DE4421303A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Aufsaugen und Ablassen einer Flüssigkeit - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Aufsaugen und Ablassen einer Flüssigkeit

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DE4421303A1
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Akira Kimura
Tadashi Watanabe
Tsuyoshi Inoue
Keilchi Nakamachi
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neuartige Vorrichtung zum Aufsaugen und Ablassen einer Flüssigkeit. Spezieller sieht die vorliegende Erfindung eine neuartige Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufsaugen und Ablassen einer Flüssigkeit vor, die eine Flüssigkeit in einen Spitzenabschnitt von ihr in einer spezifizierten Menge aufnimmt und die aufgenommene Flüssigkeit von dem Spitzenabschnitt in einer spezifizierten Menge mittels Drucksteuerung abläßt, wobei die Genauigkeit der Messung abhängig von einer Änderung des Innendrucks des Endbereichs und Schwankungen des Atmosphärendrucks korrigiert wird.
Vorrichtungen zum Aufsaugen einer Flüssigkeit, die in einem Behälter enthalten ist, in einer spezifizierten Menge und dann Überführen der aufgenommenen Flüssigkeit zu einem anderen Behälter in einer spezifizierten Menge werden als Pipettiervorrichtungen bezeichnet.
Solch eine Pipettiervorrichtung weist eine Form auf, bei der ein Pipettenabschnitt an ihrem Spitzenabschnitt vorgesehen ist, wobei der röhrenförmige Spitzenabschnitt in eine Flüssigkeit in einen Behälter getaucht wird, ein Unterdruck in dem Spitzenabschnitt erzeugt und wird zum Aufsaugen einer Flüssigkeit, und danach die Flüssigkeit in dem Spitzenabschnitt durch Unterdrucksetzen des Spitzenabschnitts abgelassen wird, nachdem er in einen anderen Behälter bewegt wurde.
Solch eine herkömmliche Vorrichtung weist das Problem auf, daß aufgrund von Änderungen des Innendrucks des Spitzenabschnitts, die aus dem Aufsaugen einer Flüssigkeit und Schwankungen des Atmosphärendruck resultieren, Meßschwankungen auftreten können, was ein Aufsaugen der Flüssigkeit in einer beständigen Menge verhindert.
Mit anderen Worten ändert sich der Innendruck des Spitzenabschnitt, wenn eine Flüssigkeit in den Spitzenabschnitt aufgesaugt oder von diesem abgelassen wird. Wenn daher das Volumen im Innern des Spitzenabschnitts groß ist und eine große Flüssigkeitsmenge aufgesaugt wird, tritt daher ein Fehler auf, der im Verhältnis zu einer spezifizierten Menge groß ist. Die einzige Möglichkeit, solch einen Fehler klein zu halten, bestand darin, das Innenvolumen des Spitzenabschnitts so klein wie möglich zu machen.
Weiterhin hängt der Meßfehler von dem Wetter zum Meßzeitpunkt ab und ein Fehler wird beispielsweise größer, wenn ein Tiefdruckgebiet vorüberzieht.
Um das oben beschriebene Problem zu lösen, sieht die vorliegende Erfindung eine flüssigkeitaufsaugende und -ablassende Vorrichtung zum Aufsaugen und Ablassen einer spezifizierten Flüssigkeitsmenge durch Steuerung des Drucks eines Zylinderabschnitts mit einem Kolben und einem Zylinder vor, der einen Befehlsabschnitt zum Festlegen eines Steuersollwerts für die aufzusaugende oder abzulassende Flüssigkeitsmenge, einen Druckmeßabschnitt zur Messung des Atmosphärendrucks und/oder des Innendrucks des Zylinders, einen Korrekturberechnungsabschnitt zum Erhalten des Wegs, der von dem Kolben zurückgelegt werden soll, durch Berechnung zur Korrektur des Steuersollwerts von dem Befehlsabschnitt auf Grundlage von Meßdaten von dem Druckmeßabschnitt und Formdaten des Zylinderbereichs, und einen Steuerabschnitt aufweist, zur Steuerung einer Kolbenantriebseinrichtung entsprechend der Information betreffend die Strecke, die durch den Kolben zurückgelegt werden soll, von dem Korrekturberechnungsabschnitt.
Die flüssigkeitsaufsaugende und -ablassende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine flüssigkeitsaufsaugende und -ablassende Vorrichtung zum Aufsaugen oder Ablassen einer spezifizierten Flüssigkeitsmenge durch Steuerung des Drucks eines Zylinderabschnitts, der einen Kolben und einem Zylinder enthält, wobei der Atmosphärendruck und/oder der Innendruck des Zylinders gemessen werden, nachdem der Steuersollwert für die aufzusaugende oder abzulassende Flüssigkeitsmenge spezifiziert ist; der Weg, der durch den Kolben zurückgelegt werden soll, wird durch eine Berechnung zur Korrektur des Steuersollwerts erhalten auf Grundlage von Meßdaten des Atmosphärendrucks und/oder des Innendrucks des Zylinders und Daten betreffend die Abmessungen des Zylinders; und die Bewegung des Kolbens wird gesteuert, so daß die von dem Kolben zurückgelegte Strecke dem durch die Korrekturberechnung erhaltenen Wert entspricht.
Gemäß der Vorrichtung und dem Verfahren zum Aufsaugen und Ablassen einer Flüssigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Berechnung durchgeführt auf Grundlage von Meßdaten des Atmosphärendrucks und/oder des Innendrucks des Kolbens und Daten betreffend die Abmessungen des Zylinders zur Korrektur des Steuersollwerts für die aufzusaugende oder abzulassende Flüssigkeitsmenge, und die Strecke, die durch den Kolben zurückgelegt werden soll, wird durch Berücksichtigung von Druckänderungen erhalten. Als Ergebnis kann die Strecke, die von dem Kolben zurückgelegt werden soll, abhängig von Schwankungen des Atmosphärendrucks und Änderungen des Innendrucks des Spitzenabschnitts zur Verbesserung der Meßgenauigkeit der Flüssigkeitsmenge gesteuert werden.
Nun folgt eine Beschreibung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.
Fig. 1 zeigt eine Pipettiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zum Darlegen ihrer Betriebsgrundlagen;
Fig. 2 zeigt einen Längsquerschnitt eines Hauptteils eines Pipettenabschnitts;
Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht zur Erklärung einer Berechnungsformel zur Druckkorrektur;
Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht von Hauptteilen eines Spitzenabschnitts zur Erklärung der Anbringung eines Spitzenabschnitts, wobei ein Element mit vergrößertem Durchmesser nicht abgesenkt worden ist;
Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht von Hauptteilen des Spitzenabschnitts zur Erklärung der Anbringung des Spitzenabschnitts, wobei das Element mit vergrößertem Durchmesser gerade abgesenkt wird;
Fig. 6 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht von Hauptteilen des Spitzenabschnitts zur Erklärung der Anbringung des Spitzenabschnitts, wobei ein Element mit vergrößertem Durchmesser abgesenkt worden ist;
Fig. 7 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Spitzenabschnitts zur Erklärung des Entfernens des Spitzenabschnitts;
Fig. 8 zeigt ein schematisches Diagramm zur Erklärung der Fehlererfassung unter Verwendung der Erfassung eines Innendrucks.
Fig. 1 zeigt den Aufbau einer Pipettiervorrichtung 1 zur Darstellung ihrer Betriebsgrundlagen.
Die Pipettiervorrichtung 1 weist einen Befehlsabschnitt 2, einen Atmosphärendruckmeßabschnitt 3, einen. Korrekturberechnungsabschnitt 4, einen Steuerabschnitt 5 und einen gesteuerten Abschnitt 6 auf.
Der Befehlsabschnitt 2 dient zur Festlegung eines Steuersollwerts zur Aufnahme oder Ablassen einer Flüssigkeit, der an den Korrekturberechnungsabschnitt 4 gegeben wird.
Der Atmosphärendruckmeßabschnitt 3 dient zur Messung des Atmosphärendrucks und zur Übergabe von Informationen zur Korrektur von Daten betreffend Schwankungen des Atmosphärendrucks zu dem Korrekturberechnungsabschnitt 4.
Der Korrekturberechnungsabschnitt 4 empfängt den Steuersollwert von dem Befehlsabschnitt 2 und die Information von dem Atmosphärendruckmeßabschnitt 3, korrigiert einen Steuerwert und übergibt das Ergebnis der Korrektur dem Steuerabschnitt 5. Ein Speicherabschnitt in dem Korrekturberechnungsabschnitt 4 speichert verschiedene Daten (Daten betreffend die Form eines Zylinders und eines Spitzenabschnitts), die für die später beschriebenen Korrekturformeln benötigt werden.
Der Steuerabschnitt 5 dient zur Steuerung eines Steuerabschnitts 7 zum Unterdrucksetzen bzw. Druckreduzierung und eines Bewegungssteuerabschnitts 8, die den gesteuerten Abschnitt 6 bilden gemäß Befehlen von dem Korrekturberechnungsabschnitt 4.
Das Bezugszeichen 9 bezeichnet einen Pipettenabschnitt der Pipettierungsvorrichtung 1, an dessen unterem Ende ein röhrenförmiger Spitzenabschnitt 10 abnehmbar angebracht ist.
Der Pipettenabschnitt 9 wird durch ein Verbindungsloch 9a in Verbindung mit dem Spitzenabschnitt 10 gebildet, der mit dem Steuerabschnitt 7 zur Unterdrucksetzung bzw. Druckreduzierung verbunden ist.
Als Steuerabschnitt 7 zur Unterdrucksetzung bzw. Druckreduzierung wird beispielsweise ein Mechanismus wie dargestellt verwendet, der einen Zylinder 11 und einen Kolben 12 aufweist, der in dem Zylinder 11 angebracht ist, dessen Innendruck durch Bewegung des Kolbens 12 durch einen Motor 13 verändert wird.
Der Bewegungssteuerabschnitt 3 dient zur Steuerung der Bewegung des Pipettenabschnitts 9 in einer horizontalen Ebene und in einer Auf- und Abrichtung. Fig. 1 zeigt einen Motor 14, der eine Antriebseinrichtung bezüglich der Bewegung der Pipette 9 in einer Auf- und Abrichtung bildet.
Kodierer 15 und 16 zur Erfassung einer Drehbewegung sind an den Motoren 13 bzw. 14 vorgesehen und ihre Erfassungssignale- werden an den Steuerabschnitt 5 gegeben.
Das Bezugszeichen 17 bezeichnet einen Drucksensor, der zur Messung des Innendrucks des Zylinders 11 vorgesehen ist, und dessen Erfassungssignale an den Korrekturberechnungsabschnitt 4 und den Steuerabschnitt 5 gegeben werden.
Das Bezugszeichen 18 bezeichnet einen Sensor zur Erfassung von Spritzern einer Flüssigkeit, der zur Überwachung einer Verunreinigung des Zylinders 11 durch die Flüssigkeit vorgesehen ist. Der Grund dafür ist, daß, wenn darauf geachtet werden muß, daß ein Vermischen von untersuchten Objekten während der Pipettierung von Blut oder dgl. vermieden wird, nicht nur der Spitzenabschnitt für jedes zu untersuchende Objekt ausgetauscht werden muß, sondern auch immer darauf geachtet werden muß, daß die zu untersuchenden Objekte nicht in dem Spitzenabschnitt verbleiben. Erfassungssignale von dem Spritzerfassungssensor 18 werden an den Steuerabschnitt 5 gegeben.
Das Bezugszeichen 19 bezeichnet einen Behälter, in dem eine Flüssigkeit 20 enthalten ist.
Bei der Pipettiervorrichtung 1 wird zuerst das Ende des Spitzenabschnitts 10 in die Flüssigkeit 20 in den Behältern 19 getaucht mittels Positionssteuerung, die durch den Bewegungssteuerabschnitt 5 durchgeführt wird und ein Unterdruck wird im Inneren des Spitzenabschnitts 10 durch den Steuerabschnitt 7 zum Unterdrucksetzen bzw. Druckreduzieren erzeugt, um einen Teil der Flüssigkeit 20 aufzusaugen.
Genauer gesagt wird ein Steuersollwert zum Aufsaugen der Flüssigkeit 20 an den Korrekturberechnungsabschnitt 4 gegeben, der eine Korrekturberechnung auf Grundlage der Informationen von dem Atmosphärendruckmeßabschnitt 3 durchführt, wobei das Ergebnis der Berechnung an den Steuerabschnitt 5 gegeben wird.
Der Steuerabschnitt 5 führt Drucksteuerung des Steuerabschnitts 7 durch zur Unterdrucksetzung bzw. Druckreduzierung so, daß die Menge der aufgesaugten Flüssigkeit 20 genau einer spezifizierten Menge entspricht. Genauergesagt wird der Weg, der durch den Kolben 12 zurückgelegt wird, durch den Motor 13 gesteuert, der für diesen eine Antriebseinrichtung darstellt.
In einem Speicherabschnitt des Steuerabschnitts 5 werden Formdaten des Zylinders 11, des Spitzenabschnitt 10 und des Behälters 19 zuvor gespeichert, um es der Drucksteuerung zu ermöglichen, Schwankungen der Oberfläche der Flüssigkeit zu folgen, aufgrund solcher Informationen und Informationen, die durch den Drucksensor 17 erfaßt werden.
Danach bringt der Steuerabschnitt 5 den Spitzenabschnitt 10 in einen anderen Behälter durch den Bewegungssteuerabschnitt 8 und veranlaßt den Steuerabschnitt 7 zur Unterdrucksetzung bzw. Druckreduzierung dazu, das Innere des Endbereichs 10 unter Druck zu setzen, wodurch der Teil der Flüssigkeit 20, der von dem Endbereich 10 aufgesaugt wurde, abgelassen wird.
Genauer gesagt wird ein Steuersollwert zum Ablassen der Flüssigkeit 20 zu dem Korrekturberechnungsabschnitt 4 gegeben, der eine Korrekturberechnung auf Grundlage von Informationen von dem Atmosphärendruckmeßabschnitt 3 durchführt. Das Ergebnis der Berechnung wird zu dem Steuerabschnitt 5 gegeben, der wiederum die von dem Kolben 12 unter Verwendung des Motors 13 zurückgelegten Weg so steuert, daß die abgelassene Menge der Flüssigkeit 20 einer spezifizierten Menge entspricht.
Fig. 2 zeigt ein bestimmtes Beispiel des Aufbaus des Pipettenabschnitts 9.
Das Bezugszeichen 21 bezeichnet einen Hauptabschnitt des Pipettenabschnitts 9, der aus Metall gebildet ist, und der Zylinder 11 ist in dem Hauptabschnitt 21 ausgebildet.
Eine Ausnehmung 22 ist an der unteren Endfläche des Hauptabschnitts 21 gebildet und der obere Spitzenabschnitt eines Zylinderabschnitts 23 ist außen mit einem Teil des Hauptabschnitts 21 befestigt, der sich in der Nähe des unteren Endes befindet.
Der Innendurchmesser des Zylinderabschnitts 23 ist in einem Teil in der Nähe eines unteren Endes kleiner und ist etwas größer in einem Teil oberhalb des Abschnitts, um eine nach oben gerichtete Stufenfläche 23a zu bilden.
Das Bezugszeichen 24 bezeichnet einen Spitzenschaft aus Metall, der als ein röhrenförmiges Element gebildet ist mit einem Durchgangsloch 24a und mit dem Hauptabschnitt 21 bei einem Abschnitt in der Nähe seines oberen Endes befestigt ist.
Ein Abschnitt 24a in der Nähe seines unteren Endes ist durchmessermäßig größer als die anderen Abschnitte, und der Spitzenabschnitt 10 ist an diesem Abschnitt angebracht. Eine ringförmige, nach oben weisende Ausnehmung 24c und eine der Ausnehmung umgebende vorspringende Wandung 24d sind an dem oberen Ende des aufgesetzten Abschnitts 24b ausgebildet.
Das Durchgangsloch 24a in dem Spitzenschaft 24 steht in Verbindung mit dem Zylinder 11 durch ein Verbindungsloch 9a, das in dem Hauptabschnitt 21 gebildet ist.
Der Spitzenabschnitt 10 ist aus einem Kunstharz rohrförmig gebildet und sein Außendurchmesser ist an einem Abschnitt 10a in der Nähe seines oberen Endes größer im Vergleich zu anderen Abschnitten, um außen an den aufgesetzten Abschnitt 24e des Spitzenschafts 24 angebracht zu werden. Der untere Endbereich 10b des Spitzenabschnitts 10 verjüngt sich und wird in die Flüssigkeit 20 getaucht.
Das Bezugszeichen 25 bezeichnet ein Element mit einem vergrößerten Durchmesser, das verschiebbar außen an dem Spitzenschaft 24 angebracht ist und aus Metall im wesentlichen rohrförmig gebildet ist.
Das Element 25 mit vergrößertem Durchmesser weist einen Abschnitt 25a in der Nähe seines oberen Endes auf, der einen größeren Außendurchmesser als die anderen Abschnitte aufweist, und der obere Spitzenabschnitt des Abschnitts 25a ist verschiebbar in der Ausnehmung 22 des Pipettenabschnitts 9 aufgenommen.
Weiterhin weist ein Abschnitt des Elements 25 mit vergrößertem Durchmesser in der Nähe des unteren Endes einen in Richtung des unteren Endes sich verkleinernden Außendurchmesser auf zur Ausbildung eines konischen Abschnitts 25e und ein unterer Endabschnitt 25c hat den kleinsten und gleichbleibenden Außendurchmesser.
Das Bezugszeichen 26 bezeichnet einen O-Ring, der zwischen der Innenwand des oberen Endabschnitts 10a des Spitzenbereichs 10 und dem Abschnitt des Elements 25 mit vergrößertem Durchmesser in der Nähe dessen unterem Ende vorgesehen ist. Die vorspringende Wandung 24d des Spitzenschafts 24 dient als Stopper, um die Abwärtsbewegung des O-Rings 26 aufgrund der Abwärtsbewegung des Elements 25 mit vergrößertem Durchmesser zu stoppen.
Das Bezugszeichen 27 bezeichnet ein Element zum Entfernen der zylindrischen Spitze aus Metall, das verschiebbar zwischen dem Element 25 mit vergrößertem Durchmesser und dem zylindrischen Abschnitt 23 vorgesehen ist.
Das Element 27 zur Spitzenentfernung wird verwendet zur Entfernung des oberen Endbereichs 10a des Spitzenabschnitts 10 aus dem Spitzenschaft 24 heraus, indem seine untere Endseite 27a gegen den oberen Spitzenabschnitt 7a des Spitzenabschnitts 10 stößt.
Das Element 27 zur Spitzenentfernung ist mit einer Ausnehmung 28 an seinem oberen Ende gebildet zur Aufnahme des Abschnitts 25a mit größerem Durchmesser des Elements 25 mit vergrößertem Durchmesser. Der Innendurchmesser eines Abschnitts 28 der Ausnehmung ist mit Ausnahme seines unteren Endbereichs im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Abschnitts 25a mit größerem Durchmesser des Elements 25 mit vergrößertem Durchmesser, und der Innendurchmesser eines unteren Endabschnitts 28b ist größer als dieser.
Ein Luftzylinder 29 wird durch einen Raum gebildet, der durch die Ausnehmung 28 und die Ausnehmung 22 in dem Hauptabschnitt 21 festgelegt ist, der als ein Zylinder dient, und dem Abschnitt 25a mit größerem Durchmesser des Elements 25 mit vergrößertem Durchmesser, das als Kolben dient.
Genauer gesagt wird eine Luftröhre 30 zur Anbringung des Spitzenabschnitts 10 an einer Seite des Hauptabschnitts 21 angebracht und steht mit der Ausnehmung 22 durch ein in dem Hauptabschnitt 21 ausgebildetes Loch 21a in Verbindung.
Weiterhin ist eine Luftröhre 31 zur Entfernung des Spitzenabschnitts 10 vorgesehen, dessen eines Ende an einer Seite des Elements 27 zur Spitzenentfernung befestigt ist durch einen Schlitz 23b, der an einer Seite des zylindrischen Abschnitts 23 ausgebildet ist, um eine Verbindung zwischen der Luftröhre 31 und der Ausnehmung 28 in dem Element 28 zur Spitzenentfernung zu schaffen.
Wenn daher eine Luftdrucksteuerung durch die Luftröhren 30 und 31 zur Vergrößerung des Drucks innerhalb der Ausnehmung 22 durchgeführt wird, wird das Element 25 in vergrößertem Durchmesser abgesenkt. Wenn der Druck innerhalb der Ausnehmung 28 verringert wird, wird umgekehrt das Element 25 mit vergrößertem Durchmesser angehoben.
Das Element 27 zur Spitzenentfernung wird durch Luftdrucksteuerung mittels der Luftröhre 31 abgesenkt.
Zusammengefaßt wird das Element 27 zur Spitzenentfernung nach unten gezwungen durch ständiges Unterdrucksetzen der Ausnehmung 28 durch die Luftröhre 31, sogar nachdem das Element 25 mit vergrößertem Durchmesser seinen oberen Totpunkt erreicht.
Eine Schraubenfeder 32, die gegen die Unterseite eines Flanschabschnitts 33 drückt, der an dem oberen Ende des Elements 27 zur Spitzenentfernung ausgebildet ist und gegen die gestufte Fläche 23a drückt, die im Inneren des zylindrischen Abschnitts 23 an dessen unterem Ende gebildet ist, liegt in einem Spalt, der zwischen der äußeren Umfangsfläche des Elements 27 zur Spitzenentfernung und dem zylindrischen Abschnitt 23 gebildet ist. Das Element 27 zur Spitzenentfernung wird entgegen einer nach oben wirkenden Kraft abgesenkt, die durch die Schraubenfeder 32 ausgeübt wird.
Wenn der Druck im Inneren der Ausnehmung 28 verringert wird, wird daher der Abschnitt 27 zur Spitzenentfernung zurück nach oben gedrückt durch die elastische Kraft der Schraubenfeder 32.
Der Schlitz 23b in dem zylindrischen Abschnitt 23 ist so ausgebildet, daß er nicht die Bewegung des Luftröhrchens 31 aufgrund der Bewegung des Elements 27 zur Spitzenentfernung behindert.
Der Drucksensor 17 ist an einer Seite des Hauptabschnitts 21 angebracht und sein Erfassungsende ist mit dem Verbindungsloch 9a verbunden.
Der Sensor 18 zur Erfassung von Spritzern ist an der unteren Endseite des Spitzenschafts 24 angebracht zur Erfassung, ob es einen Spritzer der Flüssigkeit gibt, oder nicht unter Verwendung des Phenomens, daß die Berührung der Flüssigkeit 20 an eine feine Elektrode einer dünnen Änderung ihres elektrischen Widerstands bewirkt.
Eine Korrekturberechnung für den Atmosphärendruck und den Innendruck des Zylinders 11 wird nun beschrieben.
Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht der Ausformungen des Spitzenbereichs 10 und des Zylinders 11 und Definitionen für Abmessungen mit dem Innendurchmesser des Spitzeabschnitts 10.
Der Spitzenabschnitt 10 wird durch einen Bodenabschnitt 10B, einen Mittelabschnitt 10M und einem oberen Abschnitt 10T gebildet.
Der Bodenabschnitt 10B weist die Form eines Zylinders mit einem Innenradius r1 auf (die Querschnittsfläche ist S1). Der Mittenabschnitt 10M weist die Form eines umgedrehten Kegelstumpfs auf mit einem Bodenflächenradius r1 und einem oberen Radius r2 (die Querschnittsfläche ist S2). Der obere Abschnitt 10T weist die Form eines umgedrehten Kegelstumpfs auf mit einem Bodenflächenradius r2 und einem oberen Radius r3 (die Querschnittsfläche ist S3).
Die Höhen des Bodenabschnitts 10B, des Mittelabschnitts 10M und des oberen Abschnitts 10T sind jeweils z1, z2 bzw. z3.
Der Zylinder 11 weist die Form eines Zylinders mit einem inneren Radius r4 und einer Querschnittsfläche 54 auf.
Wenn der Atmosphärendruck, das Volumen des Spitzenabschnitts 10, der Hub des Kolbens 12 und die Menge der aufgesaugten Flüssigkeit 20 jeweils durch P0, V0, x bzw. Q dargestellt werden, kann der Wert x durch Gleichungen erhalten werden, die jeweils für den Bodenabschnitt 10B, den Mittelabschnitt 10M und dem oberen Abschnitt 10T erfüllt werden.
Die folgende Tabelle zeigt die Festlegungen für die Symbole.
Symbol
Bedeutung
r1
Innenradius des Bodenabschnitts
r2 Innenradius des Mittenabschnitts
r3 Innenradius des oberen Abschnitts
r4 Innenradius des Zylinders
z1 Höhe des Bodenabschnitts
z2 Höhe des Mittenabschnitts
z3 Höhe des oberen Abschnitts
V0 Volumen des Spitzenabschnitts
Q in dem Bodenabschnitt aufgesaugte Menge
S1 Querschnittsfläche des Bodenabschnitts
S2 Querschnittsfläche des Mittenabschnitts
S3 Querschnittsfläche des oberen Abschnitts
S4 Querschnittsfläche des Zylinders
P0 Atmosphärendruck
x Kolbenhub
Zur Vereinfachung wird die folgende Beschreibung unter der Annahme gemacht, daß die Dichte der Flüssigkeit 20 gleich 1 ist und es werden drei Fälle bezeichnet, d. h. (1) der Zeitraum, bis der Bodenabschnitt 10B voll wird, (2) der Zeitraum, bis der Mittelabschnitt 10M voll wird, und (3) der Zeitraum, bis der obere Abschnitt 10T voll wird.
  • (1) Der Zeitraum, bis der Bodenabschnitt 10B voll wird:
    Wenn die Höhe der aufgesaugten Flüssigkeit gemessen von der unteren Endfläche des Spitzenbereichs 10 durch h dargestellt ist, wird die durch Formel 1 dargestellte Beziehung erfüllt gemäß dem Boyl'schen Gesetz und eine Formel, die sich auf die Summe von Kapazitäten bezieht, wobei 0 ≦ h ≦ z1. S4 · x = Q + P0/P0-h1(Q) · V0-V0 (1)wobei h1 (Q) = Q/S1.
    "h1 (Q)" bezeichnet in der obigen Formel die Druckhöhe.
    Gemäß Formel 1 kann der Hub x des Kolbens 12 für eine gegebene Menge des Aufsaugens Q berechnet werden, wenn der Atmosphärendruck P0 und die Abmessungen S1, S4 und V0 bekannt sind.
  • (2) Der Zeitraum, bis der Mittelteil 10M voll wird:
    Die in Formel 2 ausgedrückte Beziehung ist erfüllt, wenn z1 < h= ≦ z2, wenn der Hub x, wenn der Bodenabschnitt 10B voll ist, mit x1 bezeichnet wird. Das Volumen der Luft in dem Spitzenabschnitt 10 ist durch V1 dargestellt. Der Innendruck ist durch P1 dargestellt. Das Volumen der aufgesaugten Flüssigkeit ist durch Q1 dargestellt. Ein Ansteigen x′ des Hubs bezüglich dieses Zustands wird als "x′ = x - x1" bezeichnet. Ein Ansteigen Q′ des Volumens der aufgesaugten Flüssigkeit wird mit "Q′ = Q - Q1" bezeichnet (Tabelle 2 zeigt Bedeutungen der Symbole).
    Symbol
    Bedeutungen
    x1
    Kolbenhub, wenn der Bodenabschnitt voll ist
    V1 Luftvolumen in dem Spitzenabschnitt, wenn der Bodenabschnitt voll ist
    P1 Innendruck des Spitzenabschnitts, wenn der Bodenabschnitt voll ist
    Q1 Volumen der aufgesaugten Flüssigkeit, wenn der Bodenabschnitt voll ist
    x′ Ansteigen des Kolbenhubs im Mittelabschnitt
    Q′ Ansteigen der aufgesaugten Menge im Mittelabschnitt
    S4 · x′ = Q′ + P1/P1-h2(Q′) · V1-V1 (2)wobei h2 (Q′) = z2/r2-r1 (2-r1/z2 -· 3 · Q′/π+(r1)³-r1)
    "h2 (Q′)" stellt bei der obigen Formel die Druckhöhe dar.
    Gemäß Formel 2 kann ein Ansteigen x′ des Hubs des Kolbens 12 für ein gegebenes Ansteigen Q′ der Aufsaugmenge gerechnet werden, wenn der Innendruck P1 und die Abmessungen S4, V1, r1, r2 und z2 bekannt sind.
  • (3) Zeitraum, bis der obere Abschnitt 10M voll wird.
    Die durch Formel 3 ausgedrückte Beziehung wird erfüllt, wenn z2 < h2 ≦ z3, wenn der Hub x, wenn der mittlere Abschnitt 10M voll, mit x2 bezeichnet ist, das Luftvolumen in dem Spitzenabschnitt wird mit V2 bezeichnet, der Innendruck wird mit P2 bezeichnet, das Volumen der aufgesaugten Flüssigkeit wird mit Q2 bezeichnet, ein Ansteigen x′′ des Hubs bezüglich dieses Zustands wird mit "x" = x - x2" bezeichnet, und ein Ansteigen Q′′ des Volumens der aufgesaugten Flüssigkeit wird mit "Q" = Q - Q2′′ bezeichnet. Tabelle 3 zeigt die Bezeichnungen für die Symbole.
    Symbol
    Bezeichnung
    x2
    Kolbenhub, wenn der Mittenabschnitt voll ist,
    V2 Luftvolumen im Spitzenabschnitt, wenn der Mittenabschnitt voll ist
    P2 Innendruck des Spitzenabschnitts, wenn der Mittenabschnitt voll ist,
    Q2 Volumen der aufgesaugten Flüssigkeit, wenn der Mittenabschnitt voll ist,
    x′′ Ansteigen des Kolbenhubs im oberen Bereich,
    Q′′ Ansteigen der aufgesaugten Menge im oberen Bereich
    S4 · x′′ = Q′′ + P2/P1-h3(Q′′) · V2-V2 (3)wobei h3(Q′′) = z3/r3-r2 (3-r2/z3 -· 3 · Q′′/π:+(r2)³-r2)
    "h3(Q′′)" bei der obigen Formel bezeichnet die Druckhöhe.
    Gemäß Formel 3 kann ein Ansteigen x′′. des Hubs des Kolbens 12 für ein gegebenes Ansteigen Q′′ der aufgesaugten Menge berechnet werden, wenn der Innendruck P2 und die Formdaten S4, V2, r2, r3 und z3 bekannt sind.
Wie oben beschrieben, kann eine Information bezüglich des Atmosphärendrucks P0 durch den Atmosphärendruckmeßabschnitt 3 erhalten werden, der Innendruck P1 oder P2 wird durch den Drucksensor 17 erhalten und die verschiedenen Formdaten werden zuvor in dem Korrekturberechnungsabschnitt 4 gespeichert. Daher kann der Hub des Kolbens 12 berechnet werden, nach der Korrektur des Drucks abhängig von der aufgesaugten Menge unter Benutzung der Formeln 1, 2 oder 3.
Genauso können die Formeln 1, 2 und 3 zum Ablassen der Flüssigkeit verwendet werden.
Die Steuerschritte der Steuerung, die durch den Steuerabschnitt 7 zur Unterdrucksetzung bzw. Druckreduzierung durchgeführt werden, einschließlich der Korrektur des atmosphärischen und des inneren Drucks, können wie folgt zusammengefaßt werden.
  • (1) Ein Steuersollwert zur Aufsaugung oder Ablassen einer Flüssigkeit wird durch den Befehlsabschnitt 2 an den Korrekturberechnungsabschnitt 4 gegeben.
  • (2) Der Atmosphärendruck (P0) wird durch den Atmosphärendruckmeßabschnitt 3 gemessen.
  • (3) Der Innendruck (P1 oder P2) wird durch den Drucksensor 17 gemessen.
  • (4) Der Korrekturberechnungsabschnitt 4 berechnet den Hub, der von dem Kolben 12 zurückgelegt werden muß, auf der Grundlage der in den Schritten (2) und (3) erhaltenen Daten und Daten bezüglich der Form des Zylinders 11 und des Spitzenabschnitts 10 zur Erfüllung des Steuersollwerts zur Aufnahme oder zum Ablassen der Flüssigkeit.
  • (5) Der Steuerabschnitt 5 gibt ein Steuersignal an den Motor 13 aus, so daß dieser so gesteuert wird, daß der Hub des Kolbens 12 dem in Schritt 4 erhaltenen Wert entspricht.
Die Reihenfolge der Messungen bei den Schritten (2) und (3) kann umgekehrt werden. Während die Messung des Innendrucks bei Schritt (3) bei jedem Aufsaugen oder Ablassen der Flüssigkeit benötigt wird, ist die Messung des Atmosphärendrucks bei Schritt (2) nicht so häufig nötig und daher kann sie in vorbestimmten Zeitabständen durchgeführt werden oder kann durch den Drucksensor 17 vor dem Aufsaugen der Flüssigkeit durchgeführt werden.
Da das Aufsaugen oder Ablassen einer Flüssigkeit gemäß den Ausführungsbeispielen in kurzer Zeitdauer durchgeführt werden kann, werden Änderungen der Umgebungstemperatur in den Formeln 1 bis 3 nicht berücksichtigt. Indessen muß der Einfluß von Änderungen der Temperatur berücksichtigt werden, wenn das Aufsaugen oder das Ablassen einen größeren Zeitraum benötigt.
Die Bedienung der Pipettiervorrichtung 1 wird nachfolgend getrennt für das Aufsaugen und das Ablassen einer Flüssigkeit beschrieben.
Zum Aufsaugen einer Flüssigkeit wird zuerst ein neuer Spitzenabschnitt 10 an der Vorrichtung angebracht.
Fig. 4 zeigt einen Zustand, bei dem der Spitzenabschnitt 10 an den Spitzenschaft 24 aufgesetzt ist. Ein oberer Endbereich 10a des Spitzenabschnitts 10 ist außen an dem aufgesetzten Abschnitt 24b des Spitzenschafts 24 aufgesetzt, und das Element 25 mit vergrößertem Durchmesser und das Element 27 zur Spitzenentfernung sind in ihren höchsten Stellungen innerhalb des ihnen gestatteten Bewegungsbereichs.
Der O-Ring 26 drückt leicht gegen die Innenwand des oberen Endabschnitts 10a des Spitzenabschnitts 10 in solch einer Stärke, daß der O-Ring 26 nicht der Anbringung des Spitzenabschnitts 10 an den aufgesetzten Abschnitt 24b Widerstand leistet.
Ein Unterdrucksetzen des Inneren der Ausnehmung 22 durch das Luftröhrchen 30 senkt das Element 25 mit vergrößertem Durchmesser ab, wodurch der Innendurchmesser des O-Rings 26 sich durch den konischen Abschnitt 25b des Elements 25 mit vergrößertem Durchmesser wie in Fig. 5 gezeigt, ausdehnt. Als Ergebnis wird der O-Ring 26 zwischen dem konischen Abschnitt 25b und dem unteren Endabschnitt 10a des Spitzenabschnitts 10 zusammengedrückt.
Fig. 6 zeigt einen Zustand, bei dem das Element 25 mit vergrößertem Durchmesser weiter abgesenkt wurde, wobei es gegen die innere Bodenfläche der Ausnehmung 24c des Spitzenschafts 24 an seinem unteren Endabschnitt 25c drückt. In diesem Zustand erstreckt sich der O-Ring 26 über den konischen Abschnitt 25b des Elements 25b mit vergrößertem Durchmesser hinaus, um so eng wie möglich zwischen einem Abschnitt etwas höher als der konische Abschnitt 25b und der inneren Wand des unteren Endabschnitts 10a des Spitzenabschnitts 10 zusammengedrückt zu werden.
Dies sorgt für ein verläßliches Abdichten zwischen dem Spitzenabschnitt 10 und dem aufgesetzten Abschnitt 24b des Spitzenschafts 24. Wenn der Druck im Inneren des Spitzenabschnitts 10 zum Aufsaugen der Flüssigkeit verringert wird oder das Innere des Spitzenabschnitts 10 zum Ablassen der Flüssigkeit danach unter Druck gesetzt wird, ist es möglich, ein Hinein- oder Herausfließen von Luft durch den Spalt zwischen dem Spitzenabschnitt 10 und dem aufgesetzten Abschnitt 24b des Spitzenschafts 24 zu verhindern.
Mit anderen Worten, da die Menge der aufgesaugten und abgelassenen Flüssigkeitsmenge durch Steuerung des Drucks gesteuert wird, kann eine genaue Messung durchgeführt werden, wobei der Einfluß von Druckänderungen aufgrund von Luftundichtigkeiten so weit wie möglich unterdrückt ist.
Nachdem der Spitzenabschnitt 10 an der Vorrichtung angebracht ist, wird der Pipettenabschnitt 9 durch den Bewegungssteuerabschnitt 8 bewegt, um den Spitzenabschnitt 10 in eine Stellung; oberhalb des Behälters 19 zu bringen.
Der Pipettenabschnitt 9 wird dann von dem Motor 14 gesteuert abgesenkt, um den Spitzenabschnitt 10 in den Behälter 19 zu bringen. Zu diesem Zeitpunkt überwacht der Steuerabschnitt 5 den Innendruck des Spitzenabschnitts 10 unter Verwendung des Drucksensors 17 und stoppt das Absenken des Pipettenabschnitts 9, wenn erfaßt wird, daß der Spitzenabschnitt 10 die Oberfläche der Flüssigkeit erreicht hat.
In diesem Zustand ist der untere Endbereich 10b des Spitzenabschnitts 10 einige Millimeter in die Oberfläche der Flüssigkeit eingetaucht.
Eine Korrekturberechnung gemäß der oben beschriebenen Formeln 1, 2 oder 3 wird auf Grundlage eines Steuersollwerts von dem Befehlsabschnitt 2 und Informationen von dem Atmosphärendruck gemäß Bereich 3 und dem Drucksensor 17 durchgeführt, und der Steuerabschnitt steuert den Motor 13, so daß der Kolben 12 sich um den durch die Berechnung erhaltenen Hub bewegt. Dadurch wird eine spezifizierte Flüssigkeitsmenge in den Spitzenabschnitt 10 gesaugt.
Wenn der Pipettenabschnitt 9 in einem Zustand ist, bei dem er sich während des Aufsaugens der Flüssigkeit nicht nach unten bewegt, sinkt während des Aufsaugens die Oberfläche der Flüssigkeit in dem Behälter 19. Daher wird ein Aufsaugen der Flüssigkeit unmöglich, wenn der untere Endabschnitt 10b des Spitzenabschnitts 10 sich oberhalb der Oberfläche der Flüssigkeit befindet.
Um dies zu verhindern, berechnet der Steuerabschnitt 5 die Größe des Abfalls der Flüssigkeitsoberfläche auf der Grundlage der aufgesaugten Flüssigkeitsmenge in dem Spitzenabschnitt 10 (der Steuerabschnitt 5 speichert Daten bezüglich der Formen des Behälters 19 und des Spitzenabschnitts 10, die für die Berechnung des Abfalls der Flüssigkeitsoberfläche in dem Behälter 19 bezüglich der aufgesaugten Menge benötigt werden), und steuert den Motor 13, so daß der Pipettenabschnitt 9 abgesenkt wird, um dem Abfall der Flüssigkeitsoberfläche zu folgen.
Dies ermöglicht es, den unteren Abschnitt 10b des Spitzenabschnitts 10 immer in einer vorbestimmten Lage etwas unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche zu halten.
Der Sinn, den unteren Endbereich 10b des Spitzenabschnitts 10 in der Nähe der Oberfläche der Flüssigkeit eingetaucht zu halten, besteht darin, innen die obenschwimmende Flüssigkeit stets aufzusaugen, wodurch ein Aufsaugen von Verunreinigungen soweit wie möglich unterdrückt wird und daher ein Verstopfen des Spitzenabschnitts 10 verhindert wird, um ein unerwünschtes Vorhandensein der Flüssigkeit an der äußeren Umgebungsfläche zu vermeiden und um die Meßbedingungen für den Innendruck des Spitzenabschnitts 10 zur Verringerung von Meßfehlern konstant zu halten.
Nachdem eine spezifizierte Flüssigkeitsmenge aufgesaugt ist, wird der Pipettenabschnitt 9 von dem Behälter 19 durch den Bewegungssteuerabschnitt 8 abgehoben, um das Aufsaugen zu beenden.
Als nächstes bewegt zum Ablassen der Flüssigkeit in dem Spitzenabschnitt 10 der Bewegungssteuerabschnitt 8 zuerst den Pipettenabschnitt 9, um den Spitzenabschnitt 10 in eine Lage oberhalb eines leeren Behälters zu bringen.
Der Pipettenabschnitt 9 wird dann von dem Motor 14 gesteuert abgesenkt, um den Spitzenabschnitt 10 in den Behälter zu bringen.
Der untere Endabschnitt 10b des Spitzenabschnitts 10 stößt eventuell gegen die innere Bodenfläche des Behälters. Um dies zu erfassen, ist ein nichtgezeigter Sensor vorgesehen und das Absenken des Spitzenabschnitts 10 wird abhängig von einem Erfassungssignal dieses Sensors gestoppt.
Der Bewegungssteuerabschnitt 8 hebt den Pipettenabschnitt 9 etwas nach oben und steuert die Position des unteren Endabschnitts 10b des Spitzenabschnitts 10 in solch eine Höhe, so daß über der inneren Bodenfläche des Behälters mit einem sehr schmalen Abstand gehalten wird.
Danach steuert der Steuerabschnitt 5 den Motor 13, so daß der Hub des Kolbens 12 einer durch den Korrekturberechnungsabschnitt 4 spezifizierten Menge entspricht.
Eine Korrekturberechnung gemäß den oben beschriebenen Formeln 1, 2 oder 3 wird auf der Grundlage eines Steuersollwerts von dem Befehlsbereich 2 und Informationen von dem Atmosphärendruckmeßabschnitt 3 und dem Drucksensor 17 durchgeführt, und der Steuerabschnitt 5 steuert den Motor 13, so daß der Kolben 12 mit dem durch die Berechnung erhaltenen Hub bewegt wird.
Als Ergebnis wird Flüssigkeit in dem Spitzenabschnitt 10 in einer vorbestimmten Menge in den Behälter abgelassen.
Da sich die Flüssigkeitsoberfläche beim Ablassen erhöht, muß der Spitzenabschnitt 10 erhöht werden, um diesem zu folgen. Daher steuert der Steuerabschnitt 5 die Höhe des Pipettenabschnitts 9 mittels des Bewegungssteuerabschnitts 8, so daß der untere - Endabschnitt 10b des Spitzenabschnitts 10 immer in einer Position einige Millimeter unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche gehalten ist.
Der Grund dafür ist, daß zusätzlich zu dem oben beschriebenen, wenn die Flüssigkeit von dem Spitzenbereich 10 abgelassen wird, wenn der Spitzenbereich 10 nicht in die Flüssigkeit eingetaucht ist, die Menge eines einzelnen Tropfens der Flüssigkeit die Grenze für die Genauigkeit der abgelassenen Menge darstellen kann, was vermieden werden muß.
Nachdem die Flüssigkeit in einer spezifierten Menge abgelassen ist, wird der Pipettenabschnitt 9 nach oben von dem Behälter durch den Bewegungssteuerabschnitt 8 weggehoben, und der Vorgang des Ablassens einer spezifizierten Flüssigkeitsmenge wird für andere leere Behälter wiederholt.
Wenn der Spitzenabschnitt 10 entfernt wird, nachdem die Reihe von Ablaßvorgängen wie oben beschrieben vollendet ist, wird das Innere der Ausnehmung 28 des Elements 27 zur Spitzenentfernung durch das Luftröhren 31 unter Druck gesetzt, um das Element 25 mit vergrößertem Durchmesser anzuheben. Dann finden die Zustandsänderungen, wie in Fig. 6, Fig. 5 und Fig. 4 gezeigt, in dieser Reihenfolge statt, die die Umkehrung der zur Anbringung des Spitzenabschnitts 10 ist.
Genauergesagt, wenn das Innere der Ausnehmung 28 weiter unter Druck gesetzt wird, sogar nachdem das Element 25 mit vergrößertem Durchmesser seinen oberen Totpunkt erreicht, wird das Element 26 zur Spitzenentfernung gegen die Kraft der Schraubenfeder 32 wie in Fig. 7 gezeigt abgesenkt, wobei ihre untere Endseite 27a den Spitzenabschnitt 10 nach unten wegstößt.
Die Verformung des O-Ringes 26 durch das Element 25 mit vergrößertem Durchmesser wurde schon rückgängig gemacht und der Spitzenabschnitt 10 ist außen leicht an dem aufgesetzten Abschnitt 24b des Spitzenschafts 24 angebracht, so daß das Absenken des Elements 27 zur Spitzenentfernung ein leichtes Entfernen des Spitzenabschnitts 10 erlaubt.
Wenn der Druck im Inneren der Ausnehmung 28 des Elements 27 zur Spitzenentfernung durch die Luftröhre 31 verringert wird, wird darauf das Element 27 zur Spitzenentfernung durch die elastische Kraft des Elementes 27 zur Spitzenentfernung angehoben, um schließlich die höchstmögliche Position einzunehmen.
Während der oben beschriebenen Vorgänge werden verschiedene Fehlererfassungen durch den Steuerabschnitt 5 durchgeführt. Z.B. überwacht der Steuerabschnitt 5, ob der Innendruck des Zylinders 11 stabil ist oder nicht über Zeitdauern, wie z. B. zwischen der Beendigung der Flüssigkeitsaufsaugung und dem Beginn des Ablassens der Flüssigkeit aufgrund von Informationen von dem Drucksensor 17, um aus einer Verringerung des Innendrucks Luftundichtigkeiten oder dgl. festzustellen.
Die Information des Innendrucks des Zylinders 11 wird verwendet, um festzustellen, ob ein Verstopfen des Spitzenabschnitts 10 während des Aufsaugens der Flüssigkeit aufgetreten ist, oder ob sich das Aufsaugen der Flüssigkeit in einem normalen Zustand befindet (d. h., ob Luft zusammen mit der Flüssigkeit während des Aufsaugens der Flüssigkeit aufgesaugt wird).
Fig. 8 zeigt die Menge q der aufgesaugten Flüssigkeit längs der Abszisse und den Innendruck p (Unterdruck) des Zylinders 11 längs der Ordinate, um den Zusammenhang zwischen den beiden darzustellen.
Die durchgezogene Kurve 34 zeigt einen normalen Aufsaugzustand an. Die punktierte Kurve 35 zeigt eine Zustandsänderung an, die auftritt, wenn der Spitzenabschnitt 10 verstopft ist. Die Doppelstrichlinie der Kurve 36 zeigt eine Zustandsänderung an, die auftritt, wenn Luft zusammen mit der Flüssigkeit aufgesaugt wird.
Ein Verstopfen des Spitzenabschnitts 10 durch Verunreinigungen, die in der Flüssigkeit enthalten sind, vergrößert den Widerstand während des Aufsaugens, was eine anormale Verringerung des Innendrucks p im Verhältnis zu der aufgesaugten Menge q, wie durch die Kurve 35 gezeigt, ergibt.
Umgekehrt, wenn Luft zusammen mit der Flüssigkeit aufgesaugt wird, weist der Innendruck p anormales Ansteigen im Verhältnis zu der aufgesaugten Menge q auf, wie es durch die Kurve 36 gezeigt ist.
Anormalitäten bei dem Aufsaugezustand können durch kontinuierliche Überwachung solcher Druckänderungen aufgrund Informationen von dem Drucksensor 17 erfaßt werden.
Wie es aus dem obigen ersichtlich ist, ermöglicht die Vorrichtung und das Verfahren zum Aufsaugen und Ablassen von Flüssigkeit die Verringerung von Meßfehlern aufgrund von Schwankungen des Atmosphärendrucks und Änderungen des Innendrucks des Spitzenabschnitts durch Durchführung einer Druckkorrekturberechnung aufgrund von Meßdaten bezüglich des Innendrucks des Zylinders und Daten bezüglich der Form des Zylinderabschnitts, um die Strecke zu erhalten, der von dem Kolben zurückgelegt werden soll, wobei Druckänderungen berücksichtigt werden.
Bei der Durchführung der Druckkorrekturberechnung können der Zylinderabschnitt und der Spitzenabschnitt in mehrere Teile aufgeteilt werden, von denen jeder eine gleichbleibende Durchmesseränderungsrate aufweist, und die von dem Kolben zurückgelegte Strecke kann für jeden Teil gemäß der diesem Teil entsprechenden Korrekturberechnungsformel erhalten werden. Dies ermöglicht eine genaue Drucksteuerung unter Berücksichtigung von Formfaktoren im Zusammenhang mit dem Zylinderabschnitt und dem Spitzenabschnitt, wodurch eine äußerst genaue Messung gewährleistet wird.
Zum Beispiel bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Pipettiervorrichtung mit einer Gestalt, bei der ein Spitzenabschnitt in dem obigen Ausführungsbeispiel ausgetauscht wird. Es muß jedoch nicht gesagt werden, daß verschiedene Anwendungsformen, wie zum Beispiel die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine Pipettiervorrichtung des Typs, bei dem ein Spitzenbereich nicht ausgetauscht werden kann, in den technischen Bereich der vorliegenden Erfindung gefallen, so lange sie nicht von dem Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung abweichen.

Claims (5)

1. Flüssigkeitsaufnehmende und -ablassende Vorrichtung (1) zum Aufnehmen und zum Ablassen einer spezifizierten Menge einer Flüssigkeit durch Steuerung des Drucks eines Zylinderabschnitts und einem Kolben (12) und einem Zylinder (11) mit:
einem Befehlsabschnitt (2) zur Spezifizierung eines Steuersollwerts für die aufzunehmende oder abzulassende Flüssigkeitsmenge, einem Druckmeßbereich (3, 17), zur Messung des Atmosphärendrucks und/oder des Innendrucks des Zylinders (11);
einem Korrekturberechnungsabschnitt (4) zum Erhalten der Strecke, die durch den Kolben (12) zurückgelegt werden soll, durch Durchführung einer Berechnung zur Korrektur des Steuersollwerts von dem Befehlsabschnitt (2) auf Grundlage von Meßdaten von dem Druckmeßabschnitt (3, 17) und Daten bezüglich der Form des Zylinderabschnitts (11, 12), und
einem Steuerabschnitt (5) zur Steuerung einer Einrichtung zum Antrieb des Kolbens (13) entsprechend den Informationen bezüglich der Strecke, die von dem Kolben zurückgelegt werden soll, von dem Korrekturberechnungsabschnitt (4).
2. Verfahren zum Aufnehmen und Ablassen einer Flüssigkeit, bei dem eine spezifizierte Menge einer Flüssigkeit aufgenommen oder abgelassen wird durch Steuerung des Drucks eines Zylinderabschnitts mit einem Kolben (12) und einem Zylinder (11), aufweisend die folgenden Schritte:
Spezifizierung eines Steuersollwerts für die aufzusaugende oder abzulassende Flüssigkeitsmenge,
Messung des atmosphärischen Drucks und/oder des Innendrucks des Zylinders (11),
Erhalten der Strecke, die von dem Kolben zurückgelegt werden soll, durch Ausführen einer Berechnung zur Korrektur des Steuersollwerts auf Grundlage der gemessenen Daten des atmosphärischen Drucks und/oder des Innendrucks des Zylinders (11) und Daten bezüglich der Form des Zylinders (11), und
Steuerung der Bewegung des Kolbens (12) so, daß die Strecke, die von dem Kolben (11) zurückgelegt wird, gleich dem Wert ist, der durch die Korrekturberechnung erhalten wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spitzenabschnitt (10) zum Aufnehmen oder Ablassen einer Flüssigkeit in Verbindung mit dem Zylinder (11) abnehmbar an dem Zylinderabschnitt angebracht ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderabschnitt in mehrere Teile unterteilt ist, von denen jeder eine gleichbleibende Innendurchmesseränderungsrate aufweist und der Korrekturberechnungsabschnitt (4) den Weg, der durch den Kolben (12) in jedem Teil zurückgelegt werden soll, entsprechend einer diesem Teil entsprechenden Korrekturberechnungsformel erhält.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenabschnitt (10) in mehrere Teile unterteilt ist, von denen jeder eine gleichbleibende Innendurchmesseränderungsrate aufweist und der Korrekturberechnungsabschnitt (4) die Strecke, die durch den Kolben (12) in jedem Teil zurückgelegt werden soll, gemäß einer diesem Teil entsprechenden Korrekturberechnungsformel erhält.
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