DE8011180U1

DE8011180U1 - Mikro-pipette

Info

Publication number: DE8011180U1
Application number: DE19808011180
Authority: DE
Original assignee: R.C.C. Ricerche di Chimica Clinica S.r.l, Mailand (Italien)
Priority date: 1979-04-27
Filing date: 1980-04-24
Publication date: 1980-07-31
Also published as: FR2455270A3; BR8002546A; GB2048712A; AR222871A1; FR2455270B3; IT7921447V0

Description

Gesthuysen & Leutwein

80.098,sr 21. April 1980

Gebrauchsmusteranmeldung

R. C. C. RICERCHE DI CHIMICA CLINICA S. r. 1.

Via Giacomo Leopardi 27

20 123 Milano / Italien

Mikro-Pipette

Die Erfindung betrifft eine Mikro-Pipette zur wiederholten Abgabe eines vor bestimmten Flüssigkeitsvolumens oder eines Mehrfachen davon, mit einem Grundkörper mit Handgriff, mit einer im Grundkörper angeordneten und mit in gleichmäßigen Abständen angeordneten Kerben versehenen Stange, mit einer am Grundkörper befestigbaren Pipettenspitze (die üblicherweise nach Art einer Spritzdüse ausgebildet ist und den Auslaß für die zu pipettierende Flüssigkeit bildet) sowie mit einer durch eine Drucktaste betätigbaren Vorschubeinrichtung zum schrittweisen Vorschub der Stange.

Es sind (aus der Praxis) Mikro-Pipetten bekannt, die zwar die Abgabe kleiner und konstanter Flüssigkeitsvolumen erlauben. Dabei besteht jedoch der Nachteil, daß die Abgabe eines Mehrfachen eines vorbestimmten Einheitsvolumens nur in der Weise möflich ist, daß die Betätigung der Drucktaste entsprechend häufig wiederholt wird. Es kommt hinzu, daß diese bekannten

Patentanwälte · Dipl.-lng. Hans Dieter Gesthuysen · Dipl.-Phys. Dr. Klaus Leutwein 4300 Essen 1, Huysserialtefei5;Telefon"::0201/233917,Telex: 08/57 9990

Gesthüysen & Leutwein

Mikro-Pipetten verhältnismäßig kompliziert und damit kostenaufwendig aufgebaut sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mikro-Pipette der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, bei der durch jeweils einmalige Betätigung der Drucktaste sowohl ein kleines, konstantes Flüssigkeitsvolumen, das gleichsam ein Einheitsvolumen darstellt, als auch ein Mehrfaches bzw. verschiedene Mehrfache dieses Flüssigkeitsvolumens abgegeben werden können. Zugleich wird eine einfache, zuverlässige und kostengünstige Ausbildung einer solchen Mikro-Pipette angestrebt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stange den Grundkörper in Längsrichtung durchsetzt und an einem Ende einen mit der Pipettenspitze zusammenwirkenden Kolben trägt, und daß die Vorschubeinrichtung im wesentlichen aus einem Kulissenteil, das in aufeinanderfolgende Kerben der Stange einrückbar ist, und aus einer zwischen zwei Lagen hin- und herschwenkbaren und durch die Drucktaste betätigbaren Klinke besteht, wobei das Kulissenteil an der Klinke gelagert ist und wobei zur Einstellung des Verstellweges des Kulissenteils über eine oder mehrere Kerben der Stange der Hubweg der Drucktaste mittels einer Verstelleinrichtung einstellbar ist. Das vorbestimmte Einheitsvolumen ist dabei im wesentlichen durch die Grundfläche des Kolbens und durch den Kolbenhub, d. h. durch den Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kerben der Stange, bestimmt. Je nachdem, über wieviele Kerben sich der Verstellweg des Kulissenteils erstreckt, werden unterschiedliche Vielfache des Einheitsvolumens abgegeben.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Schutzansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung, in der die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert wird.

Es zeigen:

Gesthuysen & Leutwein

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Mikro-Pipette, Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1 im Schnitt H-II, Fig. 3 einen Ausschnitt aus dem Gegenstand der Fig. 2,

Fig. 4 in vergrößerter Darstellung einen Querschnitt IV-IV des Gegenstands der Fig. 2,

Fig. 5 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt V-V des Gegenstands der Fig. 2.

Die in den Figuren dargestellte Mikro-Pipette besteht zunächst aus einem gehäuseartigen Grundkörper 1, der beispielsweise aus einem Kunststoff besteht und aus zwei Halbschalen 2, 3 aufgebaut ist, die auf geeignete Weise miteinander verbunden sind. Form und Abmessungen des Grunukörpers 1 sind so gewählt, daß der Grundkörper 1 sich von einem Benutzer bequem und sicher mit der Hand ergreifen läßt. Die Halbschale 2 stellt ein Aufnahmeteil für die einzelnen, nachfolgend erläuterten Bauteile da;·, während die Halbschale 3, wie in den Figuren angedeutet, im wesentlichen eine Abdeckung darstellt.

Die Halbschale 2 ist axial von einem stabförmigen Bauteil, nämlich einer Stange 4, durchsetzt, die in an den Enden der Halbschale 2 vorgesehenen Buchsen 4', 4" geführt ist, an einem Ende mit einem Gewindeknopf 5 versehen ist und am entgegengesetzten Ende einen aus Gummi oder einem anderen geeigneten Material bestehenden Kolben 6¹ trägt. Das Mittelteil der Stange 4 (vgl. Fig. 3) weist eine Mehrzahl von Kerben 6 in Form umlaufender Einschnitte auf, die in gleichen Abständen aufeinander folgen und durch Bünde voneinander getrennt sind, die als sich in Richtung zum Kolben 6' verjüngende Kegelstümpfe ausgebildet sind.

Gesthüysen & Leutwein

Seitlich an der Halbschale 2 des Grundkörpers 1 ist eine Drucktaste 7 angeordnet, und zwar an einer solchen Stelle, daß sie ohne weiteres etwa mittels des Zeigefingers einer den Grundkörper 1 haltenden Hand betätigt werden kann. Die Drucktaste 7 ist mit einem Ansatz 8 verbunden, der in seinem mittleren Bereich eine Einsenkung aufweist, wobei eine Ausnehmung 9 gebildet ist, die an ihrer Unterseite von einem mit einem Längsschlitz 10 versehenen Abschnitt sowie seitlich von zwei einander gegenüberstehenden und zur Längsachse des Ansatzes 8 im wesentlichen senkrechten Wänden 11, 11' begrenzt wird (vgl. Fig. 4). Im Grundkörper 1 ist eine Klinke 12 um einen Drehpunkt 13 schwenkbar gelagert. Das der Drucktaste 7 gegenüberliegende Ende 8' des Ansatzes 8 greift an einem am oberen Ende der Klinke 12 vorgesehenen Arm 12' an. Eine Feder 14 greift einerseits am gegenüberliegenden Ende 12" der Klinke 12 und andererseits an einem Klötzchen 15 an, das aus einem Material mit verhältnismäßig hohem Reibungskoeffizienten, beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoff, besteht. Das Klötzchen 15 ist in einem Sitz, der im Bereich 17 größter Stärke der Halbschale 2 in diese eingeformt ist, frei verschiebbar und weist eine Bohrung 18 auf, die von der Stange 4 durchsetzt ist.

An einem Vorsprung 19 der Klinke 12 ist - auf eine Achse 20 drehbar - ein Kulissenteil 21 gelagert, dessen freies Ende 21■ halbkreisförmig ausgebildet ist (vgl. Fig. 5) und mit den im mittleren Bereich der Stange 4 vorgesehenen Kerben 6 zusammenwirkt. Eine Feder 22 ist einerseits am Kulissenteil 21 und andererseits an einem Sitz 23 abgestützt, der an der Klinke 12 unterhalb ihres Drehpunkts 13 vorgesehen ist. Außerdem ist das Kulissenteil 21 mit einem nachfolgend noch näher erläuterten Vorsprung 21" versehen.

Am oberen Teil der Halbschale 2 ist eine Verstelleinrichtung angeordnet. Man erkennt zunächst ein mit zur Längsachse der Stange 4 paralleler Achse angeordnetes Einstellorgan, das insgesamt mit 24 bezeichnet ist und einen oberen Abschnitt 25 aufweist, der axial in einem Sitz 26 der Halbschale 2 geführt ist und mehrere (im dargestellten Ausführungsbeispiel drei) Einschnitte 27 oder Kerben aufweist. Senkrecht zum Einstellorgan 24 ist ein

Gesthüysen & Lfeutwein

Halteorgan 29 angeordnet, das vorübergehend, etwa entgegen einer Federkraft, in Richtung des Pfeils F aus seinem Sitz 30 herausgenommen werden kann. Am Kopf des Halteorgans 29 ist ein Ansatz 28 vorgesehen, der wahlweise in einer der Einschnitte 27 eingerückt werden kann. Im übrigen sind die Teile 24 und 29 jeweils mit Griffknöpfen 31 und 32 versehen.

In einem mittleren Abschnitt 33 weist das Einstellorgan 24 mehrere (im dargestellten Ausführungsbeispiel drei) Stufen 34 auf, die entsprechend dem Abstand zwischen den Einschnitten 27 aufeinander folgen.

Das Unterteil 35 des Einstellorgans 24 besteht im wesentlichen aus einem Zapfen, der durch den Schlitz 10 des Ansatzes 8 geführt und in einem Sitz 36 der in dem Abschnitt 17 größerer Stärke der Halbschale 2 ausgenommen ist, axial frei verstellbar ist.

In dem dem Einstellorgan 24 gegenüberliegenden Endteil der Halbschale 2 ist eine Ausnehmung 37 vorgesehen, in der ein Zylinderelement 38 axial verstellbar gelagert ist. Das Zylinderelement 38 ist an der Halbschale 2 drehfest gehalten durch einen Stift 39, der in eine seitlich am Element 38 vorgesehene längliche Ausnehmung 40 einfaßt. Ferner ist das Zylinderelement 38 mit einer von der Stange 4 durchsetzten Axialbohrung 42 versehen, an einer axialen Verstellung aber durch eine Feder 42 gehindert, die in der Ausnehmung 37 zwischen einer Hülse 4' und einem Sitz 38' im oberen Teil des zylindrischen Elements 38 angeordnet ist. Beide Halbschalen 2, 3 weisen einander gegenüberstehende Einschnitte 43 auf, die zusammen mit einer axialen Öffnung 44 einen T-förmigen Sitz zur Aufnahme eines mit Flügeln versehenen Abschnitts 45 einer Pipettenspitze 46 bildet.

Wie die Figuren 1 und 5 zeigen, ist an der Halbschale 3 ein Knopf 47 vorgesehen, der an einem Schieber 48 befestigt ist. Der Schieber 48 läßt sich in einer in der Halbschale 3 vorgesehenen Ausnehmung 49 in Richtung des Pfeils F' gleitend zwischen zwei Stellungen verschieben, wobei das Ende 48' des

Geisthuysen & LeutWein ''

Schiebers 48 dem Vorsprung 21" am Kulissenteil 21 zugeordnet ist, und zwar so, daß in einer der Stellungen des Schiebers 48 das Ende 21' des Kulissenteils 21 aus den Kerben 6 der Stange 4 herausgehoben ist.

Die vorstehend beschriebene Mikro-Pipette erlaubt es, wie eingangs bereits angedeutet, wiederholbar nacheinander kleine, konstante Flüssigkeitsvolumina und/oder Mehrfache davon zu pipettieren. Die Größe des jeweiligen Flüssigkeitsvolumens wird durch die Teilung der Kerben 6 und den Querschnitt des Kolbens 6' bestimmt, wobei dem Querschnitt des Kolbens 6' selbstverständlich der Innenquerschnitt der Pipettenspitze 46 entspricht.

Bei der nachfolgenden Erläuterung der Arbeitsweise der beschriebenen Mikropipette sei angenommen, daß die Mikro-Pipette zur wiederholbaren Abgabe eines Flüssigkeitsvolumens von jeweils 10,ul oder einem Mehrfachen davon vorgesehen ist.

Zunächst wird die Pipettenspitze 26 am Grundkörper 1 dadurch befestigt, daß der mit den Flügeln versehene Abschnitt 45 in die öffnung 44 so weit eingeschoben wird, bis das Zylinderelement 38 unter Kompression der Feder 42 entsprechend weit eingeschoben ist, und anschließend wird die Pipettenspitze um 90° um ihre Längsachse verdreht, so daß die Flügel des Abschnitts 45 in die Einschnitte 43 eintreten. Durch die Kraft der Feder 42 ist gewährleistet, daß die Piepettenspitze 46 am Grundkörper 1 zuverlässig festgehalten ist, zugleich ist der Kolben 6' dabei genau axial zur Pipettenspitze ausgerichtet.

Zum Füllen der beschriebenen Mikro-Pipette mit einer zu pipettierenden Flüssigkeit wird zunächst der Kolben 6' durch Beaufschlagung des mit der Stange 4 verbundenen Knopfes 5 in Richtung des Pfeils F" bis zum Boden gebracht. Diese Bewegungsrichtung wird vom Kulissenteil 21 wegen dessen Anordnung gegenüber der Stange 4 nicht blockiert. Anschließend wird die Flüssigkeit aus einer (nicht dargestellten) Ampulle angesaugt, indem die Stange 4 in Richtung des Pfeils F"¹ zurückgezogen wird. Dazu wird zunächst

Ill ti· lift i

111 ItI «III /

ItIIIIIIIIII* / '

) j ■ "ι l 1 1 Ι 1 1 I I 1 I ■ J

'-· ■ ■ I III*

Gesthuysen & LeutWein " "

j das Kulissenteil 21 aus den Kerben 6 der Stange 4 ausgerückt, und zwar dadurch, } daß mittels des Knopfes 47 der Schieber 48 in Richtung des Pfeils F¹ verschoi ben wird, bis das Endteil 48' des Schiebers 48 am Vorsprung 21" des Kulissen-

[_; teils 21 angreift.

'■■. Zur Abgabe von jeweils einem Flüssigkeitsvolumen von 10,ul werden Einstellor-

l\ gan 24 und Halteorgan 29 so eingerichtet, wie das in der Fig. 2 dargestellt

; ist, wobei also der Ansatz 28 im Eingriff mit der obersten Raste 27 steht, die

; der Wirklage der obersten Stufe 34 entspricht.

. Der Hub der Drucktaste 7 wird nach deren Betätigung in Richtung des Pfeils A

';■ durch Anlage der Wand 11 an dieser obersten Stufe 34 begrenzt. Diesem Hub entspricht eine Verschwenkung der Klinke 12 in Richtung des Pfeils H¹ um einen

i solchen Betrag, daß das Ende 21' des Kulissenteils 21 in Eingriff mit der un-

|; mittelbar darüber befindlichen Kerbe 6 gelangt. Die Feder 14 wird dabei auf-

: grund der Verschwenkung der Klinke 12 komprimiert, drückt dabei die Innenwan-

'[' dung der Bohrung 18 des Klötzchens 15 gegen die Stange 4 und führt damit zu

I einer Bremswirkung, durch die die Stange 4 festgehalten wird. Wird die Druckte

:· taste 7 freigegeben, so wird die Klinke 12 durch die Feder 14 wieder in ihre Ausgangslage zurückgedrückt, wobei entsprechend auch die Drucktaste 7 in ihre ; Ausgangsstellung gelangt. Zugleich wird dabei das Kulissenteil 21 nach unten ; geschoben, und aufgrund des Eingriffs des Endes 21' in der jeweiligen, gerade oberhalb befindlichen Kerbe 6 erfolgt eine Verstellung der Stange 4 und damit des Kolbens 6' um einen Schritt in Richtung des Pfeils F", wobei genau das vorbestimmte Flüssigkeitsvolumen von 1(LuI abgegeben wird. Dies wiederholt sich bei jeder Betätigung und Freigabe der Drucktaste 7.

Für eine Mehrfachabgabe, beispielsweise von 20,ul, muß bei jeder einzelnen Betätigung und Entlastung der Drucktaste 7 der Ansatz 28 in Eingriff mit der zweiten Kerbe 27 am Einstellorgan 25 gebracht werden. Dazu wird das Halteorgan 29 kurzzeitig herausgezogen in Richtung des Pfeils F, das Einstellorgan 24 entsprechend angehoben und damit die zweite Stufe 34 in Wirkstellung ge-

Ill 111 1(1» / /

j ι 1 ι ι t I I I · ■ J

■ III·

Gesthuysen & LeutWein " "

bracht. Bei dieser Einstellung erfolgt beim Eindrücken der Drucktaste 7 eine Schwenkung der Klinke 12 derart, daß das Ende 21' des Kulissenteils 21 mit der zweiten Kerbe 6 oberhalb der Ausgangsstellung in Eingriff kommt. Bei der anschließenden Freigabe der Drucktaste 7 erfolgt entsprechend ein doppelter Hub des Kolbens 6' unter Abgabe von 2(hul. Dies wiederholt sich bei jeder Betätigung und Freigabe der Drucktaste 7.

Für eine Mehrfachabgabe von 30/Ul wird in entsprechender Weise vorgegangen, indem der Ansatz 28 mit der dritten Kerbe 27 in Eingriff gebracht und folglich die dritte Stufe 34 in Wirkstellung gebracht wird. Bei dieser Einstellung gelangt das Ende 21' des Kulissenteils 21 jeweils in Eingriff mit der dritten Kerbe 6 der Stange 4 oberhalb der Ausgangslage.

Eine Änderung des - im vorstehenden Beispiel mit 10,ul angenommenen Einheitsvolumens ist dadurch möglich, daß die Stange 4 ausgetauscht wird gegen eine andere Stange, bei der die Kerben 6 in anderem Abstand aufeinanderfolgen. Stattdessen oder zusätzlich kann der Kolben 6¹ gegen einen entsprechenden anderen Kolben von anderem Querschnitt ausgetauscht werden, wobei selbstverständlich die notwendige Anpassung an den lichten Querschnitt der Pipettenspitze 46 zu beachten ist.

Der Austausch der Stange 4 ist in einfacher Weise dadurch möglich, daß diese entweder nach Abschrauben des Knopfes 5 nach unten oder nach Ausrücken des Kulissenteils 21 mittels des Knopfes 47 nach oben herausgezogen wird, wobei ggf. der Kolben 6' abgenommen werden kann.

Claims

Gesthüysön & LfeutWein Schutzansprüche:

1.JMikro-Pipette zur wiedrholten Abgabe eines vorbestimmten Flüssigkeitsvolumens oder eines Mehrfachen davon, mit einem Grundkörper mit Handgriff, mit einer im Grundkörper angeordneten und mit in gleichmäßigen Abständen angeordneten Kerben versehenen Stange, mit einer am Grundkörper befestigbaren Pipettenspitze sowie mit einer durch eine Drucktaste betätigbaren Vorschubeinrichtung zum schrittweisen Vorschub der Stange, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (4) den Grundkörper (1) in Längsrichtung durchsetzt und an einem Ende einen mit der Pipettenspitze (46) zusammenwirkenden Kolben (6¹) trägt, und daß die Vorschubeinrichtung im wesentlichen aus einem Kulissenteil (21), das in aufeinanderfolgende Kerben (6) der Stange (4) einrückbar ist, und aus einer zwischen zwei Lagen hin- und herschwenkbaren und durch die Drucktaste (7) betätigbaren Klinke (12) besteht, wobei das Kulissenteil (21) an der Klinke (12) gelagert ist, und wobei zur Einstellung des Verstellweges des Kulissenteils (21) über eine oder mehrere Kerben (6) der Stange (4) der Hubweg der Drucktaste (7) mittels einer Verstelleinrichtung einstellbar ist.

2. Mikro-Pipette nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein frei in einem im Grundkörper (1) ausgenommenen Sitz (16) verstellbares und mit einer Bohrung (18) versehenes Klötzchen (15), wobei die Stange (4) die Bohrung (18) durchsetzt und wobei das Klötzchen (15) elastisch mit der Klinke (12) verbunden ist und in einer Klemmlage der Klinke (12) als Bremse für die Stange (14) wirkt.

3. Mikro-Pipette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung ein verstellbares Anschlagglied (33) mit mehreren nach Lage bzw. Abständen unterschiedlichen Anschlagflächen (34) zur Hubbegrenzung der Drucktaste (7) aufweist.

t till

Geötnüysän & Leutvvein

4. Mikro-Pipette nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der am Ende der Stange (4) angeordnete Kolben (6¹) abnehmbar und austauschbar ist.

5. Mikro-Pipette nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucktaste (7) seitlich am Grundkörper (1) angeordnet ist und mit einem Ansatz (8¹) an einem Arm (12¹) der Klinke (12) angreift und daß die Klinke (12) am Grundkörper (1) angelenkt und unter Betätigung durch die Drucktaste (7) in einer zur Stange (4) parallelen, vorzugsweise die Längsachse der Stange (4) enthaltenden Längsebene verschwenkbar ist.

6. Mikro-Pipette nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Freigabeeinrichtung zum Ausrücken des Kulissenteils (21) gegenüber den Kerben (6), wobei die Freigabeeinrichtung aus einem Schieber (48) besteht, der mittels eines an der Außenseite des Grundkörpers (1) angeordneten Betätigungsknopfes (47) zwischen zwei Stellungen verschiebbar ist und in einer Stellung am Kulissenteil (21) bzw. an einem Vorsprung (21") des Kulissenteils (21) angreift.

7. Mikro-Pipette nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (4) aus dem Grundkörper (1) in Längsrichtung herausziehbar und gegen eine andere Stange, ggf. gegen eine Stange mit anderem Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Kerben, austauschbar ist.

8. Mikro-Pipette nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pipettenspitze (46) durch einen Bajonett-Verschluß am Grundkörper (1) gehalten ist, wobei im Innenraum (37) des Grundkörpers (1) elastische Mittel (42) angeordnet sind, um die Pipettenspitze (46) in ihrer vorbestimmten Lage festzuhalten.