DE2245413C3

DE2245413C3 - Pipette

Info

Publication number: DE2245413C3
Application number: DE2245413A
Authority: DE
Inventors: Stanley T. Hall; Robert E. Heller
Original assignee: Heller Laboratories Santa Rosa Calif (vsta)
Current assignee: Heller Laboratories Santa Rosa Calif (vsta)
Priority date: 1968-08-16
Filing date: 1972-09-15
Publication date: 1980-01-10
Also published as: DE2245413A1; GB1364591A; JPS5734018B2; DE2245413B2; FR2152961A1; GB1364592A; JPS4876587A; FR2152961B3; US3757585A

Description

Die Erfindung betrifft eine Pipette mit einer lylindrischen Meßkammer und einem gegen die Wirkung einer Feder in die Meßkammer einführbaren Dosierkolben, wel.he in einem rohrförmigen Gehäuse ■ngeordnet sind, das an ^inem ^nde eine mit der Meßkammer in Verbindung stehende Öffnung aufweist, konisch ausgebildet ist und dort einer \ußendurchmester aufweist, der zur luftdichten Aufnahme der die zu jipettierende Flüssigkeit enthallenden und nach Verwendung wieder abnehmbaren trichterförmigen Pipetlenspitze mit entsprechend konischer Bohrung dem Innendurchmesser dieser Bohrung entspricht.

Derartige Pipetten werden zum exakten Pipettieren ton Flüssigkeitsvolumina verwendet.

Bei einer bekannten Pipette (DE-AS 12 91 142) ist die Meßkammer mit dem Ende des konischen Unterteils des Gehäuses verbunden. Dabei wird eine einheitliche IMpettenspitze mit Pipetten verschiedener volumetritcher Kapazität verwendet. Dadurch, daß die Abmes- »ungen des konischen Gehauseendes an die jeweilige Volumetrische Kapazität der Pipette angepaßt sind, ist •s möglich, bei den verschiedenen Pipettengrößen einen gleichbleibenden und sehr kleinen toten Raum beim Pipetiieren zu erreichen.

Wird bei der bekannten Pipette die volumetrische Kapazität, beispielsweise durch Verändern des Dosier kolbenhubs, geändert, so kann das jeweils einpipettierte Volumen nicht auf einfache Weise überprüft werden. Außerdem kann die jeweilige Pipettengröße nur anhand •on I'arbmarkierungen auf dem Pipettenkörper festgestellt werden, so daß bei Wechsel der Pipette eine entsprechende Tabelle benötigt wird. Dies kann zu fehlern bei der Pipclticrung führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe Zugrunde, eine Pipette der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der bei Änderung der volumetrischen Kapazität, z. B. durch Veränderung des Dosicrkolbenhtibs, das einpipettierte Volumen visuell überprüft werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die trichterförmige Pipcltenspitze von einer Öffnung an ihrem spitzen Ende ausgehende Maßeinteilungen für das in ihrer konischen Bohrung aufnehmbare Flüssigkeitsvolumen aufweist, und daß das konische Ende des Gehäuses derart ausgebildet ist, daß es; in die Pipettenspitze bis etwas oberhalb derjenigen Maßeinteilung hineinragt, welche der jeweiligen volumetrischen Kapazität der Pipette entspricht.

Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß anhand der Maßeinteilung an der Pipettenspitze auf einfache Weise

in überprüft werden kann, ob die im Einzelfall gewählte Pipette tatsächlich das gewünschte Fassungsvermögen aufweist.

Bei weiteren bekannten Pipetten (US-PS 34 94 201 und 34 98 135) werden Einmal-Pipettenspitzen verwen-

ii det, die nach ihrer Verwendung weggeworfen werden können und somit ein sehr schnelles und gegen Verunreinigungen sicheres Arbeiten ermöglichen. Diese Pipetten haben jedoch den Nachteil, daß sie für viele Zwecke zu ungenau sind. Da aus wirtschaftlichen

>i) Gründen immer nur eine Pipettenspitzengröße für die verschiedenen Pipettengrößen verwendet werden kann, treten bei kleineren Hüssigkeitsmengen durch die dann zwangsläufig mit eingeschlossenen Luftmengen Schwierigkeiten auf, die sich in einem Meniskusauflrieb sowie

.'Ι in dem sog. Kisseneffekt äußern und die Abfüllgenauigkeit erheblich beeinträchtigen können.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert

in Fig. 1 ist ein Längsschnitt der Pipette und der abnehmbaren Spilr.c nach der Erfindung in der Ruhestellung am Beginn eines Ausstoßzyklus und

Fig. 2 ein Längsschnitt der Pipette und der abnehmbaren Spitze der Fig. I, welcher die durch den

ιί Kolben betätigte Hülse während des weitergehenden Ausstoßvorgangs zeigt. F i g. 2 zeigt auch die Einrichtung zum Betätigen von elektrischen Kontakten.

In Fi g. 1 ist ein im allgemeinen zylindrischer Körper 9 gezeigt, der diametral gegenüberliegende seitliche Ansätze 11 aufweist, die davoi. nahe oem oberen Teil des Körpers vorragen. Die seitlichen Ansätze 11 dienen als bequemer Fingergriff während der Betätigung der Pipette. Innerhalb des Körpers 9 ist eine Innenbohrung 13 angeordnet, die sich nach unten von dem oberen

4> Ende des Körpers 15 zu einer Schulter 17 am unteren Ende der Innenbol-.rung 13 erstreckt. Fin Kolben 19 enthält einen daran angebrachten Volumenstab 21, der so angeordnet ist. daß er sich axial innerhalb der Innenbohrting 13 aufgrund eines manuellen Drucks

"iii bewegt, der auf den Knopf 23 ausgeübt wird, der an dem oberen Ende des Kolbens 19 angebracht ist. Der Körper 9 steht in Verbindung mit einem Volumenzylinder 25, der in den Körper 9 eingeschraubt ist und der eine Volumenkammer 27 enthält, in die der Volumenstab 21

Vi vorragt. Zwischen der Innenbohrung 1} und der Volumenkammer 27 innerhalb des Korpers 9 und des Volumenzylinders 25 ist cine O-Ringdichtung 29 angeordnet, die glcitbar den Außendurchmcsser des Volumenstabes 21 berührt, um ein.· luft oder gasdichte

Wi Dichtung zwischen dem Körper und dem Voliimenslab 21 m ergaben, Die Q Ringdichtung 29 dichtet auxh die Kammern 13 Und 27 gegeneinander und dichtet diese gegenüber der Außcrtälrriösphäfe aiii Anschlußpunkl. Somit wird aufgrund des Drucks, der manuell auf den

h¹) Knopf 23 des Kolbens 19 ausgeübt wird, der Volumenstab 21 durch die Dichtung 29 in die Volumenkammer 27 gedrückt, um darin das Volumen zu ändern und dadurch die Luft- oder Gasvcrdrängungs-

wirkung der Pipette zu erzeugen. Diese Luft- oder Gasverdrängung verdrängt ein gleiches Volumen in der Pipettenspitze 51, die an den Volumenzylinder 25 mit einer luft- oder gasdichten konischen Dichtung angeschlossen ist. Beim Rückführ- oder Ansaughub wird der Volumenstab 21 aus der Volumenkammer 27 zurückgezogen, um Luft oder Gas in die Kammer 27 über den Einlaß 28 einzuziehen. Wenn deshalb die Pipette mit der Spitze 51 nach unten gehalten und in einer Flüssigkeit angeordnet wird, wird diese Flüssigkeit in die abnehmbare Spitze 51 gezogen. Der Aufbau ist jedoch derart gewählt, daß keine Flüssigkeit über den Einlaß 28 und in die Volumenkammer 27 oder einen anderen Teil der Pipette eingezogen wird. Die gesamte Flüssigkeit bleibt in der Spitze, die abgenommen wird, nachdem die Messung ausgeführt worden ist.

Es hat sich herausgestellt, daß der Außendurchmesser eines Stabes, wie des Volumenstabes 21, in engeren Toleranzen als der Innendurchmesser einer zylindrischen Bohrung, wie der in der Volumenkammer 27, gehalten werden kann. Aus diesem Grunde wird der Volumenstab als Eichvorrichtung in dieser Pipette verwendet, wobei dessen Durchmesser ein kritisches Maß ist. Somit brauchen nicht die Innenabmessungen der Volumenkammer 27 kritisch gehalten werden, sondern müssen nur einen ausreichenden freien Raum ergeben, um die gleitbare Bewegung des Volumenstabs 21 innerhalb der Volumenkammer 27 ohne unnötigen Luftspalt um die Stange zu ermöglichen. Mit der O-Ringdichtung 29, die gleitbar um den Durchmesser des Volumenstabs 21 angeordnet ist, wird somit das Luft- oder Gasverdrängungs-Volumen der vorliegenden Pipette genau aufgrund der Bewegung des Volumenstabs in der Volumenkammer 27 gesteuert. Diese Luftoder Ciasverdrängung verschiebt ein gleiches Flüssigkeitsvolumen in der Pipettenspilze 51 mit einer der Eichgenauigkeit des Volumenstabs vergleichbaren Genauigkeit.

Der Kolben 19 und der Volumenstab 21 sind elastisch von der Schulter 17 der Innenbohrung 13 durch eine erste SchrauDenfeder 31 vorgespannt, die um den Volumenstab 21 in der Innenbohrung 13 angeordnet ist. Diese Feder 31. die gegen eine Schulter 33 des Kolbens 19 liegt, drückt den Kolben 19 in eine normale Stellung nach außen, in der er von dem Körper 9 vorragt und gegen die Halteplatte 35 vorgespannt ist. Diese Platte ist an dem oberen Ende des Körpers 9 uurch Schrauben 34 und 36 angebracht und überbrückt die seitlich vorragenden Elemente 11. um die inneren Elemente /u schützen. In der Innenbohrung 1 3 des Körpers 9 ist auch eine Hülse 37 enthalten, die so angeordnet ist. daß sie axial in der Innenbohrung 13 gleitet, und die von der Schulter 17 weg durch eine /weile Feder 39 vorgespannt ist. Die Federn 31 und 39. die sich an der Schulter 17 der Innenbohrung Π abslüt/en. erstrecken sich somit koaxial über einen gemeinsamen Teil ihrer Länge und dienen da/u, elastisch sowohl den Kolben 19 und den daran angebrachten Volurr.enstab 21 als auch die Hülse 37 vorzuspannen. Die gemeinsame Erstrek kung der Federn über den gemeinsamen Teil ihrer entsprechenden Längen verringert somit die gesamte axiale Länge der Pipette der vorliegenden Erfindung und erleichtert deren Verwendung und Handhabung.

In F i g. 2 sind der Kolben 19 und der Volumenstab 21 in einer Stellung jenseits der maximal zusammengedrückten Stellung und in der weitergehenden Ausstoßstcllurig gezeigt, Wobei die unlere Schulter 33 des Kolbens 19 in Berührung· mil der sich nach innen erstreckenden Schulter 41 ist, die durch die Hülse 37 getragen wird. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Kolben 19 in dieser Stellung in Berührung mit der Hülse 37 ist und der von Hand ausgeübte Druck auf den Knopf ^ri 23 an dem oberen Ende des Kolbens 19 somit die Federkräfte überwinden muß, die sowohl durch die Feder 31 als auch durch die Feder 39 erzeugt werden. Dies ergibt ein Maß einer tastbaren Rückkopplung für die Bedienungsperson, die ihr anzeigt, daß die Pipette

κι über den geeichten Bereich des Verdrängungsvolumens hinaus betätigt worden ist und sich in dem weitergehenden oder »Ausblas«-Teil des Ausstoßzyklus befindet. Auf diese Weise wird ein geeichtes Flüssigkeitsvolumen durch die Bewegung des Kolbens 19 und des

ι ί Volumenstabes 21 gegen die schwach federvorgespannte, durch die Feder 31 erzeugte Kraft aus der Ruhestellung bestimmt, in der eine Schulter 33 des Kolbens 19 an der Halteplatte 35 in der Stellung ruht, in der die Schulter 33 an dem Kolben 19 die Schulter 41 an

.'ο der Hülse 37 berührt. Der abrupte Anstieg der geforderten Kraft, um die Hülse 37 n,ü dem Kolben 19 niederzudrücken, erzeugt somit eine ausdrücklich fühlbare Anzeige des Abschlusses des geeichten Teils des Ausstoßzyklus und läßt die Bedienungspersor den

j. Beginn des »Ausblas«-Zyklus bemerken, der ermöglicht, daß der '. olumenstab 21 über seine federvorgespannte, durch die Hülse 37 erzeugte Stopstellung hinaus weitergeht und den Kolben 19, den Volumenstab 21 und die Hülse 37 in den weitergehenden oder »Ausblas«Teil

in des Ausstoßzyklus führt. Diese weitergehende Bewegung des Volumenstabes 21 stellt einen vollständigen Ausstoß der Flüssigkeit sicher, die in die Volumenpipettenspitze 51 während des Ansaug/yMus des Betriebes des Kolbens eingezogen worden ist.

π Die weitergehende Bewegung während des Ausstoßzyklus veranlaßt die Hülse 37, den Schalter 43 /u betätigen, der in einem der seitlichen Ansätze 11 des Körpers 9 enthalten ist. Dieser Schaller kann ein Paar elastischer Metallfederlamellen enthalten, uie im Ab-

Ui stand ohne elektrischen Kontakt während der normalen Stellung der Hülse 37 gegen die Hdliepldtte 35 angeordnet sind. Eine Federlamelle 45 ist so angeordnet, daß sie durch die Gleitbewegung der Hülse 37 betätigt wird, um dadurch mit der anderen

r> Federlamelle 47 des Schallers 43 in Kontakt /u kommen. Elektrische Anschlüsse /u einer außen liegenden Schaltung, wie einem Zeitwerk, Mischeinrichtungen, Hei/einrichtungen, Kühleinrichtungen od. dgl.. können über einen üblichen elektrischen Steckverbinder

.ο 49 hergestellt werden, der mit den Ffderlaniellen 45 und 47. wie dargestellt, verbunden ist. Der in dem Körper 9 der vorliegenden Pipette angeordnete Schalter 43 wird somit nur aufgrund der weitergehenden Bewegung der Hi'lse während des ungeeichlen »Ausblas« Teils des Ausstoß/yklus betätigt, der nur nach dem Abschluß c'es geeichten Ausstoß/yklus auftritt. Dies stellt skher. daß eine elektrische Meldung der außenliegenden Schaltung nur während des Aussloßzyklus und nur aufgrund eines vollständigen Ausstoßes des geeichten t lüssigkeitsvolu

-Ii mens ausgeführt werden kann. Dies scheidet die Möglichkeiten einer vorzeitigen elektrischen Meldung der außenliegenden Schaltung aus, wenn die Flüssigkeit aufgezogen wird, oJer während des Ausstoßzyklus, wenn nur ein Teil der gehandhabten Flüssigkeit

dl ausgestoßen worden ^!st, ein Problem, das allgemein bei bekannten Pipetten auftritt.

Das Pipettensystem zur Flüssigkeilshandhabung enthält sowohl die innerhalb des unteren Körperteils 25

angeordnete Volumcnkammer 27 als aucli eine daran angebrachte abnehmbare Spitze 51. Um eine Verunreinigung der Volumcnkammer der Pipette zu vermeiden, ist es allgemeine Praxis, die Flüssigkeil vollständig innerhalb der abnehmbaren Spitze 51 zu handhaben. Aus diesem Grunde kann die Spitze 51 billig aus einem geeigneten Material, wie einem durchscheinenden Kunststoff, gebildet sein. Die Spitze 51 enthält eine öffnung 53 an ihrem unteren Ende entfernt von der Verbindungsöffming oder dem Befestigungseinde 55 und enthält eine konische innere Bohrung 57 durch die Spitze, die sowohl mit der Öffnung 53 als auch mit der Vcrbindungsöffnung 55 in Verbindung steht. Die Innenbohrung 57 ist mit zwei Konuswinkc'Jn über die Länge der Spitze gebildet. Der erste Konuswinkel 59 nahe der Öffnung 53 kann in der Größenordnung von fünf Grad liegen und sich über ungefähr 40 bis 50 Prozent der Länge der Snilze "51 erstrecken. Der zweite konuswinkcl 61 erstreckt sich über den verbleibenden Teil der Länge der Spitze 51 und ist ein kleinerer Winkel, z. B. anderthalb Grad, als der erste Konuswinkcl 59. Die in dieser Weise aufgebaute Spitze 51 kann somit als eine iniverscll ausnutzbare Spitze dienen, die einen weiten Bereich von Flüssigkeilsvolumina handhaben kann. Zusätzlich enthält die Außenfläche der Spitze 5( volumetrische Maßeinteilungen 63, die an ausgewählten Stellen von der Öffnung 53 entfernt angeordnet sind. Diese volumctrischen Maßeinteilungen können die Form von plötzlichen Übergängen des Außendurchmessers der Spitze haben oder in der Außenfläche der Spitze 51 gekehlt, geritzt oder in anderer Weise markiert sein. Diese volumetrischen Maßeinteilungen ergeben somit eine kontinuierliche visuelle Prüfung der Genauigkeit der Pipette der vorliegenden Erfindung.

Die maximale volumetrische Kapazität dieser Pipetten kann einfach geändert werden, indem der Durchmesser und/oder die Länge des Hubs des Volumenstabes 21, die zugeordnete O-Ringdichtung 29 und die Volumenkammer 27 in dem Volumenzylinder 25 geändert werden. Pipetten mit geringerer maximaler Kapazität köfiilcri somit auch Volumenzylinder mil geringerem Außendurchmesser haben. Insbesondere sind der Außendurchmesscr und die Länge des Endes des Volumenzylinders 25 so ausgewählt, daß er in die

s konische Innenbohriing 57 der Spitze 51 bis zu einer Stelle etwas über der volumctrischen Maßeinteilung 63 vorragt, die das geeichte Volumen der mit der Spitze verbundenen Pipette darstellt. Dies Vergrößert die Universelle Anwendung derselben Spitzenausführung

in für die Verwendung mil einem großeti Bereich von Pipetten mit sich im weilen Umfang ändernden maximalen Kapazitäten. Für jede Abmessung der Pipette paßt das Ende des Volumenzylinders 25 auf diese Weise mit Preßsitz in die Konusbohrung 57 der Spitze an einer Stelle etwa eine halbe Teilung oberhalb der chlsprechcndcn volumeirischen Maßeinteilung, jede volumetrische Maßeinteilung zeigt die laisächliche K.sⁿ2zitäl der Vokimsnknmmer 27 und des

Volumenstabes 21 der Pipette" mil entsprechender

2« Abmessung an. Dies ergibt eine visuelle Prüfung der Genauigkeit der Pipette, da die maximale Kapazität des geeichten Volumens der nächsten volumeirischen Maßeinleilung entsprechen sollte, die über das Ende des Volumenzylinders 25 hinaus sichtbar ist, der in der

2) iniicnbohrung 57 angeordnet ist. Dies verringert wesentlich das überschüssige Luftvolumen innerhalb der die F'l'ssigkcit führenden Kammer, verhindert einen Mcniskusauflricb und erhält dadurch die Genauigkeit der geeichten, die Flüssigkeil handhabenden Kapazität.

jii Eine vollständige Reihe von Pipetten mit verschiedenen maximalen Kapazitäten mil farbkodierlen Markierungen auf dem Band 30 und den Kolbemknöpfen 23 kann somit mit einer Abmessung der Spitze 51 der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Andere

i^r) Pipetten verwenden üblicherweise verschiedene Abmessungen der Spitze, um verschieden bemessene Pipetten anzupassen und um das Pufferproblem zu vermeiden, das durch Messen einer kleinen Flüssigkeitsmenge innerhalb einer relativ großen Pipeltenspitze

An verursacht wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Pipette mit einer zylindrischen Meßkammer und einem gegen die Wirkung einer Feder in die Meßkammer einführbaren Dosierkniben, welche in einem rohrförmigen Gehäuse angeordnet sind, das an einem Ende eine mit der Meßkammer in Verbindung stehende Öffnung aufweist, konisch ausgebildet ist und dort einen Außendurchmesser aufweist, der zur luftdichten Aufnahme der die zu pipettierende Flüssigkeit enthaltenden und nach Verwendung wieder abnehmbaren trichterförmigen Pipettenspitze mit entsprechend konischer Bohrung dem Innendurchmesser dieser Bohrung entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die trichterförmige Pipettenspitze (51) von einer Öffnung (53) an ihrem spitzen Ende ausgehende Maßeinteilungen (63) für das in ihrer konischen Bohrung (57) aufnehmbare Flüssigkeitsvolumen aufweist, und daß das konische Ende des Gehäuses (25) derart ausgebildet ist, daß es in die Pipettenspitze (51) bis etwas oberhalb derjenigen Maßeinteilung (63) hineinragt, welche der jeweiligen volumetrischen Kapazität der Pipette entspricht.