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Selbsttätige Verdünnungsvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf
eine selbsttätige Vorrichtung zum Verdünnen einer angesaugten Probe mit einem Verdünner,
wobei Probe und Verdünner in einem feststehenden Verhältnis gemischt werden, mit
einer Verdünnerkammer, in welcher ein erster Kolben auf- und abbewegbar ist, einer
ersten Probenkammer, in welcher ein zweiter Kolben auf- und abbewegbar ist, einer
mit dem ersten und zweiten Kolben verbundenen Eupplungsvorrichtung, wobei durch
die Hubbewegung des ersten Kolbens in der Verdünnerkammer ein erstes Voluæn und
durch die Hubbewegung des zweiten Kolbens in der Probenkammer ein zweites Volumen
derart verdrängbar ist, daß die beiden Volumen bei Hubbewegung der beiden Kolben
um die gleiche Strecke in einem exakt festgesetzten Verhältnis stehen, ferner mit
einem mit der Probekammer verbindbaren Probenansaug- und -ausströmkanal, durch welchen
während der Bewegung des zweiten Kolbens zwischen seiner ersten und zweiten Stellung
eine Probe ansaugbar und während der Bewegung des zweiten Kolbens zwischen seiner
zweiten und ersten Stellung ausscheidbar ist, einem Ansaugweg für den Verdünner,
der mit der Verdünnerkammer während der Bewegung des ersten Kolbens zwischen der
ersten und zweiten Stellung verbunden
ist und mit einem Verdünneraus
strömweg, welcher mit der Verdünnerkammer während der Bewegung des ersten Kolbens
zwischen der zweiten und der ersten Stellung verbunden ist.
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Diese Vorrichtung dient z.B. zum selbsttätigen Verdünnen von Blutproben
und anderen Flüssigkeiten.
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Eine derartige Vorrichtung ist Gegenstand des deutschen Patentes ...............
(Patentanmeldung P 25 00 527.0). Bei dieser Vorrichtung werden ein Dreharm und eine
Eolbenschieberventilanordnung zur Durchführung bestimmter Schaltvorgänge bzw. Herstellung
bestimmter Verbindungswege verwendet. Ein Kolbenschieberventil dieser Art ist jedoch
kompliziert in der Herstellung und daher mit hohen Kosten verbunden. Außerdem ist
es mit dem im Hauptpatent beschriebenen Dreharm schwer zu betätigen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gegenstand
des deutschen Patentes . (Patentanmeldung P 25 00 527.0) zu verbessern und eine
einfachere, weniger kostspielige, aber wirksamere Konstruktion statt der Kolbenschieberventilanordnung
und des mit dieser zusammenwirkenden Dreharms vorzusehen.
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Zur Lösung der Aufgabe ist die Erfindung gekennzeichnet durch eine
mit der Verdünnerkammer, dem Verdünneransaugweg und dem Verdünnerausströmweg verbundenen
Ventilanordnung, welche zur Verbindung der Verdünnerkammer mit dem Verdünneransaugweg
während der Bewegung des ersten Kolbens zwischen der ersten und zweiten Stellung
und zur Verbindung der Verdünnerkammer mit dem Verdünnerausströmweg sowie des Verdünnerausströmweges
mit dem Probeneinlaß- und ausströmkanal während der Bewegung des ersten Kolbens
zwischen der zweiten und ersten Stellung betätigbar ist, durch eine Antriebsvorrichtung
m it einem Drehmotorlmit welchem ein mitdrehendes Steuerungsteil verbunden ist,
einem einerseits mit dem Steuerungsteil und andererseits mit der Ventilanordnung
in Verbindung stehenden Hebel,
der aus einer ersten in eine zweite
Stellung während der Bewegung der Kolben zwischen der zweiten und ersten Stellung
schwenkbar ist, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung durch die
Schwenkbewegung des Hebels in seine erste Stellung zur Verbindung der Verdünnerkammer
mit dem Verdünneransaugweg und während der Schwenkbewegung des Hebels in seine zweite
Stellung zur Verbindung des Verdünnerausströmweges mit der Verdünnerkammer sowie
mit dem Probenansaug- und -ausströmkanal betätigbar ist.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung
einer Verdünnungsvorrichtung nach der Erfindung, ohne die zugehörige Abdeckung;
Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht der Vorrichtung in Fig. 1; Fig. 3 eine Draufsicht
auf einen Teil der Verdünnungsvorrichtung, gesehen in Richtung der Pfeile 13-13
in Fig. 2; Fig. 4, 5, 6, 7 eine schematische Darstellung der Vorrichtung nach dem
Hauptpatent, entsprechend dessen Fig.
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7 - 10.
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Die Beschreibung des Hauptpatents gibt den gesamten Mechanismus der
Verdünnungsvorrichtung mit allen Bauteilen und Bedienungsmöglichkeiten
ausführlich
wieder, so daß sich eine nochmalige Erläuterung an dieser Stelle erübrigt. Es wird
in diesem Zusammenhang auf die Beschreibung des Hauptpatents verwiesen und auf die
Fig. 4 - 7, welche den Fig. 7 - 10 des Hauptpatents entsprechen.
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Fig. 1 zeigt eine Verdünnungsvorrichtung nach der Erfindung, deren
mit der Vorrichtung nach dem Hauptpatent identischen Teile mit den gleichen Bezugszahlen
bezeichnet sind.
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Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist das Steuerungsteil 44 als Zylinder
ausgebildet, auf dessen Stirnfläche ein exzentrischer Mitnehmer 50 sitzt. Im Zylindermantel
202 ist eine sich um dessen gesamten Umfang erstreckende Nut 200 ausgebildet, in
welcher ein zweiter exzentrischer Mitnehmer 224 des Steuerungsteils angeordnet ist.
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An der Montageplatte 36 ist über einen Zapfen 210 ein Hebel 206 schwenkbar
gelagert, der aus einem im wesentlichen horizonFalen Arm 208 besteht, von welchem
sich eine erste Wange 212 und eine zweite Wange 214 im wesentlichen senkrecht nach
unten erstrecken. Die beiden in einem bestimmten Abstand voneinander vorgesehenen
Hebelwangen begrenzen zusammen mit dem Arm 208 eine das Steuerungsteil 44 aufnehmende
Ausnehmung.
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Die erste Wange 212 ist mit einer ersten Kurvenbahn 216 ausgebildet,
die sich unter einem Winkel zur vertikalen Ebene in Richtung der Wange 214 erstreckt
und in die Nut 200 eingreift. Ein Ansatz 218 der zweiten Wange 214 bildet eine Kurvenbahn
220, die ebenfalls in die Nut 200 eingreifbar ist.
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Der Arm 208 des Hebels setzt sich über die Wange 212 hinaus horizontal
fort und bildet an seinem anderen Ende einen Gabelkopf 22.
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Die Kolbenschieberventilanordnung 110 nach dem Hauptpatent ist hier
durch eine Ventilanordnung 230 ersetzt, die der Schaltventilanordnung 140 sehr ähnlich
ist. Sie besteht aus
einem kubischen Gehäuse 232, welches eine zentrale
Kammer einschließt. In der Seitenwand 235 des Gehäuses 232 ist eine in die zentrale
Kammer mündende Einlaßöffnung 234, und in der Seitenwand 242 sind drei schaltbare
Einaßöffnungen 236, 238 und 240 vorgesehen. Die Einlaßöffnungen 236 und 238 sind
nebeneinander angeordnet, und die Einlaßöffnung 240 liegt der Einlaßöffnung 238
radial gegenüber. In Fig. 3 gestrichelt dargestellte Schlitze 244 und 246 auf der
Innenseite der Gehäusewandung 242 bzw. im Umfang einer kreisförmigen Platte auf
der Innenseite der Gehäusewand 242 stellen die Verbindung zur zentralen Kammer her.
In der zentralen Kammer sitzt ein (nicht dargestellter) Schaltventildrehkörper,
der sich mit seinem Spindelansatz 252 durch eine Seitenwand des Gehäuses 232 erstreckt,
an dessem Ende eine Scheibe 262 sitzt. Ein auf dieser Scheibe vorgesehener exzentrischer
Mitnehmer 264 greift in den Schlitz 266 des Gabelkopfes 222 ein. Ein Paar ovaler
Gummiringe, die im wesentlichen den Gummiösen 188 und 190 des Hauptpatents entsprechen,
sind auf der Oberfläche einer kreisförmigen Platte der Ventilanordnung befestigt
und begrenzen Hohlräume 256 bzw. 258. Die Kante der Platte sowie die Hohlräume sind
in Fig. 3 gestrichelt angedeutet.
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Im Betriebszustand der Vorrichtung dreht sich das zylindrische Steuerungsteil
44 und führt dabei den exzentrischen Mitnehmer 224 über die Kurvenbahn 216 der Hebelwange
212.
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Durch die Bewegung des Mitnehmers 224 über die Kurvenbahn 216 wird
die Hebelwange 212 nach außen belastet und dadurch nach oben gedrückt, so daß der
Hebel 206 um den Zapfen 210 in seine zweite Stellung schwenkt. Durch die Schwenkbewegung
des Hebels 206 bewegt sich der Gabelkopf 222 nach oben und nimmt den exzentrischen
Mitnehmer 264 nach oben mit. Durch diese Bewegung des exzentrischen Mitnehmers 264
wird die Platte 262 und damit der Spindelansatz 252 des Drehkörpers um ca. 600 in
eine zweite Stellung gedreht. In dieser zweiten Stellung verbindet der Hohlraum
256 die Einlaßöffnung 240 mit dem Schlitz 244.
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In einer weiteren Phase des Arbeitszyklus wird durch die Drehung des
Steuerungsteils 44 der Mitnehmer 224 über die Kurvenbahn 220 der Hebelwange 214
geführt und belastet dadurch die Hebelwange 214 nach außen, so daß das den Gabelkopf
222 tragende Ende des Hebels um den Zapfen 210 nach unten wieder in die erste Stellung
zurückschwenkt. Bei Bewegung des Hebels 206 aus seiner zweiten in die erste Stellung
wird der exzentrische Mitnehmer 264 im Schlitz 266 des Gabelkopfes 222 nach unten
belastet, wodurch die Scheibe 262 und der Spindelansatz 252 des Drehkörpers um ca.
600 aus der zweiten in die erste Stellung gedreht werden, so daß sich auch die Hohlräume
256 und 258 um ca. 600 drehen. In dieser ersten Stellung verbindet der Hohlraum
256 die Einlaßöffnungen 236 und 238 miteinander, während die Verbindung zwischen
der Einlaßöffnung 240 zur Kammer des Gehäuses 232 gesperrt ist.
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Wie ersichtlich, bleiben während der zwischen den Stellungen nach
Fig. 4 und 5 (Fig. 7 und 8 des Hauptpatents) ablaufenden Umlaufphase des exzentrischen
Mitnehmers 50 der Hebel 206 und der Drehkörper 250 in der ersten Stellung unbeweglich
stehen.
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Sobald jedoch der exzentrische Mitnehmer 50 den in Fig. 5 gezeigten
Punkt seiner Umlaufbahn erreicht hat und im Uhrzeigersinn weiterdreht, werden der
Hebel 206 und damit die Ventilanordnung 230 über den exzentrischen Mitnehmer 204
in ihre jeweiligen zweiten Stellungen bewegt.
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Nach Erreichen der zweiten Stellung erfolgt keine weitere Bewegung
des Hebels 206 oder der Ventilanordnung 230 mehr, sobald der exzentrische Mitnehmer
50 seine in Fig. 6 (Fig. 9 des Hauptpatents) gezeigte Stellung erreicht hat. In
diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß zwischen den in Fig. 5 und 6 (Fig. 8 und
9 des Hauptpatents) geigten Stellungen des exzentrischen Mitnehmers 50 und während
der Bewegung des Hebels 206 sowie der Ventilanordnung 230, keinerlei Auf- oder Abbewegung
der Platte 86 oder der Kolben 84, 88 und 90 erfolgt.
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Sobald der exzentrische Mitnehmer 50 über den Motor 38 in die in Fig.
7 (Fig. 10 des Hauptpatents) gezeigte Stellung gedreht worden ist und kurz bevor
die Mitnehmer 46 und 48 den auf der Rückseite der Montageplatte 36 gelagerten Hebel
54 zur Unterbrechung der den Motor 38 speisenden Kontakte beaufschlagen, wird der
zweite exzentrische Mitnehmer 224 über die Kurvenbahn 220 geführt und bewirkt dadurch
die Rückkehr des Hebels 206 und des Drehkörpers 250 in die erste Stellung. Anschließend
wird die Vorrichtung durch den Hebel 54, der die den Motor 38 mit Strom versorgenden
Kontakte unterbricht, sofort außer Betrieb gesetzt.
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Bei der Vorrichtung nach dem Hauptpatent wird ein Kolbenschieberventil
123 kurz vor Ende der ersten Hälfte der Umdrehung des Steuerungsteils 44 mit seinem
exzentrischen Mitnehmer 50 aus seiner ersten in die zweite Stellung gebracht und
kehrt kurz vor Ende der zweiten Hälfte der Umdrehung des Steuerungsteils 44 mit
dem Mitnehmer 50 aus seiner zweiten Stellung in die erste zurück.
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Im vorliegenden Fall bewegt sich der Hebel 206 nach Beendigung der
Drehbewegung des exzentrischen Mitnehmers 50 zwischen den in Fig. 5 und 6 (Fig.
8 und 9 des Hauptpatents) gezeigten Stellungen und nach erfolgter Wiederaufnahme
seines Umlaufs durch Betätigen des Schaltermechanismus 26 aus seiner ersten in die
zweite Stellung. Aus seiner zweiten Stellung kehrt der Hebel 206 in die erste Stellung
zum gleichen Zeitpunkt zurück wie der Dreharm der älteren Ausführung.
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Der Unterschied in der zeitlichen Abstimmung der Bewegungen aus der
ersten in die zweite Stellung ist eigentlich bedeutungslos, da die Platte 86 kurz
vor Ende der ersten halben Umdrehung und kurz nach Einleitung der zweiten halben
Umdrehung des exzentrischen Mitnehmers 50 stehenbleibt.
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Während der Abwärtsbewegung der Platte 86 und des Kolbens 84 in der
Kammer 70 wird aus einem Verdünnervorrat durch einen Schlauch 200 Verdünner durch
die Öffnungen 156 und 154
der Schaltventilanordnung 140 über die
oeffnungen 236 und 238 der Ventilanordnung 230 und schließlich durch die Öffnung
80 in die Verdünnerkammer 70 gesaugt. Durch die Abwärtsbewegung des Kolbens 90 wird
auf die gleiche Weise wie bei der Ausführung nach dem Hauptpatent eine Probenmenge
in die ungeeichte Pipette 22 eingesaugt.
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Auch die Abwärtsbewegung des Kolbens 88 geschieht auf gleiche Weise,wie
in dem Hauptpatent beschrieben. Während dieser Phase der Umlaufbewegung ist die
Einlaßöffnung 240 der Ventilanordnung 230 versperrt.
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Während der Aufwärtsbewegung der Platte 86 und der Kolben 84, 88 und
90, während der der Hebel 206 sich in seiner zweiten Stellung befindet, entweicht
der in der Kammer 68 verdrängte Verdünner auf die gleiche Weise wie in dem Hauptpatent
beschrieben. Das in der Kammer 70 durch Aufwärtsbewegung des Kolbens 84 verdrängte
Verdünnervolumen strömt durch die Einlaß- und Auslaßöffnung 80. hinaus und durch
die Einlaßöffnung 238 über den Hohlraum 256 und den Schlitz 246 in die Kammer des
Gehäuses 232 der Ventilanordnung 230. Durch den in die Kammer des Gehäuses 232 eindringenden
Verdünner wird Verdünner über zwei Strömungswege hinausgedrängt.
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Der erste Weg verläuft durch die Einlaß- und Auslaßöffnung 235, zu
über das Einweg-Rückschlag-Ventil 204, den Flüssigkeitskanal im Montageblock 20
und durch die Düse 24 hinaus in das bereitgestellte Gefäß. Der zweite Weg führt
aus der Kammer des Gehäuses 232 durch den Schlitz 244 in der Seitenwand 242 des
Gehäuses 232 über den Hohlraum 258 durch die Einlaßöffnung 240 in die schaltbare
Einlaßöffnung 168, über den Hohlraum 194 durch die schaltbare Einlaßöffnung 170
der Schaltventilanordnung 140, durch die Einlaß- und Auslaßöffnung 76 bis in die
Kammer 68 und von dort durch die Einlaß- und Auslaßöffnung 78, durch die schaltbare
Einlaßöffnung 162 der Schaltventilanordnung 140 hinaus und über den Flüssigkeitskanal
im
Montageblock durch die Pipette 22 in das Gefäß. Dieser Strömungsweg
des Verdünners gewährleistet, daß die durch die Pipette 22 angesaugte Probe wieder
restlos ausgeschieden wird und bewirkt gleichzeitig eine Spülung der Innenwandungen
der Pipette 22, so daß sich keine Probe mit einer nachfolgend angesaugten und zu
verdünnenden Probe vermischen kann.
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P a t e n t a n s p r ü c h e Selbsttätige Vorrichtung zum Verdünnen
einer angesaugten Probe mit einem Verdünner, wobei Probe und Verdünner in einem
feststehenden Verhältnis gemischt werden, mit einer Verdünnerkammer, in welcher
ein erster Kolben auf- und abbewegbar ist, einer ersten Probenkammer, in welcher
ein zweiter Kolben auf- und abbewegbar ist, einer mit dem ersten und zweiten Kolben
verbundenen Kupplungsvorrichtung, wobei durch die Hubbewegung des ersten Kolbens
in der Verdünnerkammer ein erstes Volumen und durch die Hubbewegung des zweiten
Kolbens in der Probenkammer ein zweites Volumen derart verdrängbar ist, daß die
beiden Volumen bei Hubbewegung der beiden Kolben um die gleiche Strecke in einem
exakt festgesetzten Verhältnis stehen, ferner mit einem mit der Probekammer verbindbaren
Probenansaug- und -ausströmkanal, durch welchen während der Bewegung des zweiten
Kolbens zwischen seiner ersten und zweiten Stellung eine Probe ansaugbar und während
der Bewegung des zweiten Kolbens zwischen seiner zweiten und ersten Stellung ausscheidbar
ist, einem Ansaugweg für den Verdünner, der mit der Verdünnerkammer während der
Bewegung des ersten Kolbens zwischen der ersten und zweiten Stellung verbunden ist
und mit einem Verdünnerausströmweg, welcher mit der Verdünnerkammer während der
Bewegung des ersten Kolbens zwischen der zweiten und der ersten Stellung verbunden
ist, nach Patent .................. (Patentanmeldung P 25 00 527.0), gekennzeichnet
durch eine mit der Verdünnerkammer, dem Verdünneransaugweg und dem Verdünnerausströmweg
verbundenen Ventilanordnung (230), welche zur Verbindung der Verdünnerkammer mit
dem Verdünneransaugweg während der Bewegung des ersten Kolbens zwischen der ersten
und zweiten Stellung und zur
Verbindung der Verdünnerkammer mit
dem Verdünnerausströmweg sowie des Verdünnerausströmweges mit dem Probeneinlaß-und
-ausströmkanal während der Bewegung des ersten Kolbens zwischen der zweiten und
ersten Stellung betätigbar ist, durch eine Antriebsvorrichtung (96, 98, 50, 44,
38) mit einem Drehmotor (38), mit welchem ein mitdrehendes Steuerungsteil (44) verbunden
ist, einem einerseits mit dem Steuerungsteil und andererseits mit der Ventilanordnung
in Verbindung stehenden Hebel (206), der aus einer ersten in eine zweite Stellung
während der Bewegung der Kolben zwischen der zweiten und ersten Stellung schwenkbar
ist, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung durch die Schwenkbewegung
des Hebels in seine erste Stellung zur Verbindung der Verdünnerkammer mit dem Verdünneransaugweg
und während der Schwenkbewegung des Hebels in seine zweite Stellung zur Verbindung
des Verdünnerausströmweges mit der Verdünner kammer sowie mit dem Probenansaug-
und -ausströmkanal betätigbar ist.
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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen am Steuerungsteil
(44) vorgesehenen ersten exzentrischen Mitnehmer (50), über welchen die Eupplungsvorrichtung
zwischen der ersten und zweiten Stellung unter Verschiebung der Kolben um gleiche
Strecken auf- und abbewegbar ist, und einen mit dem Hebel (206) zusammenwirkenden
zweiten exzentrischen Mitnehmer (224) des Steuerungsteils, über welchen der Hebel
während der Bewegung der Kolben zwischen der zweiten und ersten Stellung in seine
erste und zweite Stellung schwenkbar ist.
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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Hebel
(206) zwei Kurvenbahnen (216, 220) vorgesehen sind und daß der Hebel bei BeauSschlagung
der ersten Kurvenbahn (216) durch den zweiten exzentrischen Mitnehmer (224) in die
zweite Stellung und durch Beaufschlagung seiner zweiten Kurvenbahn (220) durch den
zweiten exzentrischen Mitnehmer in seine erste Stellung schwenkbar ist.