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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Handpipette gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1. Eine Handpipette dieser Art ist aus der US-A-5 364
596 bekannt.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine verbesserte Handpipette
mit einer Ausgangspositionsverriegelung mit Verzögerungswirkung, die eine gleichmäßige ununterbrochene
benutzergesteuerte Bewegung der Pipettenkolbeneinheit von ihrer
oberen Anschlagposition durch die Pipettenausgangsposition hindurch
und in sowie durch die Ausblas- und zu einer unteren Anschlagposition während des
Abgebens von Flüssigkeit
durch die Pipette bewerkstelligt und die eine automatische Betätigung während oder
anschließend
auf ein Ausblasen bewerkstelligt, um danach die Kolbeneinheit freigebbar
in der Ausgangsposition zu halten, bereit, ein vorbestimmtes Volumen
von Flüssigkeit
anzusaugen.
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Zum
Beispiel beschreiben die US-Patente 3 827 305 und 4 909 991 handelsübliche Einkanal-Handpipetten.
Eine jede solche Pipette umfasst einen länglichen in einer Hand haltbaren
Pipettenkörper,
der eine nach oben federbelastete Kolbeneinheit beherbergt. Die
Kolbeneinheit ist für
eine axiale Bewegung in dem Pipettenkörper zwischen einer ersten oder
oberen Anschlagposition, in der sich ein Endabschnitt der Kolbeneinheit
von einem oberen Ende des Pipettenkörpers erstreckt, getragen.
Ein Pipettenbenutzer ergreift den Pipettenkörper mit seinem/ihrem Daumen über dem
offen liegenden Ende der Kolbeneinheit. Eine Daumenbewegung auf
der Kolbeneinheit nach unten bewegt die Kolbeneinheit von ihrer
oberen Anschlagposition gegen die nach oben gerichtete Vorspannung
einer Rückstellfeder nach
unten in eine zweite oder eine untere Anschlagposition, an der die
gesamte Flüssigkeit
von einer an der Pipette befestigten Spitze ausgestoßen wird.
Benachbart der unteren Anschlagposition befindet sich eine "Ausgangs"-Position für die Kolbeneinheit,
zu der die Kolbeneinheit durch den Pipettenbenutzer zu Beginn eines
jeden Ansaugens mit der Pipette zurückgeführt wird.
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Bei
den in den vorstehenden Patenten beschriebenen handelsüblichen
Pipetten ist die Ausgangsposition durch einen "weichen" Anschlag definiert. Wie in solchen
Patenten beschrieben, umfasst der weiche Anschlag einen zweiten
relativ steifen Federmechanismus in dem Pipettenkörper, der
aktiviert wird, wenn die Kolbeneinheit die Ausgangsposition erreicht.
In dieser Hinsicht kann, während
der/die Pipettenbenutzer/in die Kolbeneinheit von ihrer oberen Anschlagposition
durch Hinunterdrücken
mit seinem/ihrem Daumen auf dem offen liegenden Ende der Kolbeneinheit
manuell bewegt, der/die Pipettenbenutzer/in einen zunehmenden Widerstand
gegen die Bewegung der Kolbeneinheit, der einer Aktivierung der
zweiten Federanordnung, die einer weiteren Bewegung der Kolbeneinheit
nach unten entgegenwirkt, zugehörig
ist, "fühlen". Die Position der
Kolbeneinheit, in der der Benutzer die Aktivierung des zweiten Federmechanismus
fühlt,
definiert die Ausgangsposition für
die Kolbeneinheit. Einer weiteren Bewegung der Kolbeneinheit über die
Ausgangsposition hinaus zu der unteren Anschlagposition wird durch eine
Kombination aus der Rückstellfeder
und dem zweiten Federmechanismus ein Widerstand entgegengesetzt.
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Somit
ergreift der/die Pipettenbenutzerin beim Pipettieren von Flüssigkeiten
mit solchen handelsüblichen
Pipetten das Pipettengehäuse
mit seinem/ihrem Daumen an der Oberseite des offen liegenden Endes
der Kolbeneinheit. Durch Ausüben von
nach unten gerichtetem Daumendruck auf die Kolbeneinheit bewegt
der Benutzer die Kolbeneinheit gegen die Kraft der Rückstellfeder
von der oberen Anschlagposition weg. Der Benut zer erkennt die Ausgangsposition
für die
Kolbeneinheit während
der Bewegung der Kolbeneinheit von der ersten Anschlagposition weg,
indem er den Beginn einer Zunahme der nach unten gerichteten Kraft,
die zum Bewegen der Kolbeneinheit erforderlich ist, spürt. Eine solche
Kraftzunahme ist das Ergebnis der Bewegung der Kolbeneinheit gegen
die Rückstellfeder
und den zweiten Federmechanismus, was allgemein als „Ausblas"-Federmechanismus bezeichnet wird. Ein
genaues Spüren
des Beginns der Zunahme der nach unten gerichteten Kraft, die erforderlich
ist, um die Kolbeneinheit zu bewegen, ist ein schwieriger Vorgang,
der erfordert, dass der Pipettenbenutzer große Sorgfalt walten lässt. Somit
spürt der
Pipettenbenutzer mit seinem Daumen auf der Oberseite des offen liegenden
Endes der Kolbeneinheit sehr sorgfältig die Kolbeneinheit in der
Ausgangsposition, um sie dann mit einer Hand in dieser zu halten.
In der Praxis wird ein beträchtlicher
Teil der einem Pipettiervorgang zugehörigen Gesamtzeit von dem Benutzer
beansprucht, der die Kolbeneinheit mit einer Hand in der Ausgangsposition
hält, bereit
zum Einsetzen einer Spitze, die sich von der Pipette in die Flüssigkeit, die
von der Pipette angesaugt werden soll, hinein erstreckt. Dann steuert
der Benutzer, während
die Spitze in die Flüssigkeit
eingesetzt ist, manuell die Rückstellgeschwindigkeit
der Kolbeneinheit von der Ausgangsposition in die obere Anschlagposition.
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Für eine Genauigkeit
und Wiederholbarkeit der Bedienung der Pipette ist es wichtig, dass
der Pipettenbenutzer die Kolbeneinheit immer in die exakt gleiche
Ausgangsposition bringt und der Pipettenbenutzer die Rückstellgeschwindigkeit
der Kolbeneinheit in die obere Anschlagposition in einer wiederholbaren
Weise für
jede Pipettenbedienung manuell steuert. Dies ist notwendig, damit
während
jeder wiederholten Bedienung das gleiche gewünschte Flüssigkeitsvolumen in die Pipettenspitze
gezogen wird. Es sollte einzusehen sein, dass solch eine manuelle Bedienung
einer Pipette über den
Verlauf einer Serie von Pipettenbedienungen, bei der eine Wiederholbarkeit
der Bedienung wesentlich ist, eine beträchtliche physische und mentale
Belastung für
den Pipettenbenutzer mit sich bringt. In Extremfällen kann die physische Belastung
der Hand und des Handgelenks, die mit einer ausgedehnten Pipettenbedienung über eine
lange Zeit verbunden ist, zur Entstehung eines Karpaltunnelsyndroms
beitragen oder dazu führen.
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Ähnliche
physische und mentale Stressprobleme sind mit anderen Handpipetten
verbunden, die unterschiedliche Mechanismen umfassen, um die Kolbeneinheit-Ausgangsposition
zu definieren. Beispiele solch unterschiedlicher Mechanismen sind
in dem US-Patent 4 041 764 und in den Deutschen Patentanmeldungen
239 539 A1 und 239 540 A1 beschrieben. Insbesondere das US-Patent
4 041 764 beschreibt eine magnetische Arretierung, die zwischen
einem oberen Anschlag und einer Ausgangsposition für einen
Pipettenkolben in Eingriff gebracht wird, und von dem Pipettenbenutzer,
der eine vergrößerte axiale
Kraft auf einen Druckknopf ausübt,
wenn es gewünscht
ist, den Kolben gegen die Kraft einer Rückstellfeder über die
Ausgangsposition hinaus zu bewegen, außer Eingriff gebracht wird.
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Die
deutschen Patentanmeldungen beschreiben andererseits jeweils eine
Hohlkolbenpipette mit ferromagnetischen Systemen an oberen und unteren
Anschlägen.
Der untere Anschlag ist ein „harter" unterer Anschlag
für den
Hohlkolben, in welchem keine Kolbenbewegung über den unteren Anschlag hinaus
erlaubt ist. Ein/e Benutzer/in der Hohlkolbenpipette muss keinen „weichen" Anschlag, der eine
Ausgangsposition für
den Hohlkolben definiert, „fühlen". Stattdessen definiert
der untere Anschlag die Ausgangsposition für die Hohlkolbenpipette. Somit
ergreift der Benutzer bei der Bedienung der Hohlkolbenpipette einfach
den Pipettenkörper
und treibt durch Ausüben
einer nach unten gerichteten Daumenkraft auf ei nen Aktivierungsknopf
den Hohlkolben zu dem unteren Anschlag. Um Flüssigkeit in eine mit einem
unteren Konus der Hohlpipette verbundene Spitze anzusaugen, gibt
der Benutzer den Aktivierungsknopf einfach frei und erlaubt einer
Druckfeder, den Hohlkolben von dem unteren Anschlag zu dem oberen
Anschlag zu bewegen. Die ferromagnetischen Systeme der oberen und
unteren Anschläge stehen
mit einem magnetisierten Kopplungsstück in Wechselwirkung und steuern
die Betätigung
einer Dichtungsscheibe beim Öffnen
und Schließen
der Öffnung
des Hohlkolbens. Zum Beispiel hebt sich die Dichtungsscheibe, da
die Rückhaltekraft
des ferromagnetischen Systems des unteren Anschlags größer ist
als jene des Kopplungsstücks,
und die axiale Bewegung des Kopplungsstücks durch einen Anschlag begrenzt
ist, von einem Flansch an dem Hohlkolben weg und gibt die Öffnung des
Hohlkolbens frei, so dass ein erstes Zylinder-Kolben-System mit einem Lumen der Pipettenspitze
durch den Hohlkolben und Löcher,
die zu einem Entlüftungskanal
in die Atmosphäre
führen,
in Verbindung steht.
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Es
sollte angemerkt werden, dass der/die Pipettenbenutzer/in bei allen
vorangegangenen Handpipetten fortgesetzt eine konstante nach unten
gerichtete Kraft mit seinem/ihrem Daumen ausüben muss, um die Pipettenkolbeneinheit
in ihrer Ausgangsposition zu halten, bereit zum Einsetzen einer Spitze
der Pipette in die Flüssigkeit,
die durch eine kontrollierte Bewegung der Kolbeneinheit nach oben, von
der Ausgangsposition in ihre obere Anschlagposition, in die Spitze
hinein gezogen werden soll.
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Indem
man die physische und mentale Belastung erkannt hat, die mit wiederholter
und ausgedehnter Betätigung
einer Handpipette durch einen Pipettenbenutzer verbunden ist, wurden
Mechanismen zum Hinzufügen
zu Handpipetten entwickelt, die automatisch die Rückstellgeschwindigkeit
einer Kolbeneinheit von ihrer Ausgangsposition in ihre obere Anschlagpo sition
steuern. Beispiele solcher Mechanismen sind in dem US-Patent 4 763
535, das dem Inhaber der vorliegenden Erfindung gehört, und
in der Deutschen Offenlegungsschrift
DE 39 03 241 A1 veranschaulicht und beschrieben.
Das US-Patent 4 763 535 beschreibt einen Mechanismus mit einem Dämpfungsglied
zum automatischen Steuern der Rückstellgeschwindigkeit
eines Kolbens von seiner Ausgangsposition in obere Anschlagpositionen.
Die deutsche Patentanmeldung beschreibt einen Dämpfungsmechanismus zum automatischen
Verlangsamen der Geschwindigkeit einer Kolbenbewegung nach oben,
wenn dieser seine Ausgangsposition verlässt, um in seine obere Anschlagposition
zurückzukehren.
Eine bevorzugte Form des Dämpfungsmechanismus
umfasst eine Dämpfungs- oder Bremsvorrichtung,
die ein erstes Segment der Kolbenrückstellbewegung direkt nach
dem Beginn des Ansaugens von Flüssigkeit
durch die zugehörige
Pipette dämpft.
Eine Ausführungsform
der in der deutschen Patentanmeldung beschriebenen Bremsvorrichtung umfasst
einen in dem Pipettengehäuse
befestigten Magneten, der ein an einem Pipettenkolben befestigten
Gegenelement berührt,
wenn der Kolben vollständig
in seine Ausgangsposition niedergedrückt ist. Durch einen solchen
Aufbau wird eine Brems- oder Dämpfungskraft
erzeugt, die der Rückstellfeder
während
des ersten Segments der Kolbenrückstellbewegung
entgegenwirkt. Wie in der deutschen Patentanmeldung beschrieben,
soll eine solche Dämpfungskraft
die Geschwindigkeit der Kolbenbewegung steuern, wenn er die Ausgangsposition
verlässt,
um unerwünschtes
stoßweises
Einströmen
von Flüssigkeit
in die Pipettenspitze zu verhindern, wobei dieses stoßweise Einströmen von
Flüssigkeit
im Allgemeinen als „Fontänenbildung" bezeichnet wird.
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In
der jüngeren
Vergangenheit wurde, um die physische und mentale Belastung, die
mit der Betätigung
von Handpipetten verbunden ist, deutlich zu reduzieren und um die
Notwendigkeit zu beseitigen, dass der Pipetten benutzer einen Pipettenkolben
physisch in einer Ausgangsposition halten muss, ein Verriegelungsmechanismus
, der wirksam wird, wenn der Pipettenkolben die Ausgangsposition
erreicht, entwickelt, der in dem dem Inhaber der vorliegenden Erfindung
gehörenden
US-Patent-5 364 596 beschrieben und veranschaulicht ist. Wie in
dem US Patent 5 364 596 beschrieben, hält der Verriegelungsmechanismus
freigebbar einen Kolben in der Ausgangsposition, ohne irgendeine
von einem/einer Benutzer/in auf den Kolben ausgeübte Kraft, die der Kraft der
Rückstellfeder
entgegenwirkt. Solch eine verbesserte Handpipette kann ferner einen
Geschwindigkeitsregler zum automatischen Steuern der Geschwindigkeit
der Rückstellbewegung
des Kolbens von der Ausgangsposition in die obere Anschlagposition
für den
Kolben bei einer Freigabe des Verriegelungsmechanismus umfassen.
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Die
in dem US-Patent 5 364 596 beschriebenen Handpipetten mit Verriegelungs-
und Geschwindigkeitsreglermechanismen sorgen für eine deutlich verbesserte
Wiederholbarkeit und Verlässlichkeit
der Bedienung, und reduzieren die physische und mentale Belastung
auf Pipettenbenutzer dort, wo die Wiederholbarkeit einer Bedienung
wesentlich ist. Jedoch kann für
jene Anwendungen, wo eine vollständige Benutzerkontrolle über die
Geschwindigkeit der Bewegung des Kolbens während Pipettenabgabevorgängen erforderlich
ist, die Betätigung
der Verriegelung, wenn der Kolben sich der Ausgangsposition annähert und
diese erreicht, solch eine gewünschte
Benutzersteuerung stören.
Zum Beispiel wird in den Handpipetten mit einer magnetischen Verriegelung an
der Ausgangsposition, wenn der Kolben die Ausgangsposition erreicht,
durch den Verriegelungsmagneten auf den sich bewegenden Kolben eine
immer stärkere
Kraft nach unten ausgeübt,
während
er seiner Ausgangsposition immer näher kommt. In jenen Anwendungen,
wo der Pipettenbenutzer wünscht, eine
langsame gleichmäßige Geschwindigkeit
der Bewegung des Kolbens an dem Ende seines Abgabehubs über der
Ausgangsposition aufrecht zu erhalten, kann die Zunahme der magnetischen
Anziehung für
eine unerwünschte,
plötzliche
Bewegung des Kolbens sorgen, wenn die magnetische Verriegelung in Eingriff
gelangt.
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Demgemäß besteht
ein Bedarf an einer verbesserten Handpipette mit einer Ausgangspositionsverriegelung,
die gekennzeichnet ist durch einen Eingriff während einer Abgabefunktion
der Pipette erst nachdem der Kolben die Ausgangsposition durchlaufen
hat und die anschließend
an ein „Ausblasen" den Kolben in der
Ausgangsposition sperrt. Die vorliegende Erfindung deckt diesen
Bedarf.
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Um
diesen Bedarf zu decken, wird eine Handpipette der zu Beginn erwähnten Art
mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 bereitgestellt.
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Wie
bisherige herkömmliche
Handpipetten umfasst die vorliegende Pipette einen in einer Hand haltbaren
Pipettenkörper
mit einer darin für
eine axiale Bewegung aus einer ersten oder oberen Anschlagposition
getragenen durch eine Rückstellfeder vorgespannten
Kolbeneinheit. Wie bei bisherigen Handpipetten drückt ein/e
Benutzer/in, der/die die Pipette der vorliegenden Erfindung hält, einen
Kolbensteuerknopf, um die Kolbeneinheit von der oberen Anschlagposition
gegen die Rückstellfeder
zu einer zweiten oder unteren Anschlagposition, bei der die ganze
in einer Pipettenspitze enthaltene Flüssigkeit aus der Spitze ausgestoßen wird,
zu bewegen. Der Pipettenbenutzer lässt dann zu, dass die Rückstellfeder
den Kolben in eine „Ausgangs"-Position benachbart
der unteren Anschlagposition zurückführt. Die „Ausgangs"-Position ist die
Startposition, in die die Kolbeneinheit für den Start eines jeden aufeinander folgenden
Ansaugvorgangs mit der Pipette zurückgeführt wird. Bei bisherigen herkömmlichen
Handpipet ten muss der Benutzer eine relativ starke nach unten gerichtete
Daumenkraft auf die Kolbeneinheit aufbringen, um sie in der „Ausgangs"-Position gegen die Rückstellfeder
und eine relativ starke „Ausblas"-Feder, die einen „weichen" Anschlag definiert,
zu halten. Im Speziellen aktiviert jegliche Bewegung der Kolbeneinheit
nach unten über
die „Ausgangs"-Position hinaus
die „Ausblas"-Feder, die eine
starke nach oben gerichtete Kraft erzeugt, die einer solchen Bewegung
der Kolbeneinheit nach unten entgegenwirkt. Der Pipettenbenutzer
spürt oder „fühlt" den Beginn der Zunahme
der Rückstellkraft,
der dem Benutzer anzeigt, dass die Kolbeneinheit angekommen ist
und sich in der „Ausgangs"-Position befindet.
Mit der vorliegenden Erfindung beseitigt die Pipette der vorliegenden
Erfindung jedoch, anstatt dass es notwendig ist, dass der Benutzer
sorgfältig
den genauen Beginn einer plötzlichen
Zunahme in einer Kraft, die einer Bewegung einer Kolbeneinheit nach
unten beim Anordnen der „Ausgangs"-Position für die Kolbeneinheit entgegenwirkt,
spürt und
anstatt dass es notwendig ist, dass der Benutzer manuell eine starke
nach unten gerichtete Kraft ausüben
muss, um die Kolbeneinheit gegen die Rückstellfeder in ihrer „Ausgangs"-Position zu halten,
den Bedarf an einer starken Ausblasfeder und umfasst eine Ausgangspositionsverriegelung
mit Verzögerungswirkung,
die es dem Pipettenbenutzer ermöglicht,
eine vollständige Kontrolle über die
Bewegung der Kolbeneinheit nach unten gegen die Rückstellfeder
zu bewahren, wenn die Kolbeneinheit sich während der Abgabefunktion der
Pipette der Ausgangsposition nähert
und durch diese hindurch läuft.
Die Verriegelung mit Verzögerungswirkung
gelangt nur während
des Ausblasens oder dann, nachdem das Ausblasen beendet ist, in Eingriff.
Somit ist der Pipettenbenutzer mit der vorliegenden Erfindung in
der Lage, eine vollständige
Kontrolle über
die Bewegungsgeschwindigkeit der Kolbeneinheit während einer Pipettenabgabefunktion ohne
irgendeine Störung
durch die Ausgangspositionsverriegelung zu bewahren. Des Weiteren
reduziert die Beseitigung der starken Ausblasfeder die Handkräfte, die
der Pipettenbenutzer beim Bewegen der Kolbeneinheit von der Ausgangsposition
zu dem unteren Anschlag am Ende des Ausblasens erzeugen muss, und
verringert dadurch eine Ermüdung des/der
Benutzerin.
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Im
Prinzip umfasst die Ausgangspositionsverriegelung mit Verzögerungswirkung
der vorliegenden Erfindung ein Anschlagelement, das axial in dem Gehäuse der
Pipette zwischen dem unteren Anschlag und einem Ausgangspositionsanschlag
benachbart und etwas oberhalb des unteren Anschlags bewegbar ist.
Das Anschlagelement trägt
ein erstes Verriegelungselement für einen Eingriff mit und ein Ankoppeln
an ein/em durch die Kolbeneinheit gehaltenen/s zweites Verriegelungselement
nur dann, nachdem die Kolbeneinheit sich nach unten durch ihre Ausgangsposition
hindurch bewegt hat und eine Verriegelungseingriffskraft auf die
Verriegelungselemente ausgeübt
wird. Wenn das Anschlagelement mit dem unteren Anschlag in Eingriff
gelangt oder darauf ruht, wird solch eine Verriegelungseingriffskraft
durch eine nach unten gerichtete Kraft auf der Kolbeneinheit ausgeübt.
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Vorzugsweise
umfasst die Ausgangspositionsverriegelung jedoch ferner ein elastisches
oder verformbares Abstandshalteelement zum Trennen der ersten und
zweiten Verriegelungselemente und zur Kompression, Verformung oder
Auslenkung in Ansprechen auf die Verriegelungseingriffskraft, um zuzulassen,
dass das erste und das zweite Verriegelungselement in Eingriff gelangen,
und das Anschlagelement an der Kolbeneinheit freigebbar anzukoppeln.
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Somit
gelangt bei einer Bedienung, während die
Kolbeneinheit durch die nach unten gerichtete Daumenkraft des Pipettenbenutzers
von der oberen Anschlagposition gegen die Kraft der Rückstellfeder bewegt
wird, das zwei te Verriegelungselement mit dem Abstandshalteelement
in Eingriff und drängt
das Abstandshalteelement nach unten, um eine nach unten gerichtete
Kraft auf das Anschlagelement auszuüben. Das Anschlagelement bewegt
sich dann mit der Kolbeneinheit nach unten von einer Position gegen
den oder unterhalb des Ausgangspositionsanschlag/s zu dem unteren
Anschlag. An dem unteren Anschlag wird eine weitere Bewegung des
Anschlagelements nach unten verhindert und eine fortgesetzte nach
unten gerichtete Kraft auf der Kolbeneinheit wirkt als die Verriegelungskraft,
die das Abstandshalteelement komprimiert, verformt oder auslenkt
und zulässt,
dass das erste und das zweite Verriegelungselement in Eingriff gelangen,
um das Anschlagelement an der Kolbeneinheit freigebbar anzukoppeln.
So angekoppelt lässt
eine Freigabe der Kolbeneinheit durch den Pipettenbenutzer zu, dass
die Rückstellfeder
die Kolbeneinheit und das Anschlagelement in dem Pipettengehäuse nach
oben zwingt, bis das Anschlagelement mit dem Ausgangspositionsanschlag
in Eingriff gelangt. Dies definiert die Ausgangsposition für die Kolbeneinheit,
die erhalten bleibt, ohne dass der Pipettenbenutzer irgendeine Kraft
auf die Kolbeneinheit ausüben
muss bis zu dem Zeitpunkt an dem es gewünscht ist, Flüssigkeit
mit der Pipette anzusaugen. Dann, wenn die Pipette der vorliegenden
Erfindung bereit zum Ansaugen von Flüssigkeit ist, betätigt der
Pipettenbenutzer einfach einen Freigabemechanismus, der das erste
und das zweite Verriegelungselement auseinander zwingt und zulässt, dass
die Kolbeneinheit in Ansprechen auf die nach oben gerichtete Kraft
der Rückstellfeder in
ihre obere Anschlagposition zurückkehrt.
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In
einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst die Verriegelung mit Verzögerungswirkung
eine magnetische Verriegelung mit einem Magneten, der an einem von
dem Anschlagelement oder der Kolbeneinheit befestigt ist, und ein Polstück, das
an dem anderen von dem Anschlagelement oder der Kolbeneinheit befestigt
ist. Das Abstandshalte element umfasst eine Anstandshaltefeder zwischen
dem Polstück
und dem Magneten. Wenn die Kolbeneinheit sich der Ausgangsposition nähert, überträgt die Abstandshaltefeder
die nach unten gerichtete Kraft der Kolbeneinheit auf das Anschlagelement
und bewirkt, dass das Anschlagelement sich gegen die Kraft der Rückstellfeder
nach unten mit der Kolbeneinheit zu dem unteren Anschlag bewegt.
Wenn das Anschlagelement mit dem unteren Anschlag in Eingriff gelangt,
wird eine weitere Bewegung des Anschlagelements nach unten verhindert.
Eine fortgesetzte Bewegung der Kolbeneinheit nach unten komprimiert
die Abstandshaltefeder und lässt
zu, dass der Magnet und das Polstück in Eingriff gelangen und
die Ausgangspositionsverriegelung betätigen. Dann, wenn die Verriegelung
in Eingriff steht, lässt
eine Freigabe der Kolbeneinheit zu, dass die Kolbeneinheit und das
Anschlagelement in Ansprechen auf die Kraft der Rückstellfeder
sich zusammen nach oben bewegen, bis das Anschlagelement den Ausgangspositionsanschlag
berührt. Dies
stoppt eine Bewegung der Kolbeneinheit nach oben und hält die Kolbeneinheit
in ihrer Ausgangsposition, ohne dass der Pipettenbenutzer irgendeine nach
unten gerichtete Kraft auf die Kolbeneinheit ausübt. Dann, wenn es gewünscht ist,
die gemessene Menge der Flüssigprobe
anzusaugen, platziert der/die Pipettenbenutzer/in ein Ende der Pipettenspitze
in der Probe und gibt die magnetische Verriegelung frei, indem er/sie
die Kolbeneinheit in Richtung nach oben von der Ausgangsposition
weg bewegt, um den Magneten und das Polstück zu trennen. Die Kolbeneinheit
setzt dann unter dem Einfluss der Rückstellfeder ihre Bewegung
nach oben zu der oberen Anschlagposition fort, um die gemessene Menge
der Probe in die Spitze der Pipette anzusaugen.
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Alternativ
kann die Ausgangspositionsverriegelung mit Verzögerungswirkung eine mechanische Verriegelung
umfassen, die ein erstes Kopplungselement an der Kolbeneinheit und
ein zweites Kopplungselement an dem Anschlagelement aufweist. Das
Abstandshalteelement kann (einen) sich axial erstreckenden und seitlich
flexible/n Arm oder Finger umfassen, der/die an einem von der Kolbeneinheit oder
dem Anschlagelement befestigt ist/sind, um mit einem von den Kopplungselementen
in Eingriff zu gelangen und so eine Trennung der Kopplungselemente
aufrecht zu erhalten, wenn das Anschlagelement sich mit der Kolbeneinheit
zu dem unteren Anschlag bewegt. Wenn das Anschlagelement den unteren
Anschlag berührt,
erzeugt eine fortgesetzte nach unten gerichtete Kraft der Kolbeneinheit
eine seitliche Auslenkung der sich axial erstreckenden Finger des
Abstandshalteelements und lässt
zu, dass das erste und das zweite Kopplungselement in Eingriff gelangen
und aneinander koppeln, wodurch die Ausgangspositionsverriegelung
in Eingriff gelangt. Dann, wenn die Verriegelung in Eingriff steht,
bewirkt eine Freigabe der Kolbeneinheit, dass die Kolbeneinheit und
das Anschlagelement sich in Ansprechen auf die Kraft der Rückstellfeder
gemeinsam nach oben bewegen, bis das Anschlagelement den Ausgangspositionsanschlag
berührt.
Dies stoppt eine Bewegung der Kolbeneinheit nach oben und hält die Kolbeneinheit
in ihrer Ausgangsposition. Dies wird bewerkstelligt, ohne dass der
Pipettenbenutzer irgendeine nach unten gerichtete Kraft auf die
Kolbeneinheit ausübt. Dann,
wenn es gewünscht
ist, die gemessene Menge der Flüssigprobe
anzusaugen, platziert der Pipettenbenutzer ein Ende der Pipettenspitze
in der Probe und gibt die Ausgangspositionsverriegelung frei, indem
er/sie die Kolbeneinheit in Richtung nach oben von der Ausgangsposition
weg bewegt, um das erste und das zweite Kopplungselement zu trennen.
Die Kolbeneinheit setzt dann unter dem Einfluss der Rückstellfeder
ihre Bewegung nach oben zu der oberen Anschlagposition fort, um
die gemessene Menge der Probe in die Spitze der Pipette anzusaugen.
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Demgemäß beseitigt
die vorliegende Erfindung, außer,
dass sie eine verbesserte Handpipette bereitstellt, die die physische
und mentale Belas tung, die normalerweise mit einer lang andauernden
Bedienung und Verwendung von Handpipetten einhergeht, einfach und ökonomisch überwindet
oder wesentlich verringert, die Notwendigkeit einer starken Ausblasfeder
und umfasst eine Ausgangspositionsverriegelung mit Verzögerungswirkung,
die es dem Pipettenbenutzer gestattet, eine vollständige Kontrolle über die
Bewegung der Kolbeneinheit nach unten gegen die Rückstellfeder
zu bewahren, wenn die Kolbeneinheit während der Abgabefunktion der
Pipette sich der Ausgangsposition nähert und durch diese hindurch
läuft.
Die Verriegelung mit Verzögerungswirkung
gelangt nur während
des Ausblasens oder dann, nachdem das Ausblasen beendet ist, in
Eingriff. Somit ist der Pipettenbenutzer mit der vorliegenden Erfindung
in der Lage, eine vollständige
Kontrolle über
die Bewegungsgeschwindigkeit der Kolbeneinheit während einer Pipettenabgabefunktion
ohne irgendeine Störung
durch die Ausgangspositionsverriegelung zu bewahren. Des Weiteren
reduziert die Beseitigung der starken Ausblasfeder die Handkräfte, die
der Pipettenbenutzer beim Bewegen der Kolbeneinheit von der Ausgangsposition
zu dem unteren Anschlag am Ende des Ausblasens erzeugen muss, und
verringert dadurch deutlich eine Ermüdung des/der Benutzers/in,
die normalerweise mit einer wiederholten Bedienung einer Handpipette
einhergeht.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine fragmentarische Seitenansicht eines oberen Abschnitts einer
Handpipette, teilweise im Schnitt und umfassend eine erste Ausführungsform
einer Ausgangspositionsverriegelung mit Verzögerungswirkung gemäß der vorliegenden
Erfindung und mit einer magnetischen Verriegelung. Die Handpipette
ist an einer oberen Anschlag- oder Startposition für eine in
der Pipette enthaltene Kolbeneinheit veranschaulicht.
-
2 ist
eine fragmentarische Seitenansicht der Handpipette von 1,
die die Kolbeneinheit zeigt, wenn diese beginnt, sich von der oberen
Anschlagposition nach unten in Richtung einer unteren Anschlagposition
zu bewegen.
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3 ist
eine fragmentarische Seitenansicht der Handpipette von 1,
die die Kolbeneinheit zeigt, wenn sie fortfährt, sich in dem Pipettengehäuse nach
unten zu bewegen. 3 zeigt ein erstes Element der
Ausgangspositionsverriegelung mit Verzögerungswirkung, wenn es sich
einem zweiten Element der Verriegelung nähert, wobei ein Abstandshalteelement
der Verriegelung mit einem unteren Anschlagelement der Pipette in
Eingriff gelangt, um das untere Anschlagelement mit der Kolbeneinheit
nach unten zu drängen,
wobei das erste und das zweite Element der Verriegelung außer Eingriff
gelangen.
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4 ist
eine fragmentarische Seitenansicht der Handpipette von 1,
die die Kolbeneinheit zeigt, wenn sie fortfährt, sich in dem Pipettengehäuse nach
unten zu bewegen. 4 zeigt das mit dem tieferen
oder unteren Anschlag der Pipette in Eingriff stehende untere Anschlagelement,
wobei das Abstandshalteelement eine komprimierte Abstandshaltefeder
umfasst und das erste Element der Ausgangspositionsverriegelung
mit Verzögerungswirkung
mit dem zweiten Element der Verriegelung in Eingriff gelangt, um
das Anschlagelement an der Kolbeneinheit freigebbar anzukoppeln.
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5 ist
eine fragmentarische Seitenansicht der Handpipette von 4,
nachdem die Kolbeneinheit von ihrem Benutzer an ihrem unteren Anschlag freigegeben
wurde und zugelassen wurde, dass sie sich in Ansprechen auf die
Kraft einer Rückstellfeder in
dem Pipetten gehäuse
nach oben bewegt. 5 zeigt das mit einem Ausgangspositionsanschlag
in Eingriff stehende Anschlagelement, wobei die Ausgangspositionsverriegelung
in Eingriff gelangt ist, um die Kolbeneinheit in ihrer Ausgangsposition
zu halten, bereit, eine gemessene Menge einer Flüssigprobe in eine an einem
unteren Ende der Pipette befestigte Spitze (nicht gezeigt) anzusaugen.
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6 ist
eine fragmentarische Seitenansicht der Handpipette von 5,
die die Pipette unmittelbar nach einer Freigabe der Ausgangspositionsverriegelung
durch eine Benutzerbetätigung
eines Auslösemechanismus,
um die Kolbeneinheit von ihrer Ausgangsposition nach oben zu zwingen
und damit zu beginnen, die Probe in die Spitze der Pipette aufzusaugen,
zeigt. 6 zeigt, wie das Anschlagelement von der Kolbeneinheit
freigegeben ist und gegen den Ausgangspositionsanschlag verbleibt,
während
die Kolbeneinheit sich in Ansprechen auf die Kraft der Rückstellfeder
von der Ausgangsposition nach oben in Richtung des oberen Anschlags
bewegt. Beim Erreichen des oberen Anschlags wird die Kolbeneinheit
wie in 1 gezeigt erscheinen und die Pipette wird ihre
Ansaugfunktion zum Ziehen der gemessenen Menge der Flüssigprobe
in die Spitze der Pipette beendet haben. Danach übt der Benutzer, wenn es gewünscht ist,
die Probe aus der Spitze der Pipette abzugeben, einfach eine nach
unten gerichtete Daumenkraft auf einen an einer Oberseite der Kolbeneinheit
angebrachten Knopf aus, um die Kolbeneinheit durch die in den 1–4 veranschaulichten
Stufen hindurch zu bewegen.
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7 ist
eine fragmentarische Seitenansicht teilweise im Schnitt einer Handpipette ähnlich der
in den 1–6 gezeigten,
die eine zweite Ausführungsform
der Ausgangspositionsverriegelung mit Verzö gerungswirkung, die eine mechanische
Verriegelung aufweist, umfasst. Die Kolbeneinheit der Handpipette
ist an einer Position genau unter der oberen Anschlag- oder Startposition
für die
Kolbeneinheit veranschaulicht, wenn die Kolbeneinheit sich in Ansprechen
auf eine nach unten gerichtete Daumenkraft des/der Pipettenbenutzers/in
auf den an der Oberseite der Kolbeneinheit befestigten Knopf in Richtung
des unteren Anschlags bewegt.
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8 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
der mechanischen Verriegelung von 7, die ein
Abstandshalteelement zeigt, das erste und zweite Kopplungselemente
der Verriegelung trennt, wenn die Kolbeneinheit sich mit dem unteren
Anschlagelement bewegt, um mit dem tieferen oder unteren Anschlag
in Eingriff zu gelangen.
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9 ist
eine Seitenansicht der mechanischen Verriegelung wie in 8 gezeigt,
die das untere Anschlagelement an dem unteren Anschlag und die Kolbeneinheit
nach unten gezwungen, um das Abstandshalteelement seitlich auszulenken,
zeigt, die sich axial erstreckende Finger, welche sich von dem unteren
Anschlagelement erstrecken, um zuzulassen, dass das erste und das
zweite Kopplungselement in Eingriff gelangen und die Ausgangspositionsverriegelung
die Kolbeneinheit an das Anschlagelement freigebbar ankoppelt, umfasst.
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10 ist
eine Seitenansicht der mechanischen Verriegelung wie in 9 gezeigt,
die die Kolbeneinheit zeigt, nachdem sie durch den Pipettenbenutzer
freigegeben wurde und zugelassen wurde, dass sie sich unter dem
Einfluss der Rückstellfeder nach
oben bewegt, bis das untere Anschlagelement mit dem Ausgangspositionsanschlag
in Eingriff gelangt ist, um die Ausgangsposition für die Kolbenein heit
in dem Pipettengehäuse
zu definieren und die Kolbeneinheit für eine Ansaugung einer gemessenen Menge
einer Flüssigprobe
in eine Spitze der Pipette bei einer Freigabe der Ausgangspositionsverriegelung
wie in 6 gezeigt bereit zu machen.
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11 ist
eine vergrößerte Seitenansicht
im Schnitt einer magnetischen Verriegelung ähnlich der in den 1–6 gezeigten,
die einen Magnethalter umfasst, der getrennt von dem unteren Anschlagelement
und in Ansprechen auf eine durch eine Abstandshaltefeder nach unten
gerichtete Kraft axial in Bezug auf das untere Anschlagelement bewegbar ist,
wobei das untere Anschlagelement durch eine zweite Feder in der „Ausgangs"-Position gehalten wird.
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12 ist
eine fragmentarische Seitenansicht der in 11 veranschaulichten
Verriegelung, die die Kolbeneinheit an dem unteren Anschlag für die Pipette
zeigt, wobei die magnetische Verriegelung in Eingriff steht.
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13 ist
eine fragmentarische Seitenansicht der Verriegelung von 12,
die die in Eingriff stehende Verriegelung veranschaulicht, nachdem
die Kolbeneinheit durch die Rückstellfeder
freigegeben und zu ihrer „Ausgangs"-Position zurückgeführt wurde.
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14 ist
eine vergrößerte fragmentarische Seitenansicht
einer alternativen Version der in den 7–10 gezeigten
mechanischen Verriegelung, die die Kolbeneinheit in einer axialen
Position zeigt, in der der Verriegelungsnoppen mit den das Abstandselement
umfassenden Fingern in Eingriff steht, wobei die Verriegelung derart
abgewandelt ist, dass sie ein getrenntes Verriegelungsstück, das
axial relativ zu dem unteren Anschlagelement entfernbar ist, umfasst, wobei
das untere Anschlagelement durch eine zweite Feder in seiner „Ausgangs"-Position zurückgehalten
wird.
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15 ist
eine fragmentarische Seitenansicht im Schnitt der Verriegelung von 14,
wobei die Kolbeneinheit sich an dem unteren Anschlag befindet und
der Verriegelungsnoppen durch den Finger in Eingriff steht.
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16 ist
eine fragmentarische seitliche Schnittansicht der Verriegelung von 15,
die die Verriegelung zeigt, nachdem die Kolbeneinheit freigegeben
wurde, um in Ansprechen auf die nach oben gerichtete Kraft der Rückstellfeder
in ihre „Ausgangs"-Position zurückzukehren.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Bezug
nehmend auf die 1–6 ist eine bevorzugte
Form der Handpipette der vorliegenden Erfindung veranschaulicht
und durch die Ziffer 10 dargestellt. Die Pipette 10 umfasst
einen hohlen Pipettenkörper 12,
der vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial besteht. Der Körper 12 ist
axial verlängert
und derart geformt, dass er in einer Hand haltbar ist, wobei ein
Flüssigkeitsende 14 mit
einem unteren Ende des Körpers 12 zusammenhängt und
sich axial davon erstreckt, um eine Wegwerfpipettenspitze (nicht
gezeigt) aufzunehmen. Eine durch eine Rückstellfeder 18 nach
oben vorgespannte Kolbeneinheit 16 ist für eine axiale
Bewegung in dem Pipettenkörper 12 zwischen
einem oberen Anschlag 20 und einem unteren Anschlag 24 getragen.
Wie in 1 gezeigt, gelangt an dem oberen Anschlag 20 ein
oberes Ende eines vergrößerten Abschnitts 33 eines
Kolbens 34 der Kolbeneinheit 16 mit dem oberen
Anschlag in Eingriff, wobei ein Endabschnitt der Kolbeneinheit 16 sich
von einem oberen Ende des Pipettenkör pers 12 erstreckt,
um einen Steuerknopf 22 aufzunehmen. Der Körper 12 und
der Steuerknopf 22 sind derart geformt, dass, wenn ein/e
Pipettenbenutzer/in den Körper 12 ergreift,
sein oder ihr Daumen sich über
die Oberseite des Steuerknopfes erstreckt, so dass eine Daumenwirkung
des/der Benutzers/in eine nach unten gerichtete Kraft auf die Kolbeneinheit 16 ausüben wird,
um die Kolbeneinheit gegen die Wirkung der Rückstellfeder 18 von
dem oberen Anschlag 20 nach unten zu dem unteren Anschlag 24 zu bewegen.
An dem unteren Anschlag 24 gelangt ein unteres Anschlagelement 46,
das axial relativ zu der Kolbeneinheit 16 bewegbar ist,
mit einer kreisringförmigen
Schulter 45 in dem Pipettenkörper 12 in Eingriff.
Die Schulter 45 definiert den unteren Anschlag 24 und
begrenzt eine weitere Bewegung der Kolbeneinheit 16 in
dem Pipettenkörper
nach unten.
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Ebenfalls
in dem Pipettenkörper 12 angeordnet
ist eine Ausgangspositionsverriegelung mit Verzögerungswirkung 26 zum
freigebbaren Halten der Kolbeneinheit 16 an einer „Ausgangs"-Position gegen die
fortgesetzte nach oben gerichtete Federvorspannung der Rückstellfeder 18.
-
Nebenbei
bemerkt ist die „Ausgangs"-Position die axiale
Position der Kolbeneinheit 16 in dem Pipettenkörper 12,
wo die Pipette 10 dazu bereit ist, dass ihre Spitze in
eine Flüssigkeit
zum Ansaugen oder Aufnehmen durch die Pipette 10 und nachfolgendes
Abgeben in ein Gefäß eingetaucht
wird. Sie ist auch die Rückstellposition
für die
Kolbeneinheit 16 während
wiederholter Pipettenbedienungen zum Ziehen von Flüssigkeit
in und Abgeben von Flüssigkeit aus
eine/r Reihe Wegwerfspitzen. Im Hinblick darauf umfasst die Pipette 10 ein
Pipettenspitzenabwurfelement 27 wie z. B. das in der US-Patentanmeldung
mit der Nummer 08/451 573, eingereicht am 26. Mai 1995, die dem
Inhaber der vorliegenden Erfindung gehört, beschriebene verbesserte
Abwurfelement. Wie es übliche
Praxis beim Pipet tieren von Flüssigkeiten
ist, wird anschließend
an jeden Pipettiervorgang die Wegwerfspitze von der Pipette abgeworfen und
durch eine neue Spitze ersetzt, um sicherzugehen, dass keine Verunreinigung
der Serie von Flüssigproben,
die von der Pipette abgegeben wird, stattfindet.
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Im
Prinzip ist die Ausgangspositionsverriegelung mit Verzögerungswirkung 26 derart
entworfen, dass sie nur dann in Eingriff gelangt, nachdem die Kolbeneinheit 16 sich
nach unten durch ihre Ausgangsposition hindurch bewegt hat, um danach
das untere Anschlagelement 46 freigebbar mit der Kolbeneinheit
zu verbinden. Danach bewegt sich das untere Anschlagelement 46 mit
der Kolbeneinheit 16 und gelangt bei einem Zurückkehren
der Kolbeneinheit nach oben in Richtung des oberen Anschlags 20 mit
einem Ausgangspositionsanschlag 28 in Eingriff, um die
Kolbeneinheit in ihrer Ausgangsposition freigebbar zu sperren. Durch
das Eingreifen, nachdem die Kolbeneinheit 16 an ihrer Ausgangsposition
vorbei gelangt ist, führt
die Ausgangspositionsverriegelung mit Verzögerungswirkung 26 während des
Abgebens von Flüssigkeit
durch die Pipette keine reaktive Kraft ein, die die vollständige Kontrolle
der Geschwindigkeit der Bewegung der Kolbeneinheit zwischen dem
oberen Anschlag und dem unteren Anschlag nach unten durch den Pipettenbenutzer
stören
könnte.
Durch das Eingreifen, um das untere Anschlagelement 46 mit
der Kolbeneinheit 16 freigebbar zu sperren, hält die Ausgangspositionsverriegelung
mit Verzögerungswirkung 26 das
untere Anschlagelement gegen den Ausgangspositionsanschlag und hält die Kolbeneinheit
an ihrer Ausgangsposition 28 gegen die nach oben gerichtete
Kraft der Rückstellfeder 18 so
lange, bis der Pipettenbenutzer sich entscheidet, eine gemessene
Menge von Flüssigprobe
in die Spitze der Pipette anzusaugen. Solch ein Halten der Kolbeneinheit
in ihrer Ausgangsposition erfordert von dem/der Benutzerin, nicht
irgendeine nach unten gerichtete Kraft auf die Kolbeneinheit auszuüben, die
der Rückstellfeder 18 entgegenwirkt. Dies
reduziert deutlich die Handkräfte,
die der Pipettenbenutzer normalerweise bei Verwendung einer herkömmlichen
Handpipette erzeugen müsste,
um solch eine Pipette an ihrer Ausgangsposition, bereit zum Ansaugen
einer Flüssigprobe,
zu halten. Überdies
sollte angemerkt werden, dass die Pipette der vorliegenden Erfindung
mit einer Ausgangspositionsverriegelung mit Verzögerungswirkung 26 nicht
die starke Ausblasfeder erfordert, die in herkömmlichen Handpipetten enthalten
ist. Dies reduziert weiter die Kräfte, die ein Benutzers der
vorliegenden Erfindung während
eines Ausblasens von zurückbleibender Flüssigkeit
aus der Pipettenspitze beim Bewegen der Kolbeneinheit 16 von
ihrer Ausgangsposition zu der unteren Anschlagposition erzeugen
muss.
-
In
ihrer grundlegendsten Form umfasst die Ausgangspositionsverriegelung
mit Verzögerungswirkung 26 wie
in der Handpipette 10 der vorliegenden Erfindung enthalten,
ein erstes Verriegelungselement 26a an dem unteren Anschlagelement 46 und ein
zweites Verriegelungselement 26b an der Kolbeneinheit 16.
Das erste Verriegelungselement 26a ist derart eingerichtet,
dass es mit dem zweiten Verriegelungselement 26b nur dann
in Eingriff gelangt und verriegelt, nachdem die Kolbeneinheit 16 an
ihrer Ausgangsposition vorbei gelangt ist. Wie zuvor festgestellt,
ist das untere Anschlagelement 46, das das erste Verriegelungselement 26a hält, relativ
zu der Kolbeneinheit 16 bewegbar. Wenn das untere Anschlagelement 46 derart
aufgebaut ist, dass bei einer Freigabe der Verriegelung 26 und
dem Beginn einer Pipettenansaugung das untere Anschlagelement sich
z. B. durch die Anziehungskraft, die auf das untere Anschlagelement
wirkt, zu einer Position unterhalb des Ausgangspositionsanschlags 28 bewegen wird,
muss die Verriegelung 26 nur das erste und das zweite Verriegelungselement 26a und 26b umfassen. Unter
solchen Bedingungen werden die Verriegelungselemente freigebbar
ankoppeln, wenn das zweite Verriegelungselement 26b das
erste Verriegelungselement 26a berührt und das untere Anschlagelement 46 sich
an dem unteren Anschlag 24 befindet und der Pipettenbenutzer
eine nach unten gerichtete Verriegelungskraft auf die Kolbeneinheit
ausübt.
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Vorzugsweise
jedoch umfasst die Ausgangspositionsverriegelung mit Verzögerungswirkung 26 ferner,
um sicherzustellen, dass das erste und das zweite Verriegelungselement 26a und 26b nur
dann in Eingriff gelangen oder ankoppeln, nachdem die Kolbeneinheit
durch ihre Ausgangsposition hindurch gelangt ist, ein Abstandshalteelement 26c zwischen dem
ersten und dem zweiten Verriegelungselement. Das Abstandshalteelement 26c ist
wirksam, um das erste und das zweite Verriegelungselement zu trennen,
wenn die Kolbeneinheit 16 sich von ihrer oberen Anschlagposition
nach unten an ihrer Ausgangsposition vorbei bewegt. Nachdem die
Kolbeneinheit 16 an ihrer Ausgangsposition vorbei gelangt
ist, lässt
das Abstandshalteelement 26c zu, dass das erste und das
zweite Verriegelungselement 26a und 26b in Ansprechen
auf die Verriegelungseingriffskraft in Eingriff gelangen, um das
untere Anschlagelement 46 an der Kolbeneinheit für eine Bewegung
mit dieser nach oben anzukoppeln, bis das untere Anschlagelement mit
dem Ausgangspositionsanschlag 28 in Eingriff gelangt, um
die Kolbeneinheit gegen die nach oben gerichtete Kraft der Rückstellfeder 18 in
ihrer Ausgangsposition zu halten.
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Unter
nunmehriger speziellerer Bezugnahme auf die 1 und 2 umfasst
die veranschaulichte Kolbeneinheit 16 für die Pipette 10 einen
axial verlängerten
Kolben 34, der an seinem oberen Ende in dem Steuerknopf 22 und
an seinem unteren Ende in einem Kolbenrückstellelement 36 endet.
Das Kolbenrückstellelement 36 ist
an dem oberen Ende eines Kolbens 38 befestigt, der mit
dem Kolben 34 in dem Flüssigkeitsende 14 axial
bewegbar ist. Die Rückstellfeder 18 umgibt
den Kolben 38, wobei ein Ende auf einer kreisringförmigen Schulter
des Kolbenrückstellelements 36 ruht,
und ein entgegengesetztes Ende auf einer Dichtungshalterung 40 ruht, die
auf einer Schulter 42 in dem Flüssigkeitsende 14 sitzt.
So begrenzt übt
die Rückstellfeder 18 fortgesetzt
eine nach oben gerichtete Kraft auf den Kolben 38, das
Kolbenrückstellelement 36 und
somit auf den Kolben 34 aus, um die Kolbeneinheit 16 fortgesetzt nach
oben in Richtung des oberen Anschlags 20 zu drängen, wobei
der obere Anschlag durch eine axial einstellbare Schulter 44 in
dem Körper 12 der
Pipette definiert ist.
-
Wie
am deutlichsten in 4 veranschaulicht ist die „Ausgangs"-Position für die Kolbeneinheit 16 durch
das untere Anschlagelement 46 definiert. Das untere Anschlagelement 46 ist
allgemein von zylindrischer Form mit einer nach innen abgestuften
Innenfläche
um eine mittlere Öffnung 47 herum
zum Aufnehmen eines unteren Endes des Kolbens 34 und eines
Halter 48, wie in 3 am deutlichsten
veranschaulicht. Wie gezeigt erstreckt sich das untere Anschlagelement 46 axial
in das untere Ende eines Zylinders 50, der in dem Pipettenkörper 12 fixiert
ist, um den Kolben 34 axial aufzunehmen. Eine Dichtung 46a sitzt
in einer kreisringförmigen
Nut 46b auf einer Außenfläche des
unteren Anschlagelements 46. Die Dichtung 46a erzeugt
eine fluiddichte und Gleitreibung zwischen dem unteren Anschlagelement 46 und
dem Zylinder 50, so dass ein kreisringförmiger Flansch 52,
der sich von einer Unterseite des unteren Anschlagelements normalerweise
mit einer unteren kreisringförmigen
Fläche 54 des
Zylinders 50 in Eingriff gelangt, um die axiale Bewegung
des unteren Anschlagelements nach oben in den Zylinder hinein und
relativ zu dem Pipettenkörper 12 zu
begrenzen. Auf diese Weise definiert die Fläche 54 den Ausgangspositionsanschlag 28.
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Wie
gezeigt, weist das untere Ende der mittleren Öffnung 47 einen verringerten
Durchmesser auf und umfasst einen Gewindeabschnitt 55,
der mit ähnlichen
Gewinden an einer Außenfläche eines
axialen Halses 56 des Halters 48 zusammenpasst.
Diesbezüglich
ist der Halter 48 gleich wie das untere Anschlagelement 46 von
allgemein zylindrischer Form und weist eine nach innen abgestufte
Innenfläche
um eine mittlere Öffnung 57 herum
auf, um ein unteres Ende des Kolbens 34 aufzunehmen und
eine kreisringförmige
Schulter 58 zwischen einer Oberseite eines Halters und
dem Hals 56 zu definieren. Die Schulter 58 definiert
eine flache Tragfläche
für eines von
dem ersten Verriegelungselement 26a oder dem zweiten Verriegelungselement 26b der
Ausgangspositionsverriegelung 26. In der in den 1–6 gezeigten
Ausführungsform
der Verriegelung 26 ist die Verriegelung eine magnetische
Verriegelung, wobei das erste Verriegelungselement 26a einen
Magneten 60 in dem unteren Anschlagelement 46 umfasst
und wobei das zweite Anschlagelement 26b ein/en ferromagnetisches
Zugstück
oder Dämpfungskolben 74 umfasst,
der an dem Kolben 34 für
eine axiale Bewegung in dem Zylinder 50 befestigt ist.
Das Abstandshalteelement 26c umfasst eine Abstandshaltefeder 70,
die um einen Abschnitt des Kolbens 34 herum gewunden und
an einem oberen Ende an dem Zugstück 74 befestigt ist.
Wie umfassender unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschrieben
wird, ist die Abstandshaltefeder 70 derart konstruiert,
dass sie komprimiert wird, wenn das untere Anschlagelement 46 den
unteren Anschlag 24 berührt
und der Pipettenbenutzer fortfährt,
eine nach unten gerichtete Kraft auf die Kolbeneinheit 16 auszuüben, um
die Kolbeneinheit in Richtung des unteren Anschlagelements 46 zu bewegen.
Dies lässt
zu, dass der Magnet 60 an dem Zugstück 74 ankoppelt und
dadurch mit der Ausgangspositionsverriegelung 26 freigebbar
in Eingriff gelangt.
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Wie
in den 1–6 gezeigt,
umfasst der Magnet 60 einen kreisringförmigen Magneten und die Schulter 58 trägt den kreisringförmigen Magneten,
wobei ihre mittlere Öffnung
den Kolben 34 aufnimmt und ihre obere Fläche sich
etwas über
einer oberen kreisringförmigen
Fläche
des Halters 48 erstreckt. Eine Kolbenführungsbuchse 64 sitzt
fest in der Öffnung
des Halses 56 des Halters 48 und sorgt für eine Gleitfläche für den Kolben 34.
Ein O-Ring 66 sitzt in einem kreisringförmigen Schlitz in einer Außenfläche des
Halters 48 und sorgt für
eine Reibung zwischen dem Halter und dem unteren Anschlagelement 46,
um die Einstellung des Halters relativ zu dem unteren Anschlagelement
sicherzustellen.
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Wie
vorher beschrieben, und z. B. in 1 gezeigt,
sitzt das untere Anschlagelement 46 normalerweise in dem
Zylinder 50, wobei sein kreisringförmiger Flansch 52 gegen
eine untere kreisringförmige Fläche 54 des
Zylinders eine „Ausgangs"-Position für das untere
Anschlagelement 46 definiert. Wie oben in Bezug auf den
Betrieb der Ausgangspositionsverriegelung 26 allgemein
beschrieben und wie in 4 gezeigt, bildet die Fläche 54 auch
den Ausgangspositionsanschlag 28 für die Kolbeneinheit 16,
um die „Ausgangs"-Position für die Kolbeneinheit
zu definieren. Betrachtet man nun im Speziellen den Gesamtbetrieb
der Pipette 10, wobei die magnetische Ausgangspositionsverriegelung 26 mit 1 beginnt, und
durch 6 fortsetzt, zeigt 1 die Pipette 10 an
ihrer oberen Anschlagposition, wobei die obere Fläche des
vergrößerten Abschnitts 33 der
Kolbeneinheit 16 auf der unteren Fläche 44, die den oberen Anschlag 20 umfasst,
ruht. Um die Pipette 10 für das Ansaugen einer gemessenen
Menge der Flüssigprobe
in eine an dem unteren Ende des Pipettenkörpers 12 befestigte
Pipettenspitze bereitzumachen, ergreift ein/e Pipettenbenutzer/in
den Pipettenkörper 12 mit einer
Hand, wobei sich sein oder ihr Daumen über dem Steuerknopf 22 befindet.
Der Benutzer übt
dann eine nach unten gerichtete Daumenkraft auf den Steuerknopf 22 aus,
wie durch den Pfeil in 2 gezeigt. Dies bewirkt, dass
der Kolben 16 sich in dem Pipettenkörper 12 von der oberen
Anschlagposition von 1 nach unten bewegt, wie in 2 gezeigt. Solch
einer Bewegung des Kolbens 16 nach un ten wirkt die nach
oben gerichtete Kraft der Rückstellfeder 18 entgegen.
Der Pipettenbenutzer übt
weiter eine nach unten gerichtete Daumenkraft auf den Steuerknopf 22 aus,
bis die Abstandshaltefeder 70 mit einer oberen Fläche des
Magneten 60 in Eingriff gelangt, wie in 3 gezeigt.
Eine andauernde nach unten gerichtete Daumenkraft auf den Steuerknopf 22 bewirkt
dann, dass das untere Anschlagelement 46 sich mit der Kolbeneinheit 16 nach
unten bewegt, bis der kreisringförmige
Flansch 52 mit der kreisringförmigen Schulter 45 in
Eingriff gelangt, die den unteren Anschlag 24 für die Pipette 10 definiert.
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Wie
in 4 gezeigt, erzeugt eine andauernde nach unten
gerichtete Daumenkraft auf dem Steuerknopf 22 dann eine
Kompression der Abstandshaltefeder 70, um zuzulassen, dass
das Zugstück 74 mit der
oberen Fläche
des unteren Anschlagelements 46 in Eingriff gelangt, um
das Zugstück
an dem Magneten 60 freigebbar anzukoppeln und dadurch die
Ausgangspositionsverriegelung 26 in Eingriff zu bringen. Dies
wiederum koppelt das untere Anschlagelement 46 freigebbar
an der Kolbeneinheit 16 an, so dass bei einer Freigabe
des Steuerknopfs 22 durch den Pipettenbenutzer das untere
Anschlagelement 46 sich in Ansprechen auf die nach oben
gerichtete Kraft der Rückstellfeder 18 mit
der Kolbeneinheit 16 nach oben bewegt. Solch eine Bewegung
des unteren Anschlagelements 46 und der Kolbeneinheit 16 nach
oben dauert an, bis der Flansch 52 mit der unteren kreisringförmigen Fläche 54 des
Zylinders 50, die den Ausgangspositionsanschlag 28 für die Pipette 10 definiert,
in Eingriff gelangt. Bei einem Eingriff des Ausgangspositionsanschlags 28 wird
eine weitere Bewegung des unteren Anschlagelements 46 und
der Kolbeneinheit 16 nach oben angehalten, um die Kolbeneinheit 16 in
ihrer Ausgangsposition zu halten, wie in 5 gezeigt.
Die Pipette 10 wird in dieser Ausgangsposition bleiben,
ohne dass der Pipettenbenutzer irgendeine Kraft auf die Kolbeneinheit
ausübt,
bis zu dem Zeitpunkt, an dem es gewünscht ist, Flüs sigkeit
in die Spitze der Pipette anzusaugen. Zu diesem Zeitpunkt bewegt
der Pipettenbenutzer die Spitze der Pipette in das die Flüssigprobe
enthaltende Gefäß und gibt
die Ausgangspositionsverriegelung frei, um zuzulassen, dass die
Kolbeneinheit unter dem Einfluss der Rückstellfeder 18 zu
ihrer oberen Anschlagposition wie in 1 gezeigt
zurückkehrt.
Solch eine Freigabe der Ausgangspositionsverriegelung wird dadurch
bewerkstelligt, dass der Pipettenbenutzer einen Auslösemechanismus 80 wie
in 6 gezeigt drückt.
Im Prinzip umfasst der Auslösemechanismus 80 einen
Schwenkhebel 82, der an einem unteren Ende des Pipettenkörpers 12 schwenkbar
befestigt ist, wobei der Hebel sich vertikal nach oben entlang des
Körpers
in Richtung einer Oberseite davon erstreckt, wobei ein Nasenabschnitt 84 sich
durch eine Seitenöffnung 86 in
einem oberen Stück
des Körpers 12 in
der Richtung des Kolbens 34 und des Steuerknopfs 22 erstreckt.
Der Schwenkhebel 82 ist normalerweise von dem Kolben 34 weg
vorgespannt. Wenn der Pipettenbenutzer nach innen auf den Schwenkhebel 82 drückt, gelangt
eine Nockenfläche
an einem Ende des Nasenabschnitts 84 mit einer komplementären Nockenfläche 90 an
einer Unterseite des Steuerknopfs 22 in Eingriff, um den
Steuerknopf und somit die Kolbeneinheit 16 in dem Pipettenkörper 12 nach
oben zu drängen.
Solch eine Bewegung der Kolbeneinheit nach oben bewirkt, dass das
Zugstück 74 sich
von dem Magneten 60 trennt, um dadurch die Ausgangspositionsverriegelung 26 freizugeben,
wodurch zugelassen wird, dass die Kolbeneinheit sich unabhängig von
dem unteren Anschlagelement 46, das in seiner Ausgangsposition
wie in 6 gezeigt, bleibt, nach oben bewegt. Die Kolbeneinheit 16 setzt ihre
Bewegung nach oben fort, bis sie ihre obere Anschlagposition wie
in 1 gezeigt erreicht. Das Ansaugen der gemessenen
Flüssigkeitsmenge
in die Spitze der Pipette ist dann beendet und die Pipette ist bereit
zum Abgeben der Probe in einen Behälter. Der Pipettenbenutzer
bewegt dann die Pipette über
das Gefäß und übt eine
nach unten gerichtete Daumenkraft auf den Steuerknopf 22 wie
in den 2, 3 und 4 gezeigt
aus, um die Kolbeneinheit von der oberen Anschlagposition durch
ihre Ausgangsposition hindurch zu der unteren Anschlagposition zu
bewegen, in der die Ausgangspositionsverriegelung 26 in
Eingriff gelangt, wie in 4 gezeigt. Solch eine Bewegung
der Kolbeneinheit 16 nach unten ist unter der vollständigen Kontrolle
des Pipettenbenutzers, der in der Lage ist, die Geschwindigkeit
der Bewegung nach unten und das Abgeben der Probe aus der Spitze
der Pipette 10 manuell zu regeln. Solch eine Kontrolle über die
Geschwindigkeit der Bewegung der Kolbeneinheit nach unten wird durch
eine Funktion der Ausgangspositionsverriegelung 26, die
nicht eintritt, bis nachdem die Kolbeneinheit 16 an ihrer Ausgangsposition
vorbei gelangt ist und sich in einem oder am Ende eines Ausblasen/s
von restlicher Probe an der unteren Anschlagposition befindet, wie in 4 gezeigt,
keinesfalls gestört.
Des Weiteren wirkt während
der Bewegung der Kolbeneinheit von der Ausgangsposition zu der unteren
Anschlagposition nach unten ihrer Bewegung nach unten nur die Rückstellfeder 18 entgegen.
Das bedeutet, dass mit der Pipette 10 der vorliegenden
Erfindung der Pipettenbenutzer nur eine nach unten gerichtete Kraft
ausüben
muss, die ausreicht, um die nach oben gerichtete Kraft der Rückstellfeder
zu überwinden,
anstatt eine viel größere Kraft
auszuüben,
wie sie bei der Verwendung herkömmlicher
Handpipetten erforderlich ist, wo solch einer Bewegung eine starke
Ausblasfeder entgegenwirkt. Somit erlaubt die verbesserte Pipette 10 der
vorliegenden Erfindung dem Pipettenbenutzer eine vollständige Kontrolle über die Geschwindigkeit
der Bewegung der Kolbeneinheit während
des Abgebens von Flüssigkeiten
durch die Pipette und minimiert die Daumenkräfte, die der Pipettenbenutzer
beim Abgeben von Flüssigkeiten
aus der Pipette erzeugen muss. Dies reduziert wesentlich das Ermüden des
Pipettenbenutzers insbesondere beim Durchführen einer Reihe von Pipettiervorgängen und
verbessert das Vermögen
des Benutzers, die Bedienungsgeschwindigkeit der Pipette sorgfältig manuell
zu steuern, um die Wiederholbarkeit von Pipettierergebnissen zu
verbessern.
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Die
gleichen verbesserten Betriebsmerkmale in Verbindung mit der Pipette 10,
die die magnetische Ausgangspositionsverriegelung 26 umfasst, sind
mit der in den 7 bis 10 veranschaulichten
Pipette 10, bei der die Ausgangspositionsverriegelung 26 eine
mechanische Verriegelung umfasst, verbunden. Insbesondere umfasst
in der mechanischen Ausgangspositionsverriegelung 26 das
erste Verriegelungselement 26a ein erstes Kopplungselement 92,
das durch eine nach unten und seitlich nach außen geneigte Fläche an der
Unterseite eines Nockens 24 an dem oberen Ende eines Arms
oder Fingers 96, der sich von der Basis eines Hohlraums 98 in
einer Oberseite des unteren Anschlagelements 46 nach oben
erstreckt, gebildet ist. Das zweite Verriegelungselement 26b umfasst
ein zweites Kopplungselement 100, das durch eine nach unten
und seitlich nach außen
geneigte kreisringförmige
Nockenfläche an
einem kreisringförmigen
Noppen 102, der sich von dem Kolben 34 unmittelbar
unter dem Dämpfungskolben 74 aus
erstreckt, gebildet ist. Das Abstandshalteelement 26c umfasst
den sich axial erstreckenden Arm oder einen Finger 96 und
umfasst vorzugsweise eine Vielzahl solcher Finger, die um den Umfang
um den Kolben 34 herum beabstandet sind. Wie veranschaulicht
weisen die Finger 96 und der Noppen 102 komplementäre Nockenflächen 94a und 102a zum
Ausüben
einer Verriegelungseingriffskraft auf die Finger 96 auf,
um die Finger nach außen
auszulenken und zuzulassen, dass die Kopplungselemente in Eingriff
gelangen und freigebbar aneinander ankoppeln und dadurch einen Eingriffszustand
für die mechanische
Ausgangspositionsverriegelung 26 definieren.
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So
aufgebaut wird der Noppen 102, wenn der Pipettenbenutzer
eine nach unten gerichtete Daumenkraft auf den Steuerknopf 22 ausübt, um die Kolbeneinheit 16 nach
unten von ihrer oberen Anschlagposition in Rich tung der unteren
Anschlagposition zu bewegen (wie in 7 gezeigt),
nach unten bewegt, bis er mit den Fingern 96 in Eingriff
gelangt. Eine andauernde nach unten gerichtete Daumenkraft auf der
Kolbeneinheit 16 bewegt dann das untere Anschlagelement 46 mit
der Kolbeneinheit 16, bis das untere Anschlagelement mit
dem unteren Anschlag 24 in Eingriff gelangt, wie in 8 gezeigt.
Eine weitere nach unten gerichtete Kraft auf der Kolbeneinheit bewirkt,
dass die komplementären
Nockenflächen fest
in Eingriff gelangen und der Noppen 102 die Finger 96 nach
außen
auslenkt, wodurch zugelassen wird, dass der Noppen sich nach unten
bewegt, bis die Kopplungsflächen 92 und 100 in
Eingriff gelangen, um das untere Anschlagelement 46 an
der Kolbeneinheit 16 freigebbar anzukoppeln, wie in 9 gezeigt.
Dann lässt
eine Freigabe der Daumenkraft auf der Kolbeneinheit 16 durch
den Pipettenbenutzer zu, dass das untere Anschlagelement 46 sich
in Ansprechen auf die nach oben gerichtete Kraft der Rückstellfeder 18 mit
der Kolbeneinheit in dem Pipettenkörper 12 nach oben
bewegt. Solch eine Bewegung nach oben dauert an, bis das untere
Anschlagelement 46 mit dem Ausgangspositionsanschlag 28 in
Eingriff gelangt, wie in 10 gezeigt.
Dies hält
die Kolbeneinheit 16 in ihrer Ausgangsposition, bereit, eine
gemessene Flüssigkeitsmenge
in die Spitze der Pipette anzusaugen. Wie mit den Pipetten der 1 bis 6 wird
solch eine Ansaugung dadurch erzeugt, dass der Pipettenbenutzer
die Spitze der Pipette zu dem Behälter der Flüssigprobe bewegt. Eine Betätigung eines
Auslösemechanismus 80 zwingt dann
die Kolbeneinheit relativ zu dem feststehenden unteren Anschlagelement 46 nach
oben und bewirkt, dass der Noppen 102 außer Eingriff
mit den Fingern 96 gelangt und eine Freigabe der Ausgangspositionsverriegelung
bewirkt. Dann setzt die Kolbeneinheit 16 ihre Bewegung
nach oben zu dem oberen Anschlag 20 in Ansprechen auf die
nach oben gerichtete Kraft der Rückstellfeder 18 fort.
An dem oberen Anschlag 20 ist die Ansaugung der Flüssigprobe
beendet und die Pipette 10 ist bereit, die Probe auf die zuvor
beschriebene Art und Wei se in ein Gefäß abzugeben.
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Somit
besitzt der Pipettenbenutzer mit der Pipette 10, die die
mechanische Ausgangspositionsverriegelung umfasst, eine vollständige Kontrolle über das
Abgeben einer Probe mit der Pipette und die Ausgangspositionsverriegelung
hält den
Kolben in seiner Ausgangsposition, ohne dass der Pipettenbenutzer
eine nach unten gerichtete Kraft auf die Kolbeneinheit ausüben muss,
um die Kolbeneinheit in ihrer unteren Ausgangsposition bereit zum
Ansaugen einer Probenflüssigkeit
zu halten. Auf diese Weise überwindet
die Pipette mit der mechanischen Ausgangspositionsverriegelung gleich
wie die Pipette mit der magnetischen Ausgangspositionsverriegelung alle
Unzulänglichkeiten
bisheriger mechanischer Pipetten mit Ausgangspositionsverriegelungen.
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In
einigen Pipettieranwendungen ist es gewünscht, hoch viskose Flüssigkeiten
zu pipettieren, die dazu neigen, sogar nach einem „Ausblasen", das heißt, einer
manuellen Bewegung der Kolbeneinheit von der Ausgangsposition zu
der unteren Anschlagposition, um die gesamte überschüssige Flüssigkeit aus der Spitze zu
blasen, an den Innenwänden
der Pipettenspitze zu haften. Um solche hoch viskosen Flüssigkeiten
genauer zu pipettieren, wurde ein Verfahren einer Pipettenbedienung
entwickelt, das als „Pipettieren
im Umkehrmodus" bekannt
ist. Beim Pipettieren im Umkehrmodus wird eine Wegwerfspitze an
dem unteren Ende der Pipette angebracht und der Druckknopf vollständig hinuntergedrückt, um
die Kolbeneinheit zu der unteren Anschlagposition zu bewegen. Die
Spitze wird dann in die Probenflüssigkeit eingetaucht
und der Druckknopf freigegeben, um zuzulassen, dass die Kolbeneinheit
unter dem Einfluss der Rückstellfeder
zu der oberen Anschlagposition zurückkehrt. Der Bediener stoppt
dann für
eine oder zwei Sekunde/n oder länger,
um zuzulassen, dass die viskose Flüssigkeit in der Pipettenspitze
ein Gleichgewicht er reicht. Jegliche überschüssige Flüssigkeit wird dann von der
Außenseite
der Spitze abgestreift, ohne die Öffnung zu berühren.
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Um
die viskose Flüssigkeit
aus der Pipettenspitze abzugeben, wird das Ende der Spitze gegen die
Innenwand eines Aufnahmegefäßes platziert
und der Pipettendruckknopf wird zu der Ausgangsposition hinuntergedrückt, wo
er für
eine oder zwei Sekunde/n oder lange genug gehalten wird, bis die
Flüssigkeit
in der Pipettenspitze wieder ein Gleichgewicht erreicht hat.
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Die
Spitze wird dann aus dem Aufnahmegefäß entfernt ohne die in der
Spitze verbleibende Flüssigkeit
auszublasen. Die überschüssige Flüssigkeit
in der Spitze wird dann entweder zu der Probe zurückgegeben
oder mit der gebrauchten Spitze weggeworfen. Alternativ kann die
Pipettenspitze wieder verwendet werden, um eine weitere Probe der
viskosen Flüssigkeit
anzusaugen, indem der Benutzer damit fortfährt, eine nach unten gerichtete
Kraft auf den Druckknopf auszuüben,
um die Kolbeneinheit an ihrer Ausgangsposition zu halten, während er
die Spitze in die viskose Flüssigkeit
einsetzt und dann den Druckknopf freigibt, um zuzulassen, dass die
Kolbeneinheit in Ansprechen auf die Kraft der Rückstellfeder zu ihrem oberen
Anschlag zurückkehrt.
Diese viskose Flüssigkeitsprobe
wird dann auf die vorher beschriebene Weise aus der Spitze abgegeben,
wobei die Bewegung der Kolbeneinheit nach unten an der Ausgangsposition
angehalten wird.
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Da
es beim Pipettieren im Umkehrmodus wichtig ist, dass der Pipettenbenutzer
während
des Abgebens die Ausgangsposition für die Kolbeneinheit erkennen
kann, können
die unter Bezugnahme auf die 1–10 veranschaulichten
und beschriebenen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung für
eine Verwendung beim Pipettieren im Umkehrmodus auf die in den 11–16 veranschaulichten
Arten abgewandelt werden.
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Die 11–13 veranschaulichen
eine Abwandlung der in den 1–6 veranschaulichten
magnetischen Ausgangspositionsverriegelung, während die 14–16 eine
Abwandlung der in den 7–10 veranschaulichten
mechanischen Verriegelung zeigen, die eine Pipettenverwendung beim
Pipettieren im Umkehrmodus bewerkstelligt.
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Im
Prinzip ist die in den 1–6 beschriebene
und veranschaulichte magnetische Verriegelung 26 abgewandelt
durch (i) ein Trennen des unteren Anschlags 46 von dem
Halter 48 für
den Magneten 60, (ii) ein Zufügen einer zweiten Feder 104 in dem
Pipettenkörper 12 zwischen
einer Federhalterung 106 und einer Unterseite des unteren
Anschlagelements 46 und (iii) ein Zufügen eines zweiten unteren Anschlags 110 für den Halter 48.
Wie in den 11–13 veranschaulicht,
ist der Magnethalter 48 koaxial mit dem Kolben 34 und
derart eingerichtet, dass er axial den Kolben, die Kolbenführungsbuchse 64 und
den Magneten 60 aufnimmt. Die Federhalterung 106 umfasst
eine kreisringförmige
Stufe von dem Inneren des Pipettenkörpers 12 mit sich
seitlich erstreckenden Flächen 109 zum
Aufnehmen und Tragen einer Unterseite der Feder 104 und
einer oberen sich seitlich erstreckenden Fläche, die den zweiten unteren
Anschlag 110 für
den Halter 48 definiert. Während die Feder 104 so
an den Flächen 109 getragen
ist, erstreckt sie sich nach oben, um mit der unteren Fläche des
unteren Anschlagelements 46 in Eingriff zu gelangen, und übt fortgesetzt
eine nach oben gerichtete Kraft auf das untere Anschlagelement aus,
die es gegen den Ausgangspositionsanschlag 28 drängt, wie
in 11 gezeigt.
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Somit
gelangt die Abstandshaltefeder 70 bei einer Bedienung,
wenn die Kolbeneinheit 16 durch den eine nach unten gerichtete
Kraft auf den Druckknopf 21 (wie durch den Pfeil 105 gezeigt)
ausübenden
Pipettenbe nutzer nach unten bewegt wird mit der Oberseite des Magneten 60 in
Eingriff und drängt
den Magneten 60 und den Magnethalter 48 nach unten relativ
zu dem unteren Anschlagelement 46, bis der Halter 48 mit
dem zweiten unteren Anschlag 110 in Eingriff gelangt. Das
untere Anschlagelement 46 wird gegen den Ausgangspositionsanschlag 28 durch
die zweite Feder 104 zurückgehalten. Dies ist der Zustand
der in 11 gezeigten Pipette 10.
Wie hier gezeigt, gelangt die Unterseite des Dämpfungskolbens 74 (mit
dem ferromagnetischen Zugstück)
mit der Oberseite des unteren Anschlagelements 46 in Eingriff,
wobei das untere Anschlagelement nach oben gegen den Ausgangspositionsanschlag 28 ruht. Der
Pipettenbenutzer spürt
den Widerstand gegen eine weitere Bewegung nach unten, die durch
solch einen Kontakt und durch die zweite Feder 104 erzeugt
wird, und spürt
somit, dass die Kolbeneinheit 16 ihre Ausgangsposition
erreicht hat. Es sollte aus 11 zu
erkennen sein, dass die Ausgangspositionsverriegelung 26 nicht
in Eingriff gelangt ist und das Zugstück 74 von dem Magneten 60 getrennt
ist.
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Der
Pipettenbenutzer übt
dann weiter eine durch den Pfeil 105 dargestellte nach
unten gerichtete Kraft auf die Kolbeneinheit 16 aus. Wenn
dies geschieht, treibt der Dämpfungskolben 74 das
untere Anschlagelement 46 nach unten weg von dem Ausgangspositionsanschlag 28 zu
dem unteren Anschlag 24, wie in 12 gezeigt.
An dieser Position berührt
der das ferromagnetische Zugstück
umfassende Dämpfungskolben 74 den
Magneten 60, um mit der Ausgangspositionsverriegelung 26,
die den Magneten 60, den Magnethalter 48 und das
untere Anschlagelement 46 an dem Dämpfungskolben 74 ankoppelt,
in Eingriff zu gelangen. In Bezug auf das Ankoppeln des unteren
Anschlagelements 46 sollte angemerkt werden, dass ein kreisringförmiger Flansch 108 an
einer Unterseite des Magnethalters 48 mit der unteren Fläche des
unteren Anschlagelements 46 in Eingriff gelangt, so dass
bei einer Bewegung der Dämpfungskolben-Magnet-
und -Magnethalterkombination nach oben das untere Anschlagelement 46 sich
als eine Einheit mit der Kombination nach oben bewegt, bis das untere
Anschlagelement mit dem Ausgangspositionsanschlag 28 in
Eingriff gelangt, wie in 13 gezeigt.
Solch eine Bewegung der Kolbeneinheit 16 nach oben erfolgt
in Ansprechen darauf, dass der Pipettenbenutzer den Druckknopf 22 freigibt
und in Ansprechen auf die nach oben gerichteten Kräfte, die
durch die Rückstellfeder 18 und
die zweite Feder 104 ausgeübt werden.
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Somit
drückt
der Pipettenbenutzer, wenn es gewünscht ist, die Pipette 10 (mit
dem in den 11–13 gezeigten
Verriegelungsmechanismus) zum Pipettieren im Umkehrmodus zu verwenden,
einfach auf dem Druckknopf 22 nach unten und treibt die
Kolbeneinheit 16 zu der unteren Anschlagposition. Der Pipettenbenutzer
setzt dann die Pipettenspitze in die viskose Flüssigprobe ein und gibt den Druckknopf
frei. Die Flüssigprobe
wird in die Pipettenspitze gezogen, wenn die Kolbeneinheit 16 sich von
der unteren in 12 veranschaulichten Anschlagposition
zu der in 13 veranschaulichten Ausgangsposition
bewegt. An der Ausgangsposition von 13 betätigt der
Bediener den in den 1–6 veranschaulichten
Auslösemechanismus 80,
wodurch zugelassen wird, dass die Kolbeneinheit 16 in Ansprechen
auf die nach oben gerichtete Kraft der Rückstellfeder 18 zu
der oberen Anschlagposition zurückkehrt.
Der Pipettenbenutzer bewegt die Pipette dann zu dem Aufnahmegefäß. Mit dem
Ende der Pipettenspitze gegen eine Seitenwand des Gefäßes drückt der
Pipettenbenutzer auf den Druckknopf 22, um die Kolbeneinheit 16 von
der oberen Anschlagposition nach unten in Richtung der Ausgangsposition
zu treiben. Wenn der Pipettenbenutzer spürt, dass die Kolbeneinheit 16 die
Ausgangsposition erreicht hat, indem er den Anstieg der Kraft spürt, die
der Bewegung des Druckknopfes nach unten entgegenwirkt, hält der Benutzer
die Bewegung der Kolbeneinheit an und entfernt die Pipette aus dem
Aufnahmegefäß.
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Der
Pipettenbenutzer wirft dann die verbleibende Probenflüssigkeit
aus der Spitze aus oder wirft die verwendete Spitze, die die überschüssige Flüssigkeit
enthält,
ab. Alternativ kann der Pipettenbenutzer die Pipette in ihrer Ausgangsposition
zurückhalten,
indem er weiter eine nach unten gerichtete Kraft auf den Druckknopf 22 ausübt, um die
Kolbeneinheit 16 an ihrer Ausgangsposition zu halten, während er neuerlich
die Spitze der Pipette in die Probenflüssigkeit einsetzt. Dann, bei
einer Freigabe des Druckknopfes 22, kehrt die Kolbeneinheit
nach oben zu der oberen Anschlagposition zurück, während sie eine weitere Probenflüssigkeit
in die Pipettenspitze angesaugt hat.
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Die
gleichen Betriebsmerkmale sind der Pipette 10 mit der alternativen
Form der mechanischen Verriegelung 26, in den 14–16 veranschaulicht,
zugehörig.
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Wie
in 14 veranschaulicht ist das untere Anschlagelement 46 getrennt
von, koaxial relativ zu und umgibt ein/em Verriegelungsstück 48'. Das Verriegelungsstück 48' ist im Aufbau ähnlich dem
Magnethalter 48 der 11–13 und
ist axial relativ zu der Kolbeneinheit 16 und dem unteren
Anschlagelement 46 bewegbar. Des Weiteren trägt das Verriegelungsstück 48' Finger 96,
die das Abstandshalteelement 26c und das erste Kopplungselement 92 der mechanischen
Ausgangspositionsverriegelung 26, die unter Bezugnahme
auf die 7–10 veranschaulicht
und beschrieben ist, umfassen. Wie in der Ausführungsform der 7–10 umfasst
die mechanische Verriegelung der 11–13 ein
zweites Kopplungselement mit einem kreisringförmigen Noppen 102,
der sich von dem Kolben 34 erstreckt. Des Weiteren, wie
in der in den 11–13 veranschaulichten
Ausführungsform,
umfasst die abgewandelte mechanische Verriegelung 26 die
zweite Feder 104, die sich zwischen der Federhalterung 106 und
einer Unterseite des unteren Anschlagelements 46 erstreckt,
um das un tere Anschlagelement fortgesetzt nach oben gegen den Ausgangspositionsanschlag 28 zu
drängen.
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So
aufgebaut gelangt der kreisringförmige Noppen 102,
wenn die Kolbeneinheit 16 durch die durch den Pfeil 105 angezeigte
Kraft nach unten getrieben wird, mit der oberen Nockenfläche der
Finger 96 in Eingriff und bewegt das Verriegelungsstück 48' nach unten
axial relativ zu dem unteren Anschlagelement 46, bis das
Verriegelungsstück 48' mit dem unteren
Anschlag 110 in Eingriff gelangt. Das untere Anschlagelement 46 bleibt
in Ansprechen auf die durch die zweite Feder 104 ausgeübte nach
oben gerichtete Kraft feststehend gegen den Ausgangspositionsanschlag 28.
Eine fortgesetzte Bewegung der Kolbeneinheit 16 nach unten
bewirkt, dass der als ein Kontaktelement wirkende Dämpfungskolben 74 mit der
oberen Fläche
des unteren Anschlagelements 46 in Eingriff gelangt, wie
in 14 gezeigt. Danach treibt eine fortgesetzte Bewegung
der Kolbeneinheit 16 nach unten das untere Anschlagelement 46 von dem
Ausgangspositionsanschlag 28 weg, bis das untere Anschlagelement 46 mit
dem unteren Anschlag 24 in Eingriff gelangt, wie in 15 gezeigt.
Wenn das geschieht, wird der Noppen 102 nach unten relativ
zu dem feststehenden Verriegelungsstück 48' getrieben und die Finger 96 werden
nach außen
ausgelenkt, um solch eine Bewegung des Kolbens 34 nach unten
zu bewerkstelligen, bis die Finger nach innen schnappen und die
komplementären
Nockenflächen an
den Fingern und der Noppen in Eingriff gelangen, wie in 15 gezeigt,
um die mechanische Ausgangspositionsverriegelung in Eingriff zu
setzen.
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Danach
bewirkt eine Freigabe des Druckknopfs 22, dass die Kolbeneinheit 16,
das Verriegelungsstück 48' und das untere
Anschlagelement 46 sich als eine Einheit nach oben bewegen,
bis das untere Anschlagelement 46 mit dem Ausgangspositionsanschlag 28 in
Eingriff gelangt, wie in 16 gezeigt.
Die Ausgangspositionsverriegelung hält dann die Kolbeneinheit an
ihrer Ausgangsposition, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der in den 1–6 veranschaulichte
Auslösemechanismus 80 aktiviert wird,
um den Kolben 34 und den Noppen 102 nach oben
zu bewegen, wodurch die Ausgangspositionsverriegelung freigegeben
und zugelassen wird, dass die Kolbeneinheit 16 unter dem
Einfluss der Rückstellfeder 18 zu
ihrer oberen Anschlagposition zurückkehrt.
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So
aufgebaut funktioniert die Pipette 10 mit der alternativen
Version der in den 14–16 veranschaulichten
mechanischen Verriegelung beim Pipettieren im Umkehrmodus auf die
selbe Art und Weise wie zuvor in Bezug auf die abgewandelte magnetische
Verriegelung der 11–13 beschrieben.
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Während spezielle
bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung hierin oben stehend veranschaulicht und
beschrieben wurden sollte einzusehen sein, dass bei den bevorzugten
Ausführungsformen Änderungen
und Abwandlungen vorgenommen werden können. Zum Beispiel können in
sowohl der magnetischen Verriegelungs- als auch der mechanischen
Verriegelungsversion der vorliegenden Erfindung die aktiven Elemente,
die die Verriegelung umfassen, vertauscht sein. Zum Beispiel kann für die magnetische
Verriegelung, anstatt dass das Zugsstücks 74 derart gesichert
ist, dass es sich mit dem Kolben 34 bewegt, der Magnet 60 so
befestigt sein, und anstatt dass der Halter 48 den Magneten 60 sichert,
kann der Halter 48 das Zugstück 74 sichern. Solch
ein Vertauschen der Teile ist beispielsweise in den 11–13 angezeigt,
wo „(60)" neben der Nummer „74" steht und „(74") neben der Nummer „60" steht. In ähnlicher
Weise können
die aktiven Elemente der in den 7–10 und 14–16 veranschaulichten
mechanischen Verriegelung mit den Fingern 96 vertauscht
sein und befestigt sein, um sich mit dem Kolben 34 und
dem Zug stück 74 zu
bewegen, und durch den Halter 48 oder das Verriegelungselement 48' getragen sein.
Somit steht beispielsweise in den 14–16 „(48')" neben der Nummer „74" und „(74')" steht neben der
Nummer „48'", um das Vertauschen
der Teile anzuzeigen. Demgemäß soll die
vorliegende Erfindung in ihrem Umfang ausschließlich durch die nachfolgenden
Ansprüche
begrenzt sein.