DE3218467C2 - Vorrichtung zur Mikro-Probennahme und Verfahren zur Mikro-Probenaufnahme und -abgabe mit einer solchen Vorrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zur Mikro-Probennahme mit einem in eine Probenflüssigkeit eintauchenden Element hat als solches eine Nadel (3) mit wenigstens einer Querbohrung (5) geringen Querschnittes zur Probenaufnahme. Der Querschnitt der als beidseitig offene Querbohrung ausgeführten Öffnung ist an wenigstens einer Stelle gegenüber wenigstens einer Endöffnung an einem Ende der Querbohrung klein zur Länge der Querbohrung ausgeführt. Einbezogen wird ein Antrieb für die Nadel, die auch einen Rühreffekt ausübt. Dazu wird auch ein Verfahren zur Mikro-Probenaufnahme und -abgabe durch Rotation der Nadel während der Probenaufnahme und -abgabe geschaffen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Mikro-Probennahme in der Kapillar-Technik, mit einem in eine Probenflüssigkeit eintauchenden Element, das wenigstens eine öffnung als Querbohrung geringen Querschnitts zur Entnahme einer Probenmenge aufweist. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Mikro-Probenaufnahme und -abgabe mit einer solchen Vorrichtung.

Eine solche Vorrichtung ist aus der LJS-PS 3i 9i 8Ί3 zur Übertragung von Flüssigkeiten bekannt. Dabei wird als fiüssigkeitsführender Kopf eine gelochte Scheibe, gegebenenfalls auch in Form sich zweier durchkreuzender Scheiben, verwendet, in welchen Perforationen die Flüssigkeit durch Oberflächenspannung halten. Diese Perforationen sollen in der Größe und Anzahl verändert werden können, so daß sich dabei Abweichungen ergeben. Diese Anordnung hält daher keine Genauigkeiten ein. Im übrigen haben die seitlichen Ö'fnungen größeren Durchmesser, als der Länge der Öffnungen entspricht, so daß auch dadurch die Dosierung problematisch ist

In der Praxis hat sich im übrigen zu dieser bekannten Ausführung gezeigt, daß das Eintauchen von parallel zur Flüssigkeitsoberfläche angeordneten Kapillaren oder Öffnungen Schwierigkeiten mit sich bringt, die bei der Befüllung auftreten und auf der Entlüftung beruhen können.

An einem Infusionssatz zur Zubereitung fertiger Infusionslösungen nach dem DE-GM 73 36 678 ist in den Behälterverschluß eine Kanüle eingearbeitet, mit dem Zweck, ein Konzentrat unter sterilen Bedingungen genau übertragen zu können. Diese Kanüle ist in einer Ausführung mit einer Kapillare versehen, die zwei Aus· frittsöffnungen hat. Diese Kanüle soll ermöglichen, ihren Inhalt direkt in einer Trägerlösung einzuspritzen, so daß der mittlere Durchgang dieser bekannten Ausführung unerläßlich ist.

Die Erfindung geht demgegenüber von Vorrichtungen aus, wie sie aus Hans Ulrich Bergmeyer, »Methoden der enzymatischen Analyse«, 3. Auflage 1974, S. 247, bekann' sind, und zwar unter dem Stichwort »Kapillar-Technik«. Die Elemente der in diesem Zusammenhang angewendeten Mikro-Pipetten sind immer in Arbeitsrichtung bewegbar. Aus der genannten Literaturstelle ist im Rahmen der Kapillar-Technik auch bekannt, die Pipetten aus Polyäthylen herzustellen. Es handelt sich im übrigen um Wegwerfpipetten. Infolge willkürlicher Eintauchtiefen und Einflüssen der Flüssigkeit und der Umgebung bei der Entnahme läßt sich mit diesen bekannten Ausführungen eine in weiten Bereichen dosierbare Menge entnehmen, aber nur unter zeitlich unreproduzierbaren, unkontrollierbaren Bedingungen wieder abgeben.

Ferner sind Probennahme-Vorrichtungen aus der Mikro-Dosiertechnik bekannt, bei denen das eintauchende Element beispielsweise kreisförmig an einem Träger angeordnet ist, wie es z. B. aus einem Prospekt »Medizinische Feinwerktechnik«, E. Harig OHG, hervorgeht. Die Elemente haben dabei jeweils einen nach außen abgebogenen Fuß, in welchem ein kapillarer Schlitz angeordnet ist Dieser Schlitz ist nach drei Scvin offen. Er hat daher eine große Öffnungsfläche gegenübe-· seinem Volumen. Die Form trägt nicht dazu bei, die überschüssige Flüssigkeit von den benetzten Flächen neben dem Dosierschlitz abzuziehen. Infolgedessen ist eine genaue Dosierung nicht möglich, weil Beschaffenheiten der Flüssigkeit und des Materials im Hinblick auch auf die Umgebungseinflüsse eingehen, abgesehen davon, daß die Ausgabe praktisch nur durch Adhäsion und nicht unter dosierter Steuerung möglich ist.

Dieses gilt auch für axial in eine Probenflüssigkeit eintauchbare Elemente, die stempelartig ausgeführt sind und an ihrer Unterseite einen nach unten und außen offenen Kreuzschlitz aufweisen.

Beispielsweise besitzt ein Gerät zur Abgabe geringer Flüssigkeitsmengen nach der DE-OS 21 60 386 einen langgestreckten Haiterungsteii, der gabeizinkenartige Schenkel am Ende hat. Eine Ausnehmung zwischen diesen Schenkeln wirkt kappilarartig. Dabei können ner solcher Schenkel vorgesehen sein, so daß eine Ausführung mit einem sogenannten axialen Kreuzschlitz entsteht. Solche kapillarartigen Schlitze, die nach mehreren Seiten offen sind, haben gemäß obigen Darlegungen große Öffnungen gegenüber ihrem Volumen, so daß damit eine genaue Dosierung nicht möglich ist.

Bei dieser Ausführung, wie bei allen Ausführungen mit großer Kontaktfläche, ist die Absolut-Probenmenge stark abhängig von der jeweiligen Probenviskosität, die in Abhängigkeit der Konzentration verschiedener Begleitstoffe erheblichen Schwankungen unterliegen kann.

Dieses gilt auch für ame Ausführung zur Mikro-Probennahme nach der US-PS 19 99 642 mit einem beispielsweise auch aus Stahl oder Platin bestehenden Draht, cl^r in seinem Ende zu einer Rundöse gebogen ist. Hier ergibt sich ein weitaus größerer Durchmesser als

Abstand zwischen den beidseitigen öffnungen. Die dem Einfluß der 'erdunstung ausgesetzte freie Oberfläche ist vergleichsweise groß. Weiterhin entstehen die genannten nachteiligen Einflüsse hinsichtlich der absoluten Flüssigkeitsmenge.

Es sind auch sogenannte NanO'Appiicatoren, beispielsweise der Firma Camag, Schweiz, bekannt. Solche Applicatoren sind unter dem Gesichtspunkt immer empfindlicher werdender Nachweismethoden in der Chemie ausgeführt werden, wobei dazu erwähnt wird, daß eine Dosiergenauigkeit gewährleistet sein muß. Als Anwendung ist die Hochleistungs-Dünnschicht-Chromatographie genannt. Aber das in diesem Zusammenhang bekannte Gerät arbeitet nach dem Prinzip einer

Spritze mit Kolben gegen einen genau einstellbaren Anschlag. Dabei werden gemäß Medizinal- Markt/Acta Medicotechnica — 26. Jahrgang, Nr. 10/1978, Seite 340, die kapillaren Fließeigenschaften an der zu dosierenden Lösung gerade ausgeschlossen. Hierin liegt ein Mangel der bekannten Ausführung, weil eine Vorrichtung mit Kolbenbewegung immer Spiel aufweist und insofern Kapillareinflüsse vorhanden sind, die der Genauigkeit der Reproduzierbarkeit je nach momentan auftretenden Bedingungen und Zustand der Vorrichtung entgegenwirken.

Gerade im Zusammenhang mit der Hochleistungs-Dünnschicht-Chromatographie ist auch aus GIT Fachzeitschrift für das Laboratorium, Juli 77, Seite 657 ff., bekannt, im Zusammenhang mit sogenannten HBDC-Platten eine Zentralkapillare zu verwenden, wobei eben auch eine axiale Zuführung einbezogen wird. Hierbei werden bereits Viskosiiät und Oberflächenspannung beachtet. Eine Fließmitteldosierung wird einbezogen.

Mikro-Injektionsspritzen auch für Applikationen im Nano-Liter-Bereich sind bekannt aus Z. med. Labortechnik 15 (1974), 84-86. Dabei werden Pipetten oder Spritzen verwendet, die kleinsten Kanülenspitzen-Durchmesser haben. Auch hierbei findet immer eine Bewegung in axialer Richtung, und zwar in der gleichen Richtung wie die Eintauch- und Herausnahmebewegung statt. Ein Problem der bekannten Ausführung liegt in der mechanischen Bearbeitung und Dimensionierung, ohne in diesem Zusammenhang mit wirtschaftlichen Mitteln eine brauchbare Lösung zu erzielen.

Aus der DE-OS 26 32 970 ist ein Gerät zur reproduzierenden Abgabe variierbarer Volumenmengen bekannt, für welche auch der Nano-Liter-Bereich angeführt ist Auch diese bekannte Ausführung arbeitet hinsichtlich öffnung, Aufnahmeraum und Bewegung in axialer Richtung mit einem Spritzenkolben, so daß die erwähnten Mangel vorhanden sind.

Vorstehende Ausführungen sind für die Bemessung kleinster Mengen aufwendig und problematisch.

Ferner ist in der älteren DE-OS 32 06 801 eine Schminkvorrichtung mit einem spachtelartigen Schminkelement aus weichem, elastisch deformierbarem Material beschrieben, das wenigstens zwei Hohlräume als Reservoir zur Aufnahme flüssiger Schminke durch Kapillarkräfte hat Dabei entfällt jeglicher Dosierungszweck, weil flüssige Schminke nur entnommen und übertragen werden soll. Die Deformierbarkeit beeinträchtigt die Genauigkeit, zumal ja auch der Zweck nur in dem Abstreifen des aufgenommenen Materials besteht. Eine Seit? dieses Spachtels ist bauchig ausgeführt.

Die Elemente solcher Vorrichtungen können als sogenannte Einmalartikel ausgeführt sein. Dieses gilt insbesondere für das ösenförmige Instrument. Ein gewisser Aufwand ist dabei immer vorhanden, obgleich Einmalartikei gerade für die in Frage stehenden Untersuchungen wichtig sind. Die Erfindung bezieht eine Ausführung als Einmalartikel ein, wobei allerdings eine wirtschaftliche Ausgestaltung zugrunde liegen solL

Gemäß weiteren Gesichtspunkten wird insbesondere bei komplizierten Ausführungen eine Reinigung einbezogen. Spritzenartige Vorrichtungen sind für diesen Volumenbereich als Einmalartikel ungeeignet Aber auch bei einer Reinigung unterliegen sie erheblichen Problemen, weil eine Hin- und Herbewegung einer Flüssigkeitsmenge notwendig ist und große Oberflächen mit Probenmaterial benetzbar sind, ohne daß gewährleistet wird, daß in führenden Bewegungsfiächen eine Reinigung entsteht, wodurch eine erhebliche Probenverschleppungsgefahr in Kauf genommen werden muß. Insofern beabsichtigt die Erfindung auch eine leicht zu reinigende Vorrichtung, auch in Verbindung mit einem Reinigungsgerät, bei welchem mit Sicherheit die Reinigung gewährleistet ist.

Abgesehen von anderen Anwendungen, die auch zum Stand der Technik genannt sind, ergibt sich vielfach das Erfordernis eines Verdünnungsverhältnisses in der Größenordnung von I : 40 000. Dieses führt in die sogenannte Nano-Liter-Technik, um eine Verdünnung nach Möglichkeit in einem Schritt durchführen zu können. Dabei ist aber zur Gewährleistung definierter Analysebedingungen eine Volumengenauigkeit und hohe Reis produzierbarkeit erforderlich, was bei den bekannten Ausführungen nicht gewährleistet ist.

Eine bevorzugte Anwendung liegt im Bereich medizinischer Flüssigkeiten bzw. im mikro-analytischen Bereich, vorzugsweise der Medizin-Technik.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß in einfacher Ausgestaltung eine Mikro-Probennahme auch im Nano-Liter-Bereich in einfacher Weise mit hoher Reproduzierbarkeit erreicht wird.

Dabei wird für bevorzugte Ausführungsformen auch ein neues Verfahren zur Mikro-Probenaufnahme und -abgabe ~.r\ besonderen Ausführungen der Vorrichtung bezweckt, um eine weitere Verbesserung zu erzielen.

Für die Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemaß dadurch gelöst, daß das Element als Nadel ausgeführt ist, und daß der Querschnitt der kapillaren öffnung an wenigstens einer Stelle gegenüber wenigstens einer Endöffnung an einem Ende der Querbohrung klein ist zur Länge der Querbohrung. Gegenüber den bekannten Ausführungen ergibt sich die überraschende Lösung, daß die an sich beliebig in einer Vorrichtung in definierter Richtung bewegbare Nadel durch die Querbohrung einen zur Längsachse, und damit zur Hauptbewegungsrichtung, versetzten Probenaufnahmeraum aufweist, der gerade durch seinen winkeligen Verlauf zur Längsachse als Querbohrung einen bei der Herausbewegung der Nadel aus einer Probenflüssigkeit definierten Abriß der Flüssigkeit in bezug zu der Öffnung bzw. den Endöffnungen aufweist, so daß der Aufnahmeraum und damit das Aufnahmevolumen definiert sind.

Einbezogen wird dabei, daß die beiden Endöffnungen einer Querbohrung gleich groß sind. Die zur Umgebung offene Fläche ist klein in bezug zu dem Aufnahmevolumen und klein im Vergleich zur festen geschlossenen

so Wandung der Bohrung.

Die Lösung ist auch deshalb günstig, weil die Möglichkeit einer Reinigung für wiederverwendbare Teile verbessert wird. Vor allem wird aber eine sehr einfache Grundform geschaffen, die sich als einmal verwendbare Artikel eignet

In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Querbohrung in einer axialen Diametralebene der Nadel schräg zur Nadellängsachse, insbesondere unter einem Winkel von etwa 45° zur Nadellängsachse, angeordnet Hierbei ergeben sich Vorteile bei der Aufnahme der Probenflüssigkeit sowie auch bei der Ausgabe der Flüssigkeit, wobei insbesondere der Luftaustritt bei der Probennahme gefördert wird
Einbezogen wird vorteilhaft auch für Dosierungs-

zwecke, daß mehrere Öffnungen übereinander in der Nadel angeordnet sind

Hierbei liegt eine zweckmäßige Ausgestaltung in wenigstens einem Paar gekreuzter Querbohrungen, wobei

die gekreuzten Querbohrungen ineinander übergehen können. Dadurch ist ein Ausgleich vorhanden, insbesondere bei beliebiger Dreheinstellung der Nadel beim Eintauchen in die Flüssigkeit. Bevorzugt wird dabei, daß die gekreuzten Querbohrungen jeweii. in parallelen Querschnittsebenen liegen, obgleich nicht ausgeschlossen wird, ds^auch in Ebenen, die durch die Längsachse der Nadel bestimmt sind, verlaufende Querbohrungen vorgesehen sind, die schräg zur Längsachse der Nadel gerichtet sind.

Wenn auch für eine definierte Aufnahme eine Öffnung als Querbohrung mit rundem Querschnitt bevorzugt wird, so liegt doch eine für bestimmte Anwendungen zweckmäßige Ausgestaltung darin, daß die wenigstens eine Öffnung einen unrunden, insbesondere langgestreckten, Querschnitt hat. Dieses hat besondere Vorteile im Hinblick mit einer vorgesehenen Neigung der Nadel, insbesondere bei der Probenentnahme zur Förderung des Austritts der Luft bzw. auch, wenn der langgestreckte Querschnitt in einer Querschnittsebene liegt, zur Ausgabe der Probenflüssigkeit.

In einer anderen Ausgestaltung, insbesondere zur Verbesserung der Aufnahme hochviskoser Probenflüssigkeiten, ist die Querbohrung vorteilhaft zu wenigstens einem Ende hin aufgeweitet, wobei der größere Bohrungsdurchmesser vorzugsweise als Probeneintrittsöffnung eingesetzt werden kann.

Unter vorstehendem Gesichtspunkt versteht sich, daß die Mittelachse der Querbohrung zweckmäßig rechtwinkelig zur Längsachse der Nadel verläuft. In einer besonderen Ausgestaltung ist aber die Querbohrung mit einer Mantellinie quer zur Längserstreckung der Nadel an der zur Spitze liegenden Seite ausgeführt, und die diametral gegenüberliegende Mantellinie verläuft schräg zur Längsrichtung der Nadel. Dadurch kann, insbesondere dann, wenn ein senkrechtes Eintauchen der Nadel beabsichtigt ist, der Austritt der zunächst enthaltenen Luft erleichtert werden. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß Adhäsion und Kapillarwirkung gegeneinander wirken, aber in diesem Zusammenhang ergibt sich die Möglichkeit einer schnellen und einfachen Probennahme.

Hinsichtlich einer Vorrichtung mit der Nadel ergeben sich mehrere Gesichtspunkte, die die behandelte Aufnahme von Flüssigkeit einbeziehen, aber auch die Reinigung, insbesondere nach der Aufnahme der Probenflüssigkeit zur Entfernung von an der Außenseite haftender Flüssigkeit.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Nadel unterhalb der Querbohrung flach abgeschlossen. Mit dieser Form wird die benetzbare Oberfläche unterhalb der Probenbohrung klein gehalten. Das gibt die Möglichkeit, diese Unterseite an einem Kissen abzureiben, wobei randweise beim Eindrücken des Kissens Saugwirkungen entstehen, die auch die Außenseite reinigen.

In einer anderen Ausgestaltung hat die Nadel unter einer Querbohrung an ihrem Ende eine spitz zulaufende Form. Diese spitz zulaufende Form ist insbesondere bei Schrägstellung zur abstreifenden Anlage vorteilhaft Die bevorzugte Ausführungsform besitzt einen spitzwinkligen Kegel am Ende der Nadel. Diese spitzwinklige Form ist auch beim Abtropfen von Resten der Probenflüssigkeit günstig. Bevorzugt wird dabei ein Spitzwinkel in der Größenordnung von 60°, d. h. eine Mantellinie des spitzwinkligen Kegels schließt etwa einen Winkel von 30° mit der Längsachse der Nadel ein.

In einer anderen zur Reinigung zweckmäßigen Ausführungsform mit einem stumpfwinkeligen Kegel am Ende der Nadel wird einbezogen, daß eine Eindrückung in ein Löschblatt erfolgt, um das untere Ende der Nadel zu reinigen, wobei der stumpfwinkelige Kegel die Eindringtiefc in eine Rcinigungsschicht beschränkt. Bei der Ausführung mit einem im wesentlichen parabelförmigen Querschnitt am Nadelende wird auch bei der Entnahme ar. der Außenseite der Nadelspitze ein Abfließen der Probenreste beim Herausziehen der Nadel aus der Probenflüssigkeit erreicht, was jedoch besonders für die

ίο bevorzugte spitzwinkelige Ausführung am Nadelende zutrifft. Der spitzwinkelige Kegel am Nadelende läßt besonders günstig, wie an sich auch der im wesentlichen parabelförmige Querschnitt, ein Abgleiten der Probenreste zu der Spitze zu, »vobei aber auch eine Reinigung durch eine schräge Anlage der Nadel und Drehung unter Eindrückung in eine saugfähige Unterlage möglich ist.

Im Hinblick auf die bereits mehrfach angesprochene Drehung liegt ein; bevorzugte Ausführung in der An-Ordnung der Nadel an einem Handgriff mit einem Drehantrieb für die Nadel. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, eine Drehung nach einer Positionierung der Nadel beliebig und auch mit einer erhöhten Geschwindigkeit einzustellen, als es eine Drehung von Hand aus zuläßt.

Bevorzugt wird dabei ein Drehantrieb, insbesondere manueller Drehantrieb, mit sich ändernden Drehrichtungen. Die sich ändernden Drehrichtungen haben den Vorteil, daß gerade bei der diffizilen Prubennahme und -abgabe richtungsbestiramte Einflüsse aufgehoben werden können. Die Anordnung einer manuellen Drehrichtung in Verbindung mit dem Handgriff bringt zum Ausdruck, daß eine Bewegungsübersetzung vorhanden ist und beispielsweise durch einen hin- und herbewegbaren Betätigungshebel ein Drehantrieb, insbesondere einer biegsamen Welle, erfolgt, wobei durch die Hin- und Herbewegung verschiedene Drehrichtungen entstehen. Eine andere bevorzugte Ausführungsform liegt in einem in der Drehzahl einstellbaren Antriebsmotor, wobei verschiedene Drehzahlen für eine Flüssigkeitsausgabe und eine Reinigung vorgesehen sind. Ein solcher Motor ist zweckmäßig durch Druckknopfschalter einschaltbar, wobei auch bei Einhandbetätigung Drehzahlumsteuerhebel vorgesehen sind, so daß für die jeweilige Handhabung des Halters durch eine Person die erforderliche Betriebsbedingung einstellbar ist. Dieses gili auch für einen automatisierten Betrieb, für den die beschriebene Vorrichtung in besonderer Weise geeignet ist. Außer der zweckmäßigen Anordnung eines Spannfutters an einem als Handgriff ausgebildeten Halter zur lösbaren Befestigung der Nadel liegt eine vorteilhafte Ausbildung gerade mit einem Handgriff mit Drehantrieb auch in einer Steckvorrichtung für insbesondere einen Spannansatz einer Nadel, insbesondere mit federnd angeordneten Rastmitteln. Dieses eröffnet weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, insbesondere für einen Antrieb der Nadel, insbesondere einer zum Abschnitt drehbar angeordneten Lagerspitze durch eine biegsame Welle. Dabei wird bevorzugt, daß einer Steckvorrichtung zum Einsatz der Nadel ein Auswerfer zugeordnet ist, dem ein Betätigungshebel im Bereich des Handgriffs zugeordnet ist, und in der beschriebenen Ausführung, daß das Ende der biegsamen Welle als Auswerfer vorgesehen ist

Die Verwendung einer biegsamen Welle führt zu einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung dadurch, daß zwischen dem Handgriff und einem Halterabschnitt für eine Nadel ein Gelenk angeordnet sein kann.

Gerade im Zusammenhang mit der Querbohrung kann eine gleichmäßige, reproduzierbare Aufnahme

durch einen gleichbleibenden Neigungswinkel beim Eintauchen der Nadel günstig beeinflußt werden, was optimal durch eine Automatikvorrichtung erreichbar ist. Dabei kann im Hinblick auf die Tauchbewegungen der Drehantrieb insbesondere auch der Antriebsmotor einstell- und steuerbar sein. Die Anordnung des Antriebsmotors gilt sowohl für ein Handgerät als auch für ein automatisiertes Gerät.

Im Hinblick auf die Drehung der Nadel, die insbesondere zur Ausgabe der in der Querbohrung aufgenommenen Flüssigkeit vorteilhaft ist, weil diese Flüssigkeit nach dem Eintauchen der Querbohrung durch die Zentrifugalwirkung ausgeschleudert werden soll, wird bevorzugt, daß die Drehachse der Nadel zentrisch zur Nadel angeordnet ist und die wenigstens eine Querboh- is rung exzentrisch zur Längsachse der Nadel vorgesehen ist. Dadurch ergibt sich für die Auswurfbewegung eine besonders σϋη$(ϊσρ BCdIn⁰Un", die einerseits eine Schaufelbewegung und andererseits eine Sogbewegung an der Querbohrung vorsieht, so daß der Zweck in günstiger Weise erreicht wird.

In einer anderen vorteilhaften Ausführung ist die Drehachse exzentrisch zur Längsachse der Nadel vorgesehen. Hierdurch wird der Rühreffekt erhöht, weil durch die quasi unrunde Bewegung der Nadel zur Drehachse ein Umquirlen der Flüssigkeit erreicht wird, in das die Probenflüssigkeit aus der Querbohrung ausgegeben wird.

Dabei liegt eine vorteilhafte Ausführung darin, daß die Drehachse auf der Längsmittellinie einer diametral angeordneten Querbohrung aus der Mitte versetzt angeordnet ist. Diese Ausführung fördert das Herausschleudern, was noch durch eine besondere Bohrungsprofilierung unterstützt werden kann. Der Rühreffekt wird in diesem Zusammenhang mit einer Umschaufelung in einer weiteren Ausgestaltung dadurch verbessert, daß die Drehachse im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Querbohrung gegenüber der Längsachse im wesentlichen rechtwinklig versetzt angeordnet ist. Alle diese Ausführungen fördern das Mischen mit dem Dosierinstrument, was besonders wesentlich ist und für bekannte Ausführungen mit axial ausgerichteten Funktionsbedingungen nicht erreichbar ist.

In diesem Zusammenhang sieht das bezweckte Verfahren zur Mikro-Probenaufnahme und -abgabe vor, daß die Vorrichtung in der Ausführung als Nadel mit angegebenen Merkmalen während der Probenaufnahme und -abgabe gedreht und die Probenflüssigkeit zugleich durch die Nadel umgerührt wird. Dadurch wird die einwandfreie Probenaufnahme und -abgabe erleichtert

Hinsichtlich der Anordnungen der wenigstens einen Querbohrung ist ein auch schräges Eintauchen der Nadel zur Probennahme vorteilhaft, damit das vollständige Füllen der Bohrung, von einer Seite beginnend, gewährleistet ist In diesem Zusammenhang werden richtungsbestimmte Markierungen am Handgriff bevorzugt, um den Verlauf der Querbohrung in der Nadel erkennbar oder fühlbar zu machen. Insofern können solche Markierungen nicht nur als Farbstriche, sondern auch als hervortretende Profilierungen, z. B. in Form von Griffhebeln, ausgeführt sein.

Weitere vorteilhafte Ausführungen ergeben sich noch aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung schafft ein überraschend einfaches Instrument in Form einer Nadel mit einer Querbohrung unter Einbeziehung obiger Ausgestaltungen. Eine weitere Verbesserung wird durch die Ausführung aus einem hydrophilen Material mit einer hydrophoben Beschichtung erreicht. Dadurch werden Verschleppungsfehler weitestgehend vermieden, aber die Aufnahmeeignung einer Nano-Liter-Menge nicht nur aufrechterhalten, sondern auch verbessert. Die Ausführung mit einer Beschichtung eignet sich besonders für eine Nadel aus Kunststoff, wofür Polyäthylen beispielsweise genannt wird. Eine Beschichtung ist jedoch aus Metall möglich. Desgleichen sind hydrophobe Kunststoffe, z. B. auf Fluor-Kohlenwasserstoff-Basis vorteilhaft einsetzbar.

Besonders bei der Ausführung aus Kunststoff ist die in einem Halter, gegebenenfalls mit einem Motor oder einem Handdrehantrieb durch Bajonettverschluß, Steckverschluß oder Schraubverschluß einsetzbare Nadel als Einmalartikel geeignet. Bei der Ausführung, in? besondere aus Edelmetall, wird eine Reinigung bevorzugt.

D'** Prfjnritincr vyird im fönenden »nhänd von Ausführungsbeispielen beschrieben, die in der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig.2 in vergrößertem Maßstab in Teildarstellung eine Ausführungsform der Nadel,

Fig.3 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt längs der Linie IU-III durch F i g. 2,

F i g. 4 eine der F i g. 3 entsprechende Darstellung einer abgewandelten Ausführung,

F i g. 5 eine der F i g. 3 entsprechende Darstellung einer weiteren Abwandlung,

F i g. 6 eine schematische Seitenansicht des oberen Endes einer einsetzbaren Nadel zur Erläuterung der Nadelhalterung bei einer Ausführung nach den Fig.4 oder 5,

F i g. 7 eine der F i g. 2 entsprechende Darstellung einer anderen Ausführungsform der Nadelspitze,

F i g. 8 eine der F i g. 2 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Nadelspitze, teilweise im Schnitt,

F i g. 9 eine weitere Teildarsiellung der Nadelspitze einer weiteren Ausgestaltung,

Fig. 10 eine Darstellung der Nadelspitze im Schnitt zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 11 eine der Fig. 10 entsprechende Ansicht zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 12 eine besondere Ausführungsform einer Nadelspitze, teilweise im Schnitt,

Fig. 13 eine der Fig.3 entsprechende Darstellung einer abgewandelten Ausführung,

Fig. 14 in vergrößertem Maßstab eine Teildarstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Nadelendes, teilweise im Schnitt,

Fig. 15 eine Seitenteilansicht einer Nadel zur Erläuterung einer Ausführungsform eines Nadelendes,

Fig. 16 eine der Fig. 15 entsprechende Darstellung einer anderen Ausführungsform,

Fig. 17 eine der Fig. 15 entsprechende Darstellung einer noch weiteren Ausführungsform,

Fig. 18 eine Teildarstellung eines Nadelendes nach F i g. 15 zur Erläuterung der möglichen Reinigung,

Fig. 19 eine Teildarstellung des Nadelendes nach F i g. 16 zur Erläuterung der Reinigung,

F i g. 20 eine Teildarstellung eines Nadelendes nach ί⁷ i g. 17 in zwei Lagen zur Erläuterung der äußeren Reinigung bei dieser Ausführungsform,

Fig.21 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer besonderen Ausführungsform mit einem Handgriff, zu dem die Nadel einstellbar ist, wobei be-

sondere Antriebsmittel und auch Maßnahmen für einen Abwurf gezeigt sind,

Fig.22 einen Teilschnitt längs der Linie XXII-XXII in Fig.21.

In allen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

In Fig. 1 ist eine prinzipielle Ausführung gezeigt. An einem Handgriff 1 ist ein Spannfutter 2 angeordnet. In dieses Spannfutter ist eine Nadel 3 eingespannt. Diese Nadel hat einen Durchmesser in der Größenordnung von 0,8 mm. An dem Ende bzw. der Spitze 4 der Nadel ist mit geringem Abstand von dieser Spitze eine als Querbohrung ausgeführte öffnung 5. auch als Queröffnung bezeichnet, ingeordnet. Diese öffnung hat einen Durchmesser in der Größenordnung von 0,3 mm. In den Maßangaben liegen vorteilhafte Ausführungen, die jedoch nicht beschränkend sind.

Im Hinblick auf die Mikro-Probennahme, auch im Zusammenhang mi· Volumengrößen im Nano-Liter-Bereich, ergeben S'ch in einer vorteilhaften Ausgestaltung obige Abmessungen. Dabei wird einbezogen, daß das Verhältnis zwischen der Querbohrungslänge und dem Durchmesser der Querbohrung in der Größenordnung von etwa 2 liegt.

Die soweit beschriebene Fig. 1 stellt eine Ausführung der Erfindung dar, bei der die Nadel 3 auswechselbar ist. Es versteht sich, daß eine Nadel mit einem verstärkten Ende mit Abstand von der Spitze ausgeführt sein kann und daß dieses Ende selbst als Handgriff dient. Weilerhin wird einbezogen, daß das von der Spitze entfernte Ende der Nadel mit einer Profilierung, gegebenenfalls einem Gewinde ausgeführt ist, durch welches eine Nadel in einem Handgriff mit einer Gegenprofilierung lösbar zu befestigen ist Steck- und Klemmverschlüsse bekannter Art werden einbezogen.

Da die Querbohrung 5 die Nadel in einer bestimmten Richtung durchsetzt, ist entweder an der Nadei 3 ein Steg 6 oder auch am Halter, beispielsweise am Spannfutter 2, ein Steg 7 angeordnet, durch den erkennbar ist, in welcher Richtung sich die Querbohrung 5 er.«' kt. Dies kann für einen Eintauch- oder Reinigungs. _o«ng von Bedeutung sein. Insbesondere bei hochviskosen Flüssigkeiten kann eine schräge Eintauchrichtung der Probennadel zur Flüssigkeitsoberfläche nötig sein, wobei dann Vorrichtungen zweckmäßig angeordnet sind, die die Querbohrung der Probennadel immer in eine definierte Ausfangsstellung drehen, die sich im wesentlichen senkrecht zur Flüssigkeitsoberfläche befindet.

Die F i g. 1 beinhaltet eine weitere Ausführungsform, die gestrichelt eingezeichnet ist. In dieser Ausführungsform ist der Schaft 8 des Spannfutters 2 mit der Welle 9 eines im Handgriff 1 untergebrachten Motors 10 verbunden. In diesem Falle enthält der Handgriff auch eine Energiequelle 11. Diese Energiequelle kann als Batterie ausgeführt sein oder aber einen Anschluß 12 aufweisen, der beispielsweise mit einem Netzstecker versehen ist, wobei im Bereich 11 Gleichrichter-Anordnungen oder dergleichen vorgesehen sein können.

Bei einer solchen Ausgestaltung ist aus dem Handgriff 1 wenigstens ein Hebel 13 herausgeführt Dieser dient zum Einschalten einer Verbindung 14 zwischen der Energiequelle 11 und dem Motor 10. Dieser ist daher wahlweise einschaltbar. Dabei wird einbezogen, daß entweder noch ein zweiter Betätigungshebel 15 vorgesehen ist oder aber der Bedienungshebel 13 für eine weitere Funktion einstellbar ist, beispielsweise zugleich als Druck- und als Drehknopf ausgeführt ist Dies hat den Zweck, verschiedene Drehzahlen des Motors 10 einzustellen, entweder indem in an sich bekannter Weise Vorwiderstände einschaltbar sind oder aber bei Verwendung eines polumschaltbaren Motors verschiedene Drehzahlen durch die Polumschaltung wählbar sind. Die Steuermittel des Motors sind an sich bekannt.

In Fig.2 ist das Ende der Nadel 3 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Diese Nadel hat eine Spitze 4, wie sie noch anhand der Fig. 16 beschrieben werden wird. Aus F i g. 3 ist erkennbar, daß die Querbohrung 5 die Nadel 3 diametral in einer Querebene durchsetzt, wobei die Drehachse 16 zentrisch angeordnet ist.

Die Fig.4 und 5 -eigen hinsichtlich der Nadel und der Querbohrung 5 entsprechende Darstellungen. Dabei !st aber die Drehachse in Fig.4 bei 17, d. h. seitlich gegenüber der Querbohrung exzentrisch angeordnet. Demgegenüber ist in Fig. 5 die Drehachse 18 in der Mittellinie der Querbohrung 5, jedoch aus der Mitte versetzt, auch exzentrisch angeordnet. Bei Verwendung des Spannfutters 2 nach F i g. 1 kann das erreicht werden, wenn am oberen Ende 19 der Nadel 3 ein Spannansatz 20 entsprechend außermittig angeordnet ist.

Diese außermittige Anordnung hat den Vorteil, daß bei Antrieb der Nadel durch den Motor, insbesondere bei der Abgabe einer aufgenommenen Probenmenge, ein Rühr- oder Quirleffekt entsteht. Dieser ergibt sich aus der exzentrischen Bewegung der Nadel um die Drehachse, wobei sich Fliehkräfte an beiden Enden der Querbohrung in verschiedener Stärke ergeben, so daß auch der Austritt der enthaltenen Probenflüssigkeit gefördert wird.

Die F i g. 2 zeigt eine weitere Lösung dadurch, daß eine Drehachse 21 der Nadel unter einem Winkel zur Längsachse 22 der Nadel verläuft, so daß die Nadelspitze 4 eine Taumelbewegung beim Umlauf entsprechend dem Pfeil 23 durchführt. Vorteilhaft ist eine wechselnde Drehrichtung, insbesondere verdeutlicht bei der manueiien Ausführung, einbezogen. Auch hierdurch ergibl sich ein Mischeffekt bei der Ausgabe einer kleinen Probenmenge.

Um diesen zuletzt anhand der F i g. 2 erläuterten Effekt zu erreichen, ist ein Spannansatz entsprechend 20 in F i g. 6 am oberen Nadelende 19 mittig, aber mit einer winkelig zur Längsachse der Nadel versetzten Lr-gsachse angeordnet. Auch diese Ausführung wird einbezogen. Unter gleichem Gesichtspunkt ist die Nadel abgebogen oder gekrümmt ausgeführt.

Anhand der F i g. 3 wird darauf hingewiesen, daß die soweit beschriebene Ausführung jeweils mit einer Querbohrung an dieser die Endöffnungen 24, 25 hat.

Wesentlich ist es auch unter den oben angegebenen Größen für Nadel- und Querbohrungsdurchmesser, daß die Länge der Querbohrung größer ist als deren Durchmesser. Vorteilhaft kann die Bohrung ein Volumen in der Größenordnung von 10 nl bis 100 nl haben. Das Verhättnis vom Volumen zu den Endöffnungen ist aus den F i. g. 3—5 erkennbar, in denen die Länge der Querbohruiig mindestens doppelt so groß ist wie der Durchmesser einer Austrittsöffnung.
Für die anhand der F i g. 4 und 5 beschriebene exzentrische Versetzung ist erkennbar, daß es sich hierbei um einen iBetrag entsprechend der Strecke 26 handelt, der auch in F i g. 6 dargestellt ist, wobei in einer zweckmäßigen Ausführungsform diese Strecke 26 etwa ein Viertel des Durchmessers des Nadelquerschnitts ausmachen kann. !Der Winkel zwischen der Längsachse 22 der Nadel 3 und der Drehachse 21 in F i g. 2 beträgt beispielsweise 3°.

In diesem Zusammenhang wird bemerkt, daß die Ex-

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zentrizität oder die Schrägneigung der Nadel, soweit sie Ausgabe in eine Reaktionsflüssigkeit zunächst das VoIu-

antreibbar ist, auch vorteilhaft für die Reinigung ist bzw. men in den Querbohrungen einen Massenmittelpunkt

das Auswaschen, wenn die Nadel in eine Reinigungsflüs- exzentrisch zur Mittelachse 40, d. h. neben der Mittel-

sigkeit getaucht und angetrieben wird. achse, hat Hierdurch wird bei der Drehung ein beson-

F i g. 7 zeigt sie Nadelspitze 4 einer Nadel 3, die im 5 ders schneller Austrieb der Probenflüssigkeit unter Im- Gegensatz zur Querbohrung 5 in F i g. 2 zwei überein- puiswirkung mit der Folge einer guten Zerstreuung

ander und im wesentlichen parallele Querbohrungen 27, oder Einmischung in die Reaktionsflüssigkeit erreicht

28 besitzt. Bei hinreichend großem Abstand der Bohrun- Es versteht sich, daß auch die Querbohrungen 39,43,

gen ist eine stufige Änderung des Volumens möglich. nach den Fig. 10 und 11 mehrfach übereinander in einer

Das Beispiel nach F i g. 7 zeigt zwei Achsparallele über- te Nadel angeordnet sein können.

einander in der Längsachse der Nadel angeordnete F i g. 12 zeigt das untere Ende einer Nadel 3 mit einer Querbohrungen. Einbezogen werden zu einer weiteren Spitze 4, teilweise im Schnitt Dabei sind sich kreuzende stufigen Änderung des Volumens auch mehrere Quer- Querbohrungen 87, 88 in einer vertikalen Ebene der bohrungen übereinander, wobei auch einzelne Quer- Nadel angeordnet Diese Querbohrungen können mitbohrungen in zu der Richtung der Querbohrungen 27, 15 einander in Verbindung stehen oder aneinander vorbei-28 senkrechten Richtung verlaufen können, wie es ge- laufen, wobei auch eine gekrümmte Ausführung mögstrichelt für eine Querbohrung 29 angedeutet ist In die- lieh ist Die gezeigte Anordnung der Querbohrungen sem Zusammenhang wird bemerkt, daß praktisch π hat den Vorteil einer günstigen Aufnahme der Proben-Querbohrungen 27—29 übereinander angeordnet sein flüssigkeit dadurch, daß Luft nach oben leicht entweikönnen, wobei der Buchstabe π aus der Zahlenreihe 20 chenkann. ganzer Zahlen, beginnend bei 1, besteht Die Ausführung nach F i g. 12 hat aber den zusätzii-

Ejne besondere Ausgestaltung zeigt die F i g. 8 durch chen Vorteil, daß die Außenseite der Nadel mit einem Anordnung von zwei sich kreuzenden Bohrungen 30,31 hydrophoben Belag 89 versehen ist, wodurch Reinigun- bzw. 32, 33. Hierbei wird einbezogen, daß jeweils ein gen in der beschriebenen Weise erleichtert werden. Dei Paar der sich kreuzenden Bohrungen 30,31 bzw. 32,33 25 hydrophobe Belag kann beispielsweise aus Metall beim Inneren der Nadel ineinander übergehen kann bzw. stehen, während die Nadel aus Kunststoff ausgeführt ist miteinander verbunden sind. Einbezogen wird durch Diese Ausführung hat den Vorteil, daß die Wand dei Überlappung der Querbohrungsquerschnitte im Inne- Querbohrung, se⁵ sie nun nach Fi g. 13 oder nach einei ren der Nadel ein Zusammenschluß aller Querbohrun- der anderen Ausführungsformen oder in äquivalenter gen. Damit ergibt sich ein großes inneres Volumen als 30 Weise ausgeführt, eine bessere Adhäsion zur Proben-Aufnahmeraum bei kleingehaltenen Endöffnungen, von flüssigkeit hat als die Außenseite der Wand 3. Hierdurch denen vier beispielsweise mit 34,35 bzw. 36,37 bezeich- wird schon das Entstehen von Verschleppungsfehlem net sind. vermindert und der Reinigungsvorgang nach Proben-

Die Fig. 9 zeigt das untere Ende einer Nadel, bei entnahme erleichtert

welcher eine im Querschnitt langgestreckte Querboh- 35 In der F ig. 13 ist der Querschnitt der Nadel 3 gezeigt rung 38 angeordnet ist Diese Querbohmng ist schütz- deren Längsachse 22 eingezeichnet ist Dabei ist erförmig ausgestaltet und im Vergleich zum Nadeldurch- kennbar, daß die sogenannte Öffnung oder Querboh messer sehr schmal gehalten, um obige Bedingungen zu rung 90 exzentrisch zu der Längsachse 22 angeordnet erfüllen. Anstelle des mit parallelen Längswänden aus- ist Wenn auch in F i g. 3 die Querbohmng 90 geradlinig geführten Schlitzes 38 besteht die Möglichkeit einer el- 40 dargestellt ist, werden andere Ausgestaltungen mit elliptischen Ausgestaltung. ner Krümmung oder einer anderen Querschnittsausge-

Fig. 10 zeigt eine Nadelspitze 4, bei welcher die staltung einbezogen. Querbohrung 39 mit einer senkrecht zur Längsachse 40 Die F i g. 14—17 zeigen an dem Ende einer Nadel 2

der Nadel verlaufenden Mittelachse der Querbohmng verschiedene Ausfühmngsformen von Nadelabschlüs

ausgeführt ist aber die Endöffnungen 41,42 verschiede- 45 sen 49, 56, 4 und 57. Die Abschlüsse 4, 49 und 57 sine

ne Größen haben. Praktisch handelt es sich um eine Nadetspitzen, wobei die Gestalten nach F i g. 4 bereits ir

trichterförmige Querbohmng, wobei auch von einer zur den F i g. 1 und 2 erkennbar ist.

Endöffnung hin erfolgenden Aufweitung gesprochen Der Abschluß 56 in Fig. 15 zeigt eine flache Forrr

werden kann. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, unterhalb der Querbohmng 5. Hierbei liegt praktisch

daß bei der Probennahme und auch bei der Probenab- 50 ein Abschluß in einer Querschnittsebene vor. Dies«

gäbe durch Drehung oder Neigung der Nadel die Auf- Ausführung hat nach Fig. 18 den Vorteil, daß nach ei

nähme und Ausgabe der Probenflüssigkeit erleichtert ner Probenaufnahme sich am Abschluß 56 und unter

wird, wobei insbesondere die Probenaufnahme hochvis- halb der Querbohmng 5 haltende Probenreste 58 prak

koser Flüssigkeiten über die größere Endöffnung 42 er- tisch vollständig entfernen lassen, wenn die Nadel mi

leichtert wird. 55 diesem Abschluß in eine Unterlage 59, insbesondere ir

Gleiches gilt auch für eine Nadelspitze 4 nach F i g. 11, ein federndes Kissen oder ein dickes Löschblatt, einge

bei der die Querbohmng 43 eine Mantellinie 44 besitzt, drückt wird. Dabei werden die Probenreste entspre

welche senkrecht zur Längsachse 40 der Nadel 3 ver- chend den Pfeilen 60 praktisch völlig abgesaugt,

läuft Die diametral dazu liegende Mantellinie 45 der Die Fig. 14 zeigt eine Nadelspitze 49 als spitzwinkli

Querbohrung ist demgegenüber schräg zur Längsachse 60 gen Kegel mit einem Spitzenwinkel in der Größenord

angeordnet so daß eine einseitige Aufweitung von einer nung von 60° zusammen mit der bevorzugten Ausfüh

Endöffnung 46 zu der gegenüberliegenden Endöffnung rungsiform einer Querbohmng 48, die unter etwa 45^C

47 jedoch mit dem Unterschied der gegenüber der Aus- schräg zur Längsachse der Nadel 3 diametral durch die

führung nach F i g. 10 vorliegt, daß beispielsweise beim se verläuft Diese Kombination erleichtert die Handha

senkrechten Eintauchen der Nadel die Probe leicht 65 bung beim Füllen und bei der Ausgabe der Probeinflüs

durch die größere Endöffnung 47 eintreten kann. sigkeit, zugleich aber auch besonders ein Ablaufen voi

Beide Ausfühmngsformen nach den Fig. 10 und 11 Resten der Probenflüssigkeit, wobei zusätzlich be

haben den Vorteil, daß bei der Drehung der Nadel zur schräger Anordnung der Nadelspitze 49 auf einer Un

terlage, die noch anhand der Fig. 19 in einer anderen Ausführungsform beschrieben wird, vielleicht anhaftende Probenreste durch Nadeldrehung abgewischt werden können, wobei die kegelförmige spitzwinklige Ausführung das Erfassen des gesamten Kegelmantels bei 5 einer Umdrehung in einer Schrägstellung zuläßt

Nach F i g. 16 ist die Nadelspitze 4 mit einem im wesentlichen elliptischen Querschnitt ausgestaltet Das hat die eingangs angegebenen Vorteile, wobei ein Ablaufen ermöglicht wird, aber auch, wie in Fig. 19 gezeigt ist, bei schräger Anordnung der Nadelspitze 4 auf einer Unterlage 59, insbesondere einem Löschpapier, durch Drehung der Nadel entsprechend dem Pfeil 61 anhaftende Probenreste abgewischt werden können.

Sowohl die Ausführung nach F i g. 14, als auch in der Ausführung nach F i g. 16, besteht nicht die Gefahr, daß die Endöffnungen der Querbohrung 5 oder 48 auf die Unterlage gelangen.

Der Abschluß 57 nach Fig. 17 in Form eines stumpfwinkeligen Kegels 62 hat den bereits obenerwähnten Vorteil der Möglichkeit eines Abfließens von Probenresten, wobei letzteres jedoch bei der Ausführung nach F i g. 14 günstiger ist. Auch bei der Ausführung nach F i g. 17 wandern Probenreste zur Spitze. Während bei der Ausführungsform nach F i g. 14 das Abtropfen demgegenüber durch den Spitzenwinkel erleichtert wird, kann der Abschluß 57 leichter nach F i g. 20 in eine Unterlage 59 der beschriebenen Art eingedrückt werden, so daß die sich dort sammelnden Probenreste 63 unterhaib der Querbohrung 5 abgesaugt werden. Die jeweili- ge Wahl des Abschlusses der Nadel wird durch die verwendete Probenflüssigkeit mitbestimmt

In (ten F i g. 21 und 22 ist eine Vorrichtung auch mit einem als Handgriff 1 ausgeführten Halter gezeigt An diesem Handgriff 1 ist über ein Gelenk 91 ein Halterabschniü 32 verschwenkbür angelenki; beispielsweise sind im Bereich des Gelenkes 91 um eine senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufende Gelenkachse jeweils zwei sich überlappende Ansätze 93, 94 beidseitig am Handgriff 1 und am Abschnitt 92 vorgesehen und durch Gelenkzapfen verbunden. Dabei sind im Bereich der Gelenkzapfen von außen auf die Ansätze drückende Federn angeordnet, und die aneinanderliegenden Flächen der Ansätze 93, 94 sind aufgerauht, so daß eine eingestellte Schwenklage aufrechterhalten bleibt

Das im ganzen mit 91 bezeichnete Gelenk ist außen von einem Balg 95 umgeben und insoweit geschützt Die Gelenkzapfen zwischen den Ansätzen 93,94 an beiden Seiten lassen die Mitte des Gelenkes frei zum Durchgang einer biegsamen Welle 96. Diese biegsame Welle ist frei verdrehbar einerseits in einem Lager 95 im Handgriff 1 gelagert und andererseits in einem Lager98 in dem Abschnitt 92. An den sich konisch verjüngenden Abschnitt 92 schließt sich in axialer Richtung festgelegt, über /u dem Abschnitt 92 verdrehbar, eine Lagerspitze 99 an. welche an ihrem freien Ende eine insbesondere exzentrisch zu ihrer Mittelachse angeordnete Profilierung 100 »Is Teil einer Steckvorrichtung aufweist, in welche der Spannansatz 20 einer Nadel 3 gemäß vorstehender Beschreibung ersetzbar ist. Hierbei ist die ω Steckvorrichtung 100 so ausgeführt, daß die Nadel unter Aufbringung von Handkraft einsetzbar und herausnehmbar ist, aber durch in der Steckvorrichtung angeordnete federnde Rastmittel genügend fest in ihrer Lage gehalten wird, so daß sie die auferlegten Funktionsbewegungen durchführen kann.

Die Lagerspitze 99 ist durch ein formal eingezeichnetes, mit 101 bezeichnetes Drehlager unverlierbar an dem Halterabschnitt 92 gelagert, wobei in der Mitte des Lagers 101 ein Durchgang 102 für die biegsame Welle vorgesehen ist In der Lagerspitze ist die biegsame Welle axial verschiebbar, aber drehfest in einem Lager 103 geführt, beispielsweise ist das Lager 103 mit einer Innenverzahnung ausgeführt, in welcher die biegsame Welle 96 in diesem Bereich mit nach außen gerichteten Federn verschiebbar ist so daß eine Drehung der biegsamen Welle 96 auch die Lagerspitze 99 verdreht so daß entsprechend die Nadel 3 in. Verdrehung gesetzt wird.

Das Ende der biegsamen Welle ist neben der Steckvorrichtung 100 in die Anschlußfläche 105 der Nadel 3 neben dem Spannansatz 20 geführt, so daß durch eine Axialbewegung der biegsamen Welle 96 die Nadel 3 abgeworfen werden kann. Daher bildet dieses Ende der biegsamen Welle einen Auswerfer 104, wobei cWes Bezugszeichen auch das Ende der biegsamen Welle bezeichnet

Die biegsame Welle ist im Bereich des Handgriffs 1 in axialer Richtung verschiebbar durch ein Winkelgetriebe 106 nach Art eines Kegelradgetriebes geführt, wobei die biegsame Welle wiederum mit einem mit radial gerichteten Federn versehenen Abschnitt durch eine Kegelradnabe mit Innenverzahnung drehfest aber längsverschiebbar geführt ist Mit diesem Kegelrad kämmt ein im Handgriff 1 angeordnetes Kegelrad 107, auf dessen Nabenansatz, der im Handgriff ί gelagert ist ein Zahnrad 108 angeordnet ist Dieses Zahnrad steht mit einer Zahnstange 109 in Eingriff, die unter Einwirkung einer Feder HO verschwenkbar an einem am Handgriff 1 angeordneten Betätigungshebel 111 gelagert ist Dieser Betätigungshebel 111 ist seinerseits um ein Gelenk 112 am Handgriff 1 gelagert und durch eine zwischen dem Handgriff 1 und ihm angeordnete Feder 113 nach außen gedrückt Durch eine Hin- und Herbewegung des Betätigungshebels 111 in Richtung des Doppelpfeiles 114 wird die Nadel 3 in eine hin- und hergehende Drehung versetzt und zwar entsprechend dem Hin- und Hergang der Zahnstange 109 am Zahnrad 108.

Im Bereich des Gelenkes 91 greift ein Schwenkhebel 115 mit einem äußeren Betätigungshebel 116 in den Verlauf der biegsamen Welle 96. Dies ist durch eine öffnung 117 im inneren Kopf 118 des Schwenkhebels 115 geführt Der Kopf stützt sich auf einem Flansch 119 der biegsamen Welle ab. Der Schwenkhebel 115 ist durch eine Feder 120 in der gezeigten Stellung gehalten. Bei Bewegung des Handgriffs 116 bzw. des Schwenkhebels entgegen dem Uhrzeigersinn um se--» Gelenk 121 wird die biegsame Welle 96 vorgeschoben, so daß eine Nadei 3 abgeworfen wird.

Es versteht sich, daß der Flansch 119 mit reibungsvermindernden Mitteln, gegebenenfalls auch einer gelagerten Ringscheibe, ausgeführt sein kann, um die Drehbewegung der biegsamen Welle % unter der Auswurfvorrichtung mit dem Schwenkhebel 115 nicht zu hemmen.

Oberhalb des Winkelgetriebes 106 bzw. eines nach innen gezogenen Steges 122 im Handgriff 1 ist eine Feder 123 abgestützt, die das zugeordnete Ende der biegsamen Welle 96 umgibt und sich an einem Federwiderlager 124 an der biegsamen Welle abstützt. Das Federwiderlager 124 ist schematisch eingezeichnet. Es kann drehbare Mittel enthalten, damit durch die Abstützung die Drehung der biegsamen Welle nicht beeinträchtigt wird. Die Feder 123 hat den Zweck, immer dafür Sorge zu tragen, daß der Auswerfer 104 in seine zurückgezogene Stellung geführt wird, wenn der Betätigungshebel 116 zurückgeführt wird. Hierbei kann an der

Nabe des Federwiderlagers 124 ein Anschlag zu einem inneren Steg 125 im Handgriff vorgesehen sein, um die weiteste Rflckbewegung zu begrenzen. Dieser innere Steg 125 nimmt beispielsweise gleichzeitig das Lager 97 auf. 5

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

ic

15

20

25

30

fv^? 35

40

45

50

55

60

65

Claims (37)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Mikro-Probennahme in der Kapillar-Technik, mit einem in eine Probenflüssigkeit eintauchenden Element, das wenigstens eine Öffnung als Querbohrung geringen Querschnitts zur Entnahme einer Probenmenge aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Element als Nadel (3) ausgeführt ist, und daß der Querschnitt der kapillaren öffnung an wenigstens einer Stelle gegenüber wenigstens einer Endöffnung (34,35, 36,37, 41, 46) an einem Ende der Querbohrung klein ist zur Länge der Querbohrung (5, 27-29, 30-33, 38, 39, 43, 48, 87,88).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Querbohrung (48) in einer axialen Diametralebene der Nadel (3) schräg zur Nadellängsachse, insbesondere unter einem Winkel von etwa 45° zur Wadellängsachse, angeordnet ist

3. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere öffnungen (27—29, 30—33) übereinander in der Nadel (3) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch wenigstens ein Paar gekreuzte Querbohningen (30—33), insbesondere in eirer Querschnittsebene.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch sich kreuzende Querbohrungen (87,88) in einer vertikalen Ebene der Nadel (3).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ^ie wenigstens eine Öffnung (38) einen unrunden, insbesondere langgestreckten, Querschnitt hat

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die unrur.den Querschnitt aufweisende öffnung (38) als Schlitz ausgeführt ist

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrung (39, 43) zu wenigstens einem Ende hin aufgeweitet ist

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrung (43) mit einer Mantellinie (44) quer zur Län_öserstreckung der Nadel (3) an der zur Spitze (4) liegenden Seite ausgeführt ist und die diametral gegenüberliegende Mantellinie (45) schräg zur Längsrichtung der Nadel verläuft

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel (3) unterhalb der Querbohrung (5) flach abgeschlossen ist

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel (3) unter einer Querbohrung (5) an ihrem Ende eine spitz zulaufende Form (4,57) hat

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen spitzwinkligen Kegel (49) am Ende der Nadel.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spitzwinkel in der Größenordnung von 60° angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeich- §q net durch einen stumpfwinkligen Kegel (62) am Ende der Nadel (3).

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen im wesentlichen parabelförmigen Querschnitt am Nadelende (4).

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch die Anordnung der Nadel (3) an einem Handgriff (1) mit einem Drehantrieb für

die Nadel (3).

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch einen Drehantrieb, insbesondere manuellen Drehantrieb (106—111), mit sich ändernden Drehrichtungen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch einen gegen die Kraft einer Feder (113) hin- und herbewegbaren Betätigungshebel 7 \).

19. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch einen in der Drehzahl einstellbaren Antriebsmotor (10), wobei verschiedene Drehzahlen für eine Flüssigkeitsausgabe und eine Reinigung vorgesehen sind.

20. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß an dem als Handgriff (1) ausgebildeten Halter ein Spannfutter (2) zur lösbaren Befestigung der Nadel (3) angeordnet ist

21. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Steckvorrichtung für insbesondere einen Spannansatz (20) einer Nadel (3), insbesondere mit federnd angeordneten Rastmitteln.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, gekennzeichnet durch Richtungsmarkierungen (6, 7) an der Nadel (3) und/oder am Spannfutter (2), insbesondere in Form von Stegen.

23. Vorrichtung nach Anspruch IC, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse der Nadel (3) zentrisch zur Nadel angeordnet ist und die wenigstens eine Querbohrung (90) exzentrisch zur Längsachse (22) der Nadel (3} vorgesehen ist

24. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (17,18) exzentrisch zur Längsachse der Nadel (3) vorgesehen ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (18) auf der Längsrniticiünie einer diametral angeordneten Querbohrung (5) aus der Mitte versetzt angeordnet ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (i7) im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Querbohrung (5) gegenüber der Längsachse der Nadel (3) im wesentlichen rechtwinklig versetzt angeordnet ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine unter einem Winkel zur Längsachse der Nadel (3) versetzte Drehachse der Nadel.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis

27, gekennzeichnet durch einen exzentrisch oder schräg in bezug z'jr Nadellängsachse (21) angeordneten Spannansatz (20).

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel (3) abgebogen oder gekrümmt ausgeführt ist.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

28, gekennzeichnet durch die Ausführung der Nadel (3) aus einem hydrophilen Material mit einer hydrophoben Beschichtung (89).

31. Vorrichtung nach Anspruch 30, gekennzeichnet durch eine Ausführung der Nadel (3) aus Kunststoff.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31, gekennzeichnet durch einen Durchmesser der Nadel (3) in der Größenordnung von 0,8 mm und einen Durchmesser der Querbohrung in der Größenordnung von 03 mm, insbesondere ein Verhältnis von Querbohrungslänge zu Querbohrungsdurchmesser in der Größenordnung von etwa 2.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16,17, 19, 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem

Handgriff (1) und einem Halterabschnitt (92) für eine Nadel (3) ein Gelenk (91) angeordnet ist

34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16, 17, 19, 20, 33, gekennzeichnet durch den Antrieb der Nadel, insbesondere einer zum Abschnitt (92) drehbar angeordneten Lagerspitze (99) durch eine biegsame Welle (96).

35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16,17 und 34, dadurch gekennzeichnet, daß einer Steckvorrichtung (100) zum Einsatz der Nadel (3) ein Auswerfer (104) zugeordnet ist, dem ein Betätigungshebel (lie) im Bereich des Handgriffes (1) zugeordnet ist

36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 34 und 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der biegsamen Welle (96) als Auswerfer (104) vorgesehen ist

37. Verfahren zur Mikro-Probenaufnahme und -abgabe mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16,23 bis 29,32, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung während der Probenaufnahme und -abgabe gedreht und die Probenflüssigkeit durch die Vorrichtung umgerührt wird.