EP1776566A2 - Mehrfachdosierer für kleinstmengen - Google Patents

Mehrfachdosierer für kleinstmengen

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Publication number
EP1776566A2
EP1776566A2 EP05770993A EP05770993A EP1776566A2 EP 1776566 A2 EP1776566 A2 EP 1776566A2 EP 05770993 A EP05770993 A EP 05770993A EP 05770993 A EP05770993 A EP 05770993A EP 1776566 A2 EP1776566 A2 EP 1776566A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
shaft
dosing
metering
media
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05770993A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan-Dirk Reimers
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kulzer GmbH
Original Assignee
Heraeus Kulzer GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heraeus Kulzer GmbH filed Critical Heraeus Kulzer GmbH
Publication of EP1776566A2 publication Critical patent/EP1776566A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01L3/021—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids
    • B01L3/0217—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids of the plunger pump type
    • B01L3/0234—Repeating pipettes, i.e. for dispensing multiple doses from a single charge
    • G—PHYSICS
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    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
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    • G01F11/027—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it with measuring chambers which expand or contract during measurement of the piston type with manually operated pistons of the syringe type
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    • B01L3/021—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids
    • B01L3/0217—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids of the plunger pump type
    • B01L3/0227—Details of motor drive means

Definitions

  • the delivery of media in predetermined amounts is known from all areas of technology, medicine, chemistry, etc. As a rule, an exact dosage of the medium is desired.
  • the tolerances to be observed in the dosage are often in the percentage range, which can be ge with the dosage of larger quantities with relatively little technical effort ge guaranteed. When dosing small to very small amounts, however, this represents a technically difficult problem to be solved.
  • the smallest amounts of liquid media are metered, for example, in inkjet printers. These emit approximately four to six picoliters of ink per impulse during the printing process.
  • the next larger metering devices, as they are known spielmik from medical applications, are able to dose amounts of about 0.3 ml.
  • Such a syringe-like device for dosing liquids or pastes is known from DE 91 07 574 U1, in which a housing is provided with an outlet opening. In the housing, a piston is arranged. In the region of the outlet opening, a valve is arranged in front of which a metering chamber is arranged. In the housing, a return spring and an actuating mechanism is provided. The operation of the device by means of a lever.
  • devices are known which work in the manner of a cartridge. The cartridge can be operated via a handle.
  • the known metering devices meet the demands placed on them. However, applications are known in which the quantities are too large; they are only able to dose amounts of 0.3 ml on average. A lower dosage is not possible with these devices. Also, the accuracy of the dispensed per metering amount often leaves something to be desired. Since automatic metering is not possible, the metering techniques known from ink jet printers are not applicable.
  • the object is also achieved in that a circuit is provided in the housing, which actuates a dosing shaft with the interposition of a motor and possibly a transmission (If, for example, a stepping motor is used, no transmission is required).
  • This also provides a device for metering the smallest amounts of liquid or pasty media as well as filler-containing or reactive media with busy processing time, which allows extremely high accuracy for quantities of from 0.01 to 200 .mu.l, preferably from 0.1 to 20 .mu.l, to dose. Due to the motor design of the device also the ease of use for each user is significantly increased.
  • FIG. 2 is a plan view of the device shown in FIG. 1; FIG.
  • FIG. 5 shows a longitudinal section through a Luer lock exchange cap with dispensing needle.
  • FIG. 6 is a schematic representation of a longitudinal section through a device with a motor drive
  • Fig. 8 is a plan view of the device shown in Figure 5.
  • a longitudinal groove 17 is introduced into the housing 1, in which the control knob 8 is guided.
  • a Luer lock exchange cap 19 is arranged on the housing 1. This is penetrated by a bore 191 through which the metering shaft 2 can hin betre ⁇ th.
  • the cap 19 also has a circumferential latching nose 192, which is followed by a thread 193. The cap 19 is screwed to the thread 182 and 14, respectively.
  • the metering shaft 2 is guided in the bore 11 of the housing 1. It extends almost over the entire length of the bore 11 and thus also the entire length of the housing 1. Spaced to its end, the metering shaft 2 is widened in diameter. In this area, it is provided with an external thread 22, which corresponds to the internal thread 14 of the housing 1.
  • the shaft 2 has a longitudinal groove into which a feather key 23 is inserted. In the assembled state of the metering shaft 2, the feather key 23 is in the region of the longitudinal groove 17 of the housing 1. In its region facing the rotary knob 5, the shaft 2 is guided in the bore 131 of the web 13.
  • the translation shaft 3 which surrounds the metering shaft 2 in sections, is made of plastic in the embodiment. However, other materials are equally useful, spielmik aluminum, brass, metal or ceramic.
  • the translation wave has a substantially rotationally symmetrical design.
  • the translation shaft 3 is penetrated by a bore with which it is pushed onto the metering shaft 2.
  • the bore has a sou ⁇ usual longitudinal groove 32 which receives the key 23 in the assembled state.
  • a positive connection in the radial direction between metering shaft 2 and translation shaft 3 is caused.
  • the translation shaft 3 is slidably disposed along the metering shaft 2.
  • a stud can be used, which engages in the keyway ein ⁇ .
  • a pulley 36 is disposed on the translation shaft 3, on which the compression spring 4 is supported in the assembled state. The disk 36 serves as wear protection for the translation shaft 3.
  • the knob 5 is provided with a blind hole 51, with which the knob 5 is pressed onto the metering shaft 2. Markings 52 are mounted on the rotary knob 5, by means of which the immersion depth of the rotary knob 5 in the housing 1 can be read.
  • the dispensing needle 6 is formed slightly angled in the embodiment. This training offers the possibility of better adaptation to the particular application. In addition, the accessibility is improved by the angled dispensing needle 6.
  • the inner diameter of the dispensing needle is selectable depending on the particular application.
  • the dispensing needle 6 has a reservoir 61 which is formed in the manner of a plastic cap.
  • the supply container 61 tapers in the direction of the dispensing needle 6.
  • the storage container 61 is provided with webs 62 with which the container 61 can be attached to the cap 19 of the housing 1 by overcoming the locking nose 192 and can be screwed with the help of thread 193.
  • the dispensing needle 6 is designed as a disposable part. This proves to be particularly advantageous when processing reactive media with limited (short) processing time.
  • the screw-on connection with the housing 1 makes it possible to easily assemble and disassemble the dispensing needle 6, including the storage container 61.
  • the control knob 8 is provided on its side facing the housing 1 with a Sacklochboh ⁇ tion, in which a bolt 81 is screwed. On the thread also a slider 82 is screwed, which is T-shaped in cross-section. Due to the T-shaped Aus ⁇ formation is between the outer ends of the slider 82 and the housing 1 zuwand- th side of the control knob 8, a gap whose clear width substantially corresponds to the wall thickness of the housing 1 in the region of the longitudinal groove 17. The control knob 8 is guided in this way by the longitudinal groove 17.
  • the bolt 81 projects beyond the slider 82 on its side facing away from the control knob 8. The protruding beyond the slider 82 part of the bolt 82 is guided in the assembled state in the feed groove 33 and the return or Frei ⁇ grooves of the translation shaft 3.
  • the medium to be metered is first introduced into the reservoir 61.
  • the dispensing needle 6 is then attached to the cap 19 and screwed.
  • the Dosie ⁇ tion itself by moving the control knob 8 in the following manner: If the Particular ⁇ knob 8 along the longitudinal groove 17 in the direction of the outlet opening 12 moves, guided in the conveying groove 33 of the translation shaft 3 end of the bolt 81 along the feed groove 33rd As a result of the movement of the control knob 8 in the longitudinal direction of the housing 1, the translation shaft 3 is set in rotation as a result of the alignment of the conveying groove 33 which is not parallel to the longitudinal center line of the device. The rotation of the translation shaft 3 is transmitted to the metering shaft 2 due to the positive connection between the translation shaft 3 and the metering shaft 2.
  • the return of the control knob 8 is in its initial position. This is done by simply retracting the control knob 8. Due to the return groove 35 provided in the translatory shaft 3, the control knob 8 is returned to the starting position without rotation of the translatory shaft 3 and thus without rotation of the metering shaft 2. The metering shaft 2 persists in their position. This prevents that when returning the dienknopfes 8 in the starting position, the tip of the dosing 2 retracts from the reservoir 61, which could lead to trapped air or the like in the reservoir 61 and could adversely affect the following dosage.
  • control knob 8 has reached its starting position, a new dosing process can be started. Since the metering shaft 2 has exactly the same position at the beginning of this new metering operation as at the end of the preceding procedure, a loss-free new metering operation is made possible in exactly the same narrow tolerance range.
  • the metering shaft 2 is turned back with the aid of the rotary knob 5.
  • the freewheel groove 34 thereby removes the operating knob 8 from the engagement of the conveying movements (forward or reverse spiral), so that the metering shaft 2 in the thread can be turned back to the head without the operating knob 8 having to follow the linear movements in a guide.
  • the marking 52 indicates to the operator the number of dosing operations already carried out.
  • the shaft 2 is rotated and immersed in the Vor ⁇ storage container 61 a.
  • the button 5 pressed with the shaft 2 dips into the blind hole 16. Due to the uniformly provided markings 52, whose distance from one another is adapted to the particular stroke determined by the thread, the user can read off the number of strokes / dosing operations. Since, in the dosing operations, the shaft 2 dips further and further into the reservoir 61 in accordance with its stroke, the markings 52 gradually dive into the blind hole 16.
  • a hole may be provided in the knob 5, through which an extended version of the metering shaft 2 passes. In this case, the markings provided on the shaft are inserted into the knob 5 at each stroke.
  • the Aus ⁇ leadership example according to the figures 6 to 8 can be actuated by a motor.
  • the housing 1 is in this case e- b strictly traversed by a bore 11 which is deposited several times.
  • the housing 1 is closed at its one end with the cap / knob 5.
  • a component 18, which is designed as an angle head is likewise provided on the housing 1.
  • the luer change cap 19 is screwed.
  • the metering shaft 2 is guided.
  • an assembly 9 is arranged, which receives the erforderli ⁇ for the motorized operation of the device chen components.
  • the assembly 9 consists of a voltage source 91, which is arranged in the bore 11 of the housing 1 in the closure cap / knob 5 facing region.
  • the voltage source 91 is connected to a microcontroller circuit 92, which is furthermore connected to a micromotor 93.
  • the stroke can be predetermined, on the other hand, for reasons of safety, blocking of the metering may be provided in the event of a malfunction.
  • the motor 93 the use of servomotors, stepper motors or electronically controlled or regulated motors is recommended.
  • the micromotor 93 is followed by a micro gear 94, from whose end facing away from the micromotor 93, the metering shaft 2 exits. To reset the dosing 2 a reverse gear is provided.
  • a display element 95 is provided on the outside, with which the respective Positi ⁇ on réelle the dosing shaft 2, including dosing, the filling of the reservoir or the like can be displayed.
  • LEDs 96 are provided adjacent to the display element 95, which in turn are arranged adjacent to the actuating buttons 97, 98.
  • the LEDs 96 may have different colors (for example, red and green) and thus indicate the function of the device. In the case of a fault-free operation, the green LED is then in use, in case of faulty operation, the red LED is in function.
  • Display element 95, LED's 96 and the TAS ⁇ th 97, 98 are connected via cables or conductors to the microcontroller circuit 92.
  • the button 97 serves to advance the metering shaft 2; the actuation of the button 98 causes a reverse rotation of the metering shaft 2, which is triggered with the interposition of the microcontroller 92 by means of the microgear 94.
  • Both the motor-operated variant of the device and the manually operated variant of the device allow a dosage of small amounts of liquid or pasty media and filler-containing or reactive media with limited processing time. Even with small amounts of 0.01 to 200 .mu.l, preferably 0.1 to 20 ul, the dosage is carried out with exceptionally high accuracy.
  • the basic elements, such as component 18, cap 19, needle 6, metering shaft 2 and the thread combination between metering shaft 2 and component 18 are equally contained in both variants. Only the translation shaft 3 of the hand-operated variant is replaced by a motor rotation of the motor-operated variant.

Abstract

Eine Vorrichtung zur Dosierung kleinster Mengen flüssiger oder pastöser Medien sowie füllstoffhaltiger oder reaktiver Medien mit begrenzter Verarbeitungszeit mit einem Gehäuse, das eine Auslassöffnung aufweist, einer im oder am Gehäuse angeordneten, mit der Auslassöffnung in Verbindung stehenden Dosiereinheit sowie einem im oder am Gehäuse angeordneten und mit der Dosiereinheit in Verbindung stehenden Vorratsbehälter für das Medium besteht in einer bevorzugten Ausführungsform aus einem Gehäuse 1, das eine Auslassöffnung 12 aufweist. Weiterhin besteht die Vorrichtung aus einer Dosiereinheit sowie einem Vorratsbehälter 61 für das Medium. In dem Gehäuse 1 ist eine Dosierwelle 2 angeordnet, die abschnittsweise von einer Translationswelle 3 umgeben ist. In die Translationswelle 3 ist eine Fördernut 33 eingebracht, in der ein Bedienknopf 8 geführt ist, der durch eine Nut 17 im Gehäuse 1 hindurchtritt. In Abwandlung ist in dem Gehäuse 1 eine Schaltung 92 vorgesehen ist, die unter Zwischenschaltung eines Motors 93 und eines Getriebes 94 eine Dosierwelle 2 betätigt.

Description

Patentanmeldung
Heraeus Kulzer GmbH
Mehrfachdosierer für Kleinstmengen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dosierung kleinster Mengen flüssiger oder pastöser Medien sowie füllstoffhaltiger oder reaktiver Medien mit begrenzter Verarbeitungszeit mit einem Gehäuse, das eine Auslassöffnung aufweist, einer im oder am Gehäuse angeordneten, mit der Auslassöffnung in Verbindung stehenden Dosiereinheit sowie einem im oder am Gehäuse an¬ geordneten und mit der Dosiereinheit in Verbindung stehenden Vorratsbehälter für das Medium.
Die Abgabe von Medien in vorgegebenen Mengen ist aus allen Bereichen der Technik, der Me¬ dizin, der Chemie usw. bekannt. Dabei ist in der Regel eine genaue Dosierung des Mediums gewünscht. Die einzuhaltenden Toleranzen bei der Dosierung liegen oftmals im Prozentbereich, was sich bei der Dosierung größerer Mengen mit relativ geringem technischen Aufwand ge¬ währleisten lässt. Bei der Dosierung kleiner bis kleinster Mengen stellt dies jedoch ein technisch schwierig zu lösendes Problem dar. Die Dosierung kleinster Mengen flüssiger Medien erfolgt beispielsweise bei Tintenstrahl-Druckern. Diese geben während des Druckvorgangs pro Impuls ca. vier bis sechs Picoliter Tinte ab. Die nächst größeren Dosiervorrichtungen, wie sie bei¬ spielsweise aus medizintechnischen Anwendungen bekannt sind, sind in der Lage, Mengen von etwa 0,3 ml zu dosieren.
Eine solche spritzenartige Vorrichtung zum Dosieren von Flüssigkeiten oder Pasten ist aus der DE 91 07 574 U1 bekannt, bei der ein Gehäuse mit einer Auslassöffnung versehen ist. In dem Gehäuse ist ein Kolben angeordnet. Im Bereich der Auslassöffnung ist ein Ventil vorgeordnet, in dessen Bereich eine Dosierkammer angeordnet ist. In dem Gehäuse ist eine Rückstellfeder sowie ein Betätigungsmechanismus vorgesehen. Die Betätigung der Vorrichtung erfolgt mittels eines Hebels. Zudem sind Vorrichtungen bekannt, die nach Art einer Kartusche arbeiten. Die Kartusche ist über einen Griff betätigbar. Die bekannten Dosiervorrichtungen erfüllen die an sie gestellten Anforderungen. Jedoch sind Einsatzbereiche bekannt, in denen die von diesen Do- siergeräten abgegebenen Mengen zu groß sind; sie sind lediglich in der Lage, Mengen von durchschnittlich 0,3 ml zu dosieren. Eine geringere Dosierung ist mit diesen Vorrichtungen nicht möglich. Auch die Genauigkeit der pro Dosiervorgang abgegebenen Menge lässt häufig zu wünschen übrig. Da eine automatische Dosierung nicht möglich ist, sind die aus den Tinten¬ strahldrucker bekannten Dosiertechniken nicht anwendbar.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich¬ tung zur Dosierung kleinster Mengen flüssiger oder pastöser Medien sowie füllstoffhaltiger oder reaktiver Medien mit begrenzter Verarbeitungszeit zu schaffen, die mit hoher Genauigkeit in der Lage ist, Dosiermengen im Bereich von 0,01 bis 200 μl, vorzugsweise 0,1 bis 20 μl, abzugeben. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass in dem Gehäuse eine Dosier¬ welle angeordnet ist, die abschnittsweise von einer Translationswelle umgeben ist, in die eine Laufnut eingebracht ist, in der ein Bedienelement geführt ist, das durch eine Nut im Gehäuse hindurchtritt. Das Bedienelement kann z.B. als Schieber, Knopf oder Hebel ausgestaltet sein.
Mit der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Dosierung kleinster Mengen flüssiger oder pastöser Medien sowie füllstoffhaltiger oder reaktiver Medien mit begrenzter Verarbeitungszeit geschaf¬ fen, die es erlaubt, mit außerordentlich hoher Genauigkeit Mengen von 0,01 bis 200 μl, vor¬ zugsweise 0,1 bis 20 μl, zu dosieren. Auf Grund der hohen Genauigkeit der Dosierung sind viel¬ fältigste Einsatzmöglichkeiten für die Vorrichtung geschaffen, beispielsweise im medizinischen Bereich oder auch im mikrotechnischen Bereich.
Die Aufgabe wird außerdem dadurch gelöst, dass in dem Gehäuse eine Schaltung vorgesehen ist, die unter Zwischenschaltung eines Motors und ggf. eines Getriebes eine Dosierwelle betä¬ tigt (Wird etwa ein Schrittmotor verwendet, ist kein Getriebe vonnöten).
Auch hierdurch ist eine Vorrichtung zur Dosierung kleinster Mengen flüssiger oder pastöser Medien sowie füllstoffhaltiger oder reaktiver Medien mit besetzter Verarbeitungszeit geschaffen, die es erlaubt, mit außerordentlich hoher Genauigkeit Mengen von 0,01 bis 200 μl, vorzugswei¬ se 0,1 bis 20 μl, zu dosieren. Durch die motorische Ausbildung der Vorrichtung ist zudem der Bedienkomfort für den jeweiligen Anwender deutlich erhöht.
Die Aufgabe wird somit durch Vorrichtungen nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen an¬ gegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nach¬ folgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung;
Fig. 2 die Draufsicht auf die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung;
Fig. 3 die Abwicklung von in der Translationswelle vorgesehenen Nuten;
Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein Bauteil;
Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Luer-Lock-Wechselkappe mit Dosiernadel;
Fig. 6 die schematische Darstellung eines Längsschnitts durch eine Vorrichtung mit motorischem Antrieb;
Fig. 7 die Ansicht der in Figur 6 dargestellten Vorrichtung und
Fig. 8 die Draufsicht auf die in Figur 5 dargestellte Vorrichtung.
Die als Ausführungsbeispiel gewählte Vorrichtung zur Dosierung kleinster Mengen flüssiger oder pastöser Medien besteht aus einem Gehäuse 1 , in dem eine Dosiereinheit angeordnet ist. Die Dosiereinheit besteht im wesentlichen aus einer Dosierwelle (Kolben) 2 die abschnittsweise von einer Translationswelle 3 umgeben ist. Die Translationswelle 3 steht unter dem Einfluss einer Druckfeder 4. An dem der Dosierwelle 2 abgewandten Ende ist ein Drehknopf 5 mit An¬ zeige vorgesehen. An dem dem Drehknopf 5 abgewandten Ende ist eine Dosiernadel 6 ange¬ ordnet, die auswechselbar ist. Die Vorrichtung weist zudem einen Bedienknopf 8 auf. Die Anzeige kann statt nur am Drehknopf 5 auch am sichtbaren Teil der Dosierwelle 2 und/oder am Gehäuse 1 und/oder am Drehknopf 5 vorgesehen sein.
Das Gehäuse 1 weist eine im wesentlichen stift-artige Form auf, die sich im Bereich seines ei¬ nen Endes verjüngt. Es ist entlang seiner Längsmittellinie von einer Bohrung 11 durchsetzt, die mehrfach abgesetzt ist. An ihrem einen Ende bildet die Bohrung 11 eine Auslassöffnung 12. An dem der Auslassöffnung 12 abgewandten Seite weist die Bohrung 11 einen Durchmesser auf, der, abgesehen von einer geringen Wandstärke, im wesentlichen dem Durchmesser des Ge¬ häuses 1 entspricht. Die Bohrung 11 ist begrenzt durch einen Steg 13, der mit einer Bohrung 131 versehen ist. In dem der Auslassöffnung 12 zugewandten Bereich ist in der Bohrung 11 ein Innengewinde 14 vorgesehen. Im weiteren Verlauf der Bohrung 11 ist in Folge der Durchmes¬ sererweiterung ein Absatz 15 ausgebildet. An seinem der Auslassöffnung 12 abgewandten En¬ de weist das Gehäuse im Anschluss an den Steg 13 ein Sackloch 16 auf, in das der Drehknopf 5 teilweise eintaucht. Der Teil des Gehäuses 1, in dem sich die Verjüngung des Außendurch- messers des Gehäuses 1 befindet, ist als mit dem übrigen Teil des Gehäuses verschraubbares separates Bauteil 18 ausgebildet. Dadurch ist ein zweiteiliges Gehäuse 1 geschaffen, bei dem der der Auslassöffnung 12 abgewandte Teil des Gehäuses 1 hülsenartig ausgebildet. Es ist von einer Bohrung 181 durchsetzt. An seiner dem Gehäuse 1 abgewandten Seite ist ein Innenge¬ winde 182 vorgesehen. In Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann die Verbindung mit dem Bauteil 18 auch innerhalb eines Bajonettverschlusses, eines Presssitzes, Klemmsitzes oder eines sonstigen Schnellverschlusses ausgebildet sein. An dem Absatz 15 beginnend ist in das Gehäuse 1 eine Längsnut 17 eingebracht, in der der Bedienknopf 8 geführt ist. An seinem dem Drehknopf 5 abgewandten Ende ist an dem Gehäuse 1 eine Luer-Lock-Wechselkappe 19 an¬ geordnet. Diese ist von einer Bohrung 191 durchsetzt, durch die die Dosierwelle 2 hindurchtre¬ ten kann. Die Kappe 19 weist zudem eine umlaufende Rastnase 192 auf, an die sich ein Ge¬ winde 193 anschließt. Die Kappe 19 ist mit dem Gewinde 182 bzw. 14 verschraubbar.
Die Dosierwelle 2 ist in der Bohrung 11 des Gehäuses 1 geführt. Sie erstreckt sich nahezu über die gesamte Länge der Bohrung 11 und damit auch der gesamten Länge des Gehäuses 1. Beabstandet zu ihrem Ende ist die Dosierwelle 2 in ihrem Durchmesser erweitert. In diesem Be¬ reich ist sie mit einem Außengewinde 22 versehen, das mit dem Innengewinde 14 des Gehäu¬ ses 1 korrespondiert. Die Welle 2 weist eine Längsnut auf, in die eine Passfeder 23 eingesetzt ist. In montiertem Zustand der Dosierwelle 2 befindet sich die Passfeder 23 im Bereich der Längsnut 17 des Gehäuses 1. In ihrem dem Drehknopf 5 zugewandten Bereich ist die Welle 2 in der Bohrung 131 des Stegs 13 geführt.
Die Translationswelle 3, welche die Dosierwelle 2 abschnittsweise umgibt, ist im Ausführungs¬ beispiel aus Kunststoff hergestellt. Andere Materialien sind jedoch ebenso gut verwendbar, bei¬ spielsweise Aluminium, Messing, Metall oder Keramik. Die Translationswelle hat eine im We¬ sentlichen rotationssymmetrische Ausbildung. Die Translationswelle 3 ist von einer Bohrung durchsetzt, mit der sie auf die Dosierwelle 2 aufgeschoben ist. Die Bohrung weist eine durch¬ gängige Längsnut 32 auf, die die Passfeder 23 in montiertem Zustand aufnimmt. Durch die Kombination der Längsnut 32 mit der Passfeder 23 ist eine in radialer Richtung formschlüssige Verbindung zwischen Dosierwelle 2 und Translationswelle 3 hervorgerufen. In axialer Richtung ist die Translationswelle 3 entlang der Dosierwelle 2 verschiebbar angeordnet. Anstelle der Längsnut kann auch eine Stiftschraube zur Anwendung kommen, die in die Passfedernut ein¬ greift. Auf ihrer Außenseite weist die Translationsdrehwelle 3 eine Fördernut 33 auf. Die Fördemut 33 hat in der Ansicht der Translationswelle 3 einen kurvenförmigen Verlauf; die Abwicklung der Translationswelle 3 ergibt jedoch einen gradlinigen Verlauf der Fördernut 33 (Figur 3). Zudem ist die Translationswelle 3 mit einer Freilaufnut 34 versehen, die über eine Rückstellnut 35 mit der Fördernut 33 verbunden ist. Die Rückstellnut 35 gestaltet das Zurückziehen des Bedienknopfes 8, ohne Zurückdrehen der Dosierwelle 2. Die Dosierwelle 2 kann jedoch je nach Aufteilung von Fördernut 33 und Rückstellnut 35 auf die zur Verfügung stehenden 360° der Translationswelle 3 eine Förderbewegung erzeugen. Im Idealfall, d.h. bei optimaler Abstimmung zwischen dem vom Bedienknopf 8 zurückzulegenden Weg und der Gewindesteigung der Dosierwelle 2 sind dies 360° Förderhub und 0° Rückstellhub. Im Ausführungsbeispiel sind es 280° Förderhub und 80° Rückstellhub. Auf der dem Drehknopf 5 zugewandten Seite ist an der Translationswelle 3 eine Scheibe 36 angeordnet, auf der sich in montiertem Zustand die Druckfeder 4 abstützt. Die Scheibe 36 dient als Verschleißschutz für die Translationswelle 3.
Der Drehknopf 5 ist mit einem Sackloch 51 versehen, mit dem der Knopf 5 auf die Dosierwelle 2 gepresst ist. Auf dem Drehknopf 5 sind Markierungen 52 angebracht, anhand derer die Ein¬ tauchtiefe des Drehknopfes 5 in das Gehäuse 1 ablesbar ist.
Die Dosiernadel 6 ist im Ausführungsbeispiel leicht abgewinkelt ausgebildet. Diese Ausbildung bietet die Möglichkeit einer besseren Anpassung an den jeweiligen Anwendungsfall. Zudem ist die Zugänglichkeit durch die abgewinkelte Dosiernadel 6 verbessert. Der Innendurchmesser der Dosiernadel ist in Abhängigkeit vom jeweiligen Einsatzzweck wählbar. Die Dosiernadel 6 weist einen Vorratsbehälter 61 auf, der nach Art einer Kunststoffkappe ausgebildet ist. Der Vorrats¬ behälter 61 verjüngt sich in Richtung der Dosiernadel 6. An seinem der Dosiernadel 6 abge¬ wandten Ende ist der Vorratsbehälter 61 mit Stegen 62 versehen, mit denen der Behälter 61 auf die Kappe 19 des Gehäuses 1 unter Überwindung der Rastnase 192 aufsteckbar und mit Hilfe des Gewindes 193 aufschraubbar ist. Die Dosiernadel 6 ist als Wegwerfteil konzipiert. Dies er¬ weist sich insbesondere bei der Verarbeitung reaktiver Medien mit begrenzter (kurzer) Verarbei¬ tungszeit als vorteilhaft. Durch die schraubbare Verbindung mit dem Gehäuse 1 ist eine einfa¬ che Montage und Demontage Dosiernadel 6 einschließlich des Vorratsbehälters 61 möglich.
Der Bedienknopf 8 ist auf seiner dem Gehäuse 1 zugewandten Seite mit einer Sacklochboh¬ rung versehen, in die ein Bolzen 81 eingeschraubt ist. Auf das Gewinde ist zudem ein Schieber 82 aufgeschraubt, der im Querschnitt T-förmig ausgebildet ist. Auf Grund der T-förmigen Aus¬ bildung ist zwischen den äußeren Enden des Schiebers 82 und der dem Gehäuse 1 zugewand- ten Seite des Bedienknopfes 8 ein Spalt ausgebildet, dessen lichte Weite im Wesentlichen der Wandstärke des Gehäuses 1 im Bereich der Längsnut 17 entspricht. Der Bedienknopf 8 ist auf diese Weise von der Längsnut 17 geführt. Der Bolzen 81 ragt auf seiner dem Bedienknopf 8 abgewandten Seite über den Schieber 82 hinaus. Der über den Schieber 82 hinausragende Teil des Bolzens 82 ist in montiertem Zustand in der Fördernut 33 bzw. den Rückstell- oder Frei¬ laufnuten der Translationswelle 3 geführt.
Zur Dosierung der flüssigen oder pastösen Medien mit der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird zunächst das zu dosierende Medium in den Vorratsbehälter 61 eingebracht. Die Dosiernadel 6 wird dann auf die Wechselkappe 19 aufgesteckt und aufgeschraubt. Die Dosie¬ rung selbst erfolgt durch Bewegen des Bedienknopfes 8 in folgender Weise: Wird der Bedien¬ knopf 8 entlang der Längsnut 17 in Richtung der Auslassöffnung 12 verschoben, fährt das in der Fördernut 33 der Translationswelle 3 geführte Ende des Bolzens 81 entlang der Fördernut 33. Durch die Bewegung des Bedienknopfes 8 in Längsrichtung des Gehäuses 1 wird die Translationswelle 3 in Folge der zur Längsmittellinie der Vorrichtung nicht-parallelen Ausrich¬ tung der Fördemut 33 in Rotation versetzt. Die Rotation der Translationswelle 3 wird auf Grund der formschlüssigen Verbindung zwischen Translationswelle 3 und Dosierwelle 2 auf die Do¬ sierwelle 2 übertragen.
Auf Grund der Gewindekombination 14/22 führt die Rotation der Dosierwelle 2 zu einer Axial¬ bewegung der Dosierwelle 2 in Richtung der Dosiernadel 6. In Folge des dadurch bedingten Hubs der Dosierwelle 2 und deren dadurch bedingten weiteren Eintauchens, insbesondere der Dichtung 21 , in den Vorratsbehälter 61 wird das zu dosierende Medium aus dem Vorratsbehäl¬ ter 61 herausgedrückt. Auf Grund der spielfreien feinen Einstellung der Gewindekombination 14/22 ist es möglich, kleinste Mengen mit außerordentlich hoher Genauigkeit zu dosieren. Durch eine unterschiedliche Gestaltung der Fördemut 33 oder eine Veränderung der Steigung des Gewindes 14/22 ist es möglich, den Hub zu verändern und somit unterschiedliche Volumina zu dosieren.
Ist die gewünschte Menge dosiert, d.h. der Bedienknopf 8 an seinem vorderen Anschlag, erfolgt die Rückführung des Bedienknopfes 8 in seine Ausgangsposition. Dies geschieht durch einfa¬ ches Zurückziehen des Bedienknopfes 8. Auf Grund der in der Translationswelle 3 vorgesehe¬ nen Rückstellnut 35 erfolgt das Zurückführen des Bedienknopfes 8 in die Ausgangsposition ohne Rotation der Translationswelle 3 und somit ohne Rotation der Dosierwelle 2. Die Dosier¬ welle 2 verharrt in ihrer Position. Dadurch ist verhindert, dass sich beim Zurückführen des Be- dienknopfes 8 in die Ausgangsposition die Spitze der Dosierwelle 2 aus dem Vorratsbehälter 61 zurückzieht, was zu Lufteinschlüssen oder dergleichen im Vorratsbehälter 61 führen könnte und die folgende Dosierung nachteilig beeinflussen könnte.
Hat der Bedienknopf 8 seine Ausgangsposition erreicht, kann ein neuer Dosiervorgang begon¬ nen werden. Da die Dosierwelle 2 zu Beginn dieses neuen Dosiervorgangs genau die selbe Position inne hat, wie zum Ende des vorangegangenen Vorgangs, ist ein verlustfreier neuer Dosiervorgang in genau dem gleichen geringen Toleranzenbereich ermöglicht.
Ist der Dosierkolben nach mehrmaligem Betätigen an seinem Anschlag angelangt, wird die Do¬ sierwelle 2 mit Hilfe des Drehknopfes 5 zurückgedreht. Die Freilaufnut 34 nimmt dabei den Be¬ dienknopf 8 aus dem Eingriff der Förderbewegungen (Vorwärts- oder Rückwärtswendel), so- dass die Dosierwelle 2 im Gewinde zum Kopf zurückgedreht werden kann, ohne dass der Bedienknopf 8 den linearen Bewegungen in einer Führung folgen muss.
Durch die Markierung 52 wird dem Bediener die Anzahl der bereits getätigten Dosiervorgänge anzeigt. Durch Betätigen des Bedienknopfes 8 wird die Welle 2 gedreht und taucht in den Vor¬ ratsbehälter 61 ein. Gleichzeitig taucht der mit der Welle 2 verpresste Knopf 5 in das Sackloch 16 ein. Aufgrund der gleichmäßig vorgesehenen Markierungen 52, deren Abstand zueinander an den jeweiligen durch das Gewinde bestimmten Hub angepasst ist, kann der Benutzer die Anzahl der Hübe/der Dosiervorgänge ablesen. Da bei den Dosiervorgängen die Welle 2 ent¬ sprechend ihrem Hub immer weiter in den Vorratsbehälter 61 eintaucht, tauchen die Markierun¬ gen 52 nach und nach in das Sackloch 16 ein. In Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann in dem Knopf 5 ein Loch vorgesehen sein, durch das eine verlängerte Ausführung der Dosier¬ welle 2 hindurchtritt. In diesem Fall tauchen bei jedem Hub die an der Welle vorgesehenen Markierungen in den Knopf 5 ein.
In Abwandlung des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels ist das Aus¬ führungsbeispiel nach den Figuren 6 bis 8 motorisch betätigbar. Das Gehäuse 1 ist hierbei e- benfalls von einer Bohrung 11 durchsetzt, die mehrfach abgesetzt ist. Das Gehäuse 1 ist an seinem einen Ende mit der Verschlusskappe/Drehknopf 5 verschlossen. An dem der Ver¬ schlusskappe/Drehknopf 5 abgewandten Ende ist an dem Gehäuse 1 ebenfalls ein Bauteil 18 vorgesehen, das als Winkelkopf ausgeführt ist. Auf das Bauteil 18 ist die Luer-Wechselkappe 19 aufgeschraubt. In der Wechselkappe 19 ist die Dosierwelle 2 geführt. In dem Gehäuse 1 einschließlich des in Form des Winkelkopfes ausgebildeten Bauteils 18 ist eine Baugruppe 9 angeordnet, die die für die motorische Betätigung der Vorrichtung erforderli¬ chen Bauteile aufnimmt. Die Baugruppe 9 besteht aus einer Spannungsquelle 91 , die in der Bohrung 11 des Gehäuses 1 in dem der Verschlusskappe/Drehknopf 5 zugewandten Bereich angeordnet ist. Die Spannungsquelle 91 steht mit einer Microcontroller-Schaltung 92 in Verbin¬ dung, die weiterhin mit einem Micromotor 93 verbunden ist. Mit Hilfe der Microcontroller- Schaltung 92 ist einerseits der Hub vorgebbar, andererseits kann aus Sicherheitsgründen eine Sperrung der Dosierung im Falle einer Fehlfunktion vorgesehen sein. In Bezug auf den Motor 93 empfiehlt sich die Verwendung von Servomotoren, Schrittmotoren oder elektronisch gesteu¬ erten bzw. geregelten Motoren. An den Micromotor 93 schließt sich ein Microgetriebe 94 an, aus dessen dem Micromotor 93 abgewandten Ende die Dosierwelle 2 austritt. Zum Rückstellen der Dosierwelle 2 ist ein Rückwärtsgang vorgesehen.
An dem Gehäuse 1 ist außen ein Anzeigeelement 95 vorgesehen, mit dem die jeweilige Positi¬ onierung der Dosierwelle 2, einschließlich Dosierende, die Füllung des Vorratsbehälters oder dergleichen anzeigbar ist. Zudem sind benachbart zu dem Anzeigeelement 95 LED's 96 vorge¬ sehen, die wiederum benachbart zu Betätigungstasten 97, 98 angeordnet sind. Die LED's 96 können dabei unterschiedliche Farben aufweisen (beispielsweise rot und grün) und damit die Funktion der Vorrichtung anzeigen. Im Falle eines fehlerfreien Betriebs ist dann die grüne LED, bei fehlerhaften Betrieb die rote LED in Funktion. Anzeigeelement 95, LED's 96 sowie die Tas¬ ten 97, 98 sind über Kabel bzw. Leiterbahnen mit der Microcontroller-Schaltung 92 verbunden. Hierdurch ist gewährleistet, dass eine Betätigung der Tasten 97, 98 eine Betätigung der Dosier¬ vorrichtung bewirkt. Die Taste 97 dient dabei dem Vorschub der Dosierwelle 2; das Betätigen der Taste 98 bewirkt ein Rückwärtslaufen der Dosierwelle 2, was unter Zwischenschaltung des Microcontrollers 92 mit Hilfe des Microgetriebes 94 ausgelöst wird.
Sowohl die motorisch betriebene Variante der Vorrichtung als auch die handbetätigte Variante der Vorrichtung ermöglichen eine Dosierung kleinster Mengen flüssiger oder pastöser Medien sowie füllstoffhaltiger oder reaktiver Medien mit begrenzter Verarbeitungszeit. Selbst bei kleins¬ ten Mengen von 0,01 bis 200 μl, vorzugsweise 0,1 bis 20 μl, erfolgt die Dosierung mit außeror¬ dentlich hoher Genauigkeit. Dabei sind die Grundelemente, wie Bauteil 18, Wechselkappe 19, Nadel 6, Dosierwelle 2 sowie die Gewindekombination zwischen Dosierwelle 2 und Bauteil 18 gleichermaßen in beiden Varianten enthalten. Lediglich die Translationswelle 3 der handbetätig¬ ten Variante ist durch eine Motordrehung der motorbetätigten Variante ersetzt.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Dosierung kleinster Mengen flüssiger oder pastöser Medien sowie füllstoffhaltiger oder reaktiver Medien mit begrenzter Verarbeitungszeit - mit einem Gehäuse, das eine Auslassöffnung aufweist, einer im oder am Gehäuse angeordneten, mit der Auslassöffnung in Verbindung stehenden Dosiereinheit sowie einem im oder am Gehäuse angeordneten und mit der Dosiereinheit in Ver¬ bindung stehenden Vorratsbehälter für das Medium, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (1 ) eine Dosierwelle (2) angeordnet ist, die abschnittsweise von einer Translationswelle (3) umgeben ist, in die eine Fördernut (33) ein¬ gebracht ist, in der ein Bedienelement (8) geführt ist, das durch eine Nut (17) im Gehäuse (1) hindurchtritt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Translationswelle (3) axial verschiebbar auf der Dosierwelle (2) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Translationswel¬ le (3) Rückstellnute (35)- und Freilaufnute (34) vorgesehen sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorrats¬ behälter (61 ) auswechselbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass (eine) Mar¬ kierungen) (52) and der Dosierwelle (2) und/oder dem Gehäuse (1) und/oder dem Dreh¬ knopf (5) vorgesehen ist/sind.
6. Vorrichtung zur Dosierung kleinster Mengen flüssiger oder pastöser Medien sowie füllstoffhaltiger oder reaktiver Medien mit begrenzter Verarbeitungszeit mit einem Gehäuse, das eine Auslassöffnung aufweist, einer im oder am Gehäuse angeordneten angeordneten, mit der Auslassöffnung in Verbindung stehenden Dosiereinheit sowie einem im oder am Gehäuse angeordneten und mit der Dosiereinheit in Ver¬ bindung stehenden Vorratsbehälter für das Medium, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (1) eine Schaltung (92) vorgesehen ist, die unter Zwischenschaltung eines Motors (93) und gegebenenfalls eines Getriebes (94) eine
Dosierwelle (2) betätigt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung der Dosierwel¬ le (2) über Tasten (97, 98) erfolgt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (1) eine Spannungsquelle (91) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Au¬ ßenseite des Gehäuses (1) ein Anzeigeelement (95) vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite des Gehäuses (1) mindestens eine LED (96) vorgesehen ist.
11. Verwendung von Vorrichtungen gemäß einem der vorstehenden Ansprüche Dosieren kleinster Mengen flüssiger oder pastöser Medien sowie füllstoffhaltiger oder reaktiver Medien mit begrenzter Verarbeitungszeit.
12. Verwendung gemäß Anspruch 11 , wobei die Medien Dentalmaterialien sind.
13. Verwendung gemäß Anspruch 11 , wobei die Dentalmaterialien Adhäsive, Haftvermittler oder Zemente sind.
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