DE2607583A1

DE2607583A1 - Pipette

Info

Publication number: DE2607583A1
Application number: DE19762607583
Authority: DE
Inventors: William P Belle Harbor Keegan
Original assignee: Medical Laboratory Automation Inc
Current assignee: Medical Laboratory Automation Inc
Priority date: 1975-02-26
Filing date: 1976-02-25
Publication date: 1976-09-09
Also published as: CH615364A5; FR2302135A2; JPS51109889A; AU504162B2; BE838944R; JPS599220B2; IT1053831B; IE42303L; GB1531515A; AU1141676A; US3935734A; FR2302135B2; IE42303B1; NL7602002A; CA1029692A

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT₁ DIPLOMCHEMIKER

ο ο η ^r7 r η ο 5 KÖLN 51, OBERLÄNDER UFER 90

Köln, den 9. Februar 1976 23

Medical Laboratory Automation, Inc., 5oo Nuber Avenue, Mount Vernon, New York 1o55o (U.S.A.)

Pipette

(Zusatzanmeldung zu P 25 o5 431.3)

Die Erfindung betrifft Pipetten, bei denen gewährleistet ist, daß das gesamte Flüssigkeitsvolumen, das während des Einfüllens der Flüssigkeit in einen Vorratsbehälter angesaugt worden ist, aus der Pipette ausfließt, wenn der Vorratsbehälter geleert wird. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Pipette mit einem ersten Dosierkolben, der das Volumen der in den Vorratsbehälter gezogenen Flüssigkeit festlegt, und einem zweiten Kolben mit einem Durchmesser, der wesentlich größer als der des Dosierkolbens ist, und ein großes Luftvolumen komprimiert, das in den Vorratsbehälter geleitet wird, um das Austreiben der gesamten darin befindlichen Flüssigkeit sicher zu stellen.

Aufgabe der Erfindung ist eine verbesserte Pipette, die vollständiges Ausfließen der gesamten in den Pipett-enbehälter angesaugten Flüssigkeit gewährleistet und einen feststehenden Hub aufweist, bei dem während eines Ausstoßhubes mehr Luft aus der Pipette ausgestossen wird, als durch den Dosierkolben während eines Füllhubes angesaugt wird.

Aufgabe der Erfindung ist ferner eine Pipette, bei der sowohl der Füllhub als auch der Ausstoßhub durch denselben festen

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Anschlag begrenzt werden und bei der Luft, die durch einen Ausstoßkolben, der wesentlich größer als ein Dosierkolben ist, in den Pipettenbehälter durch ein Ventil eingelassen wird, das unmittelbar vor Beendigung des Ausstoßhubs mechanisch betätigt wird.

Die erfindungsgemäße Pipette hat einen festgesetzten Kolbenhub für das Füllen und Entladen der Pipette. Durch den Ansaughub oder Füllhub wird ein vorbestimmtes Flüssigkeitsvolumen in den Pxpettenbehälter gesaugt, in dem ein Messkolben zwischen zwei GrenzStellungen 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 kleinen Volumen eingeschlossen ist, aus einer zweiten Kammer eine große Luftmenge ausgestossen, die dazu beiträgt, die angesaugte Flüssigkeit aus der Pipette zu blasen. Die zweite Kammer ist von der Kammer mit kleinem Volumen durch ein mechanisch betätigtes Ventil getrennt, das den Weg des Fluidums zwischen den beiden Kammern während eines Füllhubes verschliesst und diesen Fluidweg während eines Ausstoßhubs öffnet, so daß ein Kolben, der sich in der zweiten Kammer bewegt, die Luft aus der zweiten Luftkammer 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.

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

Figur 2 ist eine vergrößerte Teildarstellung des Schnittes gemäß Figur 1, der durch den mit 2 bezifferten gestrichelten Kreis bezeichnet ist.

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Figur 3 ist eine Teilansicht ähnlich Figur 2 für eine andere Ausführungsform der Erfindung.

Figur 4 ist eine Teilseitenansicht im Schnitt einer geringvolumigen Pipette gemäß der Erfindung.

Figur 5 ist eine Teildarstellung des Teils der Pipette in Figur 4, der durch den mit 5 bezifferten gestrichelten Kreis bezeichnet ist, in vergrößertem Maßstab.

In Figur 1 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Pipette 1o 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 ist mit einem am vorderen Ende befindlichen Dosierkolben 14a abgebildet. Die Verschiebung der Kolben 14 und 14a bewirkt das Ansaugen der zu pipentierenden Flüssigkeit in das Mundstück oder vorzugsweise in eine im Pressitz auf das Mundstück aufgesetzte Wegwerfspitze. Am anderen Ende erstreckt sich der Kolben 14 bis zu einem Kolbengriff 15, der verschiebbar am äußeren Ende eines Endstücks 13 angebracht ist. Im Prinzip wird durch Niederdrücken des Griffs 15 und der Kolben 14 und 14a (d.h. durch Bewegen des Kolbens nach links in der Abbildung) eine Luftmenge aus dem Mundstück 12 ausgetrieben, so daß bei Rückführung des Griffes 15 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. Vorzugsweise wird eine Wegwerfspitze verwendet, so daß diese Spitze in die Flüssigkeit getaucht und die Flüssigkeit nur

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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 wird oder eine gegenseitige Verunreinigung verursachen kann, wenn verschiedene Proben, insbesondere biologische Flüssigkeiten, pipettiert werden.

An seinem vorderen Ende wird der Kolben 14a im Mundstück 12 durch einen Führungsring 16 geführt, der im Inneren des Bauteils 12 während seiner Herstellung geformt wurde. Der Führungsring 16 bildet keinen luftdichten Abschluss um den Kolben 14a, sondern läßt die Luft frei zwischen sich und dem Kolben durch. Der Grund hierfür wird später erläutert.

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 2o eingesetzt ist. Eine Auflagescheibe 21 ist zwischen dem Schnappring 2o und der Stirnfläche des Bauteils 13 angeordnet, wobei die Stirnfläche einen festen Anschlag bildet, der ein Ende der Bewegung der Kolben 14 und 14a bildet. Federn, d.h. die Druckfedern 22 und 23, drücken die Kolben 14 und 14 in die dargestellte Stellung, die von der Lage der Nut 17 und der Auflagescheibe 2o um den Kolben 14 bestimmt ist. Zwar könnte eine Feder anstelle der beiden dargestellten Federn verwendet werden, jedoch werden zwei Federn bevorzugt, da eine einzelne Feder beim Zusammendrücken die Neigung haben würde, sich zu krümmen und am Zylinder 11 oder Kolben 14 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 3o. Ein O-Ring 31 ist in die Nut der

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Scheibe 3o eingesetzt. 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 3o, 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 Verschiebungen in Längsrichtung längs des Kolbens 14 dadurch gesichert ist, daß er zwischen die Auflagescheibe 21 und den Griff 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, und stellt einen solchen auch nicht dar.

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 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 Fassungsvermögen der Pipette ist somit durch die Querschnittsfläche des Dosierkolbens 14a und die Länge des Kolbenhubs

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bestimmt. Die letztere hängt natürlich vom Auftreffen der Stirnfläche 34 des Blocks 32 auf den Ansatz 35 sowie den Eingriff des Schnapprings 2o und der Auflagescheibe 21 mit dem inneren Ende 29 des Bauglieds 13. Wie später ausgeführt wird, wird gemäß der Konstruktion der vorliegenden Pipette der wirksame Ansaughub des Kolbens 14 etwas geringer sein, als eben beschrieben. Da aber der Unterschied zwischen dem gesamten Hub und dem wirksamen Hub bekannt und fest ist, kann ein Ausgleich geschaffen werden, so daß die Pipette die genaue bestimmte Flüssigkeitsmenge ansaugt. 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. Stattdessen könnte auch die Lage der Nut 17 und des Schnapprings 2o verändert werden.

Nun sei auf die Teile der Pipette eingegangen, die gewährleisten, daß die gesamte Flüssigkeit, die in den Pipettenbehälter gesaugt wird, während des Ausstoßens ausfließt. Ein Dichtungsring 37 ist in einer Ringnut 4o angeordnet, die um den Umfang des Kolbens 14 verläuft. Mit geringem Abstand vom Ring 37 längs des Kolbens 14 ist der Überblasekolben 41 angeordnet. Kolben 41 ist mit einer Ringnut 42 versehen, die einen O-Ring 43 aufnimmt, der einen luftdichten Abschluss bildet, wenn Kolben 41 längs des Rohrs 27 gleitet. Der Oberblasekolben 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 Unterlegescheibe 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 Längsrichtung relativ zum Kolben 14 zwischen den Stellungen bewegt, die durch die Schnappringscheibe 45 und

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den Dichtungsring 37 festgelegt sind. Der Grund hierfür wird aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.

Ein Ventil 5o in Form eines Sternrings 51, einer Unterlegscheibe 52, einer Druckfeder 53, eines angeflanschten Zylinders 6o und eines Dichtungsrings 61 ist zwischen dem Kolben 14a und der Scheibe 3o angeordnet. Die Feder 53 ist verhältnismäßig leicht. Ihre einzige Aufgabe besteht darin, den Sternring 51 und den Dichtungsring 61 zu veranlassen, einen luftdichten Abschluss zwischen dem Kolben 14a und der Scheibe 3o zu bilden. Sie ist jedoch schwach genug, daß es durch sehr geringen axialen Druck auf den Zylinder 6o möglich ist, sie zusammen zu drücken und so das Ventil 5o zu öffnen, und Luft aus der Kammer 57 um den Kolben 14a und aus dem Mundstück 12 herausströmen zu lassen.

Nachdem nun .der Aufbau der Pipette beschrieben worden ist, sei nachstehend auf ihre Arbeitsweise eingegangen. Die Pipette 1o wird im allgemeinen von dem technischen Personal ergriffen, indem es die vier Finger um den Zylinder 11 legt und den Daumen auf dem Griffstück 15 ruhen läßt. Es ist natürlich unwesentlich, wie die Pipette ergriffen wird. Jede für den Benutzer bequeme und zweckmäßige Weise ist zulässig. Das Griffstück 15 wird niedergedrückt, bis das Ende 34 des Blocks 32 gegen den Ansatz 35 stößt, wodurch der Kolben 14a nach unten in die Kammer 54 geschoben und eine vorbestimmte Luftsäule verdrängt wird. Die Spitze der Pipette 1o oder vorzugsweise eine auf das Mundstück 12 aufgesetzte Wegwerfspitze 55 wird dann in die zu pipettierende Flüssigkeit getaucht. Der Druck des Daumens 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 14a sich nach rechts bewegt, wird Flüssigkeit in die Pipettenspitze 55 gesaugt. Bei Beendigung der Bewegung

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nach rechts haben die Teile der Pipette die in der Abbildung dargestellte Lage, und ein vorbestiituntes Flüssigkeitsvolumen befindet sich in der Pipettenspitze 55.

Der Innenraum der Pipette rechts von der Scheibe 3o enthält Luft unter Normaldruck, da der Teil der Pipette rechts vom O-Ring 31 und Ventil 5o nicht luftdicht ausgebildet ist. Es könnte sogar eine kleine öffnung 56 im Zylinder 11 vorgesehen sein, um sicher zu stellen, daß Luft in das Innere der Pipette dringt. 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 Scheiben 3o und Kolben 41 gelangt. Es ist ferner zu bemerken, daß'das Ventil 5o jede Luftdurchlässigkext um den Kolben 14a verhindert.

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 aufesetzt ist und weil er aufgrund des O-Rings 43 eng und luftdicht an der Innenwand des Rohres 27 anliegt. Während dieser anfänglichen Relativbewegung zwischen dem Kolben 14 und dem Überblasekolben 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 Überblasekolben zusammen mit dem Kolben 14. Die Kammer 57 ist nun verschlossen und der Luftdruck in dieser Kammer steigt in dem Maße, indem das Volumen der Kammer durch die Bewegung des Überblasekolbens 41 nach links kleiner wird. In einer Stellung während der Bewegung des Kolbens 14 nach links, unmittelbar bevor die Bewegung durch den Eingriff des Endes 34 des

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Blocks 32 mit dem Absatz 35 aufgehalten wird, stößt die Schnappringscheibe 45 gegen das Ende des Zylinders 6o, so daß eine zusätzliche Bewegung des Kolbens 14 das Ventil 5o öffnet und die zusammengepresste Luft aus der Kammer 57 in die Kammer 54 sich entspannen läßt und die Flüssigkeit in die Spitze 55 treibt. Nachdem der Kolben 14 seine Endstellung, die durch die Anlage des Bauteils 32 gegen den Ansatz 35 bestimmt ist, 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 nach rechts öffnet sich das Ventil 5o. Es schließt sich nicht, bevor der Kolben 14 sich eine gleiche Strecke fortbewegt hat, die der Zylinder 6o während der Linksbewegung des Kolbens 14 bewegt wurde. Diese zusätzliche Entfernung ist sehr gering, da Ventil 5o nur einen Spalt weit geöffnet zu werden braucht, um die komprimierte Luft aus Kammer 57 in die Kammer 54 fliessen zu lassen, die der Kolben 14 vor dem Schließen des Ventils 5o überwinden muß, und die zur Herstellung des wirksamen Füllhubs des Kolbens 14 ausgeglichen werden muß. Mit anderen Worten ist der wirksame Ansaughub des Kolbens 14 gleich dem Hub, der durch die Haltestellungen des Teils 13, d.h. das Ende 29 und den Absatz 35, gebildet werden, abzüglich der Entfernung, die Zylinder 6o am Ende eines nach links gerichteten Hubs bewegt wird. Auch während der anfänglichen Bewegung des Kolbens 14 in seine in der Abbildung dargestellte Stellung bewegt sich der Überblasekolben 41 nicht, da er vorher mit den Unterlegescheiben 45 und 46 in Eingriff kommen muß, die am Ende des nach links gerichteten Hubs von dem Kolben getrennt werden. Während der Relativbewegung zwischen Kolben 14 und Überblasekolben 41, die die Unterlegscheibe 46 in Eingriff mit dem Kolben 41 bringt, bewegt sich der Dichtungsring 37 von dem gegenüberliegenden Ende des Kolbens 41 in die Stellung, die in der Zeichnung

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dargestellt ist. Kolben 14 und Kolben 41 setzen gemeinsam ihre Bewegung nach rechts fort, bis Auflagescheibe 21 gegen das Bauteil 13 stößt. Die Pipette ist dann in der abgebildeten Lage und für den weiteren Gebrauch bereit.

Die Wirksamkeit der Erfindung kann in allgemeinen Worten wie folgt zusammengefasst werden: Das in den Pipettenbehälter, d.h. die Wegwerfspitze 55, gesaugte Flüssigkeitsvolumen wird durch die Verdrängung eines kleinen Luftvolumens bestimmt, d.h. durch das Volumen, das durch die Fläche und den wirksamen Hub des Dosierkolbens 14a dargestellt wird, während der Ausstoß der Flüssigkeit aus dem Pipettenbehälter durch Verdrängung eines verhältnismäßig großen Luftvolumens, d.h. durch das Volumen, das durch die Fläche und den Hub des Überblasekolbens 41 bestimmt ist, bewirkt wird. Dieses Ergebnis wird erhalben, obwohl der Kolben 14 zwischen zwei fixierten Endstellungen bewegt wird und sowohl beim Füllhub als auch beim Ausstoßhub dieselbe Strecke zurücklegt.

Figur 3, die eine ähnliche Darstellung wie Figur 2 gibt, zeigt eine andere Konstruktion des Ventilmechanismus, das den Zugang von Luft aus der Kammer 57 in die Kammer 54 regelt. In allen anderen Einzelheiten ist der Aufbau der Pipette derselbe wie in den Ausführungsformen der Figuren 1 und 2. In Figur 2 wurde den Teilen, die den Teilen in der Ausführungsform der Figur 1 ähnlich oder gleich sind, dieselben Bezugszeichen unter Zusatz Buchstabens a gegeben. Da viele Teile dieselben sind, wie die vorher beschriebenen und auf dieselbe Art wirken, werden in der vorliegenden Beschreibung nur die unterschiedlichen Bauteile erläutert.

Mundstück 12a besitzt einen gerade hervorragenden hohlen zylindrischen Teil, durch den der Dosierkolben 14a hindurchreicht. Ein Paar radiale Öffnungen 59 oder mehr sind am äus-

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sersten .Ende des zylindrischen Teils vorgesehen. Ein O-Ring 5ia.ergibt eine luftdichte Abdichtung des Dosierkolbens 14aa und O-Ringe 61a und 62a geben eine luftdichte Abdichtung zwischen dem gleitenden Ventilteil 6oa und dem Öffnungssegment des Mundstücks 12a. Eine Feder 53a hält das Ventil 6oa in der gezeigten Stellung gegen den in Zylinder 11a vorgesehenen Druckring. Die Pipette arbeitet ähnlich wie die Ausführungsform der Figur 1, mit der Ausnahme, daß jetzt, am Ende eines Ausstoßhubs, sich der Kolben 41a zusammen mit dem Ventilteil 6oa bewegt und es nach links gegen die Kraft der Feder 53 drückt, wobei Luft aus der Kammer 57a durch die öffnung 59 in das Innere des Mundstücks 12a gelangt, die die Flüssigkeit in der Pipettenspitze herausdrückt. Nachdem Kolben 14a¹ wieder in seine normale, durch die Feder gespannte Stellung gelangt ist, bringt die Feder 53adas Ventilteil 6oa in die in der Zeichnung dargestellte normale Stellung zurück.

In Figur 4 und 5 wird eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Diese eignet sich besonders für Pipetten mit extrem kleinem Volumen, z.B. Pipetten für ein Fassungsvermögen von 1o Mikroliter oder weniger.

Die Pipette 7o 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 öffnung eines Verbindungsglieds 74 geführt, das in das Mundstück 73 eingeschraubt ist. Eine Dichtung 75 stellt sicher, daß die Verbindung luftdicht ist. Ein Ventil

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aus Druckfeder 11, Dichtungsscheibe 80, Sternring 81, einem angeflanschten hohl .n nistähnlichen Teil 78 und einem Dichtungsring 79 ist für einen Zweck, auf den später eingegangen wird, vorgesehen. Im Augenblick genügt die Feststellung, daß der Sternring 81 und der Dichtungsring 79 einen luftichten Abschluss zwischen dem Kolben 71 und dem Bauteil 74 bilden. Das entgegengesetzte Ende des Bauteils 74 ist in das Bauteil 82_? das den Kolbenhub bestimmt, gelötet. 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 Pressitz eingesetzt ist. 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 ursprünglichen 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 9o, 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 Endstellung der Kolbenstange 83 ist durch die Anlage der anderen Stirnfläche des Teils 84 der Kolbenstange gegen die Anschlagschulter 85 bestimmt. Da diese Stellung festliegt, ist natürlich der Hub der Kolbenstange 83 und des Kolbens 71 durch die eingestellte Lage der Mutter 86 bestimmt. Demzufolge ist das Fassungsvermögen der Pipette 7o durch den Hub des Dosierkolbens 71 und seine Querschnittsfläche bestimmt.

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Da die Pipette gemäß der Erfindung für sehr kleine Flüssigkeitsmengen, d.h. von 1 bis 1o Mikroliter, bestimmt ist, sind der Durchmesser und der Kolbenhub des Kolbens 71 und die Bohrung im Mundstück 73 alle sehr klein. Das Ausstoßende des Mundstücks 73 kann an ein Einsatzende angepasst werden, das in die Pipettenspitze 91 eingesetzt wird. Das Bauteil 73 endet somit in einem massiven Kegel, und die Bohrung des Bauteils erstreckt sich nur bis zur seitlichen Öffnung 92. Diese Anordnung wird gewählt, um das Luftvolumen vor der Spitze des Kolbens 71 so gering wie möglich zu halten.

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 vorgesehen. Im Zylinder 93 ist ein Überblasekolben 72 verschiebbar am Ende der Kolbenstange 95 angeordnet, an der er durch 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 1oo eingesetzt ist, der einen luftdichten Abschluss zur Innenfläche des rohrförmigen Teils 1o1 bildet. In eine Ringnut auf der Kolbenstange 95 ist mit kurzem Abstand zur Stirnfläche des Kolbens 72 ein Dichtungsring 1o4 eingesetzt. Weiter aufwärts längs der Kolbenstange 95, d.h. in der Figur nach rechts, ist der Bau der Pipette ähnlich dem in Figur 1 abgebildeten und wird daher nicht im einzelnen beschrieben.

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

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Pipette nicht mit einem solchen Mechanismus versehen zu sein braucht; Es ist ferner zu bemerken„ daß dieser Mechanismus zur Enc£<=rnung der Spitze auch an der in Figur 1 und Figur dargestellten Pipette angeordnet werden könnte.

Der Mechanismus 116 zur Entfernung der Spitze umfasst eine Hülse 117, die verschiebbar über den Zylinder 93 angeordnet ist. Ein mit Innengewinde versehener geflanschter Zylinder 12o ist an die Innenseite der Hülse 117 gelötet oder in anderer Weise befestigt, und in diesen Zylinder 12o 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 Spitzenabstoßmechanxsmus 116 nach rechts (in der Abbildung), bis die Hülse 117 gegen die Nase des Endstücks 94 stößt. Als Alternative könnte die Anlage des Flansches des Zylinders 12o gegen das Bauteil 82 ebenfalls als Anschlag für den Mechanismus 116 dienen.

Zum Gebrauch wird die Pipette 7o in der Handfläche so ergriffen, daß die vier Finger sich um die Hülse 116 legen und der Daumen sich auf den nicht abgebildeten Knopf legt. Eine Wegwerfspitze 91 wird auf das Mundstück 73 aufgesetzt. Der Pipettenknopf wird durch den Druck des Daumens niedergedrückt, wodurch die Kolbenstange 95 nach unten bewegt wird, bis ihr Ende auf das Ende der Kolbenstange 83 stößt und die Kolbenstange 83 nach unten bewegt, bis das Ende des Teils 84 gegen die Anschlagschulter 85 stößt und die Bewegung beider Kolbenstangen 83 und 95 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

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I b υ / . j

die in der Abbildung gezeigten Stellungen zurück, wobei die Kolbenstange 83 durch die Feder 9o und die Kolbenstange 95 durch die Feder 17o in diese Stellung gedrückt werden. Wenn die Kolbenstange 83 durch die Feder in ihre Ausgangsstellung zurückgeführt wird, wird eine Flüssigkeitsmenge, die den Hub und der Querschnittsfläche des Kolbens 71 entspricht, in die Pipettenspitze gesaugt.

Die Luft in der Kammer 87 steht unter Normaldruck, da die PipeLte rechts von der Kammer nicht luftdicht ist und Luft infolge des Spiels zwischen der Kolbenstange 95 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 93 vorgesehen sein, jedoch ist dies im allgemeinen nicht nötig.

Wenn der Pipettenknopf niedergedrückt wird, um die Flüssigkeit aus der Pipettenspitze 91 auszustoßen, wird durch die Anfangsbewegung der Kolbenstange 95 der Dichtungsring 1o4 gegen die Stirnfläche des Kolbens 72 gelegt, wodurch die Kammer 87 vom Inneren der Pipette und von der Umgebungsluft abgeschlossen wird. Demzufolge wird bei der Fortsetzung der Bewegung der Kolbenstange 95 nach links gleichzeitig mit dem durch den Dichtungsring 1o4 bewegten Kolben 72 die in der Kammer 87 eingeschlossene Luft zusammengedrückt, wobei der Druck der Luft steigt. Wenn die Kolbenstange 95 sich weiter bewegt, trifft sie gegen die Kolbenstange 83 und schiebt damit den Dosierkolben 71 nach links. Kurz bevor der Hub des Kolbens 71, wie vorstehend beschrieben, beendet ist, greift die Schnappringscheibe 88, die fest auf dem Kolben angebracht ist, an das nietähnliche Teil 78 an und öffnet so Ventil 76. Dadurch wird die Luft aus der Kammer 87 durch das Mundstück 73 freigegeben, wobei sie Flsüsigkeit aus der Spitze 91 ausstößt. Wenn der Druck des Daumens aufgehoben wird,

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2 6 Ω 7 5 8 3

führt die Feder 9o die Kolbenstange 83 in ihre dargestellte Normalstellung zurück, während die Feder 1o7 die Kolbenstange 95 in ihre Normalstellung zurückführt. Da der Dichtungsring 1o4 sich vom Kolben 72 entfernt, steht die Kammer 87 wieder mit dem Inneren 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 Daumen unter den vorstehenden Rand oder Arm eines Bauteils ähnlich dem Teil 13 in Figur 1 und bewegt seinen 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 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 heruntergeschoben.

Natürlich sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche sehr unterschiedliche Ausführungsformen möglich. Gewisse Teile könnten innen in der verschiedensten Weise gestaltet werden, oder gewisse Merkmale könnten unter Beibehaltung des allgemeinen Prinzips der Arbeitsweise weggelassen werden. Auch könnte die Pipette so ausgebildet werden, daß durch Niederdrücken des Daumenknopfes die Flüssigkeit in die Pipette oder Spitze gesaugt wird und durch Freigabe des Knopfes die Flüssigkeit ausgestoßen wird. Ob eine Wegwerfspitze verwendet wird oder nicht, ist natürlich dem Benutzer überlassen und hängt im allgemeinen vom Verwendungszweck der Pipette ab. Ein anders konstruiertes Ventil könnte anstelle des Ventils 5o verwendet werden. Außer auf die beschriebenen Handpipetten ist die Erfindung auch auf automatische oder durch einen Antriebs-

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mechanxsmus betätigte Pipetten anwendbar, in denen die Kolben durch mechanisch betätigte Nocken oder dergleichen bewegt werden.

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Claims

- 18 Patentansprüche

(1.j Pipette, gekennzeichnet durch ein Bauteil (11), das eine ^ erste Luftkammer (54) und eine zweite Luftkammer (57) bildet, einen Dosierkolben (14a), der eine vorbestimmte Strecke in der ersten Kammer (54) zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung bewegbar ist, einen zweiten Kolben (41) , der in der zweiten Kammer (57) bewegt werden kann, wobei der zweite Kolben (41) einen wesentlich größeren Querschnitt hat als der Dosierkolben (14a), ein Ventil (5o) zum Abtrennen der Kammern, so daß der Dosierkolben (14a) Luft aus der ersten Kammer verdrängt, während der zweite Kolben (41) Luft in die zweite Kammer hineindrückt, ein Bauteil zur Betätigung des ersten Kolbens (14a) und des zweiten Kolbens (41), einen festen Anschlag zum Halten des Dosierkolbens in seiner ersten Grenzstellung, einen zweiten festen Anschlag (21) zum Halten des Dosierkolbens in seiner zweiten Grenzstellung, und ein Bauteil zur Betätigung des Ventils (5o) , wenn der Dosierkolben in unmittelbarer Nähe seiner ersten Grenzstellung ist, wobei durch einen zweiten Kolben zusammengepresste Luft in der zweiten Luftkammer in die erste Luftkammer gelassen wird.
2. Pipette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bauteil zur Betätigung des Dosierkolbens und des zweiten Kolbens eine gemeinsame Kolbenstange (14) besitzt, an der der Dosierkolben (14a) und der zweite Kolben (41) zum Vorwärts- und Rückwärtsbewegen befestigt sind, und in der die festen Anschläge (35,21) die Bewegung der Kolbenstange (14) begrenzen.

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3. Pipette nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Federn (22, 23), die die Kolbenstange (14) in eine Grenzstellung drücken.
4. Pipette nach Anspruch 1 bis 3_f gekennzeichnet durch einen GasStrömungsweg, der von der zweiten Luftkairaner (57) zur Außenseite der Pipette führt, und Abdichtungen (5o),die den Gasströmungsweg während der ersten Bewegung der Kolbenstange (14) aus ihrer durch die Federn gehaltene Stellung abdichten.
5. Pipette nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierkolben (14a) bei seiner Bewegung zwischen den GrenzStellungen geführt wird, Federn (22,23) zum Drücken des Dosierkolbens in die eine Grenzstellung, wobei das Bauteil zur Betätigung der Kolbenstange den Dosierkolben (14a) in eine Zwischenstellung bringt und danach der Bauteil für die Betätigung anliegend am Dosierkolben (14a) sich in eine Stellung bewegt, die durch das erste Anschlagteil bestimmt ist.
6. Pipette nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (5o) eine Dichtung (61) eine Feder (53) zum Drücken der Dichtung in eine Stellung, in der kein Luftdurchgang zwischen der ersten und der zweiten Luftkammer besteht, und ein Bauteil (6o), das in Eingriff mit dem Bauteil zur Betätigung gehen kann, bevor der Dosierkolben (14a) seine erste Grenzstellung erreicht.
7. Pipette nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Dichtung, die einen luftdichten Verschluss bildet, wo der Dosierkolben (14a) die ersten Luftkammer (54) erreicht,

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- 2ο-

einen Luftdurchgang zwischen der ersten und der zweiten Luftkammer, wobei :"rs Ventil (5o) ein gleitendes Bauteil (60) enthält, das den Luftdurchgang abschließen kann, und eine Feder (53), die das gleitende Bauteil in die Stellung zum Schließen des Luftdurchgangs drückt.

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