DE2505431A1

DE2505431A1 - Pipette

Info

Publication number: DE2505431A1
Application number: DE19752505431
Authority: DE
Inventors: Emil A Scordato
Original assignee: Medical Laboratory Automation Inc
Current assignee: Medical Laboratory Automation Inc
Priority date: 1974-02-12
Filing date: 1975-02-08
Publication date: 1975-08-14
Also published as: AU493502B1; SE413739B; IT1029680B; CH592475A5; SE7501438L; IE40577L; BE825216A; FR2260384B1; US3933048A; GB1492432A; IE40577B1; FR2260384A1; CA1025821A; NL7501668A; JPS50115893A

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GÜNTHER EGGERT₁ DiPLOMCHEMIKER

5 KÖLN 51, OBERLÄNDER UFER 90

2505A31

Köln, den 3. Febr. 75 Eg/Ax /pz/2

Medical Laboratory Automation, Inc. 52o Nuber Avenue, Mount Vernon, New York (U.S.A.)

Pipette

Die Erfindung "betrifft Pipetten, bei denen gewährleistet ist, daß das gesamte Flüssigkeitsvolumen, das während des Einfüllens der Flüssigkeit in die Pipette angesaugt worden ist, ausfließt.

Bei zahlreichen Laboratoriumsmethoden ist die genaue Messung eines kleinen Flüssigkeitsvolumens erforderlich. Beispielsweise ist es nicht ungewöhnlich, daß Mengen von weniger als 10 ml genau ausfließen müssen. Auch bei größeren Mengen ist es erwünscht*, daß die Meßgenauigkeit gewährleistet und über viele Pipettiervor- j

gänge wiederholbar ist. Durch die Konstruktion von Handpipetten ist im allgemeinen gewährleistet, daß ein genaues vorbestimmtes Flüssigkeitsvolumen in den Pipettenzylinder gesaugt wird, jedoch wird das Ausfließen dieses genauen Volumens nicht immer erreicht. Sehr häufig bleibt eine geringe Flüssigkeitsmenge zurück, nachdem der Kolben den Ausstoßhub beendet hat. Die zurückbleibende Flüssigkeit kann ein an der Öffnung der Pipettenspitze gebildeter Tropfen sein, der mit dem Rest der Flüssigkeit nicht ausgeblasen wird. Dies ist häufig der Fall, weil die Luft im Behälter oberhalb des Flüssigkeitsspiegels ein komprimierbares Medium ist, das nicht zwangsläufig

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die gesamte Flüssigkeit ausstoßen kann, wenn der Pipettenkolben zum Austreiben der Flüssigkeit niedergedrückt wird.

Die vorstehenden Ausführungen zeigen, daß die genaue Messung von Flüssigkeit in Handpipetten eine wichtige Voraussetzung beim Gebrauch solcher Pipetten für anspruchvolle und empfindliche Laboratoriumsmethoden ist. Dies gilt insbesondere für Fälle, in denen geringe Mengen in der Größenordnung von 10 ml oder weniger zu messen sindo In solchen Fällen macht das Volumen eines an der Pipettenspitze zurückbleibenden.Tropfens einen erheblichen Teil des ursprünglich angesaugten Flüssigkeitsvolumens aus. Dies ist ein so wichtiger Gesichtspunkt geworden, daß zahlreiche Bemühungen darauf gerichtet waren, Pipetten verfügbar zu machen, die im wesentlichen die gesamte Flüssigkeitsmenge ausstoßen, die ursprünglich in die Pipette gesaugt worden ist.

Gegenstand der Erfindung ist demgemäß eine verbesserte Pipette, die vollständiges Ausfließen der gesamten Flüssigkeit, die in den Pipettenbehälter gesaugt worden ist, gewährleistet und einen feststehenden Hub aufweist, bei dem während eines Ausstoßhubes mehr Luft aus der Pipette ausgestoßen wird, als durch den Meßkolben während eines "Füllhubes" angesaugt worden ist.

Die Pipette gemäß der Erfindung hat einen feststehenden Hub sowohl für das Füllen als auch für das Entleeren der Pipette. Durch den Ansaughub oder Füllhub wird ein vorbestimmtes Flüssigkeitsvolumen in die Pipette gesaugt, indem ein Meßkolben zwischen zwei Grenzstelluneen in einer Kammer von kleinem Volumen bewegt wird. Das Volumen der angesaugten Flüssigkeit hängt von der Fläche und vom Hub des Kolbens ab. Beim Ausstoßhub wird außer der Luft, die in der Kammer von kleinem Volumen eingeschlossen ist, aus einer zweiten Kammer eine große Luftmenge ausgestoßen, die dazu beiträgt, die angesaugte Flüssigkeit

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aus der Pipette zu blasen. Die zweite Kammer ist von der Kammer mit kleinem Volumen durch ein Ventil getrennt, das den Weg des Mediums zwischen den beiden Kammern während eines Füllhubes verschließt und diesen weg wahrend eines Ausstoßhubes öffnet, so daß ein Kolben, der sich in der zweiten Kammer bewegt, Luft aus der zweiten Kammer in die Kammer mit kleinem Volumen drücken kann.

Die Erfindung wird nachstehend ausführlich unter Bezugnahme auf die Abbildungen beschrieben, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellen.

Pig.1 zeigt als Seitenansicht teilweise im Schnitt eine Pipette gemäß der Erfindung.

Fig.2 ist ein Längsschnitt durch die in Fig.1 dargestellte Pipette.

Fig.3 zeigt als Seitenansicht einen Mundstückeinsatz.

Fig.4 ist ein Schnitt längs der Linie 4-4 von Fig.3.

Fig.5 zeigt als Seitenansicht und teilweise im Schnitt eine erfindungsgemäß ausgebildete Pipette mit kleinem Volumen.

Fig.6 ist ein Längsschnitt durch die in Fig.5 darge^- stellte Pipette. '

In Fig.1 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Pipette 10 weist grundsätzlich einen rohrförmigen Zylinder 11 auf, dessen vorderes oder unteres Ende mit Innengewinde zum Aufschrauben eines Mundstücks 12 versehen ist. Das entgegengesetzte Ende des Zylinders .11 ist ebenfalls mit Innengewinde versehen, so daß ein Endstück 13» das mit Außengewinde versehen ist, in der dargestellten Weise zuverlässig mit dem Zylinder verbunden werden kann. Ein Förderkolben 14, dessen Verschiebung das Ansaugen der zu pipettierenden Flüssigkeit in das Mundstück oder vorzugsweise in eine im Preßsitz auf

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das Mundstück aufgesetzte Wegwerfspitze bewirkt, erstreckt sich vom Innern des Mundstücks 12 "bis zu einem Koltengriff 15, der verschiebbar am äußeren Ende eines Endstücks-13 angeordnet ist. Im Prinzip wird durch Niederdrücken des Griffs 15 und des Kolbens 14 (d.h. durch Bewegen des Kolbens nach links in der Abbildung) eine luftmenge aus dem Mundstück ausgetrieben, so daß bei Rückführung des Griffs in seine Normalstellung, z.B. durch eine vorgespannte Feder, auf die nachstehend eingegangen wird, eine gleiche Menge der Flüssigkeit,, in die das Mundstück getaucht wird, in das Mundstück gesaugt wird. Wie bereits erwähnt, wird vorzugsweise eine Wegwerfspitze verwendet, so daß diese Spitze in die Flüssigkeit getaucht und die Flüssigkeit nur nach oben in die Spitze gesaugt wird. Auf diese Weise kommt die Pipette selbst nie mit der Flüssigkeit in Berührung, so daß sie nie mit der Flüssigkeit verunreinigt oder eine gegenseitige Verunreinigung verursacht werden kann, wenn verschiedene Proben, insbesondere biologische Flüssigkeiten, pipettiert werden.

An seinem vorderen Ende wird der Kolben 14 im Mundstück 12 durch den Führungsring 16 geführt, der im Innern des Bauteils 12 während seiner Herstellung angeformt worden ist.

Zu seinem anderen Ende hin, wo er zunächst durch das Bauteil 13 geführt ist, ist der Kolben 14 mit einer Nut 17 versehen, in die ein Schnappring 20 eingesetzt ist. Eine Auflagescheibe 21 ist zwischen dem Schnappring 20 und der Stirnfläche des Bauteils 13 angeordnet» Die Federn, d.h. die Druckfedern 22 und 23, drücken den Kolben in die dargestellte Stellung, die von der Lage der Nut 17 und der Auflagescheibe 20 bestimmt ist. Zwar könnte eine Feder an Stelle der beiden dargestellten Federn verwendet werden, jedoch werden zwei Federn bevorzugt, da eine einzelne lange Feder beim Zusammendrücken

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die Neigung habeny sich zu krümmen und am Zylinder oder Kolben zu schleifen, wobei ein quietschendes Geräusch entsteht. Die Federn 22 und 23 stoßen gegen Nylonbuchsen 24 und 25, die lose über den Kolben 14 geschoben sind, und gegen einen mit Flansch versehenen Zylinder 26. Der Zylinder stößt seinerseits gegen das Rohr 27 und das Rohr gegen die mit einer um den Umfang verlaufenden Nut versehenen Scheibe 30. Ein O-Ring 31 ist in die Nut der Scheibe 30 eingesetzte Die Scheibe selbst ist mit einer zentralen Öffnung versehen, durch die der Kolben 14 mit reichlichem Spiel geführt ist. Es ist offensichtlich, daß die Scheibe 30, das Rohr 27 und der Zylinder 26 in' einfacher Weise in den Zylinder 11 eingesetzt werden können, da alle diese Teile durch die Wirkung der Federn 22 und 23 im Paßsitz gehalten werden.

Im Bauteil 13 ist der Kolben 14 durch einen Meßblock 32 geführt, der gegen Verschiebung in Längsrichtung längs des Kolbens 14 dadurch gesichert ist, daß er zwischen die Auflagescheibe 21 und das Griffstück 15 eingesetzt ist. Das Griffstück 15 wird in Richtung zum Kolben 14 geschraubt oder gedrückt, bis der Block 32 gegen die Auflagescheibe 21 stößt. Ein Knopf 33 wird in die Stirnseite des GriffStücks 15 gepreßt, wodurch dieses ein gefälliges Aussehen erhält. Der Knopf kann aus Kunststoff bestehen und durch eine Farbe markiert sein, die das Fassungsvermögen der Pipette anzeigt. In dieser Hinsicht kann auch der Zylinder 11 aus Kunststoff bestehen und in gleicher Weise für den gleichen Zweck farbmarkiert sein. Außerdem dient ein O-Ring 36 als reibungsarmes lagerteil, das das Griffstück 15 längs des Innendurchmessers des Bauteils 13 führt. Der O-Ring ist nicht dazu bestimmt, einen luftdichten Abschluß zu bilden.

Die bisherige Beschreibung zeigt, daß der Kolben 14 sich in der einen dargestellten Grenzstellung durch die Wirkung der Federn 22 und 23 befindet. Wenn der Kolben

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niedergedrückt wird, z.B. durch Niederdrücken des Griffstücks 15, verschiebt sich der Kolben, bis das Ende 34 des den größeren Durchmesser aufweisenden Teils des Blocks 32 gegen den Absatz 35 stößt, der an der Innenseite des Bauteils 13 ausgebildet ist. Das Passungsvermögen der Pipette ist somit durch die Fläche des Kolbens 14 oder, genauer gesagt, da der Durchmesser des Kolbens über seine Länge verschieden sein kann, durch die Fläche des Ausstoßteils des Kolbens 14 innerhalb des Mundstücks 12 und die Hublänge des Kolbens bestimmt. Die letztere hängt natürlich vom Auftreffen der Stirnfläche 34 des Blocks 32 auf den Ansatz 35 ab," Zur Veränderung des Fassungsvermögens der Pipette würde ein anderer (nicht dargestellter) Block verwendet. Dieser Block würde die gleiche Gesamtlänge wie der Block 32, jedoch einen kürzeren oder längeren Teil mit größerem Durchmesser haben» Auf diese Weise würde sich eine andere Hublänge ergeben,.

Nun sei auf die Teile der Pipette eingegangen, die gewährleisten, daß die gesamte Flüssigkeit, die in die Pipette gesaugt wird, während des Ausstoßens ausfließt,, Ein Dichtungsring 37 ist in einer Ringnut 40 angeordnet, die um den Umfang des Kolbens 14 verläuft. Mit geringem Abstand vom Ring 37 längs des Kolbens 14 ist der Überblasekolben 41 angeordnet« Dieser Kolben 41 ist mit einer Ringnut 42 versehen, in die ein O-Ring 43 eingesetzt iat, der einen luftdichten Abschluß bildet, wenn der Kolben 41 längs des Rohrs 27 gleitet. Der Überblasekolben 41 ist mit einer axialen Bohrung 44 versehen, durch die der Kolben 14 mit genügendem Spiel gleiten kann, um Luft von einem Ende des Kolbens 41 zum anderen strömen zu lassen. Eine Schnappringscheibe 45 auf dem Kolben 14 und eine Unterlegscheibe 46 legen sich gegen den Überblasekolben 41 und schieben ihn nach rechts (in der Abbildung gesehen) in die dargestellte Lage. Es ist ersichtlich, daß der Kolben 41' sich in Längsrich-

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tung relativ zum Kolben 14 zwischen den Stellungen "bewegt, die durch die Schnappringscheibe 45 «nd den Dichtungsring 37 festgelegt sind. Der Grund hierfür ebenso wie der Zweck eines Ausschnitts oder einer Keilnut 47 im Rohr 27 werden im Verlauf der Beschreibung deutlich.

Bin Absperrventil 50 in Form eines Sternrings 51, einer Unterlegscheibe 52 und einer Druckfeder 53 ist zwischen dem Kolben 14 und der Scheibe 30 angeordnet. Die Feder 52 ist verhältnismäßig leicht. Ihre einzige Aufgabe besteht darin, den Sternring 51 zu veranlassen, einen luftdichten Abschluss zwischen dem Kolben 14 und der Scheibe 30 zu bilden. Sie ist jedoch so schwach, daß es durch Druck auf die andere Seite der Scheibe 30'möglich ist, die Feder 53 zusammenzudrücken und hierdurch das Ventil 50 zu öffnen und Luft um den Kolben 14 und aus dem Mundstück 12 herausströmen zu lassen.

Nun sei die Aufmerksamkeit auf den Mundstückeinsatz 60 gerichtet, der in Fig.3 und Fig.4 dargestellt ist. In der gewöhnlichen Pipette ist das angesaugte Flüssigkeitsvolumen gleich dem Volumen^ der Luft, die zu Beginn aus;", der Pipettenkammer 54 durch Bewegung des Ausstoßkorbens ausgetrieben wird, und dieses Luftvolumen entspricht der Fläche mal Hublänge des Kolbens 14. Dies ist ein theoretisches Ergebnis, da auf Grund der Komprimierbarkeit der Luft in der Kammer 54 mehr Flüssigkeit in die Pipettenspitze eintreten kann, als erwartet wird. Da ferner die Flüssigkeit aus der Spitze durch die Luftsäule zwischen der Flüssigkeit und der Spitze des Förderkolbens ausgestoßen wird, kann eine Komprimierung dieser Luftsäule zur Folge haben, daß nicht die gesamte Flüssigkeit ausgestoßen wird. Je größer das Verhältnis zwischen dem durch den Kolben 14 ausgestoßenen Volumen und dem ursprünglichen Volumen der Kammer 54 ist, um so genauer ist die Übereinstimmung zwischen dem Volumen der aus-

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gestoßenen Luft und der angesaugten Flüssigkeit und auch dem Ausstoß der gesamten angesaugten Flüssigkeit. Der Mundstückeinsatz 60 verkleinert das Volumen der Kammer und erhöht daher das vorstehend genannte Verhältnis. Der Einsatz 60 wird zunächst in der dargestellten Weise gebogen, so daß er beim Einsetzen in die Bohrung des Mundstücks 12 durch Reibungssitz darin festgehalten -wird. Die Verkleinerung des Volumens der Kammer 54 wird erreicht, ohne daß die Spitze des Kolbens 14 in die Nähe des Spiegels der Flüssigkeit, die in die Pipette gesaugt ■wird, gebracht -wird, so daß die Wahrscheinlichkeit einer Verunreinigung der Pipette gering ist. Luft gelangt in die Kammer 54 und verläßt die Kammer 54, indem sie längs des den kleineren Durchmesser aufweisenden Halbzylinders 61 der Röhre 62 und durch die seitliche Öffnung 63 im Kopf 64 strömt. Der Einsatz 60 hat den weiteren Vorteil, daß er die Wahrscheinlichkeit, daß eine pipettierte Flüssigkeit unabsichtlich in die Pipette gelangt, verringert. Ferner schützt er die Spitze des Mundstücks 12 gegen Beschädigung, wenn die Pipette fallen gelassen wird.

Nachdem nun der Aufbau der Pipette beschrieben worden ist, sei nachstehend auf ihre Arbeitsweise eingegangen. Die Pipette wird im allgemeinen ergriffen, indem sich die vier Finger um den Zylinder 11 legen und der Daumen auf dem Griffstück 15 ruht. Es ist natürlich unwesentlich, wie die Pipette ergriffen wird. Jede für den Benutzer bequeme und zweckmäßige Weise ist zulässig. Das Griffstück 15 wird niedergedrückt, bia das Ende 34 des Blocks 32 gegen den Ansatz 35 stößt, wodurch der Kolben 14 nach unten in die Kammer 54 geschoben und eine vorbestimmte Luftsäule verdrängt wird. Die Spitze der Pipette 10 oder vorzugsweise eine auf das Mundstück 12 aufgesetzte Wegwerfspitze 55 wird dann in die zu pipettierende Flüssigkeit getaucht. Der Druck des Daumens

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auf den Knopf 15 wird freigegeben, worauf die Federn 22 und 23 den Kolben 14 nach rechts (wie in der Abbildung dargestellt) bewegen, bis die Unterlegscheibe 21 gegen die Stirnfläche des Bauteils 13 stößt. Während der Kolben 14 sich nach rechts bewegt, wird Flüssigkeit in die Pipettenspitze 55 gesaugt. Bei Beendigung der Bewegung nach rechts haben die Teile der Pipette die in der Abbildung dargestellte lage, und ein vorbestimmtes Flüssigkeitsvolumen befindet sich in der Pipettenspitze 55.

Der Innenraum der Pipette rechts von der Scheibe 30 enthält Luft unter Normaldruck, da der Teil der Pipette rechts vom Dichtungsring 37 nicht luftdicht ausgebildet ist. Es könnte sogar eine kleine Öffnung 56 im Zylinder 11 vorgesehen werden, um sicherzustellen, daß Luft in das Innere der Pipette eindringt. Es ist insbesondere zu bemerken, daß der Kolben 41 einen Abstand zum Dichtungsring 37 hat, so daß Luft am Dichtungsring 37 vorbei und durch die Bohrung 44 des Kolbens 41 in die Luftkammer 57 zwischen der Scheibe 30 und dem Kolben 41 gelangt. Es ist ferner zu bemerken, daß das Absperrventil 50 verhindert, daß Luft durch undichtigkeit zum Lieferteil des Kolbens 14 gelangt.

Um die Flüssigkeit aus der Pipettenspitze 55 ausfließen zu lassen, wird der Knopf 15 erneut niedergedrückt. Zunächst bewegt sich der Überblasekolben 41 nicht, weil er mit Spiel auf den Kolben 14 aufgesetzt ist und weil er auf G-rund des O-Ringes 43 verhältnismäßig eng und luftdicht an der Innenwand des Rohres 27 anliegt«. Während dieser anfänglichen Relativbewegung zwischen dem Kolben 14 und dem Überbläsekolbeη 41 bewegt sich die Dichtungsscheibe 45 vom linken Ende des Kolbens 41 hinweg. Während jedoch der Kolben 14 seine Bewegung nach links fortsetzt, legt sich der Dichtungsring 37 gegen das rechte Ende des Kolbens 41, und danach bewegt sich der

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Überblasekolben als eine Einheit mit dem Kolben 14« Die Kammer 57 ist nun verschlossen, und der Luftdruck in dieser Kammer steigt in dem Maße, in dem das Volumen der Kammer durch die Bewegung des Überblasekolbens 41 nach links kleiner-wird ο An einer Stellung während der Bewegung des Kolbens 41 nach links erreicht der Druck in der Kammer 57 einen Wert, der genügt, um die durch die Feder 55 ausgeübte Kraft zu überwinden, wodurch das Absperrventil 50 geöffnet wird und die komprimierte Luft in der Kammer 57 sich in die Kammer 54 ausdehnen und die Flüssigkeit in der Spitze 55 ausstoßen kann«, Unmittelbar bevor der Kolben 41"das untere Ende seines Hubes erreicht, erreicht der O-Ring 43 auf dem Überblasekolben 41 die Aussparung 47» so daß der Luftdruck in der Kammer 57 sich mit dem Luftdruck im Innern der Pipette um die Federn 22 und 23 ausgleichen kann» Natürlich schließt das Absperrventil 50 wieder, sobald der Druck in der Kammer 57 wieder zum normalen Druck zurückkehrt. Dieses besondere Merkmal ist nicht so sehr wichtig, wenn Flüssigkeit aus der Pipette entfernt wird, als wenn der Kolben 41 vor dem Ansaugen von Flüssigkeit in die Pipettenspitze 55 niedergedrückt wird. Wenn bei diesem letztgenannten Arbeitsgang der Luftdruck in der Kammer 54 zu dem Zeitpunkt, zu dem die Spitze 55 in die zu pipettierende Flüssigkeit getaucht wird, nicht auf Normaldruck zurückgekehrt ist (z.B, dadurch, daß die Kammer 54 mit der Kammer 57, die Luft unter hohem Druck enthält, in Verbindung steht), würde ein ungenaues Flüssigkeitsvolumen in die Spitze gesaugt» Der Grund hierfür liegt darin, daß die Flüssigkeit nicht in die Spitze eintreten würde, bis der Kolben um eine genügende Strecke bewegt worden ist, um den Luftdruck in der Kammer 54 auf Normaldruck zu senken«

Nachdem der Kolben 14 seine Endstellung, die durch die Anlage des Bauteils 32 gegen den Ansatz 35 bestimmt ist,

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erreicht hat, wird der Druck des Daumens auf das Griffstück 15 aufgehoben, und die Federn 22 und 23 führen den Kolben 14 in seine andere Grenzstellung zurück. Während der anfänglichen Bewegung des Kolbens 14 "bewegt sich der tjberblasekolben 41 nicht, da er zuerst durch die Scheiben 45 und 46, die zu diesem Zeitpunkt vom Kolben getrennt sind, ergriffen werden muß. Während der Relativbewegung, durch die die Scheibe 46 in Berührung mit dem Kolben 41 geführt wird, bewegt sich der Dichtungsring 37 vom entgegengesetzten Ende des Kolbens 41 in die in der Abbildung dargestellte relative Stellung, hinweg. Der Kolben 14 und der Kolben 41 setzen ihre Bewegung gemeinsam bis zu dem Zeitpunkt fort, zu dem die Scheibe 21/gegen die Stirnseite des Bauteils 13 legt. Die Pipette befindet sich jetzt in dem dargestellten Ruhezustand und ist für den weiteren Gebrauch bereit.

Die Wirksamkeit der Erfindung kann in allgemeinen Worten wie folgt zusammengefaßt werden: Das in die Pipettenspitze gesaugte Flussigkeitsvolumen wird durch die Verdrängung eines kleinen Luftvolumens bestimmt, d_eh. durch das Volumen, das durch die Fläche und den Hub des Förderteils des Kolbens 14 dargestellt wird, während der Ausstoß der Flüssigkeit aus der Pipettenspitze durch Verdrängung eines verhältnismäßig großen Luftvolumens, d.h. durch das Volumen, das durch die Fläche und den Hub des tjberblasekolbens 41 bestimmt ist, bewirkt wird« Der Überblasekolben 41 hat eine um ein Vielfaches größere Fläche als der Kolben 14, so daß eine viel größere Luftmenge zum Ausstoß der Flüssigkeit aus der Pipettenspitze verfügbar ist. In der gewöhnlichen Pipette ist das angesaugte Flüssigkeitsvolumen durch die Fläche und den Hub eines Kolbens, z.B. des Kolbens 14, bestimmt, und der Ausstoß der Flüssigkeit erfolgt durch Verschiebung des gleichen Kolbens. Bei gewissen Ver-

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öffentlichungen des Standes der Technik wird der Hub des Kolbens beim Ausstoß der Flüssigkeit vergrößert, jedoch ist dies nicht so wirksam wie die Vergrößerung der wirksamen Fläche des Kolbens um ein Vielfaches, wie dies erfindungsgemäß der Fall ist.

In Fig.5 und Fig.6 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Diese Ausführungsform eignet sieh besonders für Pipetten mit extrem kleinem Volumen, z.B. Pipetten, die 10 Mikroliter oder weniger ausfliessen lassen.

Die Pipette 70 ist ebenso wie die vorstehend beschriebene Ausführungsform mit zwei getrennten Kolben, nämlich einem Meß- oder Dosierkolben 71 und einem Überblasekolben 72 versehen. Die Kolben sind jedoch aus einem Grund, der sich aus dem weiteren Verlauf der Beschreibung ergibt, an getrennten Mitnehmern befestigt. Das untere Ende des Kolbens 71 ist in'die enge Bohrung des Mundstücks 73 eingesetzt und wird in der zentralen Bohrung eines Verbindungsgliedes 74 geführt, das in das Mundstück 73 geschraubt ist. Eine Dichtung 75 stellt sicher, daß die Verbindung luftdicht ist. Ein Absperrventil 76 aus Druckfeder 77* Dichtungsscheibe 80 und Sternring 81 ist für einen Zweck, auf den später eingegangen wird, vorgesehen. Im Augenblick genügt die Feststellung, daß der Sternring 81 einen luftdichten Abschluß zwischen dem Kolben 71 und dem Bauteil 74 bildet, wenn er durch die Feder 77 gegen das Bauteil 74 gedrückt wird. Das entgegengesetzte Ende des Bauteils ist in das Bauteil 82, das den Kolbenhub bestimmt, gelötet. Das Bauteil 82 ist mit einer zentralen Bohrung versehen, die so abgestuft ist, daß Bohrungen mit drei verschiedenen Durchmessern gebildet werden. Die kleinste Bohrung, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Öffnung im Bauteil 74, trägt die Kolbenstange 83» in die der Dosierkolben 71 im Preßsitz eingesetzt

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isto Anschließend erweitert sich der Durchmesser für die Aufnahme des den größeren Durchmesser aufweisenden Teils 84 der Kolbenstange 83» An der Stelle, an der der Durchmesser sich ändert, ist eine Anschlagschulter 85 vorgesehen. Nachdem der Kolben 83 wieder seinen ursprünlichen Durchmesser angenommen hat, erstreckt er sich anschließend durch eine Stellmutter 86, die in das Bauteil 82 geschraubt ist, und ragt' in die Kammer 87. Eine Druckfeder 90, die zwischen den Stirnenden der Bauteile 74 und 83 eingesetzt ist, drückt die Kolbenstange 83 und den Kolben 71 in eine Ausgangsstellung, die durch die stirnseitige Anlage des Teils 84 der Kolbenstange gegen die Stirnseite der Stellmutter 86 bestimmt ist. Durch Drehen der Mutter 86 im Bauteil 82 kann die Ausgangsstellung der Kolbenstange 83 reguliert und geeicht werden» Die andere Entstellung der Kolbenstange 83 ist durch die Anlage der anderen Stirnfläche des Teils 84 der Kolbenstange gegen die Anschlagschulter 85 bestimmt. Da diese Stellung'festliegt, isiyfaatürlich der Hub der Kolbenstange 83 und des Kolbens 71 durch die eingestellte Lage der Mutter 86 bestimmt. Demzufolge ist das Fassungsvermögen der Pipette 70 durch den Hub des Kolbens und seine Querschnittsfläche bestimmt.

Da die Pipette gemäß der Erfindung für sehr kleine Flüssigkeitsmengen von 1 bis 10 Mikroliter bestimmt ist, sind der Durchmesser und der Kolbenhub ebenfalls sehr klein? Natürlich ist auch die Bohrung im Mundstück 73 sehr kleine Hierdurch ist im allgemeinen die Verwendung eines Einsatzes ähnlich dem Einsatz 60, der bei der in Fig.2 dargestellten Ausführungsform verwendet wird, unmöglich, jedoch könnte gegebenenfalls ein geeigneter Einsatz vorgesehen werden. Das Ausflußende des Mundstücks 73 kann jedoch selbst mit einem Einsatz verglichen werden, =der in die Pipettenspitze 92 eingesetzt wird. Das Bauteil 73 endet somit in einem massiven Kegel,

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und die Bohrung des Bauteils erstreckt sich nur bis zur seitlichen Öffnung 63.

Ein Pipettenzylinder 93 ist an einem Ende mit Innengewinde zur Verbindung mit dem Bauteil 82 und am anderen Ende mit Innengewinde für die Verbindung mit dem Endstück 94 versehen. Im Zylinder 93 ist ein Überströmkolben 72 verschiebbar am Ende der Kolbenstange 95 angeordnet, an der er durch eine Schnappscheibe 96, die in eine in der Kolbenstange 95 eingearbeitete Nut eingesetzt ist, in seiner Lage gehalten wird. Der Kolben 72 ist mit einer Ringnut 97 versehen, in die ein O-Ring 100 eingesetzt ist, der einen luftdichten Abschluß zur Innenfläche des rohrförmigen Teils 101 bildet, das sich zwischen dem Ende des Bauteils 82 und einer Innenrippe 102 im Zylinder 93 erstreckt. Im rohrförmigen Teil 101 ist ein Ausschnitt oder Schlitz 103 vorgesehen. In eine Ringnut auf der Kolbenstange 95 ist mit kurzem Abstand zur Stirnfläche des Kolbens 72 ein Dichtungsring 104 eingesetzt.

Weiter aufwärts längs der Kolbenstange 95 ist eine Vorsteckscheibe 105 in eine in die Kolbenstange 95 eingearbeitete Nut eingeschnappt, und eine Anschlagscheibe 106 ist zwischen der Vorsteckscheibe 105 und der Stirnfläche des Endstücks 94 angeordnet. Eine Druckfeder 107, •die zwischen Federsitzen 110 und 111, von denen der letztere an der Vorsteckscheibe 105 liegt, eingesetzt ist, drückt daher die Kolbenstange 95 in ihre Grenzstellung, die durch die Anlage der Scheibe 106 an der Stirnfläche des Bauteils 94 bestimmt ist. Die Kolbenstange 95 erstreckt sich durch ein Füllstück 112.und ist dann in ein Daumenstück 113 geschraubt oder in anderer Weise damit verbunden« Das Ende des Daumenstücks 113 kann in beliebiger geeigneter Weise fertigbearbeitet oder mit einem Kunststoffknopf 114 versehen sein, der farbmarkiert sein kann, um das Passungsver-

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mögen der Pipette anzuzeigen. Ein O-Ring 115 ist so angeordnet, daß das Daumenstück 113 glatt innerhalb des Bauteils 94 gleitet, jedoch "braucht oder sollte durch diesen O-Ring kein luftdichter Abschluß gebildet werden.

Da zahlreiche Pipetten, insbesondere solche, die für biologische Zwecke verwendet werden, mit Wegwerfspitzen versehen sind, so daß pipettierte Flüssigkeiten nie in die Pipette selbst gelangen, ist die hier beschriebene Ausführungsform der Erfindung ebenfalls mit einem Mechanismus zum Entfernen der Spitze dargestellt. Es ist jedoch zu bemerken, daß die Pipette nicht mit einem solchen Mechanismus versehen werden muß. Es ist ferner zu bemerken, daß dieser Mechanismus zur Entfernung der Spitze auch an der in i*ig.1 und Pig.2 dargestellten Pipette angeordnet werden könnte.

Der Mechanismus 116 zur Entfernung der Spitze umfaßt eine Hülse 117, die verschiebbar über dem Zylinder 93 angeordnet ist. Ein mit Innengewinde versehener geflanschter Zylinder 120 ist an die Innenseite der Hülse 117 gelötet oder in anderer Weise daran befestigt, und in diesen Zylinder 120 ist der Spitzenabstoßer 121 geschraubt. Ein Schnappring 122, der zusammen mit der Scheibe 123 in eine Nut auf der Außenseite des Bauteils 82 eingesetzt ist, dient " ";

als Sitz für eine Druckfeder 124. Die !feder drückt den Spitzenabstoßmechanismus 116 naGh rechts (in der Abbildung gesehen), bis die Hülse 117 gegen die Nase des Endstücks 94 stößt. Als Alternative könnte die Anlage des Flansches des Zylinders 120 gegen das Bauteil 82 ebenfalls als Anschlag für den Mechanismus 116 dienen.

Zum Gebrauch wird die Pipette 70 in der Handfläche so ergriffen, daß die vier Pinger sich um die Hülse 116 legen und der Daumen sich auf den Knopf 114 legt. Eine Wegwerfspitze 91 wird auf das Mundstück 73 aufgesetzt. 509833/07U

Das Endstück 113 wird durch den Druck des Daumens niedergedrückt, wodurch die Kolbenstange 95 nach unten (in der Abbildung nach links) bewegt wird. Auf dem weiteren Wege der Kolbenstange 95 nach unten stößt ihr Ende auf das Ende der Kolbenstange 83, die nach unten bewegt wird, bis das Ende des Teils 84 gegen die Anschlagschulter 85 stößt und die Bewegung beider Kolbenstangen zum Stillstand bringt. Der Kolben 71 wird somit über eine Strecke verschoben, die durch die Bewegung des Teils 84 zwischen der Stirnfläche der Stellmutter 86 und der Anschlagschulter 85 bestimmt ist. Die Pipettenspitze wird dann in die zu pipettierende Flüssigkeit getaucht. Wenn der Daumendruck aufgehoben wird, kehren beide Kolbenstangen in die in der Abbildung dargestellten Stellungen zurück, wobei die Kolbenstange 84 durch die Feder 90 und die Kolbenstange 95 durch die Feder 107 in diese Stellungen gedrückt wird. Wenn die Kolbenstange 83 durch die Feder in ihre Ausgangsstellung zurückgeführt wird, wird eine Flüssigkeitsmenge, die dem Hub und der Querschnittsfläche des Kolbens 71 entspricht, in die Pipettenspitze gesaugt.

Die Luft in der Kammer 87 steht unter Normaldruck, da die Pipette rechts von der Kammer nicht luftdicht ist und Luft infolge des Spiels zwischen der Kolbenstange und dem Kolben am Kolben 72 vorbeiströmen kann. Um sicherzustellen, daß Luft in das Innere der Pipette eindringt, kann eine kleine Öffnung in der Wand des Zylinders vorgesehen werden, jedoch ist dies im allgemeinen nicht notwendig.

Wenn das Endstück 113 niedergedrückt wird, um die Flüssigkeit aus der Pipettenspitze 91 auszustoßen, wird durch die Anfangsbewegung der Kolbenstange 95 der Dichtungsring 104 gegen die Stirnfläche des Kolbens 72 gelegt, wodurch die Kammer 87 vom Innern der Pipette und von der Umgebungsluft abgeschlossen wird. Demzufolge

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wird bei der Fortsetzung der Bewegung der Kolbenstange 95 nach links gleichzeitig mit dem durch den Dichtungsring 104 "bewegten Kolben 72 die in der Kammer 87 eingeschlossene Luft zusammengedrückt, wobei der Druck der Luft steigt. Irgendeinem Punkt während des Druckanstiegs wird in Abhängigkeit von der durch die Feder 77 ausgeübten Kraft das Absperrventil 76 geöffnet, und die Luft aus der Kammer 87 wird durch das Mundstück 73 freigegeben, wobei sie die Flüssigkeit aus der Spitze 91 ausstößt. Es spielt keine Rolle, ob dies vor oder nach der Bewegung des Kolbens 71 stattfindet, da seine Bewegung nur sehr wenig (auf Grund seiner kleinen Fläche und seines kleinen Hubes) zum Ausstoß der Flüssigkeit beiträgt. In der normalen Praxis wird jedoch der Druck des Daumens aufrecht erhalten, bis die Bewegung der Kolbenstangen dadurch zum Stillstand kommt, daß der Teil 84· sich gegen die Anschlagsohulter 85 legt. Zu diesem Zeitpunkt würde der O-Ring 100 auf den Ausschnitt 103 treffen, wodurch der Druck in der Kammer 87 entspannt wird und die Feder 77 das Absperrventil 76 schließen kann. Wenn der Druck des Daumens aufgehoben wird, führt die Feder 90 die Kolbenstange 83 in .ihre dargestellte Normalstellung zurück, während die Feder 107 die Kolbenstange 95 in ihre normalstellung zurückführt. Da der Dichtungsring 104 sich vom Kolben 72 entfernt, steht die Kammer 87 wieder mit dem Innern der Pipette und dem Atmosphärendruck in Verbindung.

Zum Entfernen der Pipettenspitze 91 legt der Laborant, ohne den Griff seiner Finger um die Hülse 117 zu lösen, seinen Daumennagel unter den vorspringenden Rand oder Arm 125 des Bauteils 94 und bewegt den Daumen aufwärts. Durch diesen Vorgang wird die gesamte Pipette einschließlich des Mundstücks 73» auf die die Spitze 91 aufgesetzt ist, nach rechts bewegt, während der Mechanismus, durch den die Spitze entfernt wird, stehen-

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bleibt. Auf diese Weise wird das Ende der Spitze 91 mit dem Ende des Bauteils 121 in Berührung gebracht und durch die fortgesetzte Aufwärtsbewegung der Pipette selbst vom Mundstück 73 beruntergeschoben.

Natürlich sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche sehr unterschiedliche Ausführungsformen möglich. Gewisse Teile könnten innen in der verschiedensten V/eise gestaltet werden, oder gewisse Merkmale könnten unter Beibehaltung des allgemeinen Prinzips der Arbeitsweise weggelassen werden. Beispielsweise könnte an Stelle der Verschiebbarkeit des Überströmkolbens 41 relativ zum Dichtungsring 37, wodurch die Luft in die Kammer 57 einströmen kann, wenn der Kolben 41 sich in seiner Mormalstellung befindet, ein Ausschnitt im Rohr 27 ähnlich dem Ausschnitt 47 für den gleichen Zweck vorgesehen werden. In diesem Fall würde der Kolben feststehend und luftdicht an der Kolbenstange 14 befestigt und der Dichtungsring 37 weggelassen» Oder der Teil des Kolbens 41 mit großem Durchmesser könnte in Längsrichtung der Pipette verlängert und der O-Ring 42 durch einen an der Innenwand des Zylinders befestigten O-Ring ersetzt werden. Bei dieser letztgenannten Anordnung würden Ausschnitte ähnlich dem Ausschnitt 47 und dem vorstehend genannten zusätzlichen Ausschnitt auf dem Kolben 41 vorgesehen werden, damit Luft an dem am Zylinder 11 befestigten O-Ring vorbei in beiden Endstellungen des Kolbenweges 41 strömen kann. Außerdem könnte die Pipette so ausgebildet werden, daß durch Niederdrücken des Daumenknopfes die Flüssigkeit in die Pipette oder Spitze gesaugt und durch Freigabe des Knopfes die Flüssigkeit aus der Pipette oder Spitze ausgestoßen wird. Ob eine Wegwerfspitze verwendet wird oder nicht, ist natürlich dem Benutzer überlassen. Im allgemeinen hängt dies vom Verwendungszweck der Pipette ab. Ein anders konstruiertes Absperrventil könnte an

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Stelle des Ventils 50 verwendet werden, oder ein scheibenartiges Bauteil .könnte zwischen dem Sternring 51 und der Scheibe 30 angeordnet werden. Dieses Bauteil ■würde eine relativ viel größere Fläche haben als der ^: Teil des Sternrings 51, der dem Druckanstieg in der Kammer 57 ausgesetzt ist. Das Bauteil würde mit einem. O-Ring versehen, der eine stirnseitige Dichtung gegen die Scheibe 30 bilden würde. Die Anordnung würde so getroffen, daß die zum Öffnen des Absperrventils 50 erforderliche Kraft über die verhältnismäßig große Fläche des Bauteils und nicht über einen kleinen Teil des Sternrings verteilt würde. Außer auf die beschriebenen Handpipetten ist die Erfindung auch auf automatische oder durch einen Antriebsmechanismus betätigte Pipetten anwendbar, in denen die Kolben durch mechanisch betätigte Nocken oder dergleichen bewegt -werden.

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Claims

Patentansprüche

Pipette, gekennzeichnet durch ein Bauteil (11), das eine erste Luftkammer (54) und eine zweite Luftkammer (57) bildet, einen die beiden Kammern verbindenden G-asdurchgangsweg, einen ersten Kolben (14), der in der ersten Kammer (54) so bewegt werden kann, daß Flüssigkeit in eine Pipettenkammer gesaugt wird, einen zweiten Kolben (41), der in der zweiten Kammer (57) so bewegt werden kann, daß die angesaugte Flüssigkeit aus der Pipettenkammer ausgestoßen wird, ein Bauteil zur Betätigung des ersten Kolbens (14) und des zweiten Kolbens (41) und ein Yentil (50) zum Schließen des Durchgangs, wenn Flüssigkeit in die Pipettenkammer gesaugt wird, und zum Öffnen des Durchgangs, wenn Flüssigkeit aus der Pipettenkammer ausgestoßen wird,,
2) Pipette nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Bauteil (32), das die Bewegung des ersten Kolbens (14) so regelt, daß eine vorbestimmte Flüssigkeitsmenge in die Pipettenkammer gesaugt wird.
3) Pipette nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bauteil zur Betätigung der Kolben (14, 41) eine gemeinsame Kolbenstange (15) vorhanden ist, an der der erste Kolben (14) und der zweite Kolben (41) so befestigt sind, daß sie hin- und herbewegt werden können.
4) Pipette nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch Federn (22, 23), die die Kolbenstange (15) in eine erste Endstellung drücken, und ein Bauteil, das die andere Endstellung der Kolbenstange so bestimmt, daß ein vorbestimmtes Flüssigkeitsvolumen in die Pipettenkammer gesaugt wird.
5) Pipette nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen zweiten Gasdurchgang, der eine Verbindung von der zweiten Kammer (57) zur Außenseite der Pipette

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herstellt, ein Bauteil (43) zum Abdichten des Durchgangs. -während der Anfangsbewegung, die der zweite KoITden (41) vollführt, um Flüssigkeit aus der Pipettenkammer auszustoßen«
6) Pipette nach Anspruch 1 Ms 5, gekennzeichnet durch ein Bauteil, das einen dritten Gasdurchgang von der zweiten Kammer (57) zur Außenseite der Pipette während des letzten Teils der Bewegung herstellt, die der zweite KoITden (41) vollführt, um Flüssigkeit aus der Pipettenkammer auszustoßen.
7) Pipette nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil aus einem federbelasteten Absperrventil (50) besteht und das den dritten Gasdurchgang bildende Bauteil es dem Absperrventil ■ (50) ermöglicht, den Gasdurchgang zwischen der ersten Kammer (54) und der zweiten Kammer (57) zu schließen«
8) Pipette nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Betätigung des ersten Kolbens (14) und des zweiten Kolbens (41) eine Kolbenstange vorhanden ist, auf der der zweite Kolben (41) so befestigt ist, daß er eine begrenzte Gleitbewegung vollführen kann, der zweite Gasdurchgang (44) sich durch den zweiten Kolben

(41) erstreckt, und die Dichtung auf die Kolbenstange

ist - .
aufgesetzt/und in die Abdichtstellung geführt wird, wenn die Kolbenstange (13) relativ zum zweiten Kolben (41) in der Richtung, in der das Medium ausgestoßen wird, bewegt wird.
9) Pipette nach Anspruch 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein auf die Kolbenstange aufgesetztes Bauteil, das sich kurz nach Beginn des Rückhubes der Kolbenstange nach dem Ausstoß der Flüssigkeit gegen den zweiten Kolben (41) legt und hierdurch die Dichtung (37) vom zweiten Gasdurchgang (44) hinweg bewegt.

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10) Pipette nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (13) unmittelbar mit dem ersten Kolben (14) verbunden ist.
11) Pipette nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß der erste Kolben (14) während seiner Bewegung

. zwischen den Grenzstellungen geführt wird, wobei der erste Kolben (14) durch eine Feder (53) in eine der Grenzstellungen gedrückt wird, und daß die Kolbenstange sich von. einer Grenzstellung in eine Zwischenstellung, in der sie sich gegen den ersten Kolben (14) legt, und anschließend anliegend am ersten . Kolben (14) in eine zweite Grenzstellung bewegt, die durch die andere Grenzstellung für den ersten Kolben (14) bestimmt ist.
12) Pipette nach Anspruch 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine auf den zweiten Kolben (41) aufgesetzte, in der zweiten Kammer (57) zwischen zwei Grenzstellungen verschiebbare Scheibe (46), ein Bauteil, das einen luftdichten Abschluß bildet, während die Scheibe (46) in der zweiten Kammer (57) gleitet, wobei die zweite Kammer (57) mit einem Überströmweg um die Dichtung an beiden Grenzstellungen der Laufstrecke der Scheibe versehen ist, wodurch die zweite Kammer (57) zur Außenseite der Pipette entlüftet wird, wenn die Scheibe sich in ihren Endstellungen in der Kammer befindet.
13) Pipette, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (93) mit einer ersten Kammer und einer zweiten Kammer, einem Gasströmungsweg, der die erste Kammer und die zweite Kammer verbindet, ein federbelastetes Ventil (76), das den Gasströmungsweg verschließt, eine zwischen zwei Grenzstellungen hin- und herbewegbare Kolbenstange (83), ein· Bauteil (90), das die Kolbenstange (83) in eine ihrer Grenzstellungen drückt, einen von der Kolbenstange (83) zwischen zwei Grenzstellungen

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innerhalb der ersten Kammer "beweglichen Kolben (71), einen von der Kolbenstange zwischen zwei Grenzstellungen in der zweiten Kammer beweglichen zweiten Kolben (72), der eine wesentlich größere Querschnittsfläche hat als der erste Kolben (71), und Bauteile, die einen Luftströmungsweg von der zweiten Kammer zur Außenseite der Pipette bilden, wenn,der zweite Kolben (72) sich in derjenigen Grenzstellung befindet, die vom Luftströmungsweg am weitesten entfernt ist.
14) Pipette nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Bauteile, die einen zusät-zlichen Luftströmungsweg von der zweiten Kammer zur Außenseite der Pipette bilden, wenn der zweite Kolben (72) sich in seiner anderen Grenzstellung befindet.
15) Pipette nach Anspruch 13 und 14, gekennzeichnet durch ein am Gehäuse befestigtes Mundstück (73), das so ausgebildet ist, daß eine Wegwerfspitze (91) im Reibungssitz auf die Außenseite des Mundstücks (91) aufgesetzt werden kann, und einen zur Entfernung der Wegwerfspitze dienenden Mechanismus mit einer Hülse (11t), die verschiebbar auf dem Gehäuse (93) so angeordnet ist, daß sie zwischen einer Ausgangsstellung und einer Stellung, in der sie zuerst gegen das Ende der Wegwerfspitze 91 stößt und anschließend die Wegwerfspitze (9i) vom Mundstück (73) abstößt, bewegt werden kann, und ein^eBauteil (124), das die Hülse (117) in ihre Ausgangsstellung drückt.

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