DE4014333A1 - Pipettiervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Pipettiervorrichtung mit einem Gehäuse, an dessen oberem Ende ein gegen Federwirkung ein­ drückbares Betätigungselement herausragt, das mit einem in einem Zylinder bewegbaren Kolben durch ein Gestänge verbun­ den ist, um ein Luftvolumen zu bewegen, welcher Zylinder mit einer Öffnung eines Verbindungsansatzes, insbesondere Ver­ bindungskonusses, für aufsteckbare oben und unten offene Pipettierspitzen in Verbindung steht.

Eine solche Pipettiervorrichtung ist aus der DE P 25 49 477 bekannt. Auf diese Ausführung wird auch hingewiesen, weil aus ihr für den Gesamtaufbau erläuternde Merkmale hervor­ gehen welche für die eigentliche Erfindung nicht maßgeblich sind, aber zum allgemeinen Verständnis beitragen.

Desgleichen wird auf die EP-Anmeldung 88 117 553.3-2113/03 64 621 verwiesen.

Die zuerst genannte Ausführung der Pipettiervorrichtung steht unter der Aufgabe, eine Verbesserung dahingehend zu schaffen, daß eine Einhandbedienung nicht nur ohne Umgreifen für die Kolbenbewegung entsprechend dem geeichten Pipettiervolumen einer zusätzlichen Ausblasbewegung und auch zur Bewegung der Gehäusehülse zwecks Abwurf einer Pipettenspitze möglich ist, sondern auch die Kraftbeanspruchung der die Vorrichtung hal­ tenden Hand auf ein Minimum herabgesetzt wird, aber zur Er­ höhung der Bediensicherheit auch Anzeichen für das Erreichen bestimmter Bewegungs- oder Funktionsstrecken wahrnehmbar werden.

Die an zweiter Stelle genannte ältere Anmeldung steht unter der Aufgabe, eine Feineinstellung zur Anpassung an verschie­ dene Pipettiervolumina zu schaffen.

In der zuerst genannten Ausführungsform ist ein Kolben durchgehend stangenförmig ausgeführt d. h. massiv, und so angeordnet, daß er dicht in einen Zylinder eintritt, wel­ cher rohrförmig bis zu einem Verbindungskonus für eine auf­ steckbare Pipettenspitze führt. Hierbei handelt es sich um einen stabförmigen Kolben zur Pipettierung kleinster Volu­ mina, wobei der Kolbendurchmesser praktisch nur etwa 1 bis 5 mm beträgt.

In der an zweiter Stelle genannten Ausführungsform ist eine Kolbenstange über ein Verbindungsbauteil mit dem Kolben ver­ bunden, der auch in dieser Ausführung stangenförmig und mit geringem Querschnitt ausgeführt ist, so daß er leicht in das untere Anschlußstück gelangen kann. Ein solches Verbin­ dungsstück ermöglicht die Ausführung des Gestänges und Kol­ bens aus verschiedenen Materialien.

Die Erfindung betrifft demgegenüber eine Pipettiervorrichtung, in welcher der Kolben einen größeren Querschnitt hat als die rohrförmige Verbindungsöffnung zum Verbindungskonus für eine aufsteckbare Pipettenspitze.

Dabei geht die vorliegende Erfindung davon aus, daß verschie­ dene Pipettiervolumina zu verarbeiten sein sollen und zu die­ sem Zweck oberhalb des rohrförmigen Verbindungskanals zu dem Verbindungskonus, der bei kleinsten Volumina schon als Zy­ linder bezeichnet werden kann, ein besonderer Zylinderraum vorhanden ist, der oben als Zylinder bezeichnet ist und der mit größerem Querschnitt angeordnet ist. Entsprechend hat auch der Kolben größeren Querschnitt als die rohrförmige Ver­ bindung.

Der Kolben selbst ist in dem Zylinder zur Anpassung an ver­ schiedene Pipettiervolumina verstellbar, d. h. bei Verdrängung einer kleineren Luftmenge im Sinne eines kleineren Pipettier­ volumens wird der Kolben durch Einstellung des Betätigungs­ elements um eine entsprechende Strecke in den Zylinderraum vorgeschoben, so daß er dann bei Durchführung des Pipettier­ hubs über die verbleibende axiale Länge des Zylinderraums be­ wegt wird.

In diesem Zusammenhang wird es als nachteilig empfunden, bei einer solchen Ausführung, in welcher ein Zylinderraum mit größerem Durchmesser als der einer rohrförmigen Verbindung zum Verbindungskonus vorhanden ist, daß dann der Kolben mit Untermaß im Zylinder bewegbar ist und eine Restluftmenge zwischen Kolben- und Zylinderwand verbleibt. Hierbei können sich nachteilige Einflüsse auf die Pipettiergenauigkeit in Ab­ hängigkeit von Gasen von den behandelten Flüssigkeiten her oder auch von Temperaturen eingesaugter Luft ergeben. Ein gegenüber dem Verbindungsrohr vergrößerter Zylinderraum ist aber für eine Pipettiervorrichtung zweckmäßig, wenn sie für verschiedene, vor allem größere Volumina eingestellt werden soll. In diesem Zusammenhang liegt eine vorteilhafte Ausge­ staltung der Erfindung.

Bei solchen Pipettiervorrichtungen ergeben sich Probleme hinsichtlich der bleibenden Genauigkeit der Pipettierung auch unabhängig von der Aggressivität zu verarbeitender Flüs­ sigkeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Pipettier­ vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß die Pipettier­ genauigkeit auch unter wechselnden Einsatzbedingungen gleich­ bleibend hoch bleibt und auch im Zusammenhang mit der Ver­ arbeitung verschiedener Materialien eine Anpassung des Kol­ bens ohne Auswechselung der gesamten Pipettiervorrichtung unter gleichzeitigem Vorbehalt einer verbesserten Führung und Abdichtung möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.

Ein Hohlkolben mit Präzisionsmantel stellt in mehrfacher Hin­ sicht eine vorteilhafte Ausführung dar, weil das äußere Kol­ benlaufmaterial reduziert werden kann und dann eine sehr ge­ ringe Stärke vorhanden ist, wenn beispielsweise ein Stahl­ mantel verwendet wird. Dabei ergibt sich gerade in Verbindung mit dem inneren Träger eine ausgleichende bzw. abweichende Einflußgröße hinsichtlich Wärmeleitung so daß bei einer ganz besonders dünnen Ausführung des rohrförmigen Mantels aus gut wärmeleitendem Material trotzdem eine Wärmeisolation zwischen einem Handgriffteil der Pipettiervorrichtung und ihrem Arbeitsende entsteht. Die Ausbildung als Hohlkolben ermöglicht aber darüber hinaus den Austausch des Kolben­ mantels in Abhängigkeit von zu verarbeitenden Substanzen.

Unabhängig davon wird die Halterung des Mantels durch das Merkmal des Anspruchs 2 in günstiger Weise gelöst. Dabei schaffen die Merkmale des Anspruchs 3 einen Aufbau, der nicht nur eine Auswechselung des rohrförmigen Mantels in günstiger Weise, sondern auch eine leichte Montage ermöglicht, wobei die Ringdichtungen auch noch Anpassungen bei Führung bzw. Einlauf des Kolbens in einen engen Zylinder zulassen.

Die Ausführung des Mantels aus Metall ist bereits erwähnt.

Dabei sind vorteilhafte Merkmale durch den Anspruch 5 ausge­ drückt.

In einer anderen günstigen Lösung besteht jedoch der Mantel nach Anspruch 6 aus Keramik. Dieses ist für besondere An­ wendungen vorteilhaft bzw. von Bedeutung. Hierbei ist davon auszugehen, daß von zu verarbeitenden Flüssigkeiten aggres­ sive Gase ausgehen können, insbesondere wenn Säuren oder andere aggressive Flüssigkeiten mit höherem Dampfdruck ver­ arbeitet werden.

Wenn auch im allgemeinen Metall vorteilhaft ist, ergeben sich unter letzterem Gesichtspunkt aber günstigere Wirkungen mit einem Keramikmantel. Insofern liegt in der Auswechselbarkeit nach Anspruch 7 ein besonders bevorzugtes Merkmal, wobei der Anspruch 8 eine unter diesem Gesichtspunkt vorteilhafte und einfache Lösung enthält.

Unter diesem Gesichtspunkt geht ein zweckmäßiges Merkmal aus dem Anspruch 9 hervor. Dadurch ergeben sich besonders günsti­ ge Lösungen für die Auswechselbarkeit. In diesem Zusammen­ hang wird einbezogen, daß Ringdichtungen verschiedener Stär­ ke einsetzbar sind und dadurch Durchmesserunterschiede der Innenwand des Mantels aufgenommen werden.

Die auswechselbare Ausführung des Trägers ist dabei eine zweckmäßige Ausführungsform, wobei unter Verwendung sonst gleicher Teile eine Anpassung auch bei unterschiedlichen Mantelstärken möglich ist. Hierbei handelt es sich um eine echte Montageerleichterung.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird nach Anspruch 10, ein flanschartiges Widerlager an einem Verbindungsstück zwischen Gestänge und Träger einbezogen. Eine besonders vor­ teilhafte Ausgestaltung enthält der Anspruch 11, der eine einfache Verwirklichung der Erfindung auch unter Einbe­ ziehung einiger der oben genannten Merkmale ermöglicht.

Das oben erwähnte scheibenartige Element kann abnehmbar sein. Hierzu wird aber auf das Merkmal des Anspruchs 12 als beson­ ders bevorzugte Ausführungsform hingewiesen, das besondere Vorteile hinsichtlich einer Anpassungsfähigkeit bei der Mon­ tage oder einem Umbau ermöglicht.

Bezüglich obigen Bemerkungen zur Verdrängung der Luft in einem Zylinder einer Pipettiervorrichtung, die auch für größere Pipettiervolumina vorgesehen ist, liegt eine vorteil­ hafte Ausgestaltung im Merkmal des Anspruchs 13. Das geringe Untermaß garantiert einen praktisch vollständigen Luftaus­ tausch bei jedem Pipettiervorgang auch unter dem Gesichts­ punkt einer Anderung der Pipettiervolumina. Dieses ist we­ sentlich, um eine Durchmischung von Gasen bzw. Luftbestand­ teilen verschiedener Temperaturen zu vermeiden, die einmal aus dem Handgriffteil der Pipettiervorrichtung stammen und zum anderen durch das Aufsteckgefäß eingezogen werden können.

Wenn in diesem Zusammenhang eine vollständige Verdrängung im Zylinder einbezogen wird, ergibt das Merkmal des Anspruchs 14 eine vorteilhafte Lösung zur selbständigen Anpassung der Kolbenführung. Für die selbständige Anpassung auch im Zusam­ menhang mit der Auswechselbarkeit enthält der Anspruch 15 günstige Merkmale. Insbesondere im Zusammenhang mit der Ver­ wendung von Ringdichtungen, sei es an einem auswechselbaren Träger oder einem einteiligen Bauteil nach Anspruch 12, er­ bringt der Anspruch 16 eine günstige Löstung, besonders zur gleichbleibenden Führung und leichter Montage, weil auch Teile eingespart werden, nämlich separate Dichtungen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei­ spielen erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 bis 3 drei Abschnitte einer Pipettier­ vorrichtung, die untereinander­ gereiht gemäß Fig. 1 bis 3 eine Seitenansicht der Pipettiervorrich­ tung im Schnitt darstellen.

In diesem Zusammenhang ergibt sich die Verbindung zwischen den Fig. 1 und 2 längs der strichpunktierten Linie A-A und der Übergang zwischen den Fig. 2 und 3 längs der strichpunktierten Linie B-B.

Fig. 4 eine Teilansicht der Pipettier­ vorrichtung zur Darstellung eines besonderen, abweichenden Elements, in gegenüber den Fig. 1 bis 3 in vergrößertem Maßstab, zur Erläuterung einer besonderen Ausgestaltung teil­ weise im Schnitt.

Die in der Vereinigung der Fig. 1 bis 3 dargestellte Pipet­ tiervorrichtung hat ein Gehäuse 1, das aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein kann, aber im ganzen Bereich mit 1 be­ zeichnet ist. An diesem Gehäuse ist am oberen Ende ein als Druckknopf ausgeführtes Betätigungselement 2 angeordnet, wel­ ches gegen eine Feder 3 bewegbar, aber auch verdrehbar ist, so daß über dadurch angegebene Einstell- und Antriebsmittel 4 das Volumen der Pipettiervorrichtung geändert werden kann. Durch eine Verdrehung des Betätigungselements wird durch die gezeigten Verbindungseinsätze 5 eine Spindel 6 verdreht, so daß dadurch ein Gestänge 7 vorgeschoben wird. An dessen unterem Ende ist mittels eines Verbindungsstückes 8 ein Trä­ ger 9 für einen Kolben 10 angeordnet.

Dieser Kolben ist in einen Zylinder 11 verlagerbar, von wel­ chem eine rohrförmige Verbindung 12 zum Verbindungskonus 13 führt.

Die in Fig. 1 gezeigte Feder 14 hat den Zweck, das Betäti­ gungselement zurückzuführen. Die Feder 15 hat den Zweck, den Kolben in seine Ausgangsstellung zurückzuführen und vor allem auch die Verbindung zwischen einer Halterungseinrichtung, beispielsweise gebildet durch einen Magneten 16 und einen be­ wegbaren Gegenmagnetteil 17, zu erhalten.

Die Feder 18 ersetzt lediglich eine Hülse, um eine untere Führungsbuchse 19 für den Kolben 10 vermittels einer nach­ giebigen ringförmigen Abdichtung 20 an eine innere konische Schrägfläche 21 des Gehäuses 1 anzudrücken.

Die Fig. 3 zeigt eine Lösung, die nicht Gegenstand vorliegen­ der Erfindung ist, beispielsweise eine axial verschiebbare Gehäusehülse 22 aufweist, mittels welcher Aufsteckgefäße ab­ geworfen werden können.

Der Kolben 10 hat die erfindungsgemäße Ausgestaltung als Hohl­ kolben. Er hat den äußeren rohrförmigen Mantel 23 und den in­ neren Träger 9, der aus einem wärmeisolierenden Kunststoff ausgeführt ist, und zwei Ringnuten 24, 25 aufweist, in welchen ringförmige Dichtungen 26, 27 angeordnet sind. Hierbei kann es sich jeweils, in Abhängigkeit von dem zu verarbeitenden Material, um Gummidichtungen oder resistent elastische Kunst­ stoffdichtungen handeln. Diese führen den rohrförmigen Mantel 23 der in der vorteilhaften Ausführungsform mit Schiebesitz auf dem inneren Träger 9 angeordnet ist.

Im gezeichneten Ausführungsbeispiel ist der Träger mittels Ansatz 28 mit dem Verbindungsstück 8 durch Verschraubung oder Steckverbindung zusammengeschlossen. Dieses Verbindungsstück 8 besteht insbesondere aus wärmeisolierendem Material. Es kann elastisch sein und hat einen nach außen gerichteten Flansch als Widerlager 29, an welchem der obere Rand des rohrförmigen Mantels 23 anliegt.

Das Verbindungsstück hat seine funktionellen Merkmale nicht nur im Material, sondern auch in der Art der leichten Aufhän­ gung und Montage, d. h. daß der Träger 9 für den Kolben 10 auch auswechselbar sein soll. Für diesen Fall hat das Ver­ bindungsstück eine nach oben gerichtete, das Gestänge 7 ein­ fassende Buchse 40, welche mit um den Umfang verteilten Schlitzen nach innen gerichtete axiale Stege aufweist, die sich anpassend an das Gestänge anlegen und nach Maßgabe der Führung des Kolbens 10 eine sich anpassende Verbindung bil­ den. Der Zusammenhalt wird im Bereich der Buchse durch eine äußere, insbesondere metallische Bandage 41 gesichert, die lösbar angebracht sein kann, wenn nicht die Auswechselbar­ keit der Steckverbindung zwischen dem Ansatz 28 und einem nach unten gerichteten Zylindersteg 42 des Verbindungsstückes einerseits für eine Verbindungssicherung, aber andererseits für den lösbaren Zusammenhalt ausreicht.

Der untere Rand des rohrförmigen Mantels wird durch ein ins­ besondere scheibenartiges Element 30, als Querstück am Trä­ ger 9 angepreßt, und zwar vermittels der Trägerverbindung zum Verbindungsstück 8. Dieses steht nach oben mit dem Ge­ stänge 7 in Verbindung.

Nach Fig. 4 wird auch eine einteilige Ausführung mit Träger 9 und Gestänge 7 einbezogen.

Der rohrförmige Mantel 23 hat eine Stärke, daß seine Ausfüh­ rung aus Keramik möglich ist. Er ist bei dem lösbaren Ein­ satz des Trägers 9 vermittels des lösbaren Ansatzes 28 aus­ wechselbar, wobei insbesondere die Teilung des Gehäuses in den oberen Handgriffteil 31 und einen unteren Teil 32 entgegenkommt, die durch eine Gewindeverbindung 33 zusammen­ geschlossen sind.

Es versteht sich daß auch bezüglich Fig. 2 eine Ausführung mit einem im obigen Sinn äußerst dünnen Kolbenmantel möglich ist wenn er aus Metall besteht.

Der Zylinder 11 hat einen Innenraum mit einem Durchmesser 34. Der Kolben 10 hat einen Außendurchmesser 35. Dabei wird auch in bezug zu der rohrförmigen Verbindung 12 einbezogen, daß der Unterschied zwischen den Durchmessern 34 und 35 sehr klein ist, vorteilhaft in der Größenordnung von vier Zehntel- Millimeter liegt.

In Fig. 4 ist das scheibenartige Element 30 mit dem Träger 9, aber auch sein Durchgang einteilig zu dem Gestänge 7 erkenn­ bar. Der Träger 9 hat in dieser Ausführungsform auch die ringförmigen Dichtungen 26 und 27. Wenn in dieser Weise der Träger zum Gestänge 7 einteilig durchgeht, dann sind für das obere Widerlager für den Kolbenmantel besondere Vorkehrungen vorgesehen, die letzten Endes mit dem Gestänge bewegbar sein müssen. Unter diesem Gesichtspunkt kann das Gestänge einen Abschnitt 36 mit Gewinde 37 haben, auf welches ein Flansch 38 aufgeschraubt ist. Das Gewinde läßt dabei zu­ gleich eine anpassende Einstellung zu.

In diesem Fall müßte bei Auswechselung des Kolbenmantels die Auswechselung nach oben stattfinden.

Die Fig. 4 zeigt zugleich eine besondere Ausgestaltung im Bereich der Dichtung 26, in dessen Bereich der Träger 9 ab­ schnittsweise im Schnitt dargestellt ist. Dabei ist er­ kennbar, daß die Dichtung 26 einteilig am Träger 9 bzw. Gestänge 7 ausgeformt ist. Gleiches kann auch für die Dich­ tung 27 gelten. In dieser Ausführung bestehen Gestänge 7 und Träger 9 aus einem für Dichtungen geeigneten Kunst­ stoff, der für den vorgesehenen Einsatz ausreichende Festigkeit hat.

Claims (16)

1. Pipettiervorrichtung mit einem Gehäuse, an dessen oberem Ende ein gegen Federwirkung eindrückbares Betätigungs­ element herausragt, das mit einem in einem Zylinder be­ wegbaren Kolben durch ein Gestänge verbunden ist, um ein Luftvolumen zu bewegen, welcher Zylinder mit einer Öff­ nung eines Verbindungsansatzes, insbesondere Verbindungs­ konusses, für aufsteckbare oben und unten offene Pipet­ tierspitzen in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (10) als Hohlkolben mit einem äußeren rohr­ förmigen Mantel (23) ausgeführt ist, der an einem inneren Träger (9), insbesondere aus Kunststoff, gehalten ist, welcher mit dem Betätigungselement (2) in Verbindung steht.

2. Pipettiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die untere Öffnung des Mantels (23) durch ein scheibenartiges Element (30) abgedeckt ist und der Mantel (23) mittels des scheibenartigen Elements (30) an dem Träger (9) gehalten ist.

3. Pipettiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der rohrförmige Mantel (23) auf den Trä­ ger (9) aufgeschoben ist, welcher Ringdichtungen (26, 27) aufweist, die an der Innenwand des Mantels anliegen.

4. Pipettiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (23) aus Metall besteht.

5. Pipettiervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Mantel (23) aus Stahl eine geringst­ mögliche, für die erforderliche Festigkeit und Form­ genauigkeit ausreichende Stärke hat.

6. Pipettiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (23) aus Keramik besteht.

7. Pipettiervorrichtung nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß Mäntel (23) aus verschiedenen Mate­ rialien mit gleicher Stärke auswechselbar vorgesehen sind.

8. Pipettiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (9) mit dem Gestänge (7) zu dem Betätigungselement (2) lösbar verbunden ist und im Bereich der Verbindung ein Wider­ lager (29) für das obere Ende des rohrförmigen Mantels (23) angeordnet ist.

9. Pipettiervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Träger (9) mittels eines Verbindungs­ stückes (8) auswechselbar angeordnet und in seinem Durch­ messer auf die Stärke des Mantels (23) abgestimmt ist.

10. Pipettiervorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein ein flanschartiges Widerlager (29) aufweisendes Verbindungsstück (8) zwischen dem Gestänge (7) und dem Träger (9).

11. Pipettiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Träger (9) und das Gestänge (7) und das scheibenartige Element (30) einteilig ausgeführt sind.

12. Pipettiervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf dem einteiligen Bauteil des Trägers (9) Gestänges (7) und scheibenartigen Elementes (30) ein vorspringender Abschnitt (36) mit einem Gewinde (37) angeordnet ist, auf welchem ein als Flansch (38) ausgeführtes Widerlager aufgeschraubt oder gesteckt ist.

13. Pipettiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Durchmesserverhältnis zwischen mit geringem Untermaß im Zylinder (11) ge­ führten Kolben (10) und Zylinder (11) in der Großen­ ordnung von vier Zehntel-Millimeter vorgesehen ist.

14. Pipettiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine schwimmende Lagerung einer unteren Führungsbuchse (19) für den Kolben (10), welche Führungsbuchse durch eine Andruckfeder (18) mittels einer Abdichtung (20) an eine innere konische Schrägfläche (21) des Gehäuses (1) angepreßt ist.

15. Pipettiervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verbindungsstück (8) mittels innerer, axial gerichteter, um den Umfang verteilter Stege (39) in Anlage an dem Gestänge (7) gehalten ist.

16. Pipettiervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Ringdichtungen (26, 27) einteilig mit dem Gestänge (7) ausgeführt ist, welches aus einem für Abdichtung geeigneten Kunststoff besteht.