DE3838626C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Saugpipette der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

In chemischen Analyseautomaten werden Flüssig­ keiten in Untersuchungsgefäßen auf geeignete Weise unter­ sucht, beispielsweise photometrisch. Dazu ist es erforder­ lich, eine genau vorgewählte Untersuchungstemperatur exakt einzuhalten. In das Untersuchungsgefäß werden Flüssig­ keitschargen mit einer Saugpipette genau dosiert zugegeben, beispielsweise aus einem Vorratsbehälter, der Blutserum ei­ nes Patienten enthält, und aus einem oder mehreren Vorrats­ behältern für ein zuzugebendes Reagenz. Es kommt dabei nicht nur auf genaue volumetrische Dosierung an, sondern auch auf Einhaltung der genauen Untersuchungstemperatur. In den Vorratsbehältern können die Temperaturen sehr unter­ schiedlich sein. Patientenproben haben in der Regel Zimmer­ temperatur, während die Reagenzienvorräte aus Haltbarkeits­ gründen bei tiefen Temperaturen gelagert werden. Werden die einzelnen Chargen in das Untersuchungsgefäß gegeben, so muß zunächst das Erreichen der korrekten Untersuchungstempera­ tur durch Wärmeaustausch mit dem Untersuchungsgefäß abge­ wartet werden. Dies verlangsamt die Taktzeit des Analyseau­ tomaten und somit den Probendurchsatz.

Es sind Saugpipetten der eingangs genannten Art be­ kannt, die das Vortemperieren der transportierten Charge in der Pipette ermöglichen. Die in das Untersuchungsgefäß aus der Pipette abgegebene Charge hat daher bereits wenigstens angenähert die gewünschte Untersuchungstemperatur, so daß sich die Zeit bis zum Erreichen der exakten Untersuchungs­ temperatur, also die Taktzeit des Analyseautomaten, ver­ kürzt.

Eine Saugpipette der eingangs genannten Art ist aus der DE 26 26 332 C2 bekannt. Bei dieser ist die Vortemperier­ einrichtung der Saugpipette als die Pipette umgebende elek­ trische Heizeinrichtung ausgebildet. Eine elektrische Heiz­ einrichtung hat hier den erkennbaren Vorteil, klein und leicht ausbildbar zu sein. Sie ergibt daher keine Behinde­ rung der Pipettenbewegung auch bei einer bei hohen Taktge­ schwindigkeiten des Analyseautomaten erforderlichen raschen Bewegungssteuerung. Die elektrische Heizeinrichtung hat aber auch erhebliche Nachteile. Bei der bei Saugpipetten für Analyseautomaten bekanntlich erforderlichen geringen Baugröße ergeben sich Regelungsprobleme bei der Einhaltung einer konstanten Temperatur.

Eine weitere Saugpipette der eingangs genannten Art ist aus der EP 1 92 957 A2 bekannt. Auch hier wird die Pipette elek­ trisch beheizt, jedoch über eine größere wärmespeichernde Masse, wodurch sich die elektrischen Regelungsprobleme ver­ ringern. Die Pipette wird dadurch aber größer, schwerer und insbesondere schwerfälliger.

Bei derartigen elektrisch beheizten Pipetten besteht noch ein weiterer Nachteil darin, daß die elektrische Heizung Störsignale abgibt, welche die Verwendung einer aus der DE 36 32 422 C1 bekannten Ausbildungsform einer Saugpipette als elektrischen Eintauchtiefensensor verhindern. Die Ein­ tauchtiefe der Pipette in die Vorratsgefäße kann bei einer derartigen Vorrichtung nur ungenau bestimmt werden, so daß es zu die Messungen störenden Flüssigkeitsverschleppungen auf der Außenseite der Pipette kommt. Somit sind aufwendige sonstige Eintauchtiefenbestimmungsvorrichtungen erforder­ lich.

Weiterhin sind aus den Literaturstellen
DE - Z.: Z. Analyt. Chemie, Bd. 207 (1965), Seiten 81-90 und
US - B.: J. Barthel: "Thermometric Titrations" aus der Serie "Chemical Analysis", Vol. 45, A Wiley- Interscience Publication, John Wiley & Sons, 1975, Seiten 176-178
Kolbenpumpen mit einem Inhalt von mehreren Millilitern bekannt, deren Zylinderraum mit einem thermostatisierten Wassermantel umgeben ist. Diese Konstruktionen weisen zwar nicht die Nachteile der elektrischen Beheizung auf, eignen sich aber nur für die feststehende Dosierung größerer Flüssigkeitsmengen und sind somit bei bewegungsgesteuerten Saugpipetten der eingangs genannten Art nicht verwendbar.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Saugpipette der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei den erforderlichen geringen Abmessungen auf technisch ein­ fache Weise eine exakte Vortemperierung der Substanz in der Pipette erlaubt und elektrische Störungen an der Pipette vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Pipette gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Mit diesen konstruktiven Merkmalen läßt sich die Saugpipette mit thermostatisierter Flüssigkeit, die im Kreislauf aus einem thermostatisierten Vorrat wärme­ tauschend an der Pipette vorbeiströmt, vortemperiert. Die Temperierung an der Pipette ist dabei regelungstechnisch völlig problemlos, Regelschwingungen und dgl. werden auf diese Weise ausgeschlossen. Da die Temperierung nicht elek­ trisch erfolgt, entfallen sämtliche elektrischen Störgrößen im Bereich der Pipette und die Pipette kann auf einfache Weise als elektrischer Tauchtiefensensor hoher Empfindlich­ keit ausgebildet sein.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und sche­ matisch dargestellt.

Eine Pipette 1 ist als langgestrecktes dünnes Rohr mit leicht zugespitzter Saugspitze 2 ausgebildet. Am oberen Ende ist ein Saugschlauch 3 angeschlossen, der zu einer do­ sierend arbeitenden, in der Zeichnung nicht dargestellten Saugeinrichtung führt, mit der in der Pipette 1 Flüssigkeit bis zu bestimmter Höhe angesaugt und nach Bedarf wieder ausgestoßen werden kann.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Pipette 1 einen Durchmesser von einigen Zehntel mm auf und eine Länge in der Größenordnung von 10 cm. Sie ist zur Aufnahme einiger Mikroliter vorgesehen. Das Rohrmaterial ist bei­ spielsweise Edelstahl.

In der Nähe ihres oberen Endes durchsetzt die Pipette 1 einen Kopf 4. Dieser dient zu Halterungszwecken, ist also mit nicht dargestellten Flanschen oder Bohrungen versehen, mit denen die Pipette an geeigneten, nicht dargestellten Antriebseinrichtungen befestigt ist, mit denen die Pipette vertikal und gegebenenfalls auch horizontal zwischen unter­ schiedlichen Orten in einem chemischen Analyseautomaten verfahren werden kann. Ferner dient der Kopf 4 zum Anschluß von Rohrstutzen und dgl.

Die Pipette 1 ist unterhalb des Kopfes 4 von einem Außen­ rohr 5 umgeben, das sich über die wesentliche Länge der Pi­ pette 1 erstreckt. Am oberen Ende ist das Außenrohr 5 ge­ genüber der Pipette 1 vom Kopf 4 abgedichtet verschlossen und am unteren Ende mit einer Dichtscheibe 6.

Das Innere des Außenrohres 5 umgibt die Pipette 1 exzen­ trisch und nimmt parallel zur Pipette 1 noch ein Leitrohr 7 auf. Dieses ist im Kopf 4 mit seinem einen Ende zu einem Anschlußstutzen 8 herausgeführt. Das untere Ende des Leit­ rohres 7 endet offen im Bereich des unteren Endes des Mantelrohres 5. Ein weiterer Anschlußstutzen 9 ist im Bereich des Kopfes 4 an das Innere des Außenrohres 5 ange­ schlossen.

Die Anschlußstutzen 8 und 9 sind über flexible Schlauchlei­ tungen 10, 11 an einen getrennt aufgestellten Flüssigkeits­ vorrat 12 angeschlossen. In der Schlauchleitung 11 ist eine Zirkulationspumpe 13 zwischengeschaltet. Es ergibt sich da­ durch ein Kreislauf zwischen dem Flüssigkeitsvorrat 12 und dem Inneren des Außenrohres 5. Die Zirkulationspumpe 13 ist dabei vorzugsweise in einer Richtung angetrieben, in welcher sich die in der Zeichnung mit Pfeilen angedeuteten Strömungs­ richtungen ergeben. Flüssigkeit wird also über die flexible Schlauchleitung 10 aus dem Flüssigkeitsvorrat angesaugt, über den Anschlußstutzen 8 in das Leitrohr 7 gedrückt und tritt aus dessen unterem Ende aus, um im Inneren des Außenrohres 5 zum Anschlußstutzen 9 zurückzuströmen, an dem es von der Leitung 11 über die Zirkulationspumpe 13 in den Flüssigkeitsvorrat 12 zurückgeführt wird.

Da die Schlauchleitungen 10, 11 flexibel ausgebildet sind, kann der Flüssigkeitsvorrat 12 in einem Topf 14 an getrenn­ ter Stelle stationär in der Maschine untergebracht sein. Der Topf 14 enthält einen kompletten Flüssigkeitsthermosta­ ten mit einer Heizpatrone 16 und einem Temperaturfühler 17, die am Deckel 15 des Topfes befestigt sind und in den Flüs­ sigkeitsvorrat 12 eintauchen.

Dieser getrennt aufgestellte Flüssigkeitsthermostat kann in erforderlichem Maße groß, schwer und kompliziert ausgebil­ det sein, um den Flüssigkeitsvorrat 12 genau auf der gewünschten Temperatur zu thermostatisieren. Dies beein­ flußt aber nicht die Kompliziertheit der Ausbildung der Konstruktion an der Pipette 1, an der lediglich dünne flüs­ sigkeitsdurchströmte Röhrchen vorgesehen sind.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel, in dem, wie erwähnt, die Pipette 1 einen Durchmesser von einigen Zehntel mm und eine Länge in der Größenordnung von 10 cm hat, kann das Leit­ rohr 7 etwa denselben Durchmesser haben wie die Pipette 1 und das Außenrohr einen Durchmesser von etwa 3 mm bei einer Länge, die etwas kürzer ist als die der Pipette 1.

Es ergibt sich also insgesamt eine sehr kleine und leichte Konstruktion, die schnell bewegt werden kann und aufgrund ihres geringen Raumbedarfes, insbesondere ihres äußerst ge­ ringen Durchmessers auf dem wesentlichen Teil der Länge auch unter komplizierten geometrischen Bedingungen einge­ setzt werden kann. Beispielsweise kann das Außenrohr 5 durch einen sehr engen Flaschenhals eines Behälters einge­ steckt werden, aus dem beispielsweise ein Reagenz entnommen werden soll.

Trotz der sehr gedrängten baulichen Ausführung der Pipette mit dem im Durchmesser sehr engen Außenrohr 5 ergibt sich eine hervorragende und insbesondere sehr schnelle Temperie­ rung der in der Pipette 1 aufgenommenen Flüssigkeitscharge. Da die Pipette 1 als dünnes Metallrohr ausgebildet ist, er­ gibt sich ein sehr rascher Wärmeaustausch durch dieses Rohr hindurch.

Die thermostatisierte Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsvor­ rat 12 durchströmt in einer Zwangsführung mittels des Leit­ rohres 7 das Außenrohr 5 in ganzer Länge und sorgt für gleichmäßige Temperatur über die wesentliche Länge der Pi­ pette 1. Bei geeignet hoher Strömungsgeschwindigkeit, die mit der Zirkulationspumpe 13 eingestellt werden kann, er­ gibt sich somit trotz der sehr kleinen baulichen Ausführung der Pipette eine äußerst schnelle und genaue Einstel­ lung der gewünschten Temperatur, die über entsprechende Einstellung der Temperatur im Flüssigkeitsvorrat 12 vorge­ wählt werden kann.

Im Bereich der Pipette 1 sind keinerlei elektrische Heiz­ einrichtungen vorgesehen. Diese sind vielmehr in Form der Heizpatrone 16 im Flüssigkeitsvorrat 12 angeordnet, der über die flexiblen Schläuche 10, 11 relativ weit entfernt aufgestellt ist. Elektrische Störungen, die von der Heizpa­ trone 16 oder eventuell dem Temperaturfühler 17 ausgehen, werden über die lange Flüssigkeitsstrecke in den Schläuchen 10, 11 derart gedämpft, daß sie im Bereich der Pipette 1 nur noch mit sehr geringer, nicht mehr störender Größe vor­ liegen.

Es kann daher die Pipette 1 bzw. deren Spitze 2 als Ein­ tauchfühler ausgebildet sein. Dazu ist die elektrisch lei­ tende Spitze 2 der Pipette 1 im Ausführungsbeispiel über eine elektrische Leitung 18 an einen elektrischen Verstär­ ker 19 angeschlossen, der an ein Anzeigegerät 20 treibt. Bei entsprechender elektrischer Beschaltung läßt sich am Anzeigegerät 20 der Zeitpunkt ablesen, an dem die Saug­ spitze 2 in eine Flüssigkeit eintaucht, oder bei geeigneter Ausbildung sogar die Eintauchtiefe erkennen. Der elektri­ sche Verstärker 19 kann auch direkt eine Steuerungselektro­ nik ansteuern, mit der die Höhenbewegung der Pipette 1 gesteuert wird.

Auf diese Weise läßt sich erreichen, daß die Saugspitze 2 nur über ein bestimmtes Maß, beispielsweise über wenige mm, in die Oberfläche einer anzusaugenden Flüssigkeit eintaucht. Es wird damit eine größere Benetzung auf der Außenseite der Saugspitze 2 vermieden, wodurch sich die Gefahr der Ver­ schleppung von Flüssigkeit von einem Behälter in den ande­ ren verringert.

Die Ausbildung der Pipette 1 bzw. deren Saugspitze 2 als elektrischer Sensor zur Bestimmung der Eintauchtiefe kann auf unterschiedliche Weise erfolgen unter Ausnutzung kapa­ zitiver, resistiver oder induktiver Effekte, wie dies in der Technik bekannt ist.

Als thermostatisierte Flüssigkeit des Flüssigkeitsvorrates 12 ist insbesondere Wasser vorgesehen oder eine andere geeignete, für Wärmetransportzwecke ver­ wendbare Flüssigkeit.

Die Pipette 1 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel fest mit dem Kopf 4 und dem Außenrohr 5 verbunden. Sie kann je­ doch auch auswechselbar vorgesehen sein, um beispielsweise zwischen Entnahmevorgängen zur vollständigen Verhinderung von Flüssigkeitsverschleppungen die Pipette wechseln zu können.

Die Ausbildung des den Flüssigkeitsvorrat 12 aufnehmenden Thermostaten kann gegenüber der dargestellten Ausführung weitgehend variiert werden.

Claims (2)

1. Bewegungsgesteuerte Saugpipette zur Entnahme kleiner flüssiger Chargen aus Vorratsgefäßen und zur Abgabe in auf Untersuchungstemperatur thermostatisierte Untersu­ chungsgefäße von chemischen Analyseautomaten, mit einer die Pipette über einen wesentlichen Teil ihrer die Charge aufnehmenden Länge umgebenden Einrichtung zum Vortemperieren der Charge, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen zwischen der Pipette (1) und ei­ nem diese umgebenden Außenrohr (5) vorgesehenen Flüs­ sigkeitsmantel aufweist, der über flexible Zu- und Ab­ laufschläuche (10, 11) und eine Zirkulationspumpe (13) an einen stationär aufgestellten thermostatisierten Flüssigkeitsvorrat (12) angeschlossen ist, daß ein Leitrohr (7), das innerhalb des Außenrohres (5) ange­ ordnet ist und das offen im Bereich des unteren Endes des Außenrohres (5) endet, vorgesehen ist und daß das Außenrohr (5) einen Durchmesser von etwa 3 mm auf­ weist.

2. Saugpipette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pipette (1) als elektrischer Eintauchsensor (2, 18, 19, 20) ausgebildet ist.