Pipettierkanal beweglich aufgenommenen Pipettierkolben, um durch eine Kolbenbewegung einen Druck des Arbeitsgases im Pipettierkanal zu verändern,
- eine von Dosierflüssigkeit durchströmbare Pipettieröffnung, um die Menge an im Pipettierkanal aufgenommenem Fluid zu ändern,
- einen Kolbenantrieb, um den Pipettierkolben zu einer Bewegung längs des Pipettierkanals anzutreiben,
- einen Drucksensor, um den Druck des Arbeitsgases im Pipettierkanal zu erfassen, und
- eine Steuervorrichtung zur Speicherung und Verarbeitung von Daten, sowie zur Ansteuerung des Kolbenantriebs,

Die Steuervorrichtung kann durch mehrere kooperierende Teil-Steuervorrichtungen gebildet sein. Ebenso kann der Datenspeicher mehrere Teil-Datenspeicher umfassen.
Da das vorliegend vorgestellte Verfahren seinen besonderen Vorteil dann erzielt, wenn die Veränderlichkeit der Charakteristik des Pipettierkanals im Zusammenwirken mit dem Arbeitsgas durch Auswechslung unterschiedlicher Pipettierspitzen besonders groß ist, weist der Pipettierkanal der Pipettiervorrichtung bevorzugt einen Rumpfkanal mit einer Kopplungsformation zur vorübergehenden Ankopplung einer Pipettierspitze auf. Die Kopplungsformation kann ein Kopplungsstutzen sein, welcher in eine entsprechende längsendseitige Gegenkopplungsformation, etwa in Gestalt eines Hülsen- oder Buchsenabschnitts der Pipettierspitze, eingeführt werden kann.
Daher weist die Pipettiervorrichtung bevorzugt eine an die Kopplungsformation ankoppelbare Pipettierspitze als Teil des Pipettierkanals auf, wobei die Pipettierspitze hierzu eine zur Kopplungsformation komplementäre Gegenkopplungsformation aufweist. „Komplementär“ soll dabei nicht als zwingende Negativgestalt zur Kopplungsformation als Positivgestalt verstanden werden. Die Gegenkopplungsformation ist zur Kopplungsformation dann ausreichend Komplementär, wenn die Kopplungsformation nach Einführen in die Gegenkopplungsformation passend und gasdicht in der Gegenkopplungsformation angeordnet ist. Der Rumpfkanal und die daran angekoppelte Pipettierspitze bilden dann gemeinsam den Pipettierkanal der Pipettiervorrichtung.
Wegen des besonderen Werts des oben beschriebenen Verfahrens zur Korrektur von Schwankungen der Charakteristik einer filterbehafteten Pipettierspitze im Zusammenwirken mit bewegtem Arbeitsgas weist die Pipettierspitze bevorzugt nicht nur in an sich bekannter Weise die Pipettieröffnung auf, sondern weist die Pipettierspitze in einem Abschnitt zwischen Pipettieröffnung und Gegenkopplungsformation bevorzugt einen porösen Filter auf. Die Pipettiervorrichtung kann gemäß obiger Erläuterung sogar dazu ausgebildet sein, nur erfasste zeitliche Verläufe des Arbeitsgasdrucks von Dosiervorgängen zu korrigieren, welche mit filtertragenden Pipettierspitzen durchgeführt wurden.
Die Pipettiervorrichtung bzw. ihre Steuervorrichtung kann zur Beurteilung der Qualität eines Dosiervorgangs für die Dosierung ein und derselben Menge ein und derselben Dosierflüssigkeit einmal für filtertragende und einmal für filterlose Pipettierspitzen der nominell gleichen Bauart ein und denselben Druck-Sollwertebereich verwenden.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:

1 eine grobschematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Pipettiervorrichtung, ausgebildet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 eine grobschematische Darstellung eines zeitlichen Verlaufs des Drucks von Arbeitsgas im Pipettierkanal der Pipettiervorrichtung von 1 während eines Aspirationsvorgangs, ohne Korrektur des Druckverlaufs,
3 eine grobschematische Darstellung eines zeitlichen Verlaufs des Drucks von Arbeitsgas im Pipettierkanal der Pipettiervorrichtung von 1 während eines Dispensationsvorgangs, ohne Korrektur des Druckverlaufs,
4 eine grobschematische Darstellung vorbestimmter Datenzusammenhänge von konstanter Geschwindigkeit des Kolbens der Pipettiervorrichtung von 1 und dabei im Pipettierkanal erfassten Korrekturdrücken des Arbeitsgases, und
5 eine grobschematische Darstellung einer Schar von zeitlichen Verläufen von Druck des Arbeitsgases im Pipettierkanal der Pipettiervorrichtung von 1, jeweils durch einen individuell ermittelten Korrekturdruck korrigiert.

In 1 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Pipettiervorrichtung allgemein mit 10 bezeichnet. Die Pipettiervorrichtung 10 umfasst einen sich längs einer Kanalachse K erstreckenden Pipettierkanal 12. Der Pipettierkanal 12 ist mehrteilig ausgeführt und umfasst einen pipettiervorrichtungsfesten Rumpfkanal 14 mit einer Kopplungsformation 16. Weiter umfasst der Pipettierkanal 12 eine an der Kopplungsformation 16 angekoppelte auswechselbare Pipettierspitze 18.
Die Pipettierspitze 18 umfasst eine Gegenkopplungsformation 20 an ihrem mit der Kopplungsformation 16 gekoppelten Längsende und umfasst an ihrem anderen Längsende eine Pipettieröffnung 22. Die Pipettieröffnung 22 öffnet die Pipettierspitze 18 zu einem Aufnahmevolumen 24 hin, in welches Dosierflüssigkeit, beispielsweise die Dosierflüssigkeit 25, durch die Pipettieröffnung 22 aufgenommen werden kann und aus welchem Dosierflüssigkeit 25 durch die Pipettieröffnung 22 abgegeben werden kann.
In einem Bereich der Pipettierspitze 18, welcher im bestimmungsgemäßen Pipettierbetrieb stets nur durch ein Arbeitsgas, etwa Luft, gefüllt ist, ist ein Filterelement 26 aufgenommen. Das Filterelement 26 kann aus einem Fasergewirr oder/und aus einem gesinterten Partikelmaterial oder/und aus einem offenzelligen Schaum mit vorgegebener Porosität gebildet sein.
Der Rumpfkanal 14 ist selbst wiederum mehrteilig ausgebildet. In einem von der Kopplungsformation 16 längs der Kanalachse K weiter entfernt gelegenen Abschnitt 28 des Rumpfkanals 14 ist ein Pipettierkolben 30 längs der Kanalachse K beweglich aufgenommen.
An den den Pipettierkolben 30 aufnehmenden Abschnitt 28 des Rumpfkanals 14 ist ein weiterer Abschnitt 32 des Rumpfkanals 14 angeschlossen, welcher einen engeren Kanalquerschnitt aufweist als der den Pipettierkolben 30 aufnehmende Abschnitt 28, sodass der Pipettierkolben 30 den Abschnitt 28 nicht zur Kopplungsformation 16 hin verlassen kann. Im Abschnitt 32 ist ein Drucksensor 34 angeordnet, welcher dazu ausgebildet ist, den Druck des Arbeitsgases im Pipettierkanal 12 zu erfassen.
Der Rumpfkanal 14 ist stets nur von Arbeitsgas gefüllt. Die Pipettierspitze 18 ist von ihrer Gegenkopplungsformation 20 ausgehend zur Pipettieröffnung 22 hin bis über das Filterelement 26 hinaus ebenfalls stets nur mit Arbeitsgas gefüllt. Die Pipettierspitze 18 ist von der Pipettieröffnung 22 in axialer Richtung zur Gegenkopplungsformation 20 hin im bestimmungsgemäßen Betrieb entweder mit Arbeitsgas gefüllt oder mit Dosierflüssigkeit 25. Die Pipettierspitze 18 wird bei bestimmungsgemäßem Pipettierbetrieb maximal bis zu ihrem Nennvolumen mit Dosierflüssigkeit 25 gefüllt. Außer Arbeitsgas und Dosierflüssigkeit befinden sich keine weiteren Fluide im Pipettierkanal 12.
Der Pipettierkolben 30 ist mit einem Kolbenantrieb 36 gekoppelt, durch welchen der Pipettierkolben 30 zur Bewegung längs der Kanalachse K im Abschnitt 28 des Pipettierkanals 12 antreibbar ist. Der Kolbenantrieb 36 kann ein herkömmlicher mechanischer Antrieb, etwa ein Spindeltrieb, sein oder kann ein linearmotorischer Antrieb sein, in welchem der Pipettierkolben 30 einen permanentmagnetischen Läufer bildet.
Der Kolbenantrieb 36 ist mit einer Steuervorrichtung 38 zur Signalübertragung verbunden, sodass die Steuervorrichtung 38 den Kolbenantrieb 36 zur Erzielung einer Bewegung des Pipettierkolbens 30 ansteuern kann. Der Kolbenantrieb 36 kann über eine Verbindungsleitung mit der Steuervorrichtung 38 an diese Daten übertragen, welche die aktuelle Position des Pipettierkolbens 30 im Pipettierkanal 12 anzeigen.
Die Steuervorrichtung 38 umfasst mehrere integrierte Schaltkreise 40 sowie mehrere Datenspeicher 42, in welchen Sensordaten abgespeichert und ausgelesen werden können und in welchem vorbestimmte Datenzusammenhänge und Betriebsprogramme hinterlegt sein können.
Wie bereits aus der WO 02/073215 A2 bekannt ist, zeigt der Druck des Arbeitsgases im Pipettierkanal 12 während eines Aspirationsvorgangs und während eines Dispensationsvorgangs einen charakteristischen zeitlichen Verlauf, welcher zur Überprüfung der Qualität des durchgeführten Dosiervorgangs, sei es nun ein Aspirationsvorgang oder sei es ein Dispensationsvorgang, herangezogen werden kann.
In 2 ist der zeitliche Verlauf eines - unkorrigierten - Drucks des Arbeitsgases im Pipettierkanal 12 während eines Aspirationsvorgangs beispielhaft und grobschematisch gezeigt. In 3 ist der zeitliche Verlauf eines - unkorrigierten - Drucks des Arbeitsgases im Pipettierkanal 12 während eines Dispensationsvorgangs beispielhaft grobschematisch gezeigt.
In 2 ist der zeitliche Verlauf des Drucks des Arbeitsgases im Pipettierkanal 12 während eines Aspirationsvorgangs als durchgezogene Linie 44 gezeigt, wie er vom Drucksensor 34 erfasst wird. Der Druck des Arbeitsgases ist als Differenzdruck zum Umgebungsdruck dargestellt.
Der Aspirationsvorgang beginnt an einer leeren Pipettierspitze 18 bei einem Differenzdruck bezüglich des Umgebungsdrucks von 0 Pa. Bei etwa Punkt 46 beginnt der Pipettierkolben 30 sich zu bewegen, weshalb der Druck des Arbeitsgases im Pipettierkanal 12 zunächst steil abfällt. Bei Punkt 48 ist der Unterdruck im Aufnahmeraum 24 der Pipettierspitze 18 so groß, dass Dosierflüssigkeit 25 durch die Pipettieröffnung 22 beginnt, in den Aufnahmeraum 24 einzuströmen. Der Pipettierkolben wird mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Die einströmende Dosierflüssigkeit 25 sorgt für einen weniger schnellen Druckabfall des Arbeitsgases im Pipettierkanal 12. Der Druck des Arbeitsgases im Pipettierkanal 12 fällt bis zum Ende der Bewegung des Pipettierkolbens bei Punkt 50 etwa linear mit der Zeit ab.
Nach dem Ende der Bewegung des Pipettierkolbens 30 strömt weiterhin, getrieben durch den nach wie vor bestehenden Unterdruck im Pipettierkanal 12 und insbesondere im Aufnahmeraum 24 der Pipettierspitze 18, Dosierflüssigkeit 25 in den Aufnahmeraum 24 nach. Mangels weiterer Bewegung des Pipettierkolbens 30 führt dieses Nachströmen von Dosierflüssigkeit 25 zu einem schnellen Abbau von Unterdruck des Arbeitsgases relativ zum Umgebungsdruck im Pipettierkanal 12 bis ein Gleichgewicht zwischen dem als Haltedruck nach wie vor im Pipettierkanal 12 bestehenden Unterdruck des Arbeitsgases und der in den Pipettierkanal 12 aufgenommenen Menge an Dosierflüssigkeit 25 erreicht ist. Da die einströmende Dosierflüssigkeit 25 bei Erreichen des Gleichgewichtszustands aufhört, nachzuströmen, kann die somit verzögerte Flüssigkeitssäule im Aufnahmeraum 24 der Pipettierspitze 18 nachschwingen, was in der Kurve 44 als abklingende Druckschwankung im Bereich 52 dargestellt ist.
Die Kurve 44 des zeitlichen Verlaufs des Arbeitsgases im Pipettierkanal 12 ist eine Kurve eines erfolgreichen Aspirationsvorgangs, welcher fehlerlos abgelaufen ist. Sie verläuft vollständig innerhalb eines Druck-Sollwertebereichs 54, welcher für die aspirierte hinsichtlich Menge und Art der Dosierflüssigkeit 25 die zu jedem Zeitpunkt des Aspirationsvorgangs zulässigen Werte des Drucks des Arbeitsgases im Pipettierkanal 12 anzeigt.
Der Druck-Sollwertebereich 54 ist zu höheren Drücken hin durch eine strichliniert dargestellte Kurve 56 begrenzt, welche eine Obergrenze des Druck-Sollwertebereichs 54 darstellt. Ebenso ist der Druck-Sollwertebereich 54 zu niedrigeren Drücken hin durch eine strichliniert dargestellte Kurve 58 begrenzt, welche eine Untergrenze des Druck-Sollwertebereich 54 darstellt. Solange während eines Dosiervorgangs, hier während eines Aspirationsvorgangs, der zeitliche Verlauf des erfassten Drucks des Arbeitsgases im Pipettierkanal 12 zwischen der Obergrenze 56 und der Untergrenze 58 verläuft, gilt der Aspirationsvorgang als fehlerfrei.
Dann, wenn der zeitliche Verlauf des erfassten Drucks des Arbeitsgases den Druck-Sollwertebereich 54 verlässt, gilt der Aspirationsvorgang als fehlerbehaftet. Abhängig davon, wo und wie der erfasste zeitliche Verlauf des Drucks des Arbeitsgases den Druck-Sollwertebereich 54 verlässt, kann auf unterschiedliche Fehlerursachen geschlossen werden. Hierzu wird auf die diesbezüglich bereits in der WO 02/073215 A2 gegebene Beschreibung verwiesen. Unterschreitet der zeitliche Verlauf des Drucks des Arbeitsgases beispielsweise die Untergrenze 58, kann dies an einer Verstopfung der Pipettieröffnung 22 liegen. Überschreitet der zeitliche Verlauf die Obergrenze 56, kann dies beispielsweise an unerwünschter Schaumbildung in der Dosierflüssigkeit 25 oder an einem zu kurz durchgeführten Aspirationsvorgang liegen.
Pipettiervorrichtungen 10 mit Pipettierkanälen 12 derselben Bauart, insbesondere mit Pipettierspitzen 18 derselben Bauart, können bei im Wesentlichen identisch ablaufender Kolbenbewegung des Pipettierkolbens 30 zur Aspiration ein und derselben Menge an ein und derselben Dosierflüssigkeit aufgrund von sich realisierenden Fertigungstoleranzen insbesondere der Pipettierspitze 18 und innerhalb dieser besonders des Filterelements 26 zu unterschiedlichen Druckverläufen des Arbeitsgasdrucks im Pipettierkanal 12 führen. Die in 2 eingezeichneten gepunkteten Linien 60 und 62 zeigen beispielhaft und grobschematisch eine Obergrenze (Linie 60) und eine Untergrenze (Linie 62) der Streuung des erfassten zeitlichen Verlaufs des Arbeitsgasdrucks an.
Um falsch-negative Beurteilungen der Qualität des Aspirationsvorgangs zu vermeiden, muss bei der angegebenen Streuung der Druck-Sollwertebereich 54 so groß gewählt werden, dass der gesamte Streuungsbereich des erfassten zeitlichen Verlaufs des Arbeitsgasdrucks im Druck-Sollwertebereich 54 liegt. Ein derart breiter Druck-Sollwertebereich 54 erhöht jedoch andererseits das Risiko von falsch-positiven Beurteilungen der Qualität des Aspirationsvorgangs.
Entsprechendes gilt für den grobschematisch in 3 dargestellten Dispensationsvorgang. Der zeitliche Verlauf des Drucks des Arbeitsgases im Pipettierkanal 12 während des Dispensationsvorgangs ist mit durchgezogener Linie 64 dargestellt.
Bei 66 beginnt die Bewegung des Pipettierkolbens 30, bei 68 beginnt Dosierflüssigkeit 25 durch die Pipettieröffnung 22 aus dem Aufnahmeraum 24 auszutreten. Bei 70 endet die Bewegung des Pipettierkolbens und der Überdruck des Arbeitsgases im Pipettierkanal 12 relativ zum Umgebungsdruck fällt schlagartig ab. Das Druckniveau des Arbeitsgases am Ende des Dispensationsvorgangs ist durch die Menge an im Aufnahmeraum 24 verbliebener Dosierflüssigkeit bestimmt. Die Steuervorrichtung 38 setzt bevorzugt den vom Drucksensor 34 gelieferten Druckwert zu Beginn eines Dispensationsvorgangs auf Null, so dass die während des Dispensationsvorgangs gelieferten Druckwerte die Abweichung vom zwangsweise gewählten Anfangswert Null angeben. Das Nullsetzen entspricht einem Verschieben der Kurve 64 längs der Ordinate derart, dass die Kurve 64 bei Null beginnt. Der am Ende eines Dispensationsvorgangs sich einstellende Druckwert ist deshalb positiv. Dieser stellt einen Haltedruck dar, um die im Aufnahmeraum 24 verbliebene Restmenge an Dosierflüssigkeit weiterhin in der Pipettierspitze 18 zu halten. Da am Ende des Dispensationsvorgangs weniger Dosierflüssigkeit 25 im Aufnahmeraum 24 aufgenommen als zu Beginn desselben, ist der Haltedruck als negativer Differenzdruck am Ende des Dispensationsvorgangs betragsmäßig geringer aber als Druckwert größer als zu Beginn des Dispensationsvorgangs. Durch das Nullsetzen des vom Drucksensor 34 zu Beginn des Dispensationsvorgangs gelieferten Druckwerts wird die aufgezeichnete Dispensationsdruckkurve 64 zu positiveren Werten hin verschoben, weshalb der Haltedruck am Ende des Dispensationsvorgangs positiv ist. Die Steuervorrichtung 38 kann auch zu Beginn eines Aspirationsvorgangs in analoger Weise den vom Drucksensor 34 gelieferten Druckwert in den Nullpunkt der Ordinate verschieben, also auf Null setzen.
Der Druck-Sollwertebereich für den zeitlichen Verlauf des Drucks des Arbeitsgasdrucks während eines Dispensationsvorgangs ist in 3 mit 74 angegeben. Analog zum Druck-Sollwertebereich 54 für den Aspirationsvorgang ist der Druck-Sollwertebereich 74 für den Dispensationsvorgang durch eine strichlinierte Obergrenze 76 und durch eine strichlinierte Untergrenze 78 definiert.
Die durch realisierte Fertigungstoleranzen bedingte Streuung von erfassten Druckwerten des Arbeitsgasdrucks während eines Dispensationsvorgangs trotz der Verwendung nominell bauartgleicher Pipettierspitzen und eines nominell bauartgleichen Rumpfkanals 14 zur Dispensation einer identischen Menge einer identischen Dosierflüssigkeit ist in 3 wiederum durch punktierte Linien angezeigt, nämlich durch eine punktierte Obergrenze 80 und durch eine punktierte Untergrenze 82 des Streuungsbereichs.
Wie im Falle des Aspirationsvorgangs können falsch-negative Qualitätsbeurteilungen eines Dispensationsvorgangs nur durch Wahl eines entsprechend großen Druck-Sollwertebereichs 74 vermieden werden, wobei eine Vergrößerung des Druck-Sollwertebereichs 74 auch hier das Risiko unerwünschter falsch-positive Qualitätsbeurteilungen erhöht.
Zur Vermeidung der genannten Streuung der Werte des Drucks des Arbeitsgases führt die Steuervorrichtung 38 nach dem Ankoppeln einer neuen Pipettierspitze 18 und vor dem ersten Dosieren von Dosierflüssigkeit mit der neu angekoppelten Pipettierspitze 18 einen Korrekturdruck-Ermittlungsvorgang aus, bei welchem der Pipettierkolben bei vollständig nur mit Arbeitsgas gefülltem Pipettierkanal 12 mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird. Der während der Kolbenbewegung mit konstanter Geschwindigkeit herrschende Druck des Arbeitsgases im Pipettierkanal 12 wird mit dem Drucksensor 34 erfasst und im Datenspeicher 42 abgelegt.
Zur Vermeidung von Produktivitätsausfällen wird der Pipettierkolben 30 während des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs mit der höchstmöglichen Kolbengeschwindigkeit bewegt. Die Kolbengeschwindigkeit wird in Pipettiervorrichtungen vorteilhaft mit dem pro Zeiteinheit vom bewegten Pipettierkolben überstrichenen Volumen angegeben, also beispielsweise in der Einheit µl pro Sekunde (µl/s).
Bei der Pipettiervorrichtung 10 ist die größtmögliche Kolbengeschwindigkeit 500 µl/s. Mit dieser konstanten Kolbengeschwindigkeit wird der Pipettierkolben 30 in Aspirationsrichtung bewegt und dabei der im Pipettierkanal 12 herrschende Druck des Arbeitsgases als Differenzdruck relativ zum Umgebungsdruck gemessen. Dieser erfasste Korrekturdruck beträgt beispielsweise -350 Pa.
Der nachfolgend mit derselben Pipettierspitze 18 ausgeführte Aspirationsvorgang wird nicht mit 500 µl/s, sondern nur mit einer Kolbengeschwindigkeit von 200 µl/s ausgeführt.
Zur Umrechnung des bei höherer Kolbengeschwindigkeit tatsächlich erfassten Korrekturdrucks auf einen bei der tatsächlichen Kolbengeschwindigkeit des Dosiervorgangs erwarteten Korrekturdrucks ist im Datenspeicher 42 der Steuervorrichtung 38 ein in 4 gezeigter Datenzusammenhang hinterlegt. Genauer sind in den Datenspeichern 42 ein Datenzusammenhang 84 für eine Aspiration und ein weiterer Datenzusammenhang 86 für eine Dispensation mit der betreffenden Pipettierspitze 18 hinterlegt. Die Datenzusammenhänge wurden vorab an einer bezüglich der Pipettiervorrichtung 10 baugleichen Pipettiervorrichtung für einen mit dem Rumpfkanal 14 nominell baugleichen Rumpfkanal 14 und für eine mit der Pipettierspitze 18 nominell baugleiche Pipettierspitze 18 ermittelt.
Da sich bei der Pipettierspitze 18, welche zur Ermittlung des Datenzusammenhangs 84 für die Aspiration verwendet wurde, die zulässigen Fertigungstoleranzen in anderer Weise realisiert haben als bei der tatsächlich während der Durchführung des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs angekoppelten Pipettierspitze 18, ist im Datenzusammenhang 84 für die Kolbengeschwindigkeit von 500 µl/s ein Korrekturdruck von -318 Pa hinterlegt. Dieser ist betragsmäßig geringer als der während des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs ermittelte Korrekturdruck von -350 Pa.
Allerdings haben die Erfinder herausgefunden, dass sich für baugleiche Pipettierspitzen 18 bzw. für baugleiche Pipettierkanäle 12 die bei unterschiedlichen Kolbengeschwindigkeiten ermittelten Korrekturdrücke unabhängig von ihrem jeweiligen absoluten Wert stets gleich zueinander verhalten.
Im Datenzusammenhang 84 ist für die tatsächlich bei dem Dosiervorgang angewendete Kolbengeschwindigkeit von 200 µl/s ein Korrekturdruck von -125 Pa hinterlegt.
Mit den in der Beschreibungseinleitung genannten Gleichungen 4 bzw. 4a kann der bei dem auf den Korrekturdruck-Ermittlungsvorgang nachfolgenden aspirierenden Dosiervorgang erwartete Korrekturdruck bestimmt werden zu ${}_{2}p_{k o r r}^{d o s} = - 350 P a \cdot \frac{- 125 P a}{- 318 P a}$
Damit ergibt sich der für den zwischen den Punkten 48 und 50 mit einer im Wesentlichen konstanten Kolbengeschwindigkeit von 200 µl/s ausgeführten aspirierenden Dosiervorgang ein erwarteter Korrekturdruck von -137,6 Pa. Um diesen Korrekturdruck wird der während des aspirierenden Dosiervorgangs erfasste zeitliche Verlauf des Drucks des Arbeitsgases korrigiert, d. h. reduziert. Da sowohl der zeitliche Verlauf des Drucks des Arbeitsgasdrucks während des Aspirationsvorgangs als auch der erwartete Korrekturdruck ein negatives Vorzeichen aufweisen, führt die Reduktion des zeitlichen Verlaufs des Drucks des Arbeitsgases um den erwarteten Korrekturdruck zu einer betragsmäßigen Verringerung des Verlaufs des Arbeitsgasdrucks um den Korrekturdruck.
Für einen Dispensationsvorgang wird mutatis mutandis analog vorgegangen, jedoch unter Verwendung des Datenzusammenhangs 86 für einen Dispensationsvorgang.
Für den Aspirationsvorgang von 2 kann es ausreichen die Kurve 44 des Arbeitsgasdrucks nur zwischen den Punkten 48 und 50 zu korrigieren. Für den Dispensationsvorgang von 3 kann es ausreichen, die Kurve 64 des Arbeitsgasdrucks nur zwischen den Punkten 68 und 70 zu korrigieren.
Da mit dem oben geschilderten Korrekturdruck-Ermittlungsvorgang für den jeweils den Dosiervorgang ausführenden Pipettierkanal 12 und insbesondere die daran angekoppelte Pipettierspitze 18 ein individueller Korrekturwert bestimmt werden kann, kann die Streuung des um den Korrekturwert korrigierten erfassten zeitlichen Verlaufs des Drucks des Arbeitsgases erheblich verringert werden.
In 5 ist eine Schar von um jeweilige Korrekturwerte korrigierten zeitlichen Verläufen mit durchgezogener Linie 90 dargestellt. Deren Streuung ist vernachlässigbar. In der Folge kann der Druck-Sollwertebereich 54 als neuer Druck-Sollwertebereich 54' erheblich enger definiert sein als der Druck-Sollwertebereich 54 von 2, ohne die Anzahl falsch-negativer Qualitätsbeurteilungen zu erhöhen. Jedoch wird durch den enger definierten Druck-Sollwertebereich 54' das Risiko von unerwünschten falsch-positiven Qualitätsbeurteilungen von Aspirationsvorgängen erheblich verringert. Für Dispensationsvorgänge gilt mutatis mutandis das gleiche.
Somit kann durch den vorliegend vorgestellten Korrekturvorgang auf Grundlage eines individuell mit einem ausschließlich mit Arbeitsgas gefüllten Pipettierkanal 12 ermittelten Korrekturdrucks die Genauigkeit der Qualitätsbeurteilung des durchgeführten Dosiervorgangs erheblich verbessert werden. Da der Korrekturdruck bei sehr hohen Kolbengeschwindigkeiten ermittelt werden kann, kann die Verbesserung der Qualitätsbeurteilungen mit nur sehr geringen Produktivitätseinbußen erzielt werden.
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

WO 02073215 A2 [0002, 0063, 0070]
EP 2037283 A1 [0006, 0007, 0008]
WO 2016025849 A1 [0009]

Claims

Verfahren zur qualitätsbeurteilten Dosierung einer Dosierflüssigkeit (25) mittels einer Pipettiervorrichtung (10), wobei die Pipettiervorrichtung (10) umfasst: - einen wenigstens teilweise mit einem Arbeitsgas gefüllten Pipettierkanal (12), - einen im Pipettierkanal (12) beweglich aufgenommenen Pipettierkolben (30), um durch eine Kolbenbewegung einen Druck des Arbeitsgases im Pipettierkanal (12) zu verändern, - eine von Dosierflüssigkeit (25) durchströmbare Pipettieröffnung (22), um die Menge an im Pipettierkanal (12) aufgenommenem Fluid zu ändern, - einen Kolbenantrieb (36), um den Pipettierkolben (30) zu einer Bewegung längs des Pipettierkanals (12) anzutreiben, - einen Drucksensor (34), um den Druck des Arbeitsgases im Pipettierkanal (12) zu erfassen, - eine Steuervorrichtung (38) zur Speicherung und Verarbeitung von Daten, sowie zur Ansteuerung des Kolbenantriebs (36), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Durchführen eines Dosiervorgangs durch Bewegen des Pipettierkolbens (30) und dadurch Änderung des Drucks des Arbeitsgases im Pipettierkanal (12) und dadurch Änderung der im Pipettierkanal (12) aufgenommenen Menge an Dosierflüssigkeit (25), - Erfassen eines zeitlichen Verlaufs des Drucks des Arbeitsgases (44, 54) im Pipettierkanal (12) während des Dosiervorgangs, - Vergleichen eines Verlaufs des Arbeitsgasdrucks (90) auf Grundlage des erfassten zeitlichen Verlaufs des Arbeitsgasdrucks (44, 64) mit einem vorbestimmten Druck-Sollwertebereich (54, 74), und - Ausgabe einer Qualitätsbeurteilung des Dosiervorgangs abhängig vom Ergebnis des Vergleichsschritts, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden weiteren Schritte umfasst, wobei die Steuervorrichtung (38) die weiteren Schritte ausführt, während der Pipettierkanal (12) im Wesentlichen ausschließlich mit Arbeitsgas als Fluid gefüllt ist: - Durchführen eines Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs durch Bewegen des Pipettierkolbens (30) und dadurch Änderung des Drucks des Arbeitsgases im Pipettierkanal (12) und dadurch Aspirieren von Arbeitsgas in den Pipettierkanal (12) oder/und Dispensieren von Arbeitsgas aus dem Pipettierkanal (12), und - Erfassen eines Drucks des Arbeitsgases im Pipettierkanal (12) während des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs als ein Korrekturdruck, wobei die Steuervorrichtung (38) vor dem Schritt des Vergleichens folgenden weiteren Schritt ausführt: Korrigieren des während des Dosiervorgangs erfassten zeitlichen Verlaufs des Arbeitsgasdrucks (44, 64) auf Grundlage des während des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs erfassten Korrekturdrucks des Arbeitsgases, so dass der Schritt des Vergleichens mit dem korrigierten zeitlichen Verlauf (90) des Arbeitsgasdrucks ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs der Pipettierkolben (30) im gleichen Bewegungssinn bewegt wird wie während des Dosiervorgangs.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs der Pipettierkolben (30) mit konstanter Bewegungsgeschwindigkeit bewegt wird und der Korrekturdruck des Arbeitsgases während der Bewegungsphase konstanter Bewegungsgeschwindigkeit erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs der Pipettierkolben (30) mit einer anderen Geschwindigkeit bewegt wird als während des Dosiervorgangs, wobei in einem Datenspeicher (42) für eine jeweils verwendete Bauart des Pipettierkanals (12) ein Datenzusammenhang (84, 86) hinterlegt ist, welcher unterschiedliche Korrekturdrücke mit unterschiedlichen Kolbengeschwindigkeiten verknüpft, wobei die Steuervorrichtung (38) ausgehend von dem bei der Kolbengeschwindigkeit des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs tatsächlich erfassten Korrekturdruck anhand des Datenzusammenhangs (84, 86) einen der Kolbengeschwindigkeit des Dosiervorgangs zugeordneten erwarteten Korrekturdruck ermittelt und den während des Dosiervorgangs erfassten zeitlichen Verlauf des Arbeitsgasdrucks (44, 64) mit dem erwarteten Korrekturdruck korrigiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbengeschwindigkeit des Korrekturdruck-Ermittlungsvorgangs höher ist als die Kolbengeschwindigkeit des Dosiervorgangs.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturdruck ein Differenzdruck zwischen dem Umgebungsdruck des Pipettierkanals (12) und dem absoluten Druck des Arbeitsgases im Pipettierkanal (12) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Korrigierens eine betragsmäßige Verringerung des während des Dosiervorgangs erfassten zeitlichen Verlaufs des Arbeitsgasdrucks um den Korrekturdruck umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pipettierkanal (12) einen Rumpfkanal (14) mit einer Kopplungsformation (16) zur vorübergehenden Ankopplung einer Pipettierspitze (18) aufweist, wobei das Verfahren das Ankoppeln einer Pipettierspitze (18) an den Rumpfkanal (14) aufweist, wobei der Korrekturdruck-Ermittlungsvorgang nach dem Ankoppeln der Pipettierspitze (18) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturdruck-Ermittlungsvorgang vor dem Dosiervorgang durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (38) den während des Dosiervorgangs erfassten zeitlichen Verlauf des Arbeitsgasdrucks nur bis zum Ende der Bewegung des Pipettierkolbens (30) korrigiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (38) eine positive Qualitätsbeurteilung ausgibt, wenn der Schritt des Vergleichens ergibt, dass der Verlauf des Arbeitsgasdrucks (90) innerhalb eines vordefinierten Abschnitts vollständig innerhalb des vorbestimmten Druck-Sollwertebereichs (54') gelegen ist oder/und dass die Steuervorrichtung (38) eine negative Qualitätsbeurteilung ausgibt, wenn der Schritt des Vergleichens ergibt, dass der Verlauf des Arbeitsgasdrucks (90) innerhalb eines vordefinierten Abschnitts außerhalb des vorbestimmten Druck-Sollwertebereichs (54') gelegen ist.
Pipettiervorrichtung (10), umfassend: - einen wenigstens teilweise mit einem Arbeitsgas gefüllten Pipettierkanal (12), - einen im Pipettierkanal (12) beweglich aufgenommenen Pipettierkolben (30), um durch eine Kolbenbewegung einen Druck des Arbeitsgases im Pipettierkanal (12) zu verändern, - eine von Dosierflüssigkeit (25) durchströmbare Pipettieröffnung (22), um die Menge an im Pipettierkanal (12) aufgenommenem Fluid zu ändern, - einen Kolbenantrieb (36), um den Pipettierkolben (30) zu einer Bewegung längs des Pipettierkanals (12) anzutreiben, - einen Drucksensor (34), um den Druck des Arbeitsgases im Pipettierkanal (12) zu erfassen, und - eine Steuervorrichtung (38) zur Speicherung und Verarbeitung von Daten, sowie zur Ansteuerung des Kolbenantriebs (36), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (38) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Pipettiervorrichtung (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Pipettierkanal (12) einen Rumpfkanal (14) mit einer Kopplungsformation (16) zur vorübergehenden Ankopplung einer Pipettierspitze (18) aufweist.
Pipettiervorrichtung (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Pipettiervorrichtung (10) eine an die Kopplungsformation (16) ankoppelbare Pipettierspitze (18) aufweist, wobei die Pipettierspitze (18) hierzu eine zur Kopplungsformation (18) komplementäre Gegenkopplungsformation (20) aufweist.
Pipettiervorrichtung (20) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Pipettierspitze (18) die Pipettieröffnung (22) aufweist, wobei die Pipettierspitze (18) in einem Abschnitt zwischen Pipettieröffnung (22) und Gegenkopplungsformation (20) einen porösen Filter (26) aufweist.