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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Düsenspitze für eine Pipettiervorrichtung,
und insbesondere betrifft sie eine Verbesserung der Form der Düsenspitze.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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In
einer Pipettiervorrichtung besteht eine Düse aus einer Düsenbasis
der Pipettiervorrichtung und einer Düsenspitze, die an der Düsenbasis
entfernbar angebracht ist. Diese Düse wird dazu verwendet, eine
Flüssigkeit,
wie etwa ein Reagenz oder eine Probe oder dergleichen, anzusaugen
und abzugeben. Die gebrauchte Düsenspitze
wird gegebenenfalls entsorgt bzw. weggeworfen und daraufhin wird
eine neue Düse
an der Düsenbasis
angebracht. Normalerweise wird die Düsenspitze als integral gebildetes
Erzeugnis aus Harz hergestellt.
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Ein
Beispiel einer Düsenspitze
gemäß dem Stand
der Technik ist in 3 gezeigt. In diesem Beispiel
besteht eine Düsenspitze 10 aus
einem Kopfabschnitt 12, einem zylindrischen Abschnitt 14,
einem Stufenabschnitt 16 und einem Spitzenabschnitt 18. Der
Kopfabschnitt 12 besitzt eine Öffnung 12A, die dazu
ausgelegt ist, auf eine Düsenbasis 8 der
(in der Zeichnung nicht gezeigten) Pipettiervorrichtung zu passen,
und er hat eine Form mit einem Durchmesser, der größer ist
als der Durchmesser des zylindrischen Abschnitts 14. Der
zylindrische Abschnitt 14 besitzt allgemein geradlinige
Form, ist jedoch genau betrachtet geringfügig verjüngt. Der Spit zenabschnitt 18 ist
mit einer Spitzenöffnung
(einem kleinen Loch) 18A gebildet, aus dem Flüssigkeit
angesaugt und abgegeben wird, und die eine verjüngte Form besitzt. Der zylindrische
Abschnitt 14 weist einen unteren Endabschnitt 14A auf,
der einen größeren Durchmesser aufweist
als der Durchmesser eines oberen Endabschnitts 18B des
Spitzenabschnitts 18, so dass eine Stufe in dem Verbindungsbereich
dazwischen mit einer nahezu runden Oberfläche erzeugt ist. Insbesondere
ist ein Stufenabschnitt 16 in Form eines kinnförmigen Vorsprungs
zwischen dem unteren Endabschnitt 14A des zylindrischen
Abschnitts 14 und dem oberen Endabschnitt 18B des
Spitzenabschnitts 18 gebildet.
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In
dem Fall, dass die Düsenspitze 10 gemäß dem vorstehend
erläuterten
Stand der Technik zum Einsatz kommt, ist festzustellen, dass dann,
wenn eine relative positionsmäßige Fehlausrichtung
zwischen der Düsenspitze 10 und
einem dafür
bestimmten Behälter 20 zu
dem Zeitpunkt vorliegt, wenn die Düsenspitze 10 in den
bestimmungsgemäßen Behälter 20 eingesetzt
ist, eine Möglichkeit
besteht, dass der Stufenabschnitt 16, das heißt der kinnförmige Vorsprung,
einen Teile eines Umfangsrands der oberen Öffnung 20A des bestimmungsgemäßen Behälters 20 kontaktiert
oder gegen diesen stößt. Da die Umfangsfläche des
Stufenabschnitts 16 eine relativ steil geneigte Fläche in Bezug
auf die Mittenachse der Düse
bildet, besteht in einem derartigen Fall das Problem, dass es schwierig
wird, den zylindrischen Abschnitt 14 innerhalb des bestimmungsgemäßen Behälters 20 gleichmäßig einzuführen. Dieses
Problem kann auch in dem Fall auftreten, dass ungenutzte Düsenspitzen
in ein Düsengestell
eingesetzt werden. Da der Spitzenabschnitt 18 der Düsenspitze 10 ziemlich
dünn ist,
besteht zusätzlich
zu dem vorstehend genannten Problem ein Be darf daran, einen derartigen
Abschnitt der Düsenspitze 10 strukturell zu
verstärken.
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Eine
wegwerfbare Düsenspitze
der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Art ist aus der US-A-4
347 875 (siehe 6 bis 8 und
dazugehörige Beschreibung)
bekannt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Düsenspitze
zu schaffen, die in einen bestimmungsgemäßen Behälter selbst dann gleichmäßig einführbar ist,
wenn die Düsenspitze
einen Teil einen Umfangsrands der oberen Öffnung des bestimmungsgemäßen Behälters kontaktiert.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Spitzenabschnitt
der Düsenspitze
strukturell zu verstärken.
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Gelöst werden
diese Aufgaben durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen festgelegt.
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In Übereinstimmung
mit der vorstehend genannten Struktur bildet die Oberseite jeder
Rippe, das heißt,
die Gratfläche
jeder Rippe, eine geringfügige
bzw. sanfte Steigung. Diese geringfügige Steigung der Gratfläche jeder
Rippe hat eine Führungsfunktion
zur Milderung eines Stoßes
bei einem Kontakt des Stufenabschnitts der Düsenspitze mit einem Teil eines
Umfangsabschnitts einer oberen Öffnung eines
bestimmungsgemäßen Behälters, wenn
die Düsenspitze
in diesen Behälter
eingesetzt wird. Ein zuträglicher
Kontakt zwischen der Düsenspitze
und dem Behälter
kann dadurch von vornherein unterbunden werden.
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In
diesem Zusammenhang wird bemerkt, dass ein derartiger Behälter allgemein
in einer Tragöffnung
eines Behältergestells
gehalten wird, und dass ein geringer Spalt zwischen dem Innenrand
der Öffnung
und dem Behälter
(beispielsweise von 1 bis 2 mm) besteht. Wenn die Düsenspitze
den bestimmungsgemäßen Behälter kontaktiert,
kann der Behälter
deshalb seine Stellung oder Position relativ zu dem Gestell geringfügig ändern und
dadurch eine positionsmäßige Fehlausrichtung
aufnehmen bzw. absorbieren. Alternativ kann die Position der Düsenspitze
in horizontaler Richtung geändert
oder in geeigneter Weise kontrolliert werden. Die Bereitstellung
einer derartigen Rippe ermöglicht
es außerdem,
die Düsenspitze
in ein Spitzenaufnahmeloch eines Spitzengestells zum Anordnen der
Spitze daran einzuführen.
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Es
ist bevorzugt, dass die Anzahl der mehreren Rippen zwischen drei
und acht beträgt.
In Übereinstimmung
mit dieser Anordnung kann die vorstehend erläuterte Führungsfunktion selbst in dem
Fall bereitgestellt werden, wenn ein beliebiger Umfangsteil des
spitzen Teils der Düsenspitze
mit einem Teil des Umfangsrands der oberen Öffnung des bestimmungsgemäßen Behälters in
Kontakt kommt.
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Bevorzugt
ist die Düsenspitze
ein integral geformtes Harzerzeugnis.
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Mögliche Vergleichsbeispiele
sind nachfolgend zu dem Zweck diskutiert, die Merkmale der vorliegenden
Erfindung klarer darzustellen.
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Um
die Möglichkeit
zu verhindern bzw. zu verringern, dass der Stufenabschnitt mit dem
Umfangsrand der oberen Öffnung
des bestimmungsgemäßen Behälters in
Kontakt gelangt, ist eine Maßnahme
getroffen, demnach der Außendurchmesser des
zylindrischen Abschnitts (insbesondere der Außendurchmesser seines unteren
Endabschnitts) so geformt ist, dass er einen verringerten Durchmesser derart
aufweist, dass der Neigungswinkel der Oberfläche des Stufenabschnitts sanft
wird. Dieser Ansatz bringt jedoch das Problem mit sich, dass das
Innenvolumen der Düsenspitze
verringert wird.
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Um
den Neigungswinkel der geneigten Oberfläche des Stufenabschnitts sanft
auszubilden, ist andererseits die Maßnahme vorgesehen, dass der Spitzenabschnitt
so gebildet ist, dass er einen großen Konuswinkel aufweist, oder
der Spitzenabschnitt ist so gebildet, dass er eine kürzere Länge (durch
Verlängern
des Stufenabschnitts) besitzt. In Übereinstimmung mit diesen Maßnahmen
besteht das Problem, dass ein Innendurchmesser eines Flüssigkeitsdurchlasses,
der in dem Spitzenabschnitt gebildet ist, vergrößert ist, oder dass die axiale
Länge des
Flüssigkeitsdurchlasses
verkürzt
ist, was zu signifikanten Problemen bei Pipettiervorgängen führen kann.
In dem Fall, dass der enge Flüssigkeitsdurchlass
in dem Spitzenabschnitt übermäßig verkürzt ist,
kann das ungünstige
Phänomen
auftreten, dass eine Flüssigkeit
innerhalb des zylindrischen Abschnitts auf Grund der schlagartig
erhöhten
Durchsatzrate der Flüssigkeit
beim Ansaugen ausgespritzt (abgespritzt) werden kann, und dass die
Druckeinstellung bei Abgabe der Flüssigkeit schwierig wird, was
dazu führt, dass
es schwierig ist, die Flüssigkeit
exakt zu pipettieren. Eine Flüssigkeitsleckage
kann in dem Zustand auftreten, wenn das Innere der Düsenspitze
mit Flüssigkeit
gefüllt
ist. In diesen Pipettiervorrichtungen existiert darüber hinaus
eine Einrichtung mit einer Funktion zum Ermitteln einer Flüssigkeitsoberfläche in der
Düsenspitze,
wobei die Ermittlung ausgeführt wird
durch Abtasten eines Strahls in Bezug auf die Düsenspit ze. In dieser Art von
Einrichtung kann die Oberflächenermittlung
für die
Flüssigkeit
ausgeführt werden,
deren Flüssigkeitsoberfläche im Flüssigkeitsdurchlass
in dem Spitzenabschnitt der Düsenspitze
zu liegen kommt, weil die Düsenspitze
einen kleineren Durchmesser als der zylindrische Abschnitt besitzt.
Um die Möglichkeit
zu verringern, dass die Flüssigkeitsoberfläche in dem
Flüssigkeitsdurchlass des
Spitzenabschnitts zu liegen kommt, sollte aus diesem Grund das Innenvolumen
des Flüssigkeitsdurchlasses
innerhalb des Spitzenabschnitts so klein wie möglich gemacht werden.
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Um
den Neigungswinkel der geneigten Oberfläche des Spitzenabschnitts sanft
auszubilden, besteht zusätzlich
zu vorstehend Angeführtem
eine weitere Möglichkeit,
demnach der Stufenabschnitt derart gebildet wird, dass er eine vergrößerte Dicke unter
Verwendung von zusätzlichem
Material aufweist. In Übereinstimmung
mit diesem Ansatz wird Rohmaterial unnötigerweise verschwendet und
ein Abmessungsfehler beim Spritzen bzw. Gießen kann in dem vergrößerten Dickenteil
des Stufenabschnitts auftreten, weshalb in dem Teil vergrößerter Dicke Rissbildung
wahrscheinlich ist. Aus diesen Gründen ist dieser Ansatz mit
verschiedenen Nachteilen behaftet und deshalb nicht praxisgerecht.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung können
die Vorteile genutzt werden, wie etwa ein gleichmäßiges Einsetzen
und eine verstärkte Struktur
und dergleichen, durch Bereitstellen sich radial erstreckender Teile
oder Rippen, während
die vorstehend erläuterten
Probleme überwunden
werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Düsenspitze.
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2 zeigt
eine perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten
Düsenspitze.
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3 zeigt
einen Querschnitt der Düsenspitze
gemäß dem Stand
der Technik.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nunmehr unter Bezug auf die anliegenden
Zeichnungen erläutert.
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1 zeigt
eine Seitensicht der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düsenspitze.
Bei dieser Düsenspitze
handelt es sich um eine wegwerfbare Düsenspitze, die an einer Düsenbasis
in einer (in den Zeichnungen nicht gezeigten) Pipettiervorrichtung
entfernbar angebracht ist.
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Wie
in 1 gezeigt, weist die Düsenspitze 28 einen
Kopfabschnitt (Spitzenkopf) 30, einen zylindrischen Abschnitt 32,
einen Stufenabschnitt 34 und einen Spitzenabschnitt 36 auf,
die von oben nach unten in der genannten Abfolge angeordnet sind.
Jeder Abschnitt verläuft
kontinuierlich zu den anderen Abschnitten, das heißt, die
Düsenspitze 28 ist
ein integral gebildetes Erzeugnis, das aus transparentem Harz hergestellt
ist. Ein hohler Durchlass ist außerdem axial von oben nach
unten gebildet.
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Der
Kopfabschnitt 30 besitzt eine Öffnung 30A, die dazu
ausgelegt ist, auf eine Düsenbasis
einer (in der Zeichnung nicht gezeigten) Pipettiervorrichtung zu
passen. Mehrere Rippen sind auf der Umfangsfläche des Kopfabschnitts 30 gebildet,
und der Durchmesser des Kopfabschnitts 30 ist größer als der
Durchmesser eines oberen Endabschnitts 32B des zylindrischen
Abschnitts 32.
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Der
zylindrische Abschnitt 32 ist insgesamt allgemein in länglicher
gerader zylindrischer Form gebildet; der zylindrische Abschnitt 32 ist
jedoch tatsächlich
derart verjüngt,
dass seine Umfangsfläche einen
Verjüngungswinkel
von beispielsweise einem Grad aufweist.
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Der
Spitzenabschnitt 36 weist verjüngte Form auf, und eine Spitzenöffnung 36A zum
Ansaugen und Abgeben einer Flüssigkeit
ist am unteren Ende des Spitzenabschnitts 36 gebildet.
Wie in den Zeichnungen gezeigt, besitzt ein unterer Endabschnitt 32A des
zylindrischen Abschnitts 32 einen größeren Durchmesser als ein oberer
Endabschnitt 36B des Spitzenabschnitts 36, so
dass ein Stufenabschnitt 34 zwischen dem unteren Endabschnitt 32A des
zylindrischen Abschnitts 32 und dem oberen Endabschnitt 36B des
Spitzenabschnitts 36 gebildet ist. Die Umfangsfläche des
Stufenabschnitts 34 ist in eine steil geneigten Fläche gebildet,
die in Bezug auf die Mittenachse der Düsenspitze 28 geneigt
verläuft.
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Wie
in 1 und 2 gezeigt, sind in dieser Ausführungsform
mehrere Rippen 40, die radial auswärts vorstehen, ausgehend vom
unteren Endabschnitt 32A des zylindrischen Abschnitts 32 bis zu
einem mittleren Abschnitt 36C des Spitzenabschnitts 36 durch
(über)
dem Stufenabschnitt 34 gebildet. Diese Rippen 40 sind
mit demselben Winkel um die Mittenachse der Düsenspitze 28 angeordnet. In
dem in 1 gezeigten Beispiel sind vier Rippen 40 mit
Winkelabständen
von 90 Grad gebildet. Diese Rippen 40 bilden zumindest
einen beanspruchten vorspringenden Abschnitt. Diese Rippen bilden
außerdem
ein Führungsmittel
bzw. ein Verstärkungsmittel
entsprechend der Beanspruchung.
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Wie
in den Zeichnungen gezeigt, dienen die Rippen 40 als schräge Platten
zum Mindern der Neigungsfläche
des Stufenabschnitts 34. Jede der Rippen 40 besitzt
in etwa Dreieckform. Jede Rippe 40 weist ein unteres Ende 40A auf,
das auf demselben Niveau liegt wie die Umfangsfläche des unteren Endabschnitts 32A des
zylindrischen Abschnitts 32. Außerdem ist ein unterer Endabschnitt 40B jeder
Rippe 40 auf demselben Niveau angeordnet wie die Umfangsfläche des
Zwischenabschnitts 36C des Spitzenabschnitts 36.
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2 zeigt
eine perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten
Düsenspitze 28.
Wie vorstehend erläutert,
sind vier Rippen 40, die sich in axialer Richtung der Düsenspitze 28 erstrecken,
auf dem Stufenabschnitt 34 und dem Spitzenabschnitt 36 gebildet, ohne
dass die vorliegende Erfindung auf diese Anordnung beschränkt wäre. Selbstverständlich kann eine
größere Anzahl
von Rippen 40 vorgesehen sein. Bevorzugt beträgt die Anzahl
der Rippen 40 drei bis acht.
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Wenn
jeder in 1 gezeigte Abschnitt für Referenzzwecke
gemessen wird, besitzt der untere Endabschnitt 32A des
zylindrischen Abschnitts 32 einen Innendurchmesser von
6,4 mm und einen Außendurchmesser
von 8 mm beispielsweise. Der obere Endabschnitt 36B des
Spitzenabschnitts 36 besitzt einen Innendurchmesser von
3 mm und einen Außendurchmesser
von 4,6 mm beispielsweise. Der durch die Umfangsfläche des
Spitzenabschnitts 36 unter Bezug auf die Mittenachse der
Düsenspitze 28 gebildete
Winkel beträgt
beispielsweise 13 Grad, und der durch die Oberseite jeder Rippe 40,
das heißt, der
Grat- bzw.
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Kammfläche jeder
Rippe unter Bezug auf die Mittenachse der Düsenspitze 28 gebildete
Winkel beträgt
beispielsweise 20 Grad. Die Dicke von jeder Rippe 40 beträgt beispielsweise
0,5 mm. Diese vorstehend genannten Werte stellen jedoch lediglich
ein mögliches
Beispiel dar. Selbstverständlich
können beliebige
andere gewünschte
Werte verwendet werden.
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Wie
vorstehend angesprochen, weist die in 1 und 2 gezeigte
Düsenspitze 28 mehrere Rippen 40 auf,
die auf dem Stufenabschnitt 34 und dessen Umgebung vorgesehen
sind.
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Selbst
in dem Fall, dass ein Umfangsrand einer oberen Öffnung eines bestimmungsgemäßen Behälters in
Kontakt mit dem Stufenabschnitt 34 auf Grund einer Fehlausrichtung
dazwischen oder dergleichen gelangt, gelangt deshalb ein Teil des
Umfangsrands der oberen Öffnung
tatsächlich
in Kontakt mit zumindest einer der Rippenoberflächen der Rippen 40.
Da diese Rippenoberflächen
als Neigungsflächen
gebildet sind, die jeweils eine geringere oder sanftere Steigung
aufweisen als die Schrägfläche des
Stufenabschnitts 34, kann der zylindrische Abschnitt 32 gleichmäßig in den
bestimmungsgemäßen Behälter eingesetzt
werden. Ein derartiger unerwünschter
Kontakt zwischen dieser Art von Düsenspitze und dem bestimmungsgemäßen Behälter tritt selbstverständlich nicht
häufig
auf. In dem Fall jedoch, dass ein derartiger unerwünschter
Kontakt auftritt, führt
die Funktion der Rippen 40 dazu, dass die Düsenspitze 28 gleichmäßig bzw.
glatt in den bestimmungsgemäßen Behälter einsetzbar
ist.
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Obwohl
der Spitzenabschnitt 36 so gebildet ist, dass er relativ
dünn ist,
dienen die mehreren Rippen 40 außerdem als Verstärkungsrippen
(das heißt, als
die beanspruchte Verstärkungseinrichtung),
wodurch es möglich
ist, die Struktur des Spitzenabschnitts 36 zu verstärken. Die
mehreren Rippen 40 ermöglichen
es beispielsweise, zu verhindern, dass die Mittenachse des Spitzenabschnitts 36 geringfügig verbogen
wird, wenn eine externe Kraft oder dergleichen darauf ausgeübt wird.
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In
einem Gieß-
bzw. Spritzprozess zum Herstellen der Düsenspitze tragen diese mehreren
Rippen 40 außerdem
signifikant dazu bei, Form- bzw. Gießfehler des Spitzenabschnitts 36 zu
verringern. Im Vergleich zu dem Fall, in dem der gesamte Stufenabschnitt 34 dick
ausgebildet ist, ist es außerdem möglich, die
Materialkosten zu verringern, weil zwischen den benachbarten Rippen 40 ein
Spalt 34A vorgesehen ist. Ferner können Probleme verhindert werden,
wie etwa eine abmessungsmäßige Verzerrung,
ein Brechen und dergleichen, die in dem Fall auftreten, dass der
Stufenabschnitt 34 dick ausgebildet ist.
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Wie
vorstehend erläutert,
stellt die vorliegende Erfindung eine Düsenspitze bereit, die gleichmäßig in einen
bestimmungsgemäßen Behälter einsetzbar
ist, und die vorliegende Erfindung ermöglicht außerdem eine Verstärkung der
Struktur des Spitzenabschnitts der Düsenspitze.
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Schließlich wird
bemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend
genannte Ausführungsform
beschränkt
ist. Es erübrigt
sich, darauf hinzuweisen, dass zahlreiche Abwandlungen und Modifikationen
vorgenommen werden können,
ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, die durch
die nachfolgenden Ansprüche
festgelegt ist.