DE2857423C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsausgabegerät nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Ein solches Flüssigkeitsausgabegerät ist bekannt (US-PS 38 27 305). Bei diesem bekannten Gerät bestand die Drehsperre aus einer Art Kontermutter, die auf das Gewinde der zylindrischen Hülse derart aufgeschraubt war, daß sie gegen den Gerätekörper so fest geschraubt werden konnte, daß eine weitere Drehung der Zylinderhülse nicht mehr möglich war. Diese bekannte Drehsperre hat mehrere Nachteile. Einmal muß die Kontermutter zwar mit genügend Kraft an den Geräte­ körper angepreßt werden, um eine Drehung der Zylinderhülse auch tatsächlich zu verhindern, oder wenigstns ausreichend zu behindern, andererseits darf sie aber nicht mit so viel Kraft aufgeschraubt werden, daß sie sich festfrißt, eine Gefahr, die bei den üblicher­ weise zur Herstellung von solchen Geräten verwendeten Kunststoffen keinesfalls zu vernachlässigen ist. Weiter erfolgt die Betätigung der bekannten Drehsperre naturgemäß durch eine Drehung, die der Drehbewegung zur Verstellung der Zylinderhülse bei dem bekannten Gerät praktisch identisch ist und darüber hinaus noch in der Nähe des Verdrehknopfes für die Zylinderhülse erfolgen muß, so daß Ver­ wechslungen und damit gerade durch das Vorhandensein der Drehsperre induzierte Verstellungen zu erwarten sind. Schließlich muß nach der Einstellung des gewünschten Pipettiervolumens auch eine zusätzliche Betätigung vorgenommen werden, die selbstverständlich leicht vergessen wird, ohne daß dem bekannten Gerät anzusehen ist, daß die Drehsperre unwirksam ist, so daß die dann leichtfertigere Handhabung mit Sicher­ heit zu Verstellungen führt.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, das bekannte Gerät derart abzuwandeln, daß die Drehsperre automatisch wirksam ist, wenn nicht eine ganz bestimmte Manipulation vorgenommen wird, die aber auf Wunsch eben durch diese Manipulation jederzeit leicht und zuverlässig lösbar ist. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des An­ spruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Bei den bekannten Geräten dieser Art, insbesondere den in der Hand zu haltenden Mikropipetten dieser Art, ist der eine Endanschlag für den Kolben üblicherweise federnd im Gerätekörper abgestützt, um einen Überlaufweg für den Kolben bei der Flüssigkeitsausgabe zur Verfügung zu haben. Bei einem Gerät dieser Art, insbesondere also derartigen Mikropipetten, kann die Erfindung durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 2 aufgeführten Merkmale auf besonders einfache Art ver­ wirklicht werden.

Die Erfindung soll anhand eines in der Zeichnung dargestellten Aus­ führungsbeispiels näher erläutert werden; es zeigt

Fig. 1 eine in der Hand zu haltende Mikropipette, bei der die verschiedenen Aspekte der Erfindung verwendet werden, wie sie von einem Benutzer gehalten wird;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht der wich­ tigen inneren Komponenten der Mikropipete nach Fig. 1, in denen die verschiedenen Aspekte der Erfindung verkörpert sind;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Mikropipette nach Fig. 1;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die oberen inneren Komponenten der Mikropipette nach Fig. 1 bis 3;

Fig. 5 eine Außenansicht des oberen Endes der Mikropipette nach Fig. 1 bis 4 entsprechend den Pfeilen 5-5 in Fig. 4;

Fig. 6 eine Ansicht des oberen Endes der Mikropipette nach Fig. 1 bis 4 entsprechend den Pfeilen 6-6 in Fig. 4;

Fig. 7, 8, 9 und 10 Querschnitte durch die Mikropipette nach Fig. 1 bis 4 entsprechend den Linien 7-7, 8-8, 9-9 und 10-10 in Fig. 4;

Fig. 11 einen Längsschnitt durch die Mikropipette nach Fig. 1 bis 10 zur Illustration der Änderung der Pipettiervolumenein­ stellung; und

Fig. 12 einen Fig. 4 entsprechenden Schnitt durch die Mikropipette nach Fig. 1 bis 11, bei der jedoch der Anschlag sich in einer anderen Pipettiervolumeneinstellung befindet.

Eine in der Hand zu haltende Mikropipette mit den verschiedenen Aspekten der Erfindung soll zunächst allgemein anhand von Fig. 1 beschrieben wer­ den. Der Mikropipettenkörper weist zwei Teile auf, die zusammgeschraubt sind, um eine erhebliche Körperstruktur zu bilden: einen Handgriff 11 und ein unteres Ende 13. Von einem oberen Endstück 15 des Pipettenkörpers steht eine Verbindungsstange 17 vor, die in einen Flüssigkeitsübertragungs­ knopf 19 endet. Eine sich linear erstreckende Skala 21 befindet sich perma­ nent auf dem Verbindungsstab 17. Der Verbindungsstab 17 ist, wie noch er­ läutert wird, eine Verlängerung einer Tauchkolben/Kolben-Einheit, einer Haupt-Betriebskomponente der Mikropipette.

Vom oberen Ende 15 des Mikropipettenkörpers wird ein Volumenwahlrad 23 gehalten, das eine geriffelte oder aufgerauhte Kante aufweist, mit der der Finger eines Benutzers leicht zuverlässig in Eingriff kommen kann, sowie eine kreisförmige Volumenskala 25.

Ein Spitzenabwurfknopf 27 ist ebenfalls am oberen Ende des Mikropi­ pettenkörpers vorgesehen. Der Knopf 27 ist fest mit einer Spitzenab­ wurfhülse 29 über einen Verbindungsstab 31 (Fig. 3) verbunden. Ein Federelement 33 (Fig. 3) hält den Spitzenabwurfknopf 27 und die Spitzenabwurfhülse 29 in einer normalen, oberen Ruheposition. Der Zweck des Spitzenabwurfmechanismus besteht darin, eine kraftschlüssig gehaltene Kunststoff-Wegwerfspitze oder ein Gefäß 35 nach Benutzung vom unteren Ende des Mikropipettenkörpers zu lösen, ohne daß die be­ nutzte Spitze 35 mit der Hand angefaßt werden muß. Wenn der Finger oder Daumen eines Benutzers den Knopf 27 drückt, wird die Hülse 29 nach unten bewegt und zwingt die Spitze 35 vom Mikropipettenende weg. Eine neue Spitze kann dann von Hand aufgesetzt werden oder durch Ver­ wendung eines Spitzenladegestells entsprechend den Beschreibungen früherer Mikropipettensystempatente, die in der Beschreibungseinlei­ tung erwähnt sind.

Aus Fig. 1 ist erkennbar, daß die verschiedenen Elemente im oberen Teil des Mikropipettenkörpers so angeordnet sind, daß sie leicht mit einer Hand gehalten werden kann, entweder mit der rechten oder der linken Hand. Der obere Körper 11 wird mit mehreren Fingern der Hand ergriffen, während der Daumen den Flüssigkeitsübertragungsknopf 19 dadurch betätigt, daß er ihn nach unten zum oberen Ende des Körpers 11 hin drückt. Der Daumen wird auch dazu verwendet, bei einer späteren Betätigung, den Spitzenabwurfknopf 27 zu drücken. Der Zeigefinger des Benutzers ist damit in der Lage, gewünschtenfalls die Volumenein­ stellung duch Drehung des Knopfes 23 zu ändern, wenn gleichzeitig der Flüssigkeitsübertragungsknopf 19 entsprechend dem noch zu be­ schreibenden Sicherheitsmechanismus gedrückt ist. Für alle diese Operationen weist die lineare Skala 21 zum Benutzer der Mikropipette, der diese am Schnitt mit der oberen Grenzfläche 37 des oberen Endes 15 des Mikropipettenkörpers ablesen kann.

Der Gesamtbetrieb einer Mikropipette der beschriebenen Art soll hauptsächlich anhand von Fig. 3 erläutert werden. Der untere Körper­ teil 13 weist eine Bohrung 39 auf, die sich von ihrer unteren Spitze, die in Strömungsmittelverbindung mit irgendeiner daran befestigten wegwerfbaren Pipettenspitze steht, nach oben bis zu einer Kolben­ kammer 41. Ein Kolben 43 ist in der Kolbenkammer 41 hin und her bewegbar und am oberen Ende strömungsmitteldicht mit einer geeigneten kreisförmigen Dichtung 45 abgedichtet. An das obere Ende des Kolbens 43 ist ein Tauchkolben 47 angeschlossen, der einen Außengewindeteil 49 im Anschluß an seine feste Verbindung mit dem Verbindungsstab 17 auf­ weist. Der Verbindungsstab 17, der Gewindeteil 49 des Tauchkolbens, der Tauchkolben 47 und der Kolben 43 werden alle fest zu einer einzigen ein­ heitlichen Struktur zusammengehalten, die normalerweise mit einer ersten Feder 51 nach oben gedrängt wird. Die Feder 51 ist normalerweise zwischen einem Anschlag 53 auf dem Tauchkolben 47 und dem Bodenteil eines zylindrisch geformten Abstandshalters 55 (Fig. 4) zusammengedrückt. Der Abstandshalter 55 wird mit einem Teil des Körpers, auf dem er auf­ liegt, an einer Abwärtsbewegung gehindert.

Im Betrieb wird die Tauchkolbeneinheit gegen die Kraft der Feder 51 dadurch nach unten gedrückt, daß der Flüssigkeitsübertragungsknopf 19 nach unten geschoben wird, um ein gewisses Strömungsmittelvolumen innerhalb der Kolbenkammer 41 zu verdrängen. Wenn die Spitze 35 in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, wenn sich der Kolben in dieser Position befindet, dann wird durch Loslassen des Flüssigkeitsüber­ tragungsknopfes 19 Flüssigkeit in die Spitze 35 gesaugt, und eine Wiederholung des Prozesses entlädt dann Flüssigkeit aus der Spitze 35. Die Menge der so in der Spitze 35 gesaugten Flüssigkeit wird durch die zugelassene Hublänge der Tauchkolben­ einheit nach Drücken und Rückkehr des Knopfes 19 festgelegt und es ist diese Hublänge, die durch den Mechanismus einge­ stellt wird, der dem Volumeneinstellknopf 23 zugeordnet ist, wie noch erläutert wird.

Die verschiedenen Elemente der illustrierten Mikropipette, die die Tauchkolbenhublänge definieren, werden jetzt beschrieben. Eine kreisförmige Scheibe 57 dient als unterer Körperanschlag und wird mit der Kraft einer zweiten Feder 61 in Position gegen den Boden einer zylindrischen Hülse 59 gehalten. Die zweite Feder 61 hat eine vielfach größere Kraft als die erste Feder 51. Die zylindrische Hülse 59 wird mit einem Flansch 63 in ihrer Position mit Bezug auf den Pipettenkörper gehalten, wobei der Flansch 63 in einem Schlitz des Körpers gehalten wird, der durch die Vereini­ gung des Hauptkörpers 11 und der Körperkappe 15 gebildet ist. Dieses Zusammenwirken von Flansch 63 und Körperschlitz ist so ausgelegt, daß eine Axialbewegung der zylindrischen Hülse 59 verhindert wird, gleichzeitig aber normalerweise eine Drehung der Hülse mit Bezug auf den Körper erlaubt wird. Ein oberer, den Tauchkolbenhub definierender Anschlag am Körper wird von einem einwärtsweisenden Flansch 65 der zylindrischen Hülse 59 gebildet. Es ist also der Abstand zwischen dem Flansch 65 und dem Ende der Hülse 59, die die festen Kolbenanschläge bilden, die zur Definition der Tauchkolbenhublänge beitragen.

Zwei Anschläge existieren auch auf dem Tauchkolben 47 selbst, ein unterer Anschlag in Form einer festen Scheibe 67, die als Grenze gegen die Oberseite der erwähnten Scheibe 57 am Körper anschlägt, wenn der Tauchkolben nach unten gedrückt wird. Ein oberer Tauchkolben­ anschlag ist durch die Oberseite 69 einer Mutter 71 gebildet, die auf den Gewindeteil 49 der Tauchkolbeneinheit aufgeschraubt ist. Wenn sich die Mutter 71 mit Bezug auf den Tauchkolben dreht, bewegt sie sich längs der axialen Erstreckung des Tauchkolbens auf und ab. Dadurch ergibt sich die erwünschte einstellbare Tauchkolbenhublänge. Die Mutteroberfläche 69 schlägt als Grenzwert gegen eine Unter­ seite eines Flansches 65 unter dem Einfluß der ersten Feder 51 an. Die Drehung der Mutter 71 wird durch ihre Verbindung mit der zylindrischen Hülse 59 durch zwei Keile 73 bewirkt, die sich von der sonst zylindrischen Außenfläche der Mutter 71 nach außen er­ strecken. Die Keile 73 laufen in einem gegenüberliegenden Schlitz 75, der sich in axialer Richtung auf der Innenseite der Hülse 59 er­ streckt. Da die Hülse 69 sich nicht axial innerhalb des Körpers bewegt, erlaubt diese Schlitz-Keil-Verbindung zwischen der Hülse und der Mutter 71 die Übertragung einer Drehbewegung zwischen den beiden Elementen, erlaubt aber gleichzeitig der Mutter 71, in axialer Richtung als Teil der Tauchkolbeneinheit zu laufen, wenn dieser im Zuge einer Flüssigkeitsübertragungsoperation gedrückt wird.

Die Hülse 59 ist am oberen Ende mit einem daran befestigten Zahn­ kranz 79 versehen. Ein damit in Eingriff befindlicher Zahnkranz 81 ist fest am Volumeneinstellknopf 23 vorgesehen. Wenn also der Knopf 23 um seine Achse 83 gedreht wird, wird auch die zylindrische Hülse 59 gedreht. Gleicherweise wird die Mutter 71 gedreht und axial längs des Tauchkolbens vorgeschoben, wobei die Vorschubrichtung von der Dreh­ richtung des Griffes 23 abhängt. Die Achse des Tauchkolbens und die Drehachse 83 des Knopfes 23 sind parallel, jedoch gegeneinander versetzt.

Die Überlauffeder 61 erfüllt einen Zweck, der in bekannten Mikropipetten vorhanden ist, nämlich die Möglichkeit für den Benutzer, den Tauchkolben beim Ausstoßen der Flüssigkeit aus der Wegwerfspitze 35 weiter nach unten zu treiben als er getrieben wird, wenn Flüssigkeit eingesaugt wird. Die Bewegungspfeile in Fig. 3 zeigen den typischen Ablauf während des Ladens im Vergleich mit dem während der Ausgabe von Flüssigkeit. Beim Laden wird der Tauchkolben gedrückt, bis der Tauchkolbenanschlag 67 am unteren Körperanschlag 57 an­ schlägt. An diesem Punkt fühlt der Benutzer eine erhebliche Änderung im Widerstand gegen die weitere Abwärtskraft, da die Überlauffeder 61 vielfach stärker ist als die erste Feder 51, gegen die der Benutzer bis zu diesem Zeitpunkt gearbeitet hat. Üblicherweise wird die Überlauffeder 61 in diesem Fall nicht zusammengedrückt. Bei der Ausgabe von Flüssigkeit drückt der Benutzer den Tauchkolben mit der zusätzlichen Kraft, die dazu notwendig ist, die zweite Feder 61 zusammenzudrücken, wobei die Scheibe nach unten getrieben und vom Ende der zylindri­ chen Hülse 59 getrennt wird, wie in Fig. 11 dargestellt.

Bei dem beschriebenen Gerät erfüllt die zweite oder Überlauf­ feder 61 eine zusätzliche Funktion. Diese Funktion besteht darin, die zylindrische Hülse 59 gegen ihre Kontaktteile mit dem Körper 11 zu drängen, in der Weise, daß ein kräftiger Reibschluß ent­ steht, der es schwierig macht, das Volumen zu ändern. Das heißt, die Hülse 59 wird durch ihren Flansch 63 in engen kraftschlüssi­ gen Eingriff mit dem Oberteil des im Körper gebildeten Schlitzes gedrängt, grundsätzlich gegen die Kappe 15. Eine versehentliche Einstellung des Volumens durch einen unaufmerksamen Benutzer, der den Knopf 23 während des Normalbetriebes der Mikropipette bewegt, wird damit vermieden.

Eine zweite Verriegelung gegen eine versehentliche Volumenänderung wird durch zwei Vorsprünge 91 und 93 erreicht, die vom Körperend­ stück 15 nach unten vorstehen und in zusammenwirkend geformte Ver­ tiefungen in der Oberseite des Volumeneinstellknopfes 23 an dessen Außenumfang eingreifen. Um den Knopf 23 zu drehen, wird dieser zu­ nächst gegen die Kraft einer Feder 95 nach unten gedrückt, bis der Knopf von den Vorsprüngen 91 und 93 frei ist. Es ist eine sehr große Anzahl von Knopfvertiefungen vorgesehen, um eine große Anzahl von spezifischen Flüssigkeitstransfervolumen­ einstellungen zu ermöglichen. Die Volumenwahlen sind also effektiv kontinuierlich, während gleichzeitig positive oder formschlüssige Positionen des Volumeneinstellknopfes 23 vor­ gesehen werden, um sichtbare Fehler der Fehlausrichtung des Indikators 85 mit einer Linie der Skala 25 zu eliminieren.

Eine Volumeneinstellung wird in der in Fig. 11 dargestellten Weise durchgeführt, wobei der Tauchkolben voll in den Mikropipetten­ körper hineingedrückt ist, um das Instrument in die Überlauf­ position zu treiben, in der der untere Tauchkolbenanschlag 67 die als unterer Körperanschlag dienende Scheibe 57 nach unten gegen die Feder 61 bewegt und die Kraft von der Hülse 59 wegnimmt. Die Hülse 59 ist dann frei, so daß sie durch einen Benutzer gedreht werden kann, der zunächst den Volumeneinstellknopf 23 drückt und dann dreht, wie in Fig. 11 dargestellt. Diese Volumen­ einstellung wird mit dem Zeigefinger der einen Hand des Benutzers durchgeführt, während der Tauchkolben mit dem Daumen der gleichen Hand gedrückt gehalten wird.

Aus Fig. 4 ist erkennbar, daß die Hublänge mit einer Distanz V ₁ bezeichnet wird, während nach einer Volumeneinstellung entsprechend einer Bewegung verschiedener Teile in einer in Fig. 11 angegebenen Richtung die Hublänge auf eine Distanz V ₂ verkürzt ist, die in Fig. 12 dargestellt ist. Durch Bewegung der Position der Mutter 71 längs des Gewindeteils 49 der Tauchkolbeneinheit wird die Ruhelage der Tauchkolbeneinheit geändert, wie durch Vergleich der Fig. 4 und 12 erkennbar ist.

Die lineare Skala 21, die auf der Tauchkolbeneinheit vorgesehen ist, weist Hauptmarkierungen für das Flüssigkeitstransfervolumen auf, zwischen denen der Tauchkolben mit Bezug auf die Anzeigefläche 37 durch eine einzige Umdrehung des Volumeneinstellrades 23 bewegt wird. Diese Beziehung wird durch einen speziellen Abstand der Markierungen auf der Skala 21, durch die Steigung des Gewindes 49 und des zugehörigen Innengewindes der Mutter 71 und ferner durch das Übersetzungsverhältnis zwischen den kämmenden Zahnkränzen 79 und 81 erreicht. Die Volumenmarkierungen auf der Kreisskala 25 des Rades 21, wie sie mit einem festen Indikator 85 abgelesen werden, ergeben damit eine Feinablesung der Volumeneinstellung. Ersichtlich kann also durch Verwendung nur eines einzigen Volumeneinstellrades und einer Kreisskala präzise Volumenanzeigen erhalten werden.

Claims (2)

1. Flüssigkeitsausgabegerät, insbesondere in der Hand zu haltende Mikropipette, mit einem im Gerätekörper hin und her bewegbaren Kolben, dessen Hub durch Endanschläge definiert ist, einem Einstell­ mechanismus für einen Kolbenanschlag zur Veränderung des Volumens, welcher aus einer zylinderartigen Hülse, die den Kolben umgibt und gegen diesen und den Gerätekörper drehbar ist, und eine Mutter besteht, und einer lösbaren Drehsperre für die Zylinderhülse, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehsperre (15, 57, 61, 63) innerhalb des Gerätekörpers (11) angeordnet ist und durch Verschiebung eines mit dem Kolben (17) fest verbundenen Elementes (67) lösbar ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, bei dem der eine Endanschlag federnd im Gerätekörper abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der federnd abgestützte Endanschlag (57) gegen ein Ende der Zylinderhülse (59) gedrängt ist und am anderen Ende (63) der Zylinderhülse (59) eine senkrecht zur Achse des Kolbens (17) liegende Fläche vorgesehen ist, die in der Ruhelage der Federung (61) gegen eine dazu parallele Fläche (15) des Gerätekörpers (11) gedrängt ist.