DE3632422C1 - Apparatus for pipetting liquids to be analysed - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Pipet­ tieren von zu analysierenden Flüssigkeiten, mit einer in die Flüssigkeit eintauchenden Hohlnadel, durch die Flüssigkeit abgesaugt wird, und mit einem mit Hochfrequenzenergie arbeitenden Sensor zur Steuerung der Eintauchtiefe der Hohlnadel in die Flüssigkeit.

Derartige Vorrichtungen sind bekannt, um in automatischen Analysesystemen aus einem Probenbehälter eine genau bestimmte, möglichst kleine Volumeneinheit an zu analysie­ render Flüssigkeit abzusaugen, wobei einerseits die Hohl­ nadel zur Vermeidung von Verschleppungen möglichst wenig in die Flüssigkeit eintauchen soll, jedoch andererseits sicher­ gestellt werden muß, daß die Hohlnadel gerade so weit in die Flüssigkeit eintaucht, daß sie während des Ansaugvorganges tatsächlich auch nur Flüssigkeit, und nicht auch Luft ansaugt.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art, die unter der Bezeichnung Progress von der finnischen Firma Kone Oy, Helsinki, vertrieben wird, ist zur Überprüfung der Ein­ tauchtiefe der Hohlnadel ein mit Hochfrequenz arbeitender Sensor vorhanden, so daß die gewünschte Wirkung, nämlich eine genau gesteuerte, minimale Eintauchtiefe der Hohlnadel in die zu analysierende Flüssigkeit erreicht wird.

Der Aufbau der bekannten Vorrichtung ist jedoch verhältnis­ mäßig kompliziert, und es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine solche Vorrichtung wesentlich einfacher aufzubauen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß die Hohlnadel Teil des Sensors ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird also, abweichend von der bekannten Vorrichtung, kein gesonderter Sensor verwendet, sondern die zum Pipettieren eingesetzte Hohlnadel bildet gleichzeitig auch einen Teil des die Eintauchtiefe der Hohlnadel überwachenden Sensors.

Die Hohlnadel kann Teil eines Hochfrequenzkreises sein, dessen Resonanzfrequenz gleich der Frequenz der zugeführten Hochfrequenz ist und der bei Berührung der Nadel mit der zu analysierenden Flüssigkeit verstimmt wird, so daß auf diese Weise das Eintauchen der Hohlnadel in die Flüssigkeit festgestellt und, da der Grad der Verstimmung mit der Eintauchtiefe zunimmt, auch die erreichte Eintauchtiefe ermittelt werden kann.

Vorzugsweise ist die Hohlnadel mit einem mit der Hochfre­ quenzenergie gespeisten Koaxialkabel gekoppelt, so daß eine einfache und unkomplizierte Energiezufuhr stattfindet, wobei in einem Frequenzbereich von 1 bis 2 GHz gearbeitet werden kann.

Die Hohlnadel kann mit der sie umgebenden Halterung einen λ/4-Kreis bilden, dem die Energie vom Koaxialkabel zugeführt wird, wobei der λ/4-Kreis dann das Verhalten eines in Resonanz befindlichen Parallelschwingkreises zeigt und bei Verstimmung des Schwingkreises infolge Eintauchens der Hohlnadel in die Flüssigkeit eine Änderung der Anpassung von Koaxialkabel und λ/4-Kreis eintritt. Diese Änderung der Anpassung führt zu einer von dem Grad der Fehlanpassung abhängenden Reflexion von Hochfrequenzenergie in das Koaxialkabel. Diese reflektierte Hochfrequenzenergie kann mittels eines Richtkopplers ausgekoppelt werden und ist ein Maß für die Eindringtiefe der Hohlnadel in die Flüssigkeit.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematisch und vereinfacht ein Ausführungsbeispiel zeigenden Figur näher erläutert.

Der Trägerarm 12 ist an einer Säule 15 mittels des Motors 8 in der Vertikalen hin- und herbewegbar und mittels eines Horizontalantriebes 14 um die Längsachse der Säule in der Horizontalen verschwenkbar gehaltert und trägt an dem an seinem freien Ende vorgesehenen, metallischen Trägerkopf 3 eine Hohlnadel 6, die sich bis unter den Trägerkopf 3 erstreckt. Die Hohlnadel 6 ist durch eine sich bis zum unteren Ende des Trägerkopfes 3 durch diesen erstreckende Mittelbohrung im Trägerkopf 3 geführt und am oberen Ende des Trägerkopfes 3 an diesem so befestigt, daß eine galvanische Verbindung zwischen Hohlnadel 6 und Trägerkopf 3 gegeben ist.

Das obere Ende der Hohlnadel 6 ist über einen Schlauchan­ schluß und einen Schlauch 2 mit einer für diesen Zweck üblichen Dosierpumpe 1 verbunden, die von einer Steuerein­ heit 11 gesteuert wird.

Seitlich am Trägerkopf 3 ist ein Anschluß 5 für ein Koaxial­ kabel 13 vorgesehen, und mittels dieses Anschlusses 5 kann das Koaxialkabel 13 so mit der Hohlnadel 6 gekoppelt werden, daß sich ein λ/4-Kreis aus Hohlnadel 6 und Trägerkopf 3 ergibt, an den das Koaxialkabel 13 an einer Stelle angekop­ pelt ist, an der sich für die Resonanzfrequenz des λ/4-Kreises ein Wellenknoten ergibt, wobei sich am Ankopp­ lungspunkt bei Resonanz des λ/4-Kreises ein reeller Wider­ stand von Z = 50 Ω ergibt.

Die Resonanzfrequenz läßt sich im übrigen mit Hilfe des Trimmkondensators 4 genau einstellen, der am Trägerkopf 3 angebracht und mit dem λ/4-Kreis verbunden ist.

Das Koaxialkabel 13 ist an einen HF-Oszillator 9 ange­ schlossen, der das Koaxialkabel 13 beispielsweise mit einer Frequenz von 1,3 GHz speist.

Unterhalb der Nadel 6 befindet sich ein Probenbehälter 7, in dem zu analysierende Flüssigkeit vorhanden ist.

Um im Betrieb Flüssigkeit durch die Hohlnadel 6 zur Dosier­ pumpe 1 saugen zu können, wird der Trägerkopf 3 mittels des Horizontalantriebes 14 über das Probengefäß 7 bewegt und dann mittels des Vertikalantriebes abgesenkt, um so die Spitze der Hohlnadel 6 in die zu analysierende Flüssigkeit eintauchen zu lassen.

Während dieses Betriebes führt der HF-Oszillator 9 dem die Hohlnadel 6 enthaltenden λ/4-Kreis über das Koaxialkabel 13 Hochfrequenzenergie mit der Resonanzfrequenz des λ/4-Kreises zu, so daß dieser wie ein Parallelschwingkreis schwingt, jedoch wegen der Anpassung der Ankopplung des Koaxialkabels 13 an den λ/4-Kreis keine Hochfrequenzenergie in das Koaxialkabel 13 reflektiert wird.

Kommt die Spitze der Hohlnadel 6 in Berührung mit der zu analysierenden Flüssigkeit im Probenbehälter 7, wird der λ/4-Kreis verstimmt, so daß es zu einer Fehlanpassung des Koaxialkabels 13 an den λ/4-Kreis kommt, wodurch Hochfrequenzenergie vom Kopplungspunkt zurück in das Koaxialkabel 13 reflektiert wird. Diese reflektierte Hoch­ frequenzenergie wird mittels eines Richtkopplers 10 ausge­ koppelt und nach Verstärkung der Steuereinheit 11 zugeführt. Da die Größe der Fehlanpassung und damit die Menge der in das Koaxialkabel 13 reflektierten Hochfrequenzenergie zu­ mindest in einem gewissen Bereich direkt proportional der Eintauchtiefe der Hohlnadel 6 in die zu analysierende Flüssigkeit ist, kann über die Steuereinheit 11 der Motor 8 so gesteuert werden, daß die Hohlnadel 6 bis zu einer Tiefe in die zu analysierende Flüssigkeit eintaucht, bei der gerade die gewünschte Flüssigkeitsmenge abgesaugt werden kann, ohne daß es zum Absaugen von Luft kommt. Dieser Absaugvorgang wird bei der erreichten optimalen Eintauch­ tiefe von der Steuereinheit 11 durch ein entsprechendes Steuersignal an die Dosierpumpe 1 ausgelöst.

Sobald die gewünschte Menge zu analysierender Flüssigkeit abgesaugt ist, bewirkt die Steuereinheit 11 das Abheben des Trägerarms 12 und damit die Bewegung der Hohlnadel 6 aus der zu analysierenden Flüssigkeit heraus, worauf ein neuer Pipettiervorgang vorbereitet und durchgeführt werden kann.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Pipettieren von zu analysierenden Flüssigkeiten, mit einer in die Flüssigkeit eintauchen­ den Hohlnadel (6), durch die Flüssigkeit abgesaugt wird, und mit einem mit Hochfrequenzenergie arbeitenden Sensor zur Steuerung der Eintauchtiefe der Hohlnadel (6) in die Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlnadel (6) Teil des Sensors ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlnadel (6) Teil eines Hochfrequenzkreises (3, 4, 6) ist, dessen Resonanzfrequenz gleich der Frequenz der zugeführten Hochfrequenzenergie ist und der bei Berührung der Hohlnadel (6) mit der zu analysierenden Flüssigkeit verstimmt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlnadel (6) mit einem mit der Hochfrequenz­ energie gespeisten Koaxialkabel (5) gekoppelt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlnadel (6) mit der sie umgebenden Halterung (3) einen λ/4-Kreis bildet.