DE2736551B2 - Pipette - Google Patents
PipetteInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/02—Burettes; Pipettes
- B01L3/021—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids
- B01L3/0217—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids of the plunger pump type
- B01L3/0234—Repeating pipettes, i.e. for dispensing multiple doses from a single charge
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Description
ίο Die .ndung betrifft allgemein Kolbenpipnten und
insbesondere Kolbenpipetten für die wiederholte Ausgabe von Flüssigkeit
In den letzten Jahren sind immer mehr in cer Hand zu haltende Flüssigkeitsausgabepipetten in Laboratorien
is zur Durchführung von chemischen Untersuchungen in
Gebrauch gekommen. Das wichtigste Verwendungsgebiet für solche Geräte sind medizinische und klinische
Laboratorien, wo präzise Flüssigkeitsvolumina einer Flüssigkeit und einer zu untersuchenden Probe gemischt
werden müssen. Eine solche Pipette weist einen Kolbenzylinder und einen dicht eingesetzten Kolben
auf. Ein Ende der Pipette, das in Strömungsmittelverbindung mit dem Kolbenzylinder steht wird in die zu
übertragende Flüssigkeit eingetaucht ein präzises Volumen wird aufgezogen, gewöhnlich in eine wegwerfbare
Spritze, und diese Flüssigkeit wird mit der Pipette in einen anderen Behälter entladen (US'-PS RE 27 637,
38 55 867,39 18 308 und 38 82 729).
Eine andere bekannte Pipettenart zur Verwendung in chemischen und medizinischen Laboratorien ist eine, bei
denen ein Flüssigkeitsvolumen in die Pipette eingezogen und dann i,r\ bekannter Teil dieses Volumens
jedesmal dann ausgegeben wird, wenn der Pipettenknopf gedrückt wird (DE-OS 22 03 174) bzw. kurzzeitig
aus einer Raststellung freigegeben wird (US-PS 2091404).
Die Erfindung geht von einer Kolbenpipette der letztgenannten Art aus, wie sie im Oberbegriff des
Anspruchs 1 definiert ist.
Bei dieser bekannten Kolbenpipette (siehe auch US-PS 31 61 323) ist es zwar mögiic!i. den Pipettenkolben
und den Kolbenzylinder von der Betätigungseinheit zu lösen, sei es zwecks Reinigung der Pipettenkolbeneinheit,
sei es zwecks Auswechslung zur Änderung des Pipettiervolumens. Das Auswechseln bringt jedoch die
Gefahr mit sich, daß der bei relativ kleinen Pipettiervolumina sehr dünne kolben versehentlich verbogen wird.
Überdies ist die Anordnung dieser bekannten Kolbenpipettc
für die Handhabung sehr ungünstig, da der Betätigungsknopf seitlich versetzt zur Kolbeneinheit
angeordnet ist und vor allem orthogonal zur Achse der Kolbeneinheit betätigt werden muß.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Kolbenpipette
dieser Art verfügbar zu machen, bei der eine Betätigung im wesentlichen koaxial zur Kolbeneinheit
möglich ist und bei der das Lösen der Kolbeneinheit (die ja dann nicht mehr von oben zugänglich ist, wie bei der
bekannten Kolbenpipette) trotzdem ohne weiteres möglich ist, wobei die Gefahr einer Verbiegung der
Kolbenstange ausgeschaltet sein soll.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 aufgeführten Maßnahmen gelöst.
Damit größere Toleranzen für den Gleitnocken einerseits und das damit zusammenwirkende Kolbenen-
*>5 de andererseits zulässig sind, wird der Gleitnocken
zweckmäßigerweise gemäß Anspruch 2 ausgebildet.
Bei einer derartigen Ausbildung des Gleitnockens ergibt sich die Möglichkeit, für diesen eine Zwischen-
stellung vorzusehen, ohne daß die einwandfreie Festlegung des Kolbens leidet. Eine solche Zwischenstellung kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung
zur einwandfreien Lösung eines speziellen Problems ausgenutzt werden. Der Anschlußblock der erfindungsgemäßen Kolbenpipette muß weit genug vorgeschoben
werden, damit die Kolbeneinheit gelöst werden kann. Wenn das durch den normalen Betätigungsmechanismus der Betätigungseinheit erfolgt, besteht die Gefahr,
daß der Anschlußblock versehentlich während des Normalbetriebes in die Lösestellung kommt Um das zu
vermeiden, wird gemäß der Ausbildung der Erfindung nach Anspruch 3 eine Möglichkeit geschaffen, ein
anderes Betätigungselement der Betätigungseinheit dazu zu verwenden, den Anschlußblock in die
Lösestellung zu bringen. Ein solches zusätzliches Betätigungselement ist sowieso erforderlich, wenn ein
spezieller Ratschenmechanismus zum Vorschub des Kolbens verwendet wird, da mit einem solchen
Ratschenmechanismus ein Füllen der Pipette ein zusätzliches Betätigungselement erfordert, so daß
wenigstens bei derartigen Kolbecpipetten kein zusätzlicher Aufwand erforderlich ist
Um mit Kolbenpipetten der hier interessierenden Art exakte Volumina ausgeben zu können, ist es erforderlieh, den Luftraum zwischen zu pipettierender Flüssigkeit und Kolbenunterseite so klein wie möglich zu
halten. Das geschieht beim erstmaligen Füllen einer neuen oder gereinigten Kolbeneinheit dadurch, daß der
Kolben über seinen normalen Arbeitsweg hinaus jo möglichst bis an das Ende des Zylinders in diesen
hineingeschoben wird. Um das auch bei einer erfindungsgemäßen Kolbenpipette durchführen zu können,
ohne versehentlich die Kolbeneinheit von der Betätigungseinheit zu lösen, wird gemäß Anspruch 4 eine
Sicherung in der Weise geschaffen, daß zum Erreichen der Löseposition zunächst die Kolbeneinheit gegenüber
der Betätigungseinheit verschiebbar gemacht werden kann, und erst die Eröffnung dieser Verschiebemöglichkeit den Weg für den Anschlußblock bis zur
Löseposition freigibt
Eine Koloeneinheit, die speziell für die vorteilhafteste
Ausführungsform der Erfindung geeignet ist, ergibt sich aus Anspruch 6.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 die Verwendung einer Kolbenpipette für die wiederholte Entladung von gleichen Flüssigkeilsvolumina am Beispiel einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig.2 das Füllen der Pipette nach Fig. 1 mit
Flüssigkeit;
F i g. 3 die leicht lösbaren Bauteile der Pipette nach F i g. 1 und 2;
Fig.4 eine auseinandergezogene Darstellung der
inneren Konstruktion der Pipette nach F i g. 1 bis 3;
F i g. 5 einen Längsschnitt durch die Pipette nach Fig. Ibis4;
Fig,6, 7 und 8 den oberen Teil der internen
Komponenten der Pipette gemäfl F i g. 5 in verschiedenen Positionen;
F i g. 9 bis 14 verschiedene Schnitte durch die Pipette
nach den Fig.] bis 8 entsprechend den Linien 9-9,
10-10,11-11.12-12,13-13und 14-14in Fig.5;
Fig. 15 und 16 gewisse Hauptkomponenten der Pipette nach Fig. 1 — 14 in zwei verschiedenen Positio- μ
nen:
Fig. 17 —22 Schnitte durch den unteren Teil der
Pipette nach Fig. 1 — 16, wobei die internen Kompon
tenten verschiedene Positionen einnehmen;
Fig.23 eine auseinaidergezogene Darstellung einiger Komponenten der Pipette nach Fi g. 1 —22;
Fig.24. 25 u. 26 eine Aufsicht auf die drei
Komponenten, die in F i g. 23 dargestellt sind, und
Fig.27 und 28 Kolbeneinheiten unterschiedlicher Größe, die mit der Pipette nach F i g. 1 —26 verwendbar
sind.
Die gesamte Arbeitsweise einer Kolbcnpipette soll
anhand der Fig. 1—3 beschrieben werden. Eine Betätigungseinheit 11 weist einen Hauptgehäuseteil 13
und einen Klemmdeckel 15 auf. Diese beiden Komponenten bilden ein längliches Pipettengehäuse, das von
einer menschlichen Hand leicht auf der Außenseite ergriffen werden kann und im Inneren den größten Teil
der arbeitenden Teile der Pipette enthält Eine Handgriff-Kappe 17 ist an einem Ende des Pipettengehäuses angeordnet Ein Kolbenvorschubknopf 19 ist an
einem Klinkenstab 21 befestigt, eier in die Pipette hineinreicht Ein getrennter Lade-Schiebeknopf 23 ist
an einem Ladeschlitten 25 befestigt der auch in das Innere der Pipette reicht um verschiedene Operationen
durchzuführen, die im folgenden beschiVben werden.
Eine Kolbeneinheit 27 ist lösbar am anderen Ende der
Betätigungseinheit 11 mittels eines Kolbeneinheit-Freigabekragens 29 befestigt der an das andere Ende des
Hauptgehäuseteils 13 angeschraubt ist Die Kolbeneinheit 27 weist als Hauptkomponente einen Zylinder 31
auf. Eine Kolbenstangeneinheit 33 gleitet innerhalb des Zylinders 31 hin und her. Eine Nadel 35 ist lösbar an
einem freien Ende des Zylinders 31 befestigt Solche Spitzen sind im Handel erhältlich und sind gewöhnlich in
einer hygienischen Abdeckung 37 enthalten.
Der allgemeine Betrieb dieses Gerätes wird cn Verbindung mit Fig. 1—3 beschrieben. Wenn Flüssigkeit innerhalb des Zylinders 31 vorhanden ist wird ein
gewünschtes Flüssigkeitsvolumen, beispielsweise ein Tropfen 38, dadurch aus der Nadel 35 ausgegeben, daß
der Knopf 19 einmal voll herabgedrückt wird, bis ein formschlüssiger Anschlag gefühlt wird. Der Kisopf 19
kehrt federnd in seine Normalposition zurück und ein weiterer Flüssigkeitstropfen kann dadurch erhalten
wfc.xien, daß wieder der Knopf 19 in ähnlicher Weise
gedrückt wird. Wenn die Kolbeneinheit 33 soweit wie möglich in den Zylinder 31 hineingetrieben ist muß der
Zylinder 31 wieder mit Flüssigkeit gefüllt werden, wie in
Fig.2 dargestellt Wenn der Ladeschlitten 23 durch
seinen Knopf 23 gezogen wird, wird die Kolbenstangeneinheit 33 aus der Kolbenkammer 31 in die Betätigungseinheit U zurückgezogen und damit wird Flüssigkeit
durch die Nadel 35 eingezogen. Wenn die Pipette mit einer anderen Flüssigkeit verwendet werden soIL wird
die Kolbeneinheit 27 abgenommen und entweder gesäubert oder eine neue an der Betätigungseinheit U
befestigt
Der Innenaufbau der Betätigungseinheit 11, der die
schrittweise Flüssigkeitsausgabe und die Flussigkeitsfüllung ermöglicht, wird hauptsächlich in Verbindung mit
Fig.4 und 5 beschrieben. Eine zentrale interne Komponente irt ein Zalmstangentragschlitten 41, de;
eine Zahnstange %J auf einer Seite trägt An einem Ende
des Zahnstangentragschlittens 41 befindet sich ein Anschlußblock 45, der es erlaubt, die Kolbensta^igeneinheit 33 lösbar daran zu befestigen, die noch näher
erläutert wird.
Eine Klinke 49 mit einer in die Zahnstangenzähne eingreifenden Spitze 51 ist an einem Stab 53 befestigt
der seinerseits an dem Stab 21 des Knopfes 19 befestigt
ist. Die Klinke 49 ist am Punkt 55 angelenkt, bei dem es sich um einen dünnen, geformten Kunststoffbereich
handelt, der leicht um den begrenzten Betrag verbiegbar ist, der für den Betrieb des Gerätes benötigt wird.
Eine freitragende Feder 57 drängt die Klinke 49 normalerweise so. daß sie um das Gelenk 55 derart
rotiert, daß die Spitze 51 in eine Zahnlücke der Zahnstange 43 eingreift.
Eine Klinkenführung 59 wird fest mit Bezug auf das Hauptgehäuseteil 13 gehalten und enthält eine öffnung,
durch die die Stäbe 21 und 53, und ein oberer Teil 61 der Klinke 49 hin- und hergleiten. Eine Feder 63 ist
innerhalb der Klinkenführung 59 vorgesehen, um normalerweise die obere abrupte Kante des Oberteils
61 der Klinke 49 in Eingriff mit einem passenden Vorsprung 65 (F i g. 5) der Klinkenführung 59 zu halten.
Die durch das Drängen der Feder 63 bewirkte Ruhelage ist in Fig. 5 dargestellt. Die Klinkenführung 59 ist so
<\^terttiArl Waft Je|1 LJJri nrts4 t-Jarcrioitvljo» Aar Qtan 51
und der Klinkeneinheit 49 parallel zum Gleitweg des Zahn&tangentragschlittens 41 verläuft.
Zwischen diesen beiden parallelen Gleitwegen befindet sich eine Trennwand 66, die Teil der
Künkenführung 59 ist. Eine Endfläche 67 der Wand 66 dient als Nocken für die Klinke 49. Eine Unterseite 69
der Klinke 49 reitet als Nockenfolger über der Nockenfläche 67 und wird mit der Blattfeder 57 gegen
diese gedrängt. Die Form der Unterseite 69 und die Form und Position der Nockenfläche 67 sind so, daß die
in die Zahnstange 43 eingreifende Spitz·' 51 der Klinke 49 normalerweise von der Zahnstange 43 gelöst ist, eine
Position, die in F ig. 5 dargestellt ist. Wenn der Knopf 19 aber gedrückt wird, dreht sich die Klinke 49 um ihr
Gelenk 55 und über die Nockenfläche 67 in Eingriff mit
der Zahnstange 43, um die Zahnstange 43 um eine Distanz zu bewegen, bis die Füße 71 und 73 gegen eine
Anschlagwand 75 anschlagen, wie in Fig. 6 und 7 dargestellt. Es ist erwünscht, daß die Klinke 49 so
geformt ist, daß sie, mit Hilfe der freitragenden Feder 57, die Anschlagwand 75 zunächst nut ihrem Fuß 73
berührt, wie in Fig.6 dargestellt. Der Fuß 73 ist am
weitesten von der Zahnstange 43 entfernt. Dadurch sorgt ein weiteres Vordrängen der Klinke 49 gegen die
Anschlagwand 75, so daß der Fluß 7t auf die Wand 75 auftrifft, dafür, daß die Zahnstange 43 den gewünschten
Schritt vorgeschoben wird, ohne daß sie nach oben zurückgleitet. Diese Aufwärtsbewegung ist eine unerwünschte
Möglichkeit, die sich ergeben könnte, wenn der Fuß 71 als erster auf die Anschlagwand 75 auf trifft.
Sobald der Knopf 19 so weit in den Hauptgehäuseteil 13 hineingedrängt worden ist, wie durch die Anschlagwand
75 zugelassen wird, wie in F i g. 7 dargestellt, sorgt das Loslassen des Knopfes 19 dafür, daß die gesamte
Klinkenantriebseinheit mit der Feder 63 in eine Ruheposition zurückgeführt wird, die m F i g. 8 dargestellt
ist Damit die kleine Zugkraft, die dadurch verursacht wird, daß die Klinke 49 von der Zahnstange
43 entfernt wird, nicht bewirkt, daß sich diese
aufwärtsbewegt ist ein Andruckstück 77 verschiebbar in
einer Halterung 79 enthalten und wird mi; einer Feder 81 gegen den Zahnstangentragschlitten 41 gedrängt
Dadurch, daß irgendeine unerwünschte Bewegung der Zahnstange 43 in Aufwärtsrichtung entweder beim
Eingriff oder beim Lösen der Klinke 49 verhindert wird, ergibt sich der Vorteil, daß aus der Kolbenkammer 31
ein Flüssigkeiisvolumen entladen wird, das einen
höheren Grad an Genauigkeit und Wiederholbarkeit hat
Wie aus Fig. 5—8 erkennbar ist, sorgt ein einfaches
Drücken des Knopfes 19 dafür, daß sich der Zahnstangentragschlitten 41 nur um eine kleine Distanz
bewegt. Dadurch bewegt sich ein zylindrischer Kolben '■>
83 als Teil der Kolbenstangeneinheit 33 weiter nach unten durch eine Strömungsmitteldichtung 85 in den
Zylinder 31. um durch eine öffnung 87 am Ende des Zylinders 31 ein erwünschtes kleines Flüssigkeitsvolumen
zu entladen. Ein Nadelverriegeiungsadapter 89, der
i" als Teil des Endes des Zylinders 31 geformt ist, erlaubt
die Befestigung einer handelsüblichen Nadel 35. Die interne Passage der Nadel 35 ist mit der Passage 87 des
Nadelverriegelungsadapters 89 ausgefluchtet. Damit steht sie in Strömungsmittelverbindung mit dem
Zylinder 31.
Nach etwa 25 einzelnen Entladungen eines präzisen Flüssigkeitsvolumen durch die Nadel 35 ist der
Zahnstangentragschlitten 41 so weit nach unten gpirirhen worden, wie die Klinke 49 ihn treiben kann.
-'" Diese Position ist in Fig. 15 und 16 dargestellt. Die
Struktur, mit der der Kolben 83 nach oben aus üem Zylinder 31 herausgezogen werden kann, um diese
wieder mit llüssigkeit zu füllen, wie oben in Verbindung mit Fig. 2 besprochen, soll jetzt hauptsächlich in
-"> Verbindung mit F i g. 4,5,15 und 16 beschrieben werden.
Es wird dafür gesorgt, daß der Ladeschlitten 25 in den Schlitzen 91 und 93 einer Zahnstangenführung 95 hin-
und herr'eitet. Der Ladeschlitten 25 weist orthogonale
Vorsprünge 97 an dem Knopf 23 fern dem Ende auf.
i" Diese Vorsprünge 97 reiten innerhalb einer rechteckigen
Öffnung 99. die über die Länge der Zahnstangenführung 95 läuft. Der Zahnstangentragschlitten 4t weist
einen Kolbenrückzugsstift 101 auf. der auch innerhalb des Schlitzes 99 positioniert ist. Der Zahnstangentrag-
'""' schlitten 41 wird mit einer durch das Andruckstück 77
und die Feder 81 ausgeübten Kraft so gehalten, daß er gegen eine Außenfläche der Zahnstangenführung 95
hin- und hergleiten kann. Wenn der Ladeschlitten 25 so nach oben aus dem Hauptgehäuseteil 13 herausgezogen
4(1 wird, greifen die Vorsprünge 97 an der Unterseite des
Stiftes 101 an und ziehen den Zahnstangentragschlitten 41 (und damit die daran befestigte Kolbenstangeneinheit
33) aufwärts, wie deutlich in Fig. 16 dargestellt. Wenn die Nadel 35 in Flüssigkeit eingetaucht ist. wie in
■·' Fig.2 dargestellt, sorgt dieser Vorgang dafür, daß
zusätzliche Flüssigkeit in die Nadel und den Kolbenzylinder 31 eingezogen wird. Da die Vorsprünge 97 und
der Stift 101 eine Einwegverbindung zwischen dem Ladeschlitten 25 und dem Zahnstangentragschlitten 41
>° bilden, kann der Ladeschlitten 25 nach dem Füllen in
seine Ruhelage zurückgeführt werden, wie in F: g. 5
dargestellt ist, indem der Ladeschlittenknopf 23 so weit wie möglich in die Betätigungseinheit 11 gedrückt wird.
Der Ladeschlitten 25 kann auch verwendet werden, wenn sich der Zahnstangentragschlitten 41 in einer
gewissen Position befindet, um den Zahnstangentragschlitten 41 nach unten zu drängen, so daß der Kolben
83 in einer »Oberlauf«-Position geht Mit »Oberlauf«
soll gesagt werden, daß der Zahnstangentragschlitten 41 und der damit verbundene Kolben 83 weiter nach unten
getrieben werden als die Klinke 49 und die zugehörige Einheit ihn treiben kann. Eine solche Oberlaufposition
ist nützlich beim Füllen des Zylinders 31 mit Flüssigkeit, wie noch erläutert wird.
Ein zweiter Stift 105, der sich aus dem Anschlußblock 45 nach aaBsr. erstreckt, der Te·.! des Zahnstangentragschlittens
41 ist. ergibt einen Anschlag, gegen den die Unterseiten der Vorsprünge 97 des Ladeschlittens 25
gedrängt werden können. Aber damit der Stift 105 sich
nicht im Wege der Stange 25 befindet, wenn diese nach dem Laden in die Ruheposilion gem. Fig.5 zurückgeführt
wird, kann sich der Stift 105 sowohl durch einen Schlitz 108, der längs eines Großteils der Länge des '·
Ladeschlittens 25 verläuft, und den Schlitz 99 der Zahnstangenführung 95 erstrecken. Der Stift 105 dient
in self tr Anschlagposition, wenn der Ladeschlitten 25 in
der Weise nach oben gezogen wird, daß dem Stift 105 erlaubt wird, am offenen Ende des Schlitzes 108 an ι ο
einem Ende des Ladeschlittens 25 herauszutreten. Aber der Stift 105 ist weiterhin nur dann in einer Position, in
der er am Ende der Vorsprünge 97 eines abwärtslaufenden Schlittens 25 anschlagen kann, wenn der Mechanismus
innerhalb des Anschlußblockes 45 eine solche ι· Bewegung erlaubt.
Der Mechanismus innerhalb des AnschluDblockes 45 wird jetzt hauptsächlich in Verbindung mit F i g. 4, 7 und
u ucäCnricucn. Dcf Siiii iC5 i5i fcSt 5Π cinGiTi EiIuC
eines Nockenfolgerhalters 107 befestigt, der so gehalten wird, daß er innerhalb einer öffnung 109 des
Anschlußblockes 45 hin- und hergehen kann. Die öffnung 109 ist im wesentlichen senkrecht zum Laufweg
des Zahnstangentragschlittens41, wenn sich dieser beim
Betrieb der Pipette hin- und herbewegt. Eine Hülse 111 .-.
paßt mit ihrer öffnung über einen extremen Stangenendenteil 113 der Kolbenstangeneinheit 33, wobei diese
Kombination in einer öffnung irr Boden des Anschlußblockes aufgenommen wird, der durch die öffnung 109
und im wesentlichen senkrecht zu dieser passiert. Die m Kombination der Hülse 111 und des Stangenendes 113
paßt auch in eine ovale öffnung 115 des Nockenfolgerhalters
107. Die öffnung 115 orientiert den Stift 105 senkrecht zum Zahnstangenschlitten 25. Ein Anschlagstift
46, der durch die öffnung des Blockes 45 i<i hindurchtritt, dient dazu, für eine akkurate Positionierung
der Kolbenstange 33 zu sorgen, und zwar durch einen Anschlag gegen das Kolbenstangenende 113.
Fest an einem Ende des Nockenfolgerhalters 107 gegenüber dem Stift 105 ist ein Nockenfolger 117
befestigt. Eine Feder 119 ist zwischen dem Nockenfolger 117 und einer Seite des Anschlußblockes 45
gefangen, so daß die Gesamtheit von Nockenfolger 117
und Nockenfolgereinheit nach rechts, gesehen in den Zeichnungen, gedrängt wird. Innerhalb eines hohlen 4i
Teils des Nockenfolgers 117 befindet sich ein Plunger
121, der nach links, gesehen in den Zeichnungen, mit einer Feder 123 gedrängt wird. Der Plunger 121 wird
durch eine öffnung 125 in eine V-Kerben-Aufnahme 127 des Kolbenstangeinheitsende-Teils 113 gedrängt.
Der Plunger 121 ist so angespitzt, daß er sich der Form der Vertiefung 127 anpaßt. Es ist jedoch vorzuziehen,
daß eine Kante des Plungers 121 die obere Kante der Vertiefung 127 berührt, um das Stangenende 113 glatt
gegen den Anschlagstift 46 zu halten, statt daß die Spitze des Plungers 21 voll in die Vertiefung 127
eingreift. Das gewährleistet eine sichere Verbindung der
Kolbenstange 33 mit dem Block 45 ohne eine Relativbewegung dazwischen. Die Vertiefung 127 ist
vollständig um den Außenumfang des sonst zylindrisch geformten Stangenteils 113 geformt, so daß der Plunger
121 in der Vertiefung sitzen kann, ohne von der Drehposition der Kolbenstangeneinheit 33 abhängig zu
sein.
Wie am besten aus Fi g. 13 erkennbar ist erlaubt es
die ovaie Form der Öffnung 115 im Nockenfoigerhalter
107 dem Halter 107, eine Distanz zwischen den Extrempositionen, in denen er g-gen die Hülse 111 auf
den entgegengesetzten Seiten derselben an den Enden der öffnung 115 anschlägt hin- und herzugleiten. Die
Nockenfolgerhalterposition wird durch einen Nocken 129 gesteuert, der innerhalb des Gehäuses 13 in einer
Richtung längs der Pipettenlänge befestigt ist. Der Nockenfolger 117 wird damit gegen die Nockenfläche
129 gedrängt. Eine kontrollierte seitliche Bewegung des Nockenfolgerhalters 107 und Nockenfolgers 117 wird
damit in Abhängigkeit von der seitlichen Position des Zahnstangentragschlittens 41 längs der Länge der
Pipette erreicht.
Die spezielle Form des Nockens 129 kann am vollständigsten aus Fig. 5 erkannt werden, wenn auch
der Nocken in den Fig. 15 bis 22 dargestellt ist. Eine
erste, innerste Nockenflächenlänge 131 erstreckt sich über den größten Teil des Flüssigkeitsentladungszyklus
des Gerätes. Eine Übergangsfläche 133 verbindet stufenlos die Fläche 131 mit einer zweiten Hauptnoki—(i^„l_ tin j:~ .._ »:_„ ..:«.„ n;r.„„, «ι« A\„
Fläche 131 vom Bewegiingsweg des Zahnstangentragschlittens
41 entfernt ist. Ein weiterer Übertragungsabschnitt 137 führt zu einer weiteren, dritten Hauptnokkenfläche
139 am Boden der Pipette.
Der Zahnstangentragschlitten 41 kann so betrachtet werden, als ob er drei klar getrennte Betriebspositionsbereiche
hat, die sich von der obersten Position angrenzend an das Knopfende der Betätigungseinheit,
vergl. Fig.5, bis zur untersten Kolbeneinheitlöseposition
erstrecken, vergl. Fig. 19. Jedes dieser Segmente des Betriebes und eine Erläuterung der Art und Weise,
in der die Nockeneinheit unterschiedliche Positionen in jedem dieser drei Segmente einnimmt, sollen jetzt
erläutert werden. Das erste Bewegungssegment des Zahnstangentragschlittens 41 kann als sein »Flüssigkeitsentladungsbereich«
bezeichnet werden, der sich von der Position gem. Fig. 5 bis zur Position gem.
F ι g. 15 des Zahnstangentragschlittens 41 erstreckt. Der
Schlitten 41 wird von der Klinkeneinheit unter Kontrolle des Druckknopfes 19 durch diesen Bereich
von der Spitze bis zur in Fig. 15 dargestellten Position bewegt. Jede weitere Bewegung des Zahnstangentragschlittens
41 wird durch Betrieb des Ladeschlittens 25 durch dessen Knopf 23 erreicht. Gem. Fig. 16 kann der
Zahnstangentragschlitten, und damit die daran befestigte Kolbeneinheit, durch Eingriff zwischen den Vorspriingen
97 des Ladeschlittens 25 und dem Stift 101 auf der Rückseite des Zahnstangentragschlittens 41 zurückgezogen
werden. Dieser Vorgang ist in Fig. 16 dargestellt, wo, wenn eine am Ende der Kolbeneinheit
befestigte Spitze in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, während dieses Vorgangs Flüssigkeit in den Zylinder 31
gezogen wird. Dieses Füllen wird verwendet, wenn exakt die gleiche Flüssigkeit anschließend ausgegeben
werden soll. Wenn eine andere Flüssigkeit von dem Gerät ausgegeben werden soll, wird eine andere
Ladeprozedur vorgenommen, wie sie später in Fig.22
beschrieben wird.
Aus den Positionen der in Fig. 15 dargestellten Komponenten ist ersichtlich, daß der Nockenfolger 117
keine Fläche des Nockens 129 berührt Das liegt daran, daß eine Bewegung der Nockeneinheit innerhalb des
Blocks 45 gegen die Nachgiebigkeit der Feder 119 durch den Stift 105 behindert wird, der an der Rückseite des
Ladeschlittens 25 anliegt Da jedoch die zweite Hauptnockenfläche 135 gegenüber dem Übergangsabschnitt
137 nach rechts versetzt ist sorgt ein Entfernen des Ladeschlittens 25 derart daß seine Endvorsprünge
97 am Stift 105 vorbeilaufen, dafür, daß die Nockenein-
heit nach rechts in eine Position schnappt, die durch die Nockenfläche 135 begrenzt ist. Diese letztere Position
ist in Fig. 16 und 17 dargestellt. Der Stift 105 befindet
sich dann in einer Position, an der der Boden des Ladeschlittens 25 an ihn anschlagen kann und er durch
sein zweites Hauptlaufsegment betrieben werden kann, das als »Überlaufbereich« des Zahnstangentragschlittens
41 beze:?hnet werden kann. Der Knopf 23 wird
dann nach uwten in die Betätigungseinheit geschoben, bis ein fester Widerstand fühlbar ist, bei dem es sich um
einen Anschlag des Kolbens S3 am Boden des Zylinders 31 handelt. In dieser Position verläßt die Spitze des
Nockenfolgers 117 gerade die Nockenfläche 135 und tritt in den Übergangsabschnitt 137 des Nockens 129
ein.
Eine Funktion des »Überlaufbereichs« des Schlittens 41 ist es, eine Minimierung des toten Luftraums
innerhalb des Kolbenzylinders 71 und der Spitze 35 zu erlauben, wenn ein leerer Zylinder erstmals mit
Flüssigkeit gefüllt wird. Das erfolgt, wenn die Pipette mit einer anderen Flüssigkeit als bisher benutzt wird, da
eine Säuberung der Kolbeneinheit stattfinden muß, oder wenn die Kolbeneinheiten in einer noch zu beschreibenden
Weise ausgewechselt werden. Ein solcher Füllvorgang soll hauptsächlich in Verbindung mit Fig. 22
beschrieben werden. Wenn einiml der Schlitten 41
durch die Abwärtskraft gegen den Stift 105 in seine extreme Überlaufposition gedrängt worden ist, wird er
durch Angriff cjr Vorsprünge 97 des Ladeschlittens 25
am Stift 101 des Schlittens 41 wieder aufwärtsgehoben. Der Füllvorgang wird durch ein automatisches Luftspülsystem
unterstützt, das aus den beiden konzentrisch gehaltenen Kolbensegmenten 83 und 141 unterschiedlichen
Durchmessers besteht, die durch ein zwischengeschaltetes zylindrisches Segment 143 verbunden sind,
das einen kleineren Durchmesser hat als der Hauptkolben 83. Die kreisförmige Dichtöffnung 85 ist vorgesehen
als Strömungsmitteldichte Abdichtung für den Kolben 83, und eine zweite kreisförmige Dichtung 145 ist
vorgesehen, um die Außenseite des größeren zylindrischen Kolbensegments 141 strömungsmitteldicht abzudichten.
Die Dichtungen 85 und 145 sind als Teile eines einheitlichen Dichtungsblockes 147 ausgebildet, der aus
einem weichen, nachgiebigen Material hergestellt ist.
Der große Kolben 41 ist so bemessen, daß Luft aus dem Zylinder 31 gesaugt wird, so daß, wenn sich der
Kolben 83 aufwärtsbewegt und gerade mit der Dichtung 85 dichtet, alle Luft herausgesaugt ist. Eine weitere
Aufwärtsbewegung des Zahnstangentragschlittens 41 und damit des daran befestigten Kolbens 83, zu der
extremen Ruhelage am Beginn des »Flüssigkeitsentladungsbereichs« gem. Fig.5 sorgt dafür, daß der
Zylinder 31 mit Flüssigkeit gefüllt wird.
Hauptsächlich aus F i g. 18 ist zu erkennen, daß, wenn
der Zahnstangentragschlitten 41 sich im »Überlaufbereich« befindet, der Plunger 121 weiterhin in den Schlitz
127 eingreift, um die Kolbenstangeneinheit 33 an Ort und Stelle zu halten, obwohl die Nockeneinheit sich von
ihrer vorherigen Position während cies größten Teils
»Flüssigkeitsentladungsbereich« nach rechts bewegt hat
und dadurch der Stift 105 in die Position für die Abwärtsbetriebsbewegung durch den Stift 105 in die
Position für die Abwärtsbetriebsbewegung durch den Schlitten 15 gekommen ist Das wird dadurch erreicht,
wie am besten aus F i g. 7 und 13 erkennbar ist, daß ein
Raum 151 vorgesehen wird, wenn der Nockeniolger 117
auf dem am weitesten links positionierten 'Nockenflächensegment
131 reitet Dieser Raum 151 verschwindet.
wie aus Fig. 17 oder 18 erkennbar ist, wenn der Schlitten 41 si(.,'i am Boden seines Flüssigkeitsentladungsbereichs
befindet oder in seinen Überlaufbereich getrieben ist. Jsde weitere Bewegung des Nockenfol-■
> gers 117 und des daran befestigten Nockenfolgerhalters
107 nach rechts sorgt dafür, daß der Plunger 121 von der Kerbe 127 des Kolbenstangeneinheitsendes 113 gelöst
wird. Das ist in Fig. 19 dargestellt. Um den positiven Anschlag zu überwinden, der gegen den Kolbenzylinder
ίο 31 am Boden des Überlaufbereichs geführt wird, wird
der Kolbeneinheitslösekragen 29 auf der Außenseite des Bodens des Pipettenkörpers abgeschraubt, um eine
Abwärtsbewegung des Kolbenzylinders 31 zu erlauben. Dem Kragen 29 ist nur eine volle Drehung erlaubt, ohne
i) Lösung, um diese Freigabe zu bewirken. Das entfernt
den Anschlag und erlaubt es dem Ladeschlitten 25, durch den Stift 105 den Schlitten 41 noch weiter durch
seinen dritten Bereich zu drängen, der als »Kolben-Ablösebereich« bezeichnet werden kann.
2» Sobald die Kolbenstangeneinheit 33 von ihrer
Verbindung mit dem Block 45 gelöst ist, wird der Zylinder 31 selbst von seiner Verbindung mit der
Außenseite des Bodens des Gehäuses 13 durch Drehung in noch zu erläuternder Weise gelöst. Dies Ergebnis
nach Entfernung der Kolbencinheit 27 ist in Fig. 20
dargestellt. Die Kolbeneinheit 27 kann gesäubert oder eine neue Kolbeneinheit in der in Fig. 21 dargestellten
Weise eingesetzt werden, wobei ein Wiederanziehen des Kragens 29 dafür sorgt, daß der Block 45 und der
ίο Zahnstangentragschlitten 41 zum Boden des Überlaufbereichs
zurückkehren, so daß Flüssigkeit geladen werden kann, wie oben in Verbindung mit Fig. 22
beschrieben. Die beschriebene Kolbeneinheit ist perspektivisch in Fig. 27 dargestellt, und es ist in
Verbindung mit Fig.28 zu erwähnen, daß die gleiche Betätigungseinheit einen Kolben und eine Kolbenzylindereinheit
mit größerem Durchmesser für unterschiedliche Volumina der Flüssigkeitsentladung jeweils beim
Drücken des Knopfes 19 aufnehmen kann.
4(i Hauptsächlich in Verbindung mit F i g. 23 bis 26 wird
die Struktur beschrieben, die eine leichte Dreh-Lösung des Zylinders 31 von der Betätigungseinheit erlaubt, um
die gesamte Kolbeneinheit 27 zu entfernen. Ein oberes Ende des Zylinders 31 weist einen verbreiterten Teil 161
4"> zur Aufnahme des Dichtungsblocks 147 auf. Ein freies
Ende des zylindrischen Teils 161 schließt mit Oberflächen in einer Ebene senkrecht der Achse des Zylinders
31 ab. In dieser Ebene befindet sich ein äußerer kreisförmiger Teil 163, dessen Krümmungsmittelpunkt
w mit der Achse des Zylinders 31 zusammenfällt, und drei
nach außen vorstehende Flansche 165. Jeder dieser Flansche 165 weist ebenfalls eine äußere Kreisfläche
auf, deren Krümmungsmittelpunkt mit der Achse des Zylinders 31 zusammenfällt und die gleiche Abstände
« um das kreisförmige Ende 163 haben, um Zwischenräume
zu schaffen. Jeder der Flansche 165 endet längs einer radialen Linie mit einem Zentrum in der Achse des
Zylinders 31.
Eine angepaßt; Komponente zu den Kolbenzylinderflanschen ist eine Unterlegscheibe 167 mit nach innen vorstehenden Flanschen 169. Diese Flansche erstrecken sich nach innen von einem kreisförmigen Ring mit einer inneren Umfangsfiäche 171. Die nach innen vorstehenden Flansche sind so ausgebildet daß sie zwischen die Flansche 165 des Zylinders 31 passen. Diese kooperierend geformten Flansche bilden eine Passung, so daß, wenn die Flansche 165 des Zylinders 31 durch die Zwischenräume zwischen den Flanschen 16Sl der
Eine angepaßt; Komponente zu den Kolbenzylinderflanschen ist eine Unterlegscheibe 167 mit nach innen vorstehenden Flanschen 169. Diese Flansche erstrecken sich nach innen von einem kreisförmigen Ring mit einer inneren Umfangsfiäche 171. Die nach innen vorstehenden Flansche sind so ausgebildet daß sie zwischen die Flansche 165 des Zylinders 31 passen. Diese kooperierend geformten Flansche bilden eine Passung, so daß, wenn die Flansche 165 des Zylinders 31 durch die Zwischenräume zwischen den Flanschen 16Sl der
Scheme 167 geschoben werden, eine Relativdrehung zwischen den Teilen 31 und 167 dafür sorgt, daß die
Flansche i65 auf den Flanschen 169 aufliegen. Um eiiien
solchen Eingriff zu erleichtern, sind die Flansche 169 zur leichten Drehung an einer vorderen Kante genHgt. ι
Die Scheibe 167 wird am unteren Ende des Hauptgehäuseteils 13 unter einer Bodenendplatte 173
der Pipette gehalten. Die Scheibe 167 wird dieser Endplatte in nicht drehbarer Weise dadurch benachbart
gehalten, daß eine Anzahl Scheibenpfosten 175 in in entsprechend positionierte Öffnungen 177 in der
Boderipipettenplatte 173 positioniert werden. Wie am besten aus einem Vergleich von Fig. 18 mit Fig. 19
oder 20 erkennbar ist, klemmt ein oberer interner zylindrischer Teil 179 des Kragens 29 die Scheibe 167 ir>
nach oben gegen den Boden der Platte 173, wobei die Kolbenzylinderflansche 165 dazwischengepreßt sind.
Das erfolgt, wenn der Kragen 29 dicht auf den Boden
der Betätigungseinheit 11 aufgeschraubt ist. Wenn er lose angeschraubt ist, um die Kolbeneinheit 27 von der
Betätigungseinheit 11 zu lösen, wie in Fig. 19 und 20
dargestellt, wird die Scheibe 167 noch locker gehalten. Die Srheibe 167 wird gegen eine Drehung gegenüber
dem Pipettenkörper gehalten, kann sich jedoch axial bewegen, um die Kolbenzylindertlansche 167 zu
entfernen bzw. einzusetzen.
Wenn die Kolbeneinheit 27 installiert ist, ist sie ersichtlich automatisch selbst auf das Ende der
Betätigungseinheit 11 durch die beschriebene Konstruktion zentriert. Die Öffnung im Block 45, in die das Ende
113 der Kolbenstangeneinheit 33 plaziert wird, positioniert
automatisch den erweiterten Teil 161 des Zylinders 31 und seine Flansche 165 in einer Position, so daß der
Kolbenteil 83 richtig im Zylinder 31 zentriert ist. Das ist selbstverständlich außerordentlich vorteilhaft, da es ein
Fressen des Kolbens 83 am Zylinder 31 verhindert.
Hierzu 8 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Kolbenpipette mit einer Betätigungseinheit und einem von dieser in einem Zylinder hin und her
verschiebbaren Kolben, bei der Zylinder und Kolben von der Betätigungseinheit lösbar sind, dadurch
gekennzeichnet, daß die Betätigungseinheit (11) einen koaxial zum Zylinder (31) verschiebbaren
Schlitten (41) aufweist, der'an seinem dem Kolben
(33) zu weisenden Ende einen Anschlußblock (45) trägt, der eine Öffnung (111) zur Aufnahme des
Kolbenendes (113) und eine dazu im wesentlichen orthogonale öffnung (109) aufweist, in der ein
Gleitnocken (107, 117, 121) verschiebbar ist, der in einer Extremstellung in eine Kerbe (127) in einem
eingesetzten Kolbenende (113) eingreift und in einer
zweiten Extremstellung das eingesetzte Kolbenende (113) freigibt, und der nachgiebig in die zweite
Extremstellung drängbar ist, daß die Betätigungseinheit (11) eine im Verschiebeweg des Gleitnockens
(107, 117- 121) liegende Nockensteuerfläche (131,
133, 135, 137, 139) aufweist, die wenigstens zwei
Abschnitte (131, 139) enthält, von denen der erste
(131) den Gleitnocken (107, 117, 121) in die erste Extremstellung zwingt und der zweite dem Gleitnocken
(107, 117, 121) erlaubt, die zweite Extremstellung einzunehmen, und daß der Zylinder (31) mit
einem auf die Betätigungsemheit aufschraubbaren Kragen (29) '.ösbar an dieser befestigt ist.
Z Kolbenpipette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitnocken einen nachgiebig
auf ein eingesetztes Kolbenende (113) zu gedrängten Plunger (121) aufweist
3. Kolbenpipette nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitnocken einen auf der
der Nockensteuerfläche (131; 133, 135, 137, 139)
abgewandten Seite des Anschlußblocks (45) aus diesem vorstehenden Stift (105) aufweist, daß die
Nockensteuerfläche zwischen den beiden erstgenannten Abschnitten (131, 139) einen dritten
Abschnitt (135) aufweist, in dem der Gleitnockenkörper (107, 117) und der Stift (105) eine
Zwischenstellung einnehmen, der Plunger (121) aber in seiner ersten Extremstellung verbleibt, und c'iü
der Stift (105) in wenigstens einer seiner durch die Nockensteuerflächenabschnitte (133, 135, 139) definierten drei Stellungen in den Bewegungsweg eines
Betätigungselementes (25) der Betätigungseinheit (11) ragt und in wenigstens einer anderen seiner drei
Stellungen den Bewegungsweg dieses Betätigungselements (25) freiläßt
4. Kolbenpipette nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem aufschraubbaren Kragen
(29) ein Ring (167) angeordnet ist, der gegen die Betätigungseinheit (11) axial verschiebbar aber nicht
verdrehbar ist und der nach innen vorstehende Kreisflanschsegmente (169) aufweist, und daß der
Zylinder (31) zwischen diese Kreisflanschsegmente (169) passende und auf diese auischiebbare, nach
außen vorstehende Kreisflanschsegmente (165) aufweist.
5. Kolbenpipette nach Anspruch 4S dadurch
gekennzeichnet, daß der Ring (167) axial vorstehende
Ansätze (175) aufweist, die in entsprechende öffnungen (177) im Ende der Betätigungseinheit (11)
eingreifen.
6. Pipettenkolbeneinheit für eine Kolbenpipctte nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zylinder (31) an seinem eine Kolbendichtung (147) aufnehmenden Ende nach außen vorstehende
Kreisflanschsegmente (165) aufweist, und daß das aus diesem Ende vorstehende Ende (133) des
Kolbens (83) eine Umfangsnut (127) aufweist
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