DE2728965A1 - Fluessigkeitsdosiervorrichtung - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Dosieren bzw. Austeilen von Flüssigkeiten. Im einzelnen dient die Vorrichtung zum Austeilen kleiner Volumina eines flüssigen Materials in einer automatischen, eingestellten Weise bezüglich der Schnelligkeit, der Ausgabekraft, der Wiederholbarkeit und mit der Möglichkeit eines Abgebens einer einzelnen Portion oder gleichzeitig mehrerer Portionen.

Herkömmliche Verfahren zum Austeilen kleiner Volumina betreffen beispielsweise die Verwendung von Hebern bzw. Spritzen, Pipetten, Kapillaren und anderen manuellen Vorrichtungen, die jeweils eine einzelne Portion abgeben. Diese Vorrichtungen arbeiten nicht in einer kontinuierlichen Weise, da sie jeweils über dieselbe Düse bzw. Mündung zu füllen sind, über die der Austeilungsvorgang erfolgt. Dies ist zeitraubend und ungeeignet zum Austeilen von hunderten von Portionen pro Tag. Darüberhinaus kann bei diesen Vorrichtungen die Austeilungskraft nicht konstant gehalten oder einstellbar gemacht werden zum Mischen der abgegebenen Flüssigkeit, wie eines Reagenz, durch Injizieren bzw. Einspritzen der Flüssigkeit in eine andere Flüssigkeit, beispielsweise in einer wiederholbaren Weise. Herkömmliche automatische Austeilungs- und Verdünnungsvorrichtungen sind teuer, da ihr Prinzip auf der Verwendung von Präzisionsspritzen, Schrittmotoren, elektrischen Ventilen und Luftkompressoren basiert. Wegen ihrer Kompliziertheit haben diese herkömmlichen Austeilungsvorrichtungen viele bewegliche und abnutzende Teile.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb in der Schaffung einer einfachen und preiswerten Vorrichtung, die in schneller und automatischer Weise Reagenzien und Flüssigkeiten bemessen und austeilen kann.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich eine Vorrichtung der im Oberbegriff genannten Art durch eine Einheit mit einem kompressiblen sowie expandierbaren Faltenbalg und einem Solenoid

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zum Betätigen des Faltenbalgs aus. Die Vorrichtung basiert auf dem Prinzip einer Bemessung von Flüssigkeitsvolumina mittels eines zusammendrückbaren und expandierbaren Faltenbalgs, der beim Zusammendrücken ein der Änderung seines Innenvolumens entsprechendes Flüssigkeitsvolumen abgibt. Eine solche Vorrichtung hat wenige bewegliche Teile und einen einfachen Aufbau. Sie erfordert zum Austeilen der Flüssigkeit einen kleinen Energieaufwand, da die Reibungskräfte minimal sind. Das Prinzip erlaubt eine Vielseitigkeit im Aufbau und bezüglich der Anwendungen.

Die Vorrichtung kann kleine Volumina im Bereich von Mikrolitern bis Millilitern entweder als einzelne Portion oder als wiederholbare Portionen gleichzeitig in einen oder mehrere Behälter abgeben, wie Prüfröhrchen oder Fläschchen, und zwar mit einer besseren Genauigkeit als o,5 % und einer besseren Wiederholbarkeit al· o,2 %. Es können zwei unabhängige Austeilungssysteme in einem Instrument untergebracht werden, und in diesem Fall kann die Vorrichtung als eine Verdünnungsvorrichtung oder zum Austeilen zweier verschiedener Flüssigkeiten oder Reagenzien benutzt werden, wobei diese Vorgänge gleichzeitig oder in einer Folge durchgeführt werden.

Die Vorrichtung besitzt einen von einem Solenoid betätigten Flüssigkeitspumpfaltenbalg. Der Flüssigkeitsstrom von einem Behälter durch den Faltenbalg sowie die Abgabedüsen bzw. -mündungen wird mittels zweier Rückschlagventile oder Solenoidventile in der Flüssigkeitsansaugleitung und der Flüssigkeitsablaßleitung erzielt, wobei diese Ventile die Flüssigkeit nur in einer Richtung strömen lassen. Eine stufenlose Volumenwahl ergibt sich durch Einstellen der Hublänge des Solenoids. Die Austeilungskraft und -geschwindigkeit werden mittels der Betriebsspannung des Solenoids und des Durchmessers der Austeilungsdüse bzw. -mündung reguliert.

Die vorliegende Erfindung kann bei einer von Hand gehaltenen, pistolenartigen, automatischen, Einfachkanal- oder Mehrfachkanal-Vorrichtung oder in einem Tisch-Aufsatzlaborinstrument mit einem 7DQRP 1 / 1 npq - 4 -

oder einer Vielzahl von unabhängigen Solenoid-Faltenbalgausteilungssysteinen angewendet werden. Beim Verwenden zweier Systeme kann das Instrument als eine Verdünnungsvorrichtung oder als eine Austeilungsvorrichtung für zwei Reagenzien benutzt werden. Das Austeilen kann entweder durch eine oder eine Vielzahl von Düsen bzw. Mündungen erfolgen. Bei einem Mehrfachkanalmodell ermöglicht ein automatischer Transportmechanismus für einen Probenauflagetisch ein Austeilen einer Flüssigkeit oder eines Reagenz in einer Stunde in viele hundert Teströhrchen, Fläschchen oder dergleichen

Die vorstehenden Merkmale der Erfindung sind schematisch in der einzigen Figur dargestellt, die einen aus Metall, Teflon oder einem anderen harten Material hergestellten Faltenbalg 1, der ein oder mehrere Faltungen aufweist, zeigt. Dieser Faltenbalg sorgt für einen Pumpvorgang, wenn er von einem Solenoid 2 zusammengedrückt wird und in seinen aufgeblähten bzw. aufgeblasenen Zustand zurückkehrt, und zwar durch seine eigene Federwirkung oder durch eine Zubehörfeder im Inneren des Faltenbalgs. Ein Rohr 1o hat am Ansaugende ein Rückschlagventil oder Solenoidventil 4 und am Auslaßende ein anderes Rückschlagventil oder Solenoidventil 3. Die Ventile sorgen in Verbindung miteinander dafür, daß die Flüssigkeit nur in einer Richtung strömt. Die Hubbewegung des Faltenbalgs wird durch ein Solenoid 2 erzeugt, dessen Position in bezug auf den Faltenbalg geändert werden kann, um den Hub und das vom Faltenbalg abgegebene Flüssigkeitsvolumen einzustellen. Mittels einer elektrischen Steuerschaltung 6 können das Solenoid und der Faltenbalg dazu veranlaßt werden, jeweils einen einzigen Hub oder eine Vielzahl von Hüben durchzuführen.

Wenn die Vorrichtung in einer einkanaligen Betriebsweise benutzt wird, wird Flüssigkeit von einem Reservoir bzw. Behälter 5 durch das Rückschlagventil 4 in den Faltenbalg gesaugt und durch den Hub des Solenoids durch das Rückschlagventil 3, durch ein Ablaßrohr 8 und durch eine Düse bzw. Mündung in einen Aufnahmebehälter gedrückt. Wenn die Vorrichtung in der mehrkanaligen Betriebsweise benutzt wird, wird die Flüssigkeit von dem Faltenbalg 1 durch das Ventil 3 sowie das Rohr 8 in eine Teilungskammer 11 gedrückt, die

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zwei oder mehr gleich große Auslaßrohre hat, welche in Düsen bzw. Mundstücken 12 gleicher Länge und gleichen öffnungsdurchmessers enden. Es können auf einem Ablegetisch bzw. in einer Rinne 13 Aufnahmebehälter 14 angeordnet werden, die unter den Düsen bzw. Mundstücken automatisch transportiert werden können.

Das Austeil- bzw. Abgabevolumen wird durch den wirksamen Oberflächenbereich des Faltenbalgs und durch die Hublänge beim Zusammenpressen des Faltenbalgs reguliert bzw. bestimmt. Der wirksame

2 2 Oberflächenbereich des Faltenbalgs kann von o,1 cm bis 1oo cm variieren, während die Hublänge von ο bis 1o mm variiert, und zwar bei Edelstahl- oder Teflonfaltenbälgen sowie einer Verwendung herkömmlicher Gleichstrom-Solenoide. Die Federrate oder -konstante des Faltenbalgs ist die in Newton (N) gemessene Kraft, die zum Zusammendrücken des Faltenbalgs über eine Distanz von 1 mm benötigt wird, und diese Federkonstante variiert bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Abhängigkeit von der Faltenbalggröße in dem Bereich von o,1 - 1o N/mm. Der kleinste Wert von o,1 N/mm gilt für ein Abgabevolumen von etwa 1o Mikrolitern, während der größte Wert von 1o N/mm für etwa 2o Milliliter gilt. Die Solenoidkraft wird etwa zweimal so groß wie die entsprechende Federkonstante des Faltenbalgs gewählt. Die Solenoidkraft und die FaItenbalgfederkraft steigen in derselben Richtung, das heißt, wenn der Faltenbalg mit dem Solenoid zusammengedrückt wird, steigt die Solenoidkraft gleichzeitig, wenn der Faltenbalg mehr Kraft zum weiteren Zusammenpressen benötigt. Etwa die Hälfte der Solenoidkraft wird zum Abgeben bzw. Herausdrücken der Flüssigkeit aus dem Faltenbalg benötigt, und die maximalen Kräfte der benutzten SoIenoide liegen im Bereich von o,5 N - 3o N.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch als eine Einbauausteilungsvorrichtung für Reagenzien in analythischen bzw. Analyseinstrumenten benutzt werden, wie in Enzym-, Substrat- und Lumineszenz-Analysatoren oder dergleichen. In diesen Instrumenten kann die Solenoid-Faltenbalgvorrichtung zum Injizieren von Reagenzien in ein Prüfrohr, ein Fläschchen oder eine Durchflußküvette angewendet werden, wobei hierin die Probe enthalten ist. Auf diese 709881/1089 " ⁶ "

Weise kann das Mischen von Reagenzien und einer Probe mit wiederholbarer Genauigkeit und Geschwindigkeit durchgeführt werden, wodurch es möglich wird, kinetische Messungen ohne komplizierte Pump- und Mischsysteme durchzuführen.

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Claims (5)

G 51 o21 -su Firma Lumac International N.V., Blenchiweg 4o, Wi11emstad, Curacao Flüssigkeitsdosiervorrichtung Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Dosieren kleiner Flüssigkeitsvolumina, gekennzeichnet durch eine Einheit mit einem kompressiblen sowie expandierbaren Faltenbalg (1) und einem Solenoid (2) zum Betätigen des Faltenbalgs (1).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (1) mit einer Flüssigkeitseinlaßleitung (1o) und einer Flüssigkeitsauslaßleitung (8, 9) verbunden ist, wobei jede der Leitungen mit einem Rückschlagventil oder einem Solenoidventil (3, 4) versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des Faltenbalgs (1) durch eine Einstellung der Position des Solenoids (2) relativ zum Faltenbalg (1) gesteuert werden kann.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit mit dem Faltenbalg (1) und dem Solenoid (2) mit einer elektrischen Steuerschaltung (6) zum Betreiben der Einheit als eine Einfachhub- oder Mehrfachhub-Austeilungsvorrichtung verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg eine Federkonstante von o,1 bis 1o N/mm hat, daß die Solenoidkraft etwa doppelt so groß wie die Federkraft des Faltenbalgs mit maximalen Werten von o,5 bis 3o N ist und daß die Solenoidkraft sowie die Faltenbalgfederkraft in derselben Richtung bzw. gleichsinnig steigen.

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ORIGINAL INSPECTED