DE69320951T2

DE69320951T2 - Einstellbares ventil für pipettenpistole

Info

Publication number: DE69320951T2
Application number: DE69320951T
Authority: DE
Inventors: James W. Broomall Pa 19008 Kenney
Original assignee: Drummond Scientific Co
Current assignee: Drummond Scientific Co
Priority date: 1992-04-09
Filing date: 1993-04-06
Publication date: 1999-01-28
Anticipated expiration: 2013-04-07
Also published as: DE69320951D1; JP3493581B2; EP0635125B1; WO1993021509A1; US5294405A; JPH08503409A; EP0635125A4; EP0635125A1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil zur Verwendung in einer Pipettenpistole zur variablen Regelung des Stroms von Flüssigkeitsproben durch eine Pipette.

Allgemeiner Stand der Technik

Im Stand der Technik ist die Bereitstellung einer Pipettenpistole bekannt, um die gefährliche und oftmals verbotene Mundpipettierung von Flüssigkeitsproben zu ersetzen. Eine typische Pipettenpistole umfaßt eine Handeinheit, die an einem Ende mit einer Laborpipette in Verbindung steht und am anderen Ende entweder mit einer abgesetzten oder örtlichen Luftdruckquelle verbunden ist. Ein in der Pipettenpistole angeordnetes Ventil reguliert den Luftstrom durch die Pistole und zur Pipette, um entweder den Eintritt oder den Ausstoß von Flüssigkeit durch die Pipette zu steuern. Der Bediener reguliert den Luftstrom zur Pipette durch Drücken entweder des Überdruck- oder des Unterdruckabzugs an der Pipettenpistole. Die Höhe des Drucks ist vorbestimmt und wird von dem in dem Pipettenpistolengehäuse angeordneten Ventil gesteuert.
Einige Pipettenpistolen sind mit einem Universalnasenteilaufsatz zum Zusammenwirken und Herstellen einer Verbindung mit Pipetten unterschiedlicher Länge und unterschiedlichen Durchmessers versehen. Für den praktischen Gebrauch derartiger Pipettenpistolen müssen veränderbare Durchflußraten bereitgestellt werden, um den verschiedenen Pipetten Rechnung zu tragen. Während beispielsweise zum genauen Dosieren von Flüssigkeitsproben in kleinen Pipetten eine geringe Durchflußrate bevorzugt wird, ist eine geringe Durchflußrate bei größeren Pipetten uneffizient. Der Durchflußratenbereich des Pipettenpistolenventils begrenzt dadurch effektiv den Größenbereich von Pipetten, mit denen die Pipettenpistole in der Praxis verwendet werden kann.
Die Vorteile einer Pipettenpistole, die die Flüssigkeitsdurchflußrate durch die Pipette variabel regeln kann, sind im Stand der Technik anerkannt. Es ist beispielsweise bekannt, den Luftdruck an der Druckquelle durch Anordnen einer Geschwindigkeitsregelung an der Druckpumpe variabel zu regeln. Wenn ein Bediener die Motordrehzahl erhöht, bewegt sich die Pumpenmembran jedoch auf unregelmäßige Weise ruckartig und verursacht eine vorübergehend unregelmäßige Durchflußrate durch die Pipette.
In der US-Patentschrift Nr. 3,963,061 von Kenney ist die Bereitstellung einer Pipettenpistole mit einem einstellbaren Ventil zur kontinuierlichen variablen Regelung des von einer Konstantdruckquelle an die Pipette angelegten Drucks und somit zur kontinuierlichen variablen Regelung der Flüssigkeitsdurchflußrate durch die Pipette bekannt und anerkannt. Der Bediener steuert die Durchflußrate durch die Pipette, indem er begrenzt, wie weit der Abzug an der Pistole niedergedrückt wird. Auf diese Weise kann der Bediener einen Großteil der Pipette schnell füllen oder leeren, indem er den Abzug ganz niederdrückt, und dann die Pipette langsam dosieren, indem er den Abzug leicht niederdrückt.
Die von Kenney bereitgestellte Art von Pipettenpistole stellt eine Verbesserung des Stands der Technik dar und eignet sich für viele Anwendungen. Der gesamte Flüssigkeitsdurchflußratenbereich wird über den Wirkungsweg des Abzugs erreicht. Aufgrund des großen Bereichs von Flüssigkeitsdurchflußraten und des begrenzten Wirkungswegs des Abzugs erzeugen jedoch geringe Durchbiegungen des Abzugs bei Kenney bedeutende Änderungen der Flüssigkeitsdurchflußrate. Durch eine Begrenzung des Durchflußratenbereichs für einen bestimmten Abzugswirkungsweg wird der Abzug zwar weniger empfindlich, beschränkt jedoch die Eignung und Leistungsfähigkeit der Pipettenpistole. Aus diesem Grunde besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Pipettenpistole mit einem großen Bereich von Flüssigkeitsdurchflußraten, die durch die Pipettenpistolenabzüge leicht und genau gesteuert werden können.
Darüber hinaus eignet sich die Pipettenpistole von Kenney nur begrenzt in den Fällen, in denen eine äußerst genaue Dosierung kleiner Pipetten erforderlich ist. Die kolbenartige Bewegung des Ventilschafts in seiner Ventilkammer bewirkt geringe Druckänderungen in der Pipette, während sich das Ventil mit der Druckquelle in Deckung und davon außer Deckung bewegt. Diese geringen Druckschwankungen beeinträchtigen den Flüssigkeitspegel in der Pipette nach Loslassen oder anfangs Niederdrücken des Abzugs der Pipettenpistole. Dieses Problem vergrößert sich bei Verwendung kleiner Pipetten. Aus diesem Grunde besteht eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Ventils, durch dessen Ausführung der "Kolben-Effekt" beim Betrieb beseitigt wird.

Kurze Darstellung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt ein Ventil zur Verwendung in einer Pipettenpistole mit mehreren Bereichseinstellungen zur variablen Regelung des Stroms von Flüssigkeitsproben durch eine Pipette bereit. Die Pistole weist getrennte Abzüge zur Aktivierung des Unter- oder Überdruckstroms zur Pipette auf. Die Höhe des Drucks wird durch Niederdrücken eines der beiden Abzüge gesteuert, die mit dem Ventil wirkverbunden sind. Das Ventil kann eingestellt werden, indem einfach einer der Pistolenabzüge gedreht wird, um einen von mehreren Durchflußratenbereichen für den bestimmten Abzug auszuwählen, der entweder die Über- oder die Unterdruckquelle reguliert. Jede Einstellung ändert den Flüssigkeitsdurchflußratenbereich, der über den Wirkungsweg des ausgewählten Abzugs zur Verfügung gestellt wird.
Das Ventil nach der vorliegenden Erfindung stellt eine Verbesserung gegenüber anderen Ventilen mit einem einzigen vorbestimmten Durchflußratenbereich durch eine Pipette dar. Das vorliegende Ventil kann so eingestellt werden, daß es für geringe Durchbiegungen des Pistolenabzugs mehr oder weniger empfindlich ist. Jede Einstellung bietet einen Durchflußratenbereich von Null bis zu einer unterschiedlichen maximalen Durchflußrate. Vorzugsweise sind die Einstellungen in einer geordneten Folge angeordnet, um eine Zunahme maximaler Durchflußraten bei Drehen des Abzugs in beiden Richtungen bereitzustellen.
Die Pipettenpistole nach der vorliegenden Erfindung beseitigt den "Kolben-Effekt" von Ventilen nach dem Stand der Technik, wodurch eine genauere Dosierung der Pipette erleichtert wird. Aufgrund seiner Ausführung bewegt sich das Ventilsteuerelement tangential zu einer beliebigen die Ventilkammer mit der Pipette verbindenden Öffnung. Das mit der Pipette in Verbindung stehende Luftvolumen bleibt dadurch im wesentlichen unverändert, während das Ventilsteuerelement zur Verbindung der Luftdruckquelle mit der Pipette in und außer Deckung geschoben wird.
Die vorliegende Erfindung wird in Anspruch 1 offenbart.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 stellt eine Pipettenpistole dar, in der ein Ventil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Ventils;
Fig. 3 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Schiebeventilelements nach Fig. 2, das eine gestrichelt gezeigte Kanalabdichtungsvorrichtung berührt;
Fig. 4 ist eine vergrößerte Draufsicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 3;
Fig. 5 ist eine schematische Ansicht des Betriebs eines Ventils nach der vorliegenen Erfindung in einer Grenzposition, in der eine Druckquelle mit einer Pipette verbunden ist;
Fig. 6 ist eine schematische Ansicht des Betriebs eines Ventils nach der vorliegenden Erfindung in einer anderen Grenzposition, in der eine Pipette von einer Druckquelle getrennt ist;
Fig. 7 und 8 sind schematische Ansichten des Betriebs eines Ventils nach dem Stand der Technik, das den "Kolben-Effekt" erzeugt.

Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Ein Ventil nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung findet besonders Verwendung in einer Pipettenpistole, wie in Fig. 1 gezeigt. Das allgemein mit der Bezugszahl 10 bezeichnete Ventil ist im Griff 12 der Pistole angeordnet. Das Ventil 10 reguliert den Strom druckbeaufschlagter Luft zu einer Pipette 22 zur Steuerung des Stroms von Flüssigkeitsproben durch die Pipette 22. Das Ventil 10 ist durch getrennte Schläuche oder flexible Röhren 20 mit einer Unterdruckquelle 16 und Überdruckquelle 18, die getrennt sind, und durch einen einzelnen Schlauch oder eine einzelne flexible Röhre 24 mit einer Pipette 22 verbunden. Das Ventil 10 ist mit einem Abzug 14' zur Steuerung des Überdruckstroms und mit einem anderen Abzug 14" zur Steuerung des Unterdruckstroms ausgestattet. Durch Niederdrücken des Überdruckabzugs 14' wird Flüssigkeit aus der Pipette ausgestoßen; durch Niederdrücken des Unterdruckabzugs 14" wird Flüssigkeit in die Pipette gesaugt. Die Pipettenpistole ist mit einem Nasenteil 21 zur Aufnahme und zum Festhalten der Pipette 22 an der Pistole versehen.
Auf Fig. 2 Bezug nehmend, weist das Ventil nach der vorliegenden Erfindung ein Paar Ventilsysteme auf, die in einem Gehäuse 30 angeordnet sind, wobei jedes System im wesentlichen genauso wie das andere ausgeführt ist, wenn nicht anders angegeben. In den Fig. 1 und 2 sind die beiden Ventilsysteme mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, die Abzüge 14 weisen jedoch die Zeichen 14' bzw. 14" auf. Ein System reguliert den Luftstrom von der Überdruckquelle, während das andere System den Luftstrom zur Unterdruckquelle reguliert. Die Ventilsysteme sind über einen Verteiler 40 miteinander verbunden, der wiederum über einen Schlauch oder eine flexible Röhre 24 mit der Pipette 22 verbunden ist. Der besseren Übersicht und Kürze der Beschreibung wegen erfolgt im folgenden die Beschreibung unter Bezugnahme auf das System mit dem Abzug 14', das mit der Überdruckquelle verbunden ist.
Jedes Ventilsystem umfaßt eine längliche zylindrische Ventilkammer 34, die im Gehäuse 30 angeordnet ist. Eine erste Leitung 32 ist in dem Gehäuse über eine Öffnung 33 in der Umfangsfläche der Kammer mit einem Ende 34a der Kammer 34 verbunden. Die Öffnung 33 kann auch in der Endfläche der Kammer vorgesehen sein. Die erste Leitung 32 bildet einen Durchgang von der Kammer 34 zu einem Schaft oder Ansatzstück 38, der bzw. das an der Außenfläche des Ventilgehäuses 30 befestigt ist. Der Schaft 38 ist zur Aufnahme eines Schlauchs oder einer flexiblen Röhre 20, der bzw. die zu der Luftdruckquelle 18 bzw. zu der Vakuumquelle 16 führt, ausgeführt.
Eine zweite Leitung 36 ist in dem Gehäuse 30 über einen Kanal 37 in der Umfangsfläche im Mittelabschnitt der Kammer 34 mit einem mittleren Abschnitt der Kammer 34 verbunden. Während sich die die Kammer 34 mit der ersten Leitung 32 verbindende Öffnung 33 entweder in der Umfangsfläche oder Endfläche der Kammer 34 befinden kann, muß sich der Kanal 37 in der Umfangsfläche der Kammer 34 befinden. Die zweite Leitung 36 bildet einen Durchgang von der Kammer 34 zu einem Verteiler 40, der über einen Schlauch oder eine flexible Röhre 24 mit der Pipette 22 verbunden ist. Das andere Ende 34b der Kammer 34 ragt vorzugsweise von dem Gehäuse 30 vor und stellt eine Öffnung zur Atmosphäre außerhalb des Gehäuses bereit. Wie oben erwähnt, weist das Ventil zwei längliche Kammern auf, die allgemein parallel zueinander angeordnet und ähnlich ausgeführt sind. Die zweiten Leitungen 36 beider Kammern sind mit dem gleichen Verteiler 40 verbunden, jedoch sind die ersten Leitungen 32 zur Verbindung mit entweder Luftdruck oder Vakuum getrennt.
Ein allgemein mit der Bezugszahl 50 bezeichnetes längliches Ventilelement ist so ausgeführt, daß es entlang der Längsachse in der Kammer 34 gleiten kann. Das Ventilelement 50 weist einen mit einem Bedienglied 14 verbundenen Schaft 52 zum Bewegen des Ventilelements in der Kammer 34 auf. Der Ventilschaft wird von außerhalb des Ventilgehäuses 30 durch das andere Ende 34b in die Kammer 34 eingesetzt. An seiner Verbindungsstelle mit dem Schaft weist das Bedienglied 14 vorzugsweise einen Flansch 61 auf, um den Wirkungsweg des Ventilschafts 52 in die Kammer 34 zu begrenzen. Der Flansch berührt einen (nicht gezeigten) Anschlag am anderen Ende 34b der Kammer (siehe Fig. 5), wodurch eine erste Grenzposition des Ventilelements in der Kammer definiert wird; weiterhin berührt der Flansch einen Anschlag am Griff 12 der Pipettenpistole (siehe Fig. 1), wodurch eine zweite Grenzposition des Ventilelements außerhalb der Kammer definiert wird. Als Alternative dazu kann der Durchmesser des Bedienglieds 60 einfach größer sein als der Durchmesser des Ventilschafts 52 und der Innendurchmesser der Kammer 34.
Der Ventilschaft 52 weist vorzugsweise zwei Abschnitte auf, einen Abdichtungsabschnitt 52a, der sich in der Nähe des Bedienglieds 14 befindet und mit diesem verbunden ist, und einen Wirkungsabschnitt 52b, der von dem Bedienglied 14 entfernt liegt. Der Abdichtungsabschnitt 52a weist vorzugsweise eine einzige durchgehende zylindrische Fläche 54 auf, deren Außendurchmesser in dem Innendurchmesser der Kammer 34 einen Gleitsitz bildet, der sowohl eine leichte Drehung als auch Linearbewegung des Schafts 52 in der Kammer 34 gestattet. Der Wirkungsabschnitt 52b weist vorzugsweise mehrere ebene Flächen 56 auf (siehe Fig. 3 und 4), deren Außenabmessung ungefähr gleich dem Außendurchmesser des Abdichtungsabschnitts 52a des Schafts ist. Jede der ebenen Flächen 56 weist eine Längsnut 58 auf, die kürzer ist als der Wirkungsabschnitt. Bei der in den Fig. 2- 6 dargestellten Ausführungsform weist der Wirkungsabschnitt 52b des Ventilschafts 52 drei ebene Flächen 56 auf. Die Abmessungen jeder Längsnut 58 unterscheiden sich von denen anderer Nuten, damit eine unterschiedliche Querschnittsfläche bereitgestellt wird, die einen länglichen Fluidströmungsquerschnitt durch die Nuten 58 bildet, wie im folgenden beschrieben. Die Nuten 58 sind vorzugsweise in geordneter Folge zunehmender Größe und zunehmenden Strömungsquerschnitts um die Außenfläche des Schafts herum angeordnet.
Jede Nut 58 teilt jeden Wirkungsabschnitt 52b in zwei Teile, einen genuteten Teil 52c und einen massiven Teil 52d. Wie in Fig. 3 zu sehen, befindet sich der genutete Teil 52c neben dem Abdichtungsabschnitt 52a, und der massive Teil 52d liegt von dem Abdichtungsabschnitt 52a entfernt.
Das Ventilelement 52 ist so ausgeführt, daß es sich in der Kammer 34 sowohl drehen als auch in Längsrichtung gleiten kann, um das Passieren von Luft von der ersten Leitung, durch die Kammer und in die zweite Leitung oder umgekehrt je nach dem relativen Druck in der ersten Leitung zu regulieren. Das Ventilelement kann in Längsrichtung zwischen einer ersten Grenzposition, in der die zweite Leitung vollkommen getrennt ist, wenn der Abzug oder das Bedienglied 60 ganz losgelassen ist, und einer zweiten Grenzposition, in der die zweite Leitung vollständig mit der Druckquelle verbunden ist, wenn der Abzug oder das Bedienglied ganz niedergedrückt ist, wirken. Wenn das Ventilglied zwischen den Grenzpositionen positioniert ist, stellt es einen begrenzten Luftstrom zur zweiten Leitung bereit, wenn sich eine Nut in Deckung mit dem Kanal 37 befindet. Die Durchflußrate erhöht sich, wenn der Abzug oder das Bedienglied 14 weiter niedergedrückt wird.
In der ersten Grenzposition ist der massive Teil 52d einer der ebenen Flächen 56 mit dem Kanal 37 in Deckung und blockiert den Luftstrom durch den Kanal in die zweite Leitung 36, wodurch die Pipette getrennt wird, wie am besten in Fig. 6 zu sehen. Der Kanal ist vorzugsweise mit einem elastomeren ringförmigen Dichtungselement 66 versehen, um die Abdichtung der Berührung zwischen dem Kanal und dem massiven Teil 52d der ebenen Fläche 56 zu unterstützen. In der ersten Grenzposition strömt Luft kontinuierlich von der ersten Leitung 32 in ein Ende 34a der Kammer, über die ebenen Flächen des Schafts 56, am Kanal 37 und seinem Dichtungselement 66 vorbei und aus einer Lüftungsöffnung 72 am anderen Ende 34b der Kammer heraus, wie durch die Fluidströmungspfeile in Fig. 6 dargestellt. Wie in Fig. 4 zu sehen, sorgt der Wirkungsabschnitt 52b des Schafts 52 nur für eine Teilblockierung der Kammer. Luft kann frei durch die den Wirkungsabschnitt des Schafts umgebenden Hohlräume 70 und aus der Lüftungsöffnung 72 heraus strömen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform bildet das andere Ende 34b der Kammer die Lüftungsöffnung, wobei in der Kammer eine Öffnung zur Umgebung erzeugt wird, wenn der Abdichtungsabschnitt 52a aus der Kammer 34 ausgerückt wird (siehe Fig. 6). Als Alternative dazu kann die Lüftungsöffnung eine Öffnung in der Umfangsfläche der Kammer in der Nähe des anderen Endes 34b umfassen. In beiden Fällen berührt der Abdichtungsabschnitt 52a des Schafts die Lüftungsöffnung und schließt diese, wenn der Schaft in Längsrichtung nach innen in die in Fig. 5 gezeigte Richtung verschoben wird.
In der zweiten Grenzposition wird der Ventilschaft in die in Fig. 5 gezeigte Richtung nach innen gedrängt, bis der Flansch 61 einen (nicht gezeigten) Anschlag in der Nähe des Endes der Kammer berührt. Beim Gleiten des Ventilschafts zur zweiten Grenzposition gelangt der genutete Teil des Schafts in Berührung mit dem Dichtungselement 66 des Kanals, bis sich eine der Nuten in Deckung mit dem Kanal befindet, um durch die offene Mitte des Dichtungselements 66 einen Luftstromdurchgang in die zweite Leitung bereitzustellen. Der Abdichtungsabschnitt 52a gleitet gleichzeitig in Berührung mit der Lüftungsöffnung 72 und dichtet diese ab. Aus der ersten Leitung in die Kammer eindringende Luft strömt über jede der ebenen Flächen, einschließlich der den Kanal berührenden ebene Fläche. Da die Lüftungsöffnung durch den Abdichtungsabschnitt 52a geschlossen ist, wird Luft zur Strömung durch die Längsnut 58, durch den Kanal 37 und in die zweite Leitung 36 gezwungen, wie durch die Fluidströmungspfeile in Fig. 5 dargestellt.
Wie in den Fig. 3-5 dargestellt, ist die Nut sowohl in Längsrichtung als auch in die Tiefe konisch zulaufend, wodurch je nach der Position der mit dem Dichtungselement 66 des Kanals 37 in Berührung stehenden Nut ein unterschiedlicher Fluidströmungsquerschnitt bereitgestellt wird. Bei der Verschiebung des Ventilschafts aus seiner ersten Grenzposition nach innen zu seiner zweiten Grenzposition befindet sich ein zunehmend größerer Abschnitt der Nut in Deckung mit dem Kanal, wodurch die Strömung druckbeaufschlagter Luft zur Pipette erhöht wird. Bei dieser Ausführung kann die Flüssigkeitsströmung durch die Pipette durch Steuerung der Tiefe, zu der das Bedienglied 14 oder der Abzug der Pistole niedergedrückt wird, reguliert werden. Das Ventil stellt in seiner zweiten Grenzposition oder ganz niedergedrückten Position einen maximalen Luftstrom zur Pipette bereit. In seiner ersten oder ausgezogenen Position stellt das Ventil keinen Luftstrom zur Pipette bereit. Eine Druckfeder 62 (siehe Fig. 1 und 2) ist an dem Bedienglied vorgesehen, die das Bedienglied oder den Abzug 14 normalerweise in eine ausgezogene Position drängt.
Jede ebene Fläche 56 am Ventilschaft 52 stellt durch Begrenzung der Abmessungen ihrer dazugehörigen Nut einen vorbestimmten Bereich von Luftdurchflußraten bereit. Jede Fläche weist eine konisch zulaufende Nut auf, deren Abmessungen sich von den anderen unterscheiden, um einen anderen Bereich von Durchflußraten bereitzustellen, wobei sie jeweils von Null bis zu einer unterschiedlichen maximalen Durchflußrate reichen. Beim Drehen des Ventilschafts in der Kammer 34 berührt eine andere ebene Fläche 56 und dazugehörige konisch zulaufende Nut 58 das Dichtungselement 66 des Kanals 37. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wirkt das zusammendrückbare elastomere Dichtungselement 66 als Arretierung zur gezielten Positionierung und zum Festhalten einer der ebenen Flächen 56 in gegenüberliegender Beziehung zu dem Kanal 37 beim Drehen des Elements in der Kammer 34. Jede ebene Fläche stellt eine vorbestimmte Einstellung mit einem voreingestellten Durchflußratenbereich und einer vorbestimmten Empfindlichkeit des Abzugs oder Bedienglieds 60 dar.
Das Ventil der dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beseitigt den "Kolben-Effekt", der bei Verwendung von Ventilen nach dem Stand der Technik eine genaue Dosierung bei kleinen Pipetten sehr schwierig macht. Ein Ventil nach dem Stand der Technik wird in den Fig. 7 und 8 schematisch gezeigt. Bei dem dargestellten Stand der Technik gleitet ein Ventilelement 88 mit einer einzigen Längsnut 96 zwischen einer ersten Grenzposition, die in der Darstellung von Fig. 8 die Pipettenkammer 94 von der Versorgungskammer 92 trennt, und einer zweiten Grenzposition, die einen Durchgang von der Versorgungskammer 92 zu der Pipettenkammer 94 durch ein Dichtungselement 90 durch die Längsnut 96 im Ventilelement bereitstellt. Wenn der Abzug nach innen niedergedrückt wird, erhöht das Ventilelement den Druck in der Pipettenkammer 94 bereits bevor die Nut in Deckung ist, aufgrund des durch das Ventil selbst verdrängten Luftvolumens. Umgekehrt bewegt sich das Ventilelement beim Loslassen des Abzugs aus der bei X1 in Fig. 7 gezeigten Position in die in Fig. 8 gezeigte Position X2, wodurch der Druck in der Pipettenkammer aufgrund des durch das Ventil selbst erzeugten Vakuums vermindert wird, nachdem die Nut nicht mehr in Deckung ist. Durch die Bewegung des Ventils wird ein Luftvolumen, das gleich der Querschnittsfläche des Ventilschafts mal der in den Fig. 7 und 8 gezeigten Abstandsänderung (X2 - X1) ist, verdrängt.
Das Ventil nach der vorliegenden Erfindung beseitigt den "Kolben-Effekt" der Ventile nach dem Stand der Technik, da das Ventilelement nicht in die zweite Leitung eintritt, während es sich in Deckung mit dem Kanal und außer Deckung davon bewegt. Die mit dem gleitenden Ventilschaft verbundene Druckänderung wird durch die erste Leitung aufgenommen, die mit der Konstantdruckquelle und nicht mit der Pipette verbunden ist.
Es wird zwar eine bevorzugte Ausführungsform des Ventils nach der vorliegenden Erfindung mit drei ebenen Flächen in einer dreieckigen Querschnittskonfiguration bereitgestellt, jedoch ist die Bereitstellung einer unterschiedlichen Anzahl, zum Beispiel von zwei oder vier, mit einer entsprechenden Änderung der Querschnittskonfiguration anerkannt. Andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können ein Ventilelement mit einer einzigen durchgehenden Fläche oder mehreren Längsnuten und eine äußere oder eine entfernt gelegene innere Arretierung bereitstellen.
Der Ventilkörper besteht vorzugsweise aus einem Flüssigkristallpolymer und wird vorzugsweise durch Spritzgießen ohne Bohren hergestellt. Der Ventilschaft besteht vorzugsweise aus einem Material mit einem geringen Reibungskoeffizienten, das in einer biologischen oder chemischen Laborumgebung nicht angegriffen wird. Ein bevorzugtes Material für das Ventilelement ist Polytetrafluorethylen. Das zusammendrückbare elastomere Dichtungselement besteht vorzugsweise aus Buna-N- Kautschuk oder einem elastomeren Material, das in einer Laborumgebung nicht angegriffen wird. Das Ende des Dichtungselements 66, das die ebene Fläche des Ventilschafts berührt, ist vorzugsweise mit einem 1/2 geformten "O-Ring" versehen, um Gleitreibung zwischen dem Ventilschaft und dem Dichtungselement zu verringern.
Obwohl hier bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben werden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese bestimmten Ausführungsformen beschränkt und es können darin und daran Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden, die im Schutzbereich der folgenden Ansprüche liegen.

Claims

1. Ventil (10) zur Verwendung in einer Pipettenpistole zur variablen Regelung des Stroms von Flüssigkeitsproben in eine Pipette und daraus heraus, das folgendes umfaßt: eine längliche Ventilkammer (34) in einem Gehäuse, die eine Längsachse, eine Umfangsfläche, ein erstes Strömungsmittel (36), das mit der Pipette verbunden werden kann und eine Fluidströmung zwischen der Pipette und der Kammer (34) bereitstellt, und ein zweites Strömungsmittel (32) zur Verbindung einer Druckmittelquelle mit der Kammer (34) aufweist, wobei eines der Strömungsmittel ein Kanalmittel (37) in der Umfangsfläche umfaßt; ein längliches Ventilelement (50) mit einer Länge, einer Außenfläche und einer Außenabmessung, das so ausgeführt und angeordnet ist, daß es entlang der Längsachse in der Kammer (34) gleiten kann, wobei das Ventilelement eine axiale Längsnut (58) in der Außenfläche aufweist, die kürzer ist als das Ventilelement (50); und ein mit dem Ventilelement (50) verbundenes Bedienglied (14); dadurch gekennzeichnet, daß sich die Außenfläche des Ventilelements (50) in mindestens einer Position der Außenfläche in gegenüberliegendem Abdichtungseingriff mit dem Kanalmittel (37) befindet, wobei sich das Kanalmittel von der Umfangsfläche nach innen erstreckt, und daß das Bedienglied dahingehend wirken kann, die Nut (58) des Ventilelements in Deckung mit und außer Deckung von dem Kanalmittel (37) zu bewegen, wobei die Nut (58) einen Fluiddurchgang bereitstellt, der die Quelle und die Pipette miteinander verbindet, wenn sich die Außenfläche in Dichtungseingriff mit dem Kanalmittel (37) und die Nut sich in Deckung mit dem Kanalmittel (37) befindet, und den Fluiddurchgang schließt, wenn sich die Außenfläche in Dichtungseingriff mit dem Kanalmittel (37) und die Nut sich nicht in Deckung mit dem Kanalmittel (37) befindet.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsnut (58) konisch zuläuft und einen verstellbaren Fluidströmungsquerschnitt in dem Fluiddurchgang zwischen der Quelle und der Pipette bereitstellt.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (50) auf der Außenfläche mehrere Flächen (56) aufweist, wobei das Bedienglied (14) das Element (50) verschieben kann, um zu bewirken, daß die mehreren Flächen (56) abwechselnd dem Kanalmittel (37) gegenüberliegen, wobei jede der Flächen (56) eine Längsnut (58) aufweist.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Nuten (58) eine unterschiedliche Größe aufweist und einen anderen Fluidströmungsquerschnitt bereitstellt als die andere(n), wobei die Nuten (58) in einer geordneten Folge zunehmender Größe um die Außenfläche des Ventilelements (50) angeordnet sind und das Element um seine Längsachse drehbar ist, um die abwechselnde Gegenüberstellung zu bewirken.

5. Ventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenabmessung des Ventilelements (50) kleiner ist als der Innendurchmesser der Ventilkammer (34), um eine Drehung des Ventilelements (50) um seine Längsachse in der Kammer zur Gegenüberstellung des Kanalmittels (37) und einer ausgewählten der mehreren Flächen zu gestatten.

6. Ventil nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß Arretierungsmittel (66) zum gezielten Positionieren und Festhalten einer der mehreren Flächen (56) gegenüber dem Kanalmittel (37) vorgesehen sind.

7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Arretierungsmittel ein elastomeres Dichtungselement (66) umfaßt, das so in dem Kanalmittel (37) positioniert ist, daß es elastisch an der Fläche (56) anliegt, und durch Drehung des Ventilelements (50) um die Längsachse herum so zusammendrückbar ist, daß es auf einer ausgewählten der Flächen (56) aufsitzt und eine Strömungsverbindung zwischen dem Kanalmittel (37) und der Nut (58) durch das Dichtungselement (66) bereitstellt.

8. Ventil nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalmittel (37) ein elastomeres Dichtungselement (66) zum Aufsetzen auf eine der mehreren Flächen (56) und zur Bereitstellung einer abgedichteten Strömungsverbindung zwischen dem Kanalmittel und der Nut (58) umfaßt.

9. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (50) einen Abdichtungsabschnitt (52a), einen Wirkungsabschnitt (52b), ein erstes Ende, das sich in der Nähe des Bedienglieds (14) befindet, und ein zweites Ende, das von dem Bedienglied (14) entfernt liegt, umfaßt, wobei der Abdichtungsabschnitt (52a), von dem ersten Ende zu einem Zwischenpunkt gemessen, eine konstante Abmessung aufweist, die einen Gleitsitz in der Ventilkammer (34) bereitstellt, wobei der Wirkungsabschnitt (52b), gemessen von dem Zwischenpunkt zu dem zweiten, mehrere Flächen (56) mit einer maximalen Außenabmessung, die nicht größer ist als die konstante Abmessung des Abdichtungsabschnitts (52a), aufweisende Ende, aufweist.

10. Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede der mehreren Flächen (56) eine Längsnut (58) aufweist, die kürzer ist als der Wirkungsabschnitt (52b), wobei die Nuten (58) einen genuteten Teil (52c) des Wirkungsabschnitts und einen massiven Teil (52d) des Wirkungsabschnitts definieren.

11. Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkammer (34) eine Lüftungsöffnung (72) aufweist, die die Kammer mit der Umgebung des Ventilgehäuses verbindet, wenn sich die Nut (58) nicht in Deckung mit dem Kanalmittel (37) befindet, wobei der Abdichtungabschnitt (52a) bezüglich der Nut (58) zur Abdichtung der Lüftungsöffnung (72) und Trennung der Kammer (34) von der Umgebung positioniert ist, wenn sich die Nut (58) in Deckung mit dem Kanalmittel (37) befindet.

12. Ventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der mehreren Flächen (56) einen Fluidströmungsweg von der Quelle zu der Lüftungsöffnung (72) definiert, wenn sich die Nut (58) nicht in Deckung mit dem Kanalmittel (37) befindet.

13. Ventil nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüftungsöffnung (72) ein Ende der Kammer (34) umfaßt.

14. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (50) mehrere Längsnuten (58) an der Außenfläche aufweist, wobei jede der Nuten eine verschiedene Größe aufweist und einen Fluidströmungsquerschnitt bereitstellt, der sich von den anderen unterscheidet.

15. Ventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenabmessung des Ventilelements (50) kleiner ist als der Innendurchmesser der Ventilkammer (34), um eine Drehung des Ventilelements (50) um seine Längsachse in der Kammer (34) zu gestatten, um eine der Nuten (58) zur Deckung mit dem Kanalmittel (37) auszurichten.

16. Ventil nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Arretierung (66) zum gezielten Positionieren und Festhalten des Ventilelements (50) in Ausrichtung zur Deckung einer der Nuten (58) mit dem Kanalmittel (37) vorgesehen ist.

17. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Strömungsmittel eine in dem Gehäuse angeordnete Leitung zur Aufnahme eines Fluidvolumens umfaßt, und das zweite Strömungsmittel eine weitere in dem Gehäuse angeordnete Leitung umfaßt, wobei das Kanalmittel die zweite Leitung von der Kammer trennt, so daß das Fluidvolumen in der zweiten Leitung im wesentlichen unverändert bleibt, während sich die Nut in Deckung mit und außer Deckung von dem Kanalmittel bewegt.

18. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalmittel (37) einen ringförmigen Sitz mit einer Sitzfläche, die die Außenfläche in Eingriff nimmt, und einer mittleren Bohrung in der Sitzfläche, die einen Durchgang bildet, aufweist, wobei die Nut eine Fluidströmung entlang der Länge des Ventilelements zwischen der Kammer und der mittleren Bohrung bereitstellt und so einen Fluiddurchgang zwischen der Quelle und der Leitung umfaßt.

19. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede der Nuten (58) in Längsrichtung konisch zuläuft.

20. Ventil nach Anspruch 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Wirkungsabschnitts entlang der konisch zulaufenden Nut eben ist und daß die Sitzfläche ein elastomeres ringförmiges Element umfaßt, das eine ebene Fläche aufweist, um eine ebene Fläche eines Wirkungsabschnitts der Außenfläche entlang der konisch zulaufenden Nut gleitend in Eingriff zu nehmen.