EP0076222B1 - Automatische Pipettiereinrichtung - Google Patents

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EP0076222B1
EP0076222B1 EP82440027A EP82440027A EP0076222B1 EP 0076222 B1 EP0076222 B1 EP 0076222B1 EP 82440027 A EP82440027 A EP 82440027A EP 82440027 A EP82440027 A EP 82440027A EP 0076222 B1 EP0076222 B1 EP 0076222B1
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Jean Bajard
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • B01L3/0203—Burettes, i.e. for withdrawing and redistributing liquids through different conduits

Definitions

  • the present invention relates to the field of handling volumes of liquids for operations such as taking samples or dispensing reagents or dilutions, and relates to an automatic pipetting device intended for this purpose.
  • a pipette in particular of the bulb type, to which are added two photoelectric detectors signaling the arrival of the meniscus at a high position and at a low position, a three-way valve and two positions and a piping and reservoir system allowing circulation of the liquid by gravity, alternately to fill the pipette from a reservoir, in one position of the valve, then to empty said pipette in another container, in the other position the valve, the filling and emptying of the pipette being checked by checking the position of the meniscus by means of the detectors.
  • the present invention aims to overcome these drawbacks.
  • an automatic pipetting device which is constituted by an automatic pipetting actuator and by a pipette block forming two dissociable sub-assemblies, the pipette block being removably mounted in the actuator, even in the filled state, while remaining sealed, and consisting of a pipette connected at its lower end to a three-way valve and three positions, provided with a drive member, and which is extended by piping elements, one of which leads to a product reservoir, the pipette being provided at its upper end with a sealed pneumatic connection device also used for positioning the pipette, and the automatic pipetting actuator consisting of a stepper motor provided with a withdrawable coupling for driving the valve of the pipette block, by a photoelectric meniscus detection assembly comprising a movable detector driven in translation, by a pneumatic suction and discharge device connected to the pipette, by an electronic control unit provided with a control and display panel, and by a quick blocking lever of the pipette block
  • the automatic pipetting device is essentially constituted by an automatic pipetting actuator 1 and by a pipette block 2, which form two dissociable subsets.
  • the pipette block 2 is removably mounted in the actuator 1 and is formed by a pipette 3 connected at its lower end to a three-way, three-position valve 4, provided with a drive member 5, which is extended by piping elements 6, one of which leads to a product reservoir 7.
  • a sealed pneumatic connection device 8 which is also used for its positioning.
  • the automatic pipetting actuator 1 is constituted by a stepping motor 9 provided with a withdrawable coupling 10 for driving the valve 4 of the pipette block 2, by a assembly 11 for photoelectric detection of the position of the meniscus, by a pneumatic suction and delivery device 12 connected to the pipette 3, by an electronic control assembly 13 provided with a control and display panel 14, and by a lever 15 for quick locking of the pipette unit 2.
  • the valve 4 is housed in a valve body 16 used for centering the pipette 3 and having openings 17 for connecting the pipe elements 6 (FIG. 3), and is constituted by a base 18 (FIG. 4) having the form d '' a disc and comprising, on one face around its center, a raised part 19 with a perfectly flat and polished surface forming a first sealing part, and in which three channels 20, 21 of which perpendicularly end, lead to the opposite face of the disc, and the third of which, 21, is connected to a perpendicular channel 22 ending in a cut plane 23 at the periphery of the disc 18 for the connection of the pipette 3, by a rotary valve 24 forming the second piece of sealing and also comprising a perfectly flat and polished face, in which is provided a cell 25 of curved shape (FIG. 5).
  • the channels 20, 21 are advantageously arranged at 120 ° from each other, and the cell 25 has an angle at the center, enclosing its ends, of 120 °.
  • the ends of the cell 25 can be superimposed exactly on the orifices of the channel 21 and of one of the channels 20 in one of its rotational positions, or on the orifices channel 21 and the other channel 20 in the other position of rotation, no connection being established in the middle position of the valve 24 and the channels 20, 21 being closed in a sealed manner in this position.
  • the valve 24 On the face opposite to that carrying the cell 25, the valve 24 is provided with a central contact surface 26 and two or more recesses 27 distributed at regular intervals on the periphery, these recesses cooperating with drive pins 28 integral with a part forming the coupling member 5 so as to produce a peripheral drive, this part 5 being pressed punctually in its center on the surface 26, one or the other of these two parts in contact having for this purpose a domed shape, and being loaded by tension springs 29 by means of a transverse key 30, or the like, this part 5 being, moreover, guided in a sleeve 31 for mounting in the body 16, where it is immobilized by means of a pressure screw 32, or a similar securing device, the assembly of springs 29 and transverse key 30 forming an automatic return device in the middle position of the valve 4.
  • the coupling member 5 is provided with a transverse slot 33, arranged along the vertical axis of the pipette and allowing its drive connection with the coupling 10 of the motor 9.
  • valve 4 a perfect seal is obtained between its constituent elements and its rapid rotation drive can be carried out without overturning effect, the bearing force being applied to the center of the valve 24 without requiring a very precise orientation of the drive member 5.
  • the provision of at least two clearances 27 for training, or a higher number of these clearances arranged at regular intervals helps to avoid a couple of overturning, these clearances 27 and the corresponding pins 28 also having the effect of maintaining the coaxiality between valve 24 and base 18.
  • the base 18 and the valve 24 are advantageously made of a material resistant to corrosion by chemical agents, and they are dimensioned in such a way that the joint widths make it possible to obtain the internal and external seals essential in all positions.
  • the valve body 16 Perpendicular to the drive member 5, the valve body 16 is provided with a bore 34 allowing the positioning of the pipette 3 by means of pins 35 cooperating with a circular groove of a metallic cylindrical sleeve 36 fixed on the lower end of the pipette 3 coaxial therewith and resting on the cut plane 23 of the base 18 of the valve 4 with the interposition of a compressed seal 37, this sleeve always having the same outside diameter, whatever the outside diameter of the pipette and the caliber of the pipette. Thanks to this embodiment, the pipette 3 is secured to the valve body 16 without residual play, and the positioning of the block 16 will automatically cause that of the pipette 3.
  • the sealed pneumatic connection device 8 fitted to the upper end of the pipette 3 is in the form of a sleeve similar to that fitted to the lower part of the pipette 3, this sleeve cooperating, on the one hand, with a guide bore (not shown) positioned in the actuator 1 and, on the other hand, with a compressible seal connected to the pneumatic device 12 for suction and discharge.
  • This device 12 allows the movement of the liquids handled by vacuum for the suction and by relative overpressure for the discharge, that is to say the distribution of the liquids.
  • any pipette can be mounted, regardless of its size, in any valve body to form a pipette block of constant size, and all the pipette blocks 2 thus formed can be mounted perfectly interchangeably in the actuator 1.
  • the pipettes 3 used consist of calibrated calibrated tubes, that is to say of constant section over their entire length, provided with two graduation lines engraved at a distance from each other corresponding to the nominal volume of the pipette.
  • the inside diameters of these tubes may vary slightly, the distances between the lines can therefore also vary, so that the actuator 1 must be equipped with a device which takes account of this possible variation.
  • the assembly 11 for photoelectric detection of the position of the meniscus is arranged in the actuator 1 parallel to the pipette 3 and is constituted by a lower fixed detector 38 at the level of which the lower graduation lines of all the pipettes 3, and by an upper mobile detector 39 displaceable by means of a screw-nut assembly 40, or similar device, by a stepping motor 41, which is controlled by the electronic control assembly 13 as a function of data relating to the calibration of the pipette block 2 considered, composed on the control and display panel 14.
  • the lower detector 38 is held in abutment at the lower graduation lines of the pipettes 3 by means of an elastic device with springs, or the like, and can be retracted under the action of a push from the upper mobile detector 39 when the latter is moved down until it reaches said level of the lower graduation lines of the pipettes 3, so that the entire useful or nominal volume of the pipette 3 can be used as a burette.
  • the electronic control unit 13 is provided with calculation means, which make it possible to determine for the pipette block 2 considered intermediate volumes as a function of requirements.
  • the lever 15 for rapid locking of the pipette block 2 is advantageously an eccentric or elastically loaded lever, simultaneously carrying out the sealed application of the upper end of the pipette 3 against the guide bore of the actuator 1, l clutch between the drive member 5 of the valve 4 and the coupling 10 of the stepping motor 9, and the locking in position of the pipette block 2 in the actuator 1 with simultaneous alignment of the pipette 3 with the axis of the detectors 38 and 39, an unlocking of the lever 15 having the effect of instantaneously releasing the pipette block 2 for its possible replacement by another.
  • the pipette block 2 can be arranged, together with other pipette blocks, on an alternative or continuous, circular or linear transport device, of the type known, its establishment and maintenance in the actuator 1, as well as its removal being carried out automatically by said transport device by means of a jack, or the like.
  • the pipette block 2 being able to easily and quickly be interchanged, and the program for the new pipette block in place can be dialed using its distinctive number.

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Claims (12)

1. Automatische Pipettiervorrichtung, bestehend aus einem automatischen Pipettier-Betätigungsgerät (1) und aus einem Pipettenblock (2), welche zwei von einander trennbare Teilsysteme bilden, wobei der Pipettenblock (2) in dem Betätigungsgerät (1), selbst in gefülltem Zustand, abnehmbar montiert ist, dabei jedoch dicht verschlossen bleibt, und bestehend aus einer Pipette (3), die an ihrem unteren Ende mit einem Schieber (4) mit drei Ausgängen und drei Positionen verbunden, mit einem Antriebsorgan (5) versehen ist, und die durch Rohrleitungselemente (6) verlängert wird, wovon eines zu einem Produktbehälter (7) führt, wobei die Pipette (3) an ihrem oberen Ende mit einer dichten, pneumatischen Anschlußvorrichtung (8) ausgestattet ist, die ebenso zur Positionierung der Pipette (3) dient, das automatische Pipettier-Betätigungsgerät (1) aus einem Schaltschrittmotor (9) besteht, der mit einer herausziehbaren Kupplung (10) für den Antrieb des Schiebers) (4) des Pipettenblocks (2) versehen ist, aus einer photoelektrischen Detektoreinheit (11) für den Meniskus, bestehend aus einem beweglichen Detektor (39), der verschoben wird, aus einer mit der Pipette (3) verbundenen pneumatischen Vorrichtung (12) für das Ansaugen und Verdrängen, aus einer mit einem Schalt- und Sichtfeld (14) versehenen, elektronischen Steuereinheit (13), und aus einem Hebel (15) zur Schnellsperrung des Pipettenblocks (2), wobei die Trennbarkeit der beiden Teilsysteme von dem Einstecken und Herausziehen herrührt, das gleichzeitig einerseits im unteren Teil des Pipettenblocks (2) über die Kupplungsvorrichtung des Schiebers an seinen Antriebsmotor, und andererseits an dem oberen Ende der Pipette (3) durch die pneumatische Anschlußvorrichtung (8) durchgeführt wird, so daß die Trennung der beiden Teilsysteme ungeachtet der Füllhöhe der Pipette (3) erfolgen kann, wobei die Flüssigkeit derselben in dieser eingeschlossen bleibt und niemals mit dem Betätigungsgerät (1) in Kontakt tritt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (4) in einem Schiebergehäuse (16) untergebracht ist, das zur Zentrierung der Pipette (3) dient und Öffnungen (17) zur Verbindung der Rohrleitungselemente (6) aufweist, und aus einer Fußplatte (18) besteht, welche die Form einer Scheibe hat und auf einer Seite rund um ihr Zentrum einen erhabenen Teil (19) mit vollkommen planer und geschliffener Oberfläche aufweist, welche ein erstes Dichtungsstück bildet, und in welcher lotrecht drei Kanäle (20, 21) enden, wovon zwei (20) auf der gegenüberliegenden Fläche der Scheibe enden, und der dritte (21) mit einem lotrechten Kanal (22) verbunden ist, der in einer abgeschnittenen Ebene (23) an der Peripherie der Scheibe (18) für den Anschluß der Pipette (3) mündet, aus einer Drehverschlußklappe (24), die das zweite Dichtungsstück bildet und ebenfalls eine vollkommen plane und geschliffene Fläche aufweist, in der eine Zelle (25) in Bogenform vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (20, 21) vorteilhaft in einem Winkel von 120° voneinander angeordnet sind, und die Zelle (25) im Zentrum einen ihre beiden Enden einschließenden Winkel von 120° aufweist, so daß nach Auflegen der Klappe (24) auf der Fußplatte (18) die Enden der Zelle (25) sich exakt auf die Öffnungen des Kanals (21) und einen der Kanäle (20) in einer ihrer Drehpositionen legen können, oder auf die Öffnungen des Kanals (21) und von dem anderen Kanal (20) in der anderen Drehposition, wobei in der Mittelstellung der Klappe (24) keinerlei Verbindung hergestellt wird, und die Kanäle (20, 21) in dieser Position dicht verschlossen werden.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der die Zelle (25) tragenden, gegenüberliegenden Fläche die Klappe (24) mit einer zentralen Kontaktfläche (26) versehen ist, und mit zwei oder mehreren Ausgängen (27), die in regelmäßigen Abständen über der Peripherie verteilt sind, wobei diese Ausgänge mit Mitnehmeransätzen (28) zusammenwirken, die mit einem Stück fest verbunden sind, welches das Kupplungsorgan (5) bildet, um einen peripherischen Antrieb durchzuführen, wobei sich dieses Stück (5) punktförmig in seinem Zentrum auf der Fläche (26) abstützt, das eine oder andere dieser beiden Kontaktstücke zu diesem Zweck eine ballig gedrehte Form hat, und mit Zugfedern (29) mittels eines querverlaufenden Befestigungskeils (30), oder ähnlichem, gespannt ist, dieses Stück (5) außerdem in einer Muffe (31) für die Montage in dem Gehäuse (16) geführt wird, wo sie mittels einer Druckschraube (32), oder einer ähnlichen Befestigungsvorrichtung festgestellt wird, wobei die Einheit Federn (29) und querverlaufender Befestigungskeil (30) in der Mittelstellung des Schiebers (4) eine automatische Rückstellvorrichtung bildet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsorgan (5) an dem gegenüberliegenden Ende der Drehklappe (24) mit einem querverlaufenden Schlitz (33) versehen ist, der entsprechend der Vertikalachse der Pipette angeordnet ist und seine Antriebsverbindung mit der Kupplung (10) des Motors (9) ermöglicht.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß lotrecht zum Antriebsorgan (5) das Schiebergehäuse (16) mit einer Bohrung (34) versehen ist, welche die Positionierung der Pipette (3) mit Hilfe von Vorsteckstiften (35) ermöglicht, die mit einer kreisrunden Rille einer zylindrischen Metallmuffe (36) zusammenwirken, die an dem unteren Ende der Pipette (3) koaxial zu derselben befestigt ist und sich auf der abgeschnittenen Fläche (23) der Fußplatte (18) des Schiebers (4) unter Zwischensetzung einer Abquetschdichtung (37) aufstützt, wobei die Muffe immer den gleichen Außendurchmesser aufweist, wie groß auch immer der Außendurchmesser der Pipette (3) und ihr Kaliber sei.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (8) für den dichtschließenden, pneumatischen Anschluß, mit der das obere Ende der Pipette (3) ausgestattet ist, als Muffe ähnlich der ausgebildet ist, mit welcher der untere Teil der Pipette (3) ausgerüstet ist, wobei diese Muffe einerseits mit einer Führungsbohrung, die in dem Betätigungsgerät (1) sitzt, zusammenwirkt, und andererseits mit einer zusammendrückbaren Dichtung, die mit der pneumatischen Vorrichtung (12) zum Ansaugen und Verdrängen verbunden ist, wobei diese Muffe ebenfalls immer den gleichen Außendurchmesser aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (11) zur photoelektrischen Erfassung der Position des Meniskus in dem Betätigungsgerät (1) parallel zur Pipette (3) angeordnet ist und aus einem stationären unteren Detektor (38) besteht, auf dessen Höhe die unteren Teilstriche aller Pipetten (3) angeordnet sind, und aus einem beweglichen oberen Detektor (39), der mit Hilfe eines Schrauben-Mutternpaares (40) oder einer entsprechenden Vorrichtung versetzbar ist, aus einem Schaltschrittmotor (41), der von einer elektronischen Steuereinheit (13) betätigt wird, gemäß Daten bezogen auf die Eichung des in Betracht kommenden Pipettenblockes (2), die auf dem Schalt-und Sichtfeld (14) erstellt werden, so daß während eines Austauschs des Pipettenblocks, die Zusammensetzung der entsprechenden Kennwertzahl die automatische Einstellung des Betätigungsgerätes (1) ermöglicht.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit (13) mit Rechenmitteln versehen ist, welche ermöglichen, für den in Betracht kommenden Pipettenblock (2) Zwischenfüllmengen je nach Bedarf festzusetzen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Verwendung der Vorrichtung als Bürette der untere Detektor (38) im Anschlag in Höhe der unteren Teilstriche der Pipetten (3) mittels einer elastischen Federvorrichtung oder ähnlichem festgehalten wird und unter Einwirkung eines Schubs des oberen, beweglichen Detektors (39) eingezogen werden kann, wenn der letztere nach unten verschoben wird, bis er das besagte Niveau der unteren Teilstriche der Pipetten (3) ereicht, so daß das gesamte Zähl- oder Nennvolumen der Pipette (3) als Bürette genützt werden kann.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (15) zur Schnellsperrung des Pipettenblocks (2) vorteilhaft ein Hebel mit Exzentrik oder ein elastisch gefederter Hebel ist, der gleichzeitig das dichtschließende Aufdrücken des oberen Endes der Pipette gegen die Führungsbohrung des Betätigunsgeräts (1), die Arretierung zwischen dem Antriebsorgan (5) des Schiebers (4) und der Kupplung (10) des Schrittschaltmotors (9) und das positionsgerechte Einrasten des Pipettenblocks (2) in dem Betätigungsgerät (1) mit gleichzeitigem Ausrichten der Pipette (3) mit der Achse der Detektoren (38) und (39) ermöglicht, wobei eine Freigabe des Hebels (15) den Effekt hat, augenblicks den Pipettenblock (2) für seinen eventuellen Ersatz durch einen anderen freizusetzen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Pipettenblock (2) zusammen mit anderen Pipettenblöcken auf einer pendelnden oder fortlaufenden, kreisförmigen oder linearen Transportvorrichtung der bekannten Art angeordnet werden kann, wobei seine Anbringung und seine Halterung in dem Betätigungsgerät (1) sowie seine Entfernung automatisch mittels der besagten Transportvorrichtung mit Hilfe eines Zylinders oder ähnlichem durchgeführt wird.
EP82440027A 1981-09-23 1982-09-22 Automatische Pipettiereinrichtung Expired EP0076222B1 (de)

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