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"Mikroliterpipette"
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Die Erfindung betrifft eine Mikroliterpipette mit Luftpolster, mit
einer Kolbenstange und einem Betätigungsknopf und Mittel zur kontinuierlichen, variablen
Volumeneinstellung, mit digitaler Volumenanzeige, Überhubmittel, einem wartungsfreien
Dichtungselement und einem axial verschiebbaren Spitzenabwerfer, dessen unteres
Ende einen unteren rohrförmigen Teil der Pipette mindestens teilweise umgreift.
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Eine derartige Pipette ist beispielsweise aus der DE-OS 27 20 669
bekannt. Bei dieser bekannten einstellbaren Verdünnungsvorrichtung können nicht
nur ein, sondern zwei Volumina aufgenommen werden, wobei bestimmte Volumina gemischt
werden können, von denen mindestens eines veränderbar ist.
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Es sind auch Geräte dieser Art bekannt, die im Aufbau fast völlig
dieser Verdünnungspipette entsprechen, jedoch nur ein Volumen, wie eine normale
Mikroliterpipette, abmessen und transferieren.
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Mikroliterpipetten sind häufig gebrauchte Geräte zur Abmessung und
Ü ertragung von Flüssigkeiten im Bereich von 2 - 1000 ,pl im analytischen Labor,
besonders aber auch im klinisch-chemischen Labor. Das Grundprinzip derartiger Mikroliterpipetten
ist aus der DE-PS 22 02 121 bekannt.
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Eine Forderung, die heute an eine Mikroliterpipette mit Luftpolster
und abnehmbarer Einmalspitze gestellt werden, ist neben einer hohen Meßgenauigkeit
in erster Linie eine bequeme und zweckmäßige Handhabung. Wichtig für eine bequeme
Handhabung sind z.B.
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eine kontinuierlich variable Volumeneinstellung, ein Überhub zum Ausblasen
des in der Spitze verbleibenden Resttropfens, ein wartungsfreies Dichtelement uqein
Spitzenabwerfer zum berührungsfreien Abwerfen der Einmalspitze. Darüberhinaus ist
für eine bequeme Handhabung von außerordentlicher Bedeutung, daß die Pipette
bestimmte
räumliche Abmessungen sowohl in der Breite des Griffes, wie auch im Abstand zwischen
einer Fingerauflage und dem Druckknopf nicht überschreitet, damit auch für kleine
Hände- eine weitgehend ermüdungsfreie Betätigung im Dauerbetrieb möglich ist.
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Bereits die Verwirklichung eines Teiles der vorstehend genannten wünschenswerten
Merkmale hat bei bestehenden Geräten zu verhältnismäßig großen und schweren Ausführungen
geführt, die aus einer Vielzahl von Einzelteilen bestehen und daher auch unwirtschaftlich
zu fertigen sind.
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Nachteilig ist es bei einem Gerät gemäß DE-OS 27 20 669, daß eine
getrennte Einstellung und Antrieb für den Volumeneinstellungsmechanismus notwendig
sihd, daß die Zählerräder, die das eingestellte Volumen anzeigen, dem Anwender abgewandt
sind, d.h., daß das Gerät gedreht werden muß, um das Volumen abzulesen und daß die
Zahlen klein und schlecht ablesbar sind. Dadurch ist nicht sichergestellt, daß der
Anwender jederzeit und sofort überprüfen kann, ob er das wirklich benötigte Volumen
eingestellt hat oder etwa versehentlich verändert hat. Der Abwerfermechanismus ist
zweistückig und federbelastet ausgebildet, dadurch ergibt sich eine große Baubreite
g die das Gerät für kleine Hände verhältnismäßig unhandlich macht. Ein weiterer
Nachteil ergibt sich durch die leichte Lösbarkeit ohne Werkzeug, so daß der Anwender
dazu verleitet wird, das Gerät unnötig zu zerlegen und dabei die wartungsfreie Dichtung
allzu leicht beschädigt. Trotz der großen Baubreite weist das Gerät noch keinen
Isoliermantel zur Verhinderung der Übertragung der Handwärme auf.
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Es sind ferner andere Geräte mit kontinuierlicher Volumenwahl und
digitaler Anzeige des eingestellten Volumens auf dem Markt.
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Bei diesen Geräten besteht der Nachteil, daß die Zählerachse parallel
zur Kolbenstange liegt und damit ÜBertragungsfehler
auftreten können.
Zum andern ist durch den aufgesetzten Zähler der Abstand zwischen Fingerauflage
und Druckknopf groß, was zu einem Ermüden im Betrieb führt. Weiterhin ist bei diesen
Geräten nachteilig, daß der Abwerfermechanismus mit dem gleichen Druckknopf betätigt
wird, wodurch sich leicht ein versehentliches Abwerfen der noch gefüllten Spitze
ergibt. Um die Bauhöhe des Gerätes bei dieser Konzeption nicht unzumutbar groß zu
machen, muß der Zähler über verhältnismäßig kleine Zahlen verfügen, ist dem Anwender
abgewandt und wiederum schlecht ablesbar.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Mikroliterpipette
der eingangs erläuterten Art derart auszubilden, daß sie in einfacher Weise zu betätigen
und zu handhaben ist.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst,
daß der Spitzenabwerfer aus einer Abwerferstange und einem mit der Abwerferstange
fest aber lösbar verbundenen Betätigungselement besteht, wobei das Betätigungselement
zylindersegmentartig ausgebildet und durchsichtig ist und am Gehäuse oberhalb von
Zählrädern der digitalen Volumenanzeige, die mittels der Kolbenstange einstellbar
ist, axial verschiebbar angeordnetid..
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Dadurch ergibt sich ein geringer Abstand zwischen Betätigungsknopf
und einer Fingerauflage des Gehäuses, eine kontinuierliche Einstellung mit digitaler
Anzeige des Volumens zur Seite des Bedieners und die Möglichkeit ein Betätigungselement
für die Spitzenabwerfstange an der anderen Seite des Gerätes anzuordnen.
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Durch die feste aber lösbare Verbindung zwischen Betätigungselement
und Abwerferstange, die nur mit Werkzeug gelöst werden kann, wird eine unbeabsichtigte
Beschädigung des Dichtelementes durch Aufschrauben des Gehäuses verhindert.
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Es ist zweckmäßig, Abwerferstange und Betätigungselement mittels einer
Schraube zu verbinden.
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Die Ausbildung ist vorteilhafterweise derart getroffen, daß die Abwerfstange
mindestens teilweise ohne Führung im Gehäuse verläuft.
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In vorteilhafter Weise trägt, nach einer Weiterbildung der Erfindung,
die Kolbenstange im Betätigungsknopf oberhalb des Gehäuses einen Überhubmechanismus,
der mit einer Deckplatte des Gehäuses als unterem Anschlag zusammenwirkt.
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Der - Überhubmechanismus besteht in vorteilhafter Weise aus einem
zylindrischen Teil der Kolbenstange, der mittels einer Schraube mit dem Betätigungsknopf
verbunden ist, wobei auf diesem zylindrischen Teil ein mit einer HÜlse verbundener
Ring gleitend angeornet ist, und zwischen Innenunterseite des Betätigungsknopfes
und Ring eine Feder Vorgesehen ist.
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Gemäß einem weitereri Merkmal der Erfindung kann eine an sich bekannte
Bremse zur Verriegelung der Kolbenstange und damit zur Verhinderung einer Verähderung
des einQestellten Hubvolumens vorgesehen
In besonders zweckmäßiger Weise weist das Gehäuse in seinem der Volumenanzeige abgewandten
Bereich einen vergrößerten Raumteil auf; der zur Wärmeisolierung dient und obere
und untere Öffnungen aufweist.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand der Zeichnung-
erläutert, die schematisch ein Ausführungsbeispiel darstellt.
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Dabei zeigt:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Pipette im Längsschnitt, Fig. 2 das Überhubelement 2 im Detail,
Fig. 3 ein Betätigungselement in Seitenansicht, und Fig. 4 eine Draufsicht auf eine
Pipette gemäß dem Aus-Ausführungbeispiel nach Fig. 1.
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Aus der Gesamtdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Mikroliterpipette gemäß Fig. 1 ist ersichtlich, daß ein Betätigungsknopf 1 über
ein Überhubsystem 2 mit einer Kolbenstange 30 verbunden ist, die im Bereich 3 sechskantförmig
ausgebildet ist und über einen Anschlag 4 und einem zylindrischen Abschnitt 5 verfügt.
Die Kolbenstange 30 kann einteilig oder aus mehreren Teilen ausgebildet sein. Der
runde Teil 5 der Kolbenstange 30 betätigt auch den Kolben 6, der durch eine Feder
7 in eine obere Lage gedrückt wird.
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Auf dem sechskantförmigen Teil 3 der Kolbenstange 30 sitzt axial verschiebbar
ein Gewindering 10, der eine sechskantförmige Bohrung aufweist, durch die die Kolbenstange
hindruchgreift und über die beim Drehen der Kolbenstange 30 der Gewindering 10 gedreht
wird. Der einen Anschlag bildende Gewindering 10 sitzt in einer Gewindehülse 11
und bewegt sich beim Drehen des Knopfes 1 und damit der Kolbenstange 3 axial nach
oben oder unten und verschiebt damit den Gegenanschlag 10 für den Anschlag 4. Dadurch
wird der Hub nach oben begrenzt und somit das Volumen kontinuierlich eingestellt.
Der sechskantförmige Teil 3 der Kolbenstange 30 greift ebenfalls in eine sechskantförmige
Bohrung in ein Zählrand 8 ein, so daß beim Drehen der Kolbenstange 30 dieses Zählrad
8 gedreht wird, das wiederum über Zahnräder 9 zwei weitere Zählräder 8' und 8''
ansteuert. Damit zählt der Zähler gewissermaßen die Umdrehungen des Betätigungsknopfes
1 und damit die axiale Verschiebung des Gewinderinges und Anschlages 10. Bei
geeigneter
Wahl des Gewindes der Gewindehülse 11, des Kolbendurchmessers des Kolbens 6 und
der Zählerradbedruckung, wird das pipettierte Volumen direkt digital angezeigt.
Eine versehentliche Verdrehung der Kolbenstange 30 und damit eine unbeabsichtigte
Veränderung des Volumens wird durch eine an sich hekannte Bremse 12 verhindert.
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Die Materialauswahl für die Teile 3, 4, 5, 6, 10 und 11 erfolgt dabei
derart, daß sich bei Veränderungen der Raumtemperatur Längenänderungen, die eine
Veränderung des Hubes bewirken könnten, kompensieren.
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Gewindehülse 11 und Antriebsmechanismus sind in ein Kunststoffgehäuse
13 eingebaut, das einen Zwischenraum 14 zwischen Gewindehülse 11 und Gehäuse 13
läßt. Dieser Zwischenraum 14 dient als Wärmeisolation gegenüber der Übertragung
der Handwärme auf den eigentlichen Meßteil. Durch Öffnungen 15 am oberen Ende des
Griffteiles und Öffnungen 16 am unteren Ende des Griffteiles ist eine Luftzirkulation
im Zwischenraum 14 möglich, so daß an der Außenwand des Gehäuses 13 erwärmte Luft
nach oben abziehen kenn, wobei unten kalte Luft nachströmt und dadurch die Übertragung
von Handwärme auf den Meßteil verringert. Am oberen Ende des Gehäuses 13 ist eine
Fingerauflage 32 vorgesehen bzw. mit dem Gehäuse 13 einstückig ausgebildet.
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Der Kolben 6 läuft in einer wartungsfreien Dichtung 17, die aus einem
O-Ring aus gummielastischem Material und einer Manschette aus Polytetrafluoräthylen
zur Verminderung der Reibung besteht.
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Diese Dichtung 17 ist in einem Schaft 18 eingesetzt, der an seinem
unteren Ende eine Kflnststoffpsitze 19 zur Aufnahme der zu transferierenden Flüssigkeit
abnehmbar trägt.
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Ein einstückiges Abwerfelement 20 ist über eine Schraube 22 mit einem
Betätigungselement 21 verbunden. Die Verbindung läßt sich nur unter Verwendung eines
Werkzeuges (Schraubenzieher) lösen.
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Dieses Betätigungselement 21 ist mittels eines Stiftes 31, der in
einer Bohrung 23 des Gehäuses 13 verläuft, in axialer Richtung verschiebbar. Der
Verschiebeweg ist derart groß, daß bei Verschiebung nach unten das Abwerferelement
20 in Kontakt mit der Pipettenspitze 19 kommt und diese vom Schaft 18 abstreift.
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In Fig. 2 ist das erfindungsgemäße Überhubsystem 2 im Detail gezeigt.
Der Betätigungsknopf 1 ist mittels einer Schraube 33 mit einem weiteren zylindrischen
Teil 24 der Kolben stange 30 verbunden. Auf diesem zylindrischen Teil 24 gleitend
ist ein Ring 25 vorgesehen, der im fertigmontierten Zustand fest mit einer Hülse
26 verbunden ist. Diese Hülse 26 wiederum gleitet in einer zylindrischen Aussparung
28 des Pipettenknopfes 1, wobei der Ring 25 durch die Feder 27 auf maximalen Abstand
vom Betätigungsknopf 1 gehalten wird.
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Zur Einstellung des Nullpunktes im- Rahmen der Montage kann der Ring
25 axial i der Hülse 26 verschoben werden. Nach der Einstellung des Nullpunktes
und damit der Kalibrierung der Pipette werden Ring 25 und Hülse 26 fest und axial
unverschiebbar verbunden, z. B. durch Schweißen ode Kleben.
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In Fig. 3 ist ein Betätigungselement 21 für das Abwerferelement 20
dargestellt. Dieses Betätigungselement 21 ist aus einem durchsichtigen oder durchscheinenden
Kunststoff gefertigt und in Form eines Zylindersegmentes ausgebildet. Dadurch wirkt
das Betätigungselegnent 21 als eine Zylinderlinse und die Zählräder 8, 8' und 8"
der Digitalanzeigevorrichtung können durch die Zylinderlinse tiindurch in leicht
vergrößertem Maßstab beobachtet werden. Diese 13eobachtungsmöglichkeit besteht unabhängig
von der jeweiligen axialen Position des Betätigungselementes 21.
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Beim Aufsaugen eines abzumessenden und transferierenden Volumens wird
der Betätigüngsknopf 1 bis zu einem ersten Stop gedrückt.Dieser wird durch Anschlag
des Ringes 25 auf der Platte 29 gebildet. Dieser Stop bildet den hnteren Anschlag
des Meßhubes. Die Spitze 19 wird in Flüssigkeit getaucht und durch Zurückgieiteniassen
des Betätigungsknopfes 1 gleitet auch der Kolben 6 unter der Wirkung der Feder 7
zurück. Dadurch bildet sich im Hohlraum des Schaftes 18 ein Unterdruck und Flüssigkeit
wird in die Spitze 19 angesaugt.
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Unter die Spitze 19 wird dann ein Gefäß gebracht, in das die Flüssigkeit
transferiert werden soll. Hierzu wird der Betätigungsknopf 1 wieder hinuntergedrückt,
wobei bis zum Anschlag des Ringes 25 auf der Platte 29 zunächst der Meßhub und durch
gleichmäßiges Weiterdrücken der Überhub betätigt wird. Beim Überhub schiebt sich
die fest mit dem Ring 25 verbundene Hülse 26 in einen Hohlraum 28 des Betätigungsknopfes
1 ein. Dabei wird eine Feder 27 gespannt. Durch diesen zusätzlichen Hub wird ebenfalls
der Kolben 6 über den eigentlichen Meßhub hinaus weiterbewegt und bläst damit eventuell
in der Spitze 19 verbliebene Flüssigkeit aus.
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Beim Zurückgleitenlassen des Betätigungsknopfes 1 drückt die Feder
27, Hülse 26 und Knopf 1 wieder in die ursprüngliche Position.
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Zum Abwerfen einer Spitze 19 wird das Betätigungselement 21 axial
nach unten verschoben. Dadurch wird über das Abwerferelement 20 die Spitze 19 vom
Schaft 18 abgeschoben. Betätigungselement 21 und Àbverfelement 20 bleiben zunächst
in dieser axialen Lage und werden erst beim Aufstecken der nächsten Spitze 19-wieder
in ihre Aüsgangsposition zurückgeschoben.
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Dadurch, daß die Funktion des Überhubs 2 aus dem eigentlichen Gerätegehäuse
13 heraus in ein Element zwischen Betätigungsknopf 1 und Gehäuse 13 verlegt wird,
kann in an sich bei Geräten ohne
Luftpolster bekannter Weise Zähler
und Anschlagverstellung als axiale Einheit und damit außerordentlich schmal gebaut
werden.
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Durch die Verwendung eines durchsichtigen Betätigungselementes 21
für den Abwerfer 20 ist es möglich, das Betätigungselement 21 an der bequemsten
Stelle anzuordnen und trotz-dem den Zähler in sichtgünstiger und gut ablesbarer
Position anzubringen. Die feste Verbindung des Betätigungselementes 21 mit dem Abwerfelement
20 verhindert ein einfaches Abschrauben des Schaftes 18 am Gehäuse 13 und damit
die dabei üblicherweise auftretende Beschädigung des Dichtungselementes 17. Durch
den geringen räumlichen Anspruch der Mechanik ist es möglich, einen Isolationsmantel
13 mit Isolierung-14 vorzusehen, ohne das Gerät so groß bauen zu müssen, daß es
nicht mehr bequem handhabbar ist.
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In Fig. 4 ist eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Pipette dargestellt.
Dabei ist die Schraube 93 für den Betätigungsknopf 1 erkennbar, sowie die Platte
29 die einen unteren Anschlag für den Betätigungsknopf 1 bildet und die Fingerauflage
32 die dep Zählwerk gegenüberliegend angeordnet ist und in den
bereich 13 übergeht.
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Das Betätigungselement 21 ist über einen Stift 31 geführt. Ein Hebel
12 bildet eine Bremse für die Verdrehung des Betätigungsknopfes 1 und somit zur
Arretierung des Volumeneinstellsystems.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Sie umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen und Weiterbildungen sowie Teil-
und/oder Unterkombinationen der beschriebenen Merkmale und Maßnahmen.
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