EP1974819A2 - Dosiervorrichtung - Google Patents

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EP1974819A2
EP1974819A2 EP08008870A EP08008870A EP1974819A2 EP 1974819 A2 EP1974819 A2 EP 1974819A2 EP 08008870 A EP08008870 A EP 08008870A EP 08008870 A EP08008870 A EP 08008870A EP 1974819 A2 EP1974819 A2 EP 1974819A2
Authority
EP
European Patent Office
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sensor
drive motor
dosing device
actuating
force
Prior art date
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Granted
Application number
EP08008870A
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English (en)
French (fr)
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EP1974819A3 (de
EP1974819B1 (de
Inventor
Bernd Jagdhuber
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.)
Eppendorf SE
Original Assignee
Eppendorf SE
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1974819A3 publication Critical patent/EP1974819A3/de
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Publication of EP1974819B1 publication Critical patent/EP1974819B1/de
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    • 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
    • B01L3/021—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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/08—Ergonomic or safety aspects of handling devices
    • B01L2200/087—Ergonomic aspects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/14—Process control and prevention of errors
    • B01L2200/143—Quality control, feedback systems
    • 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
    • B01L3/0275—Interchangeable or disposable dispensing tips
    • B01L3/0279—Interchangeable or disposable dispensing tips co-operating with positive ejection means

Definitions

  • the invention relates to a metering device.
  • Dosing devices are used in the laboratory for dosing liquids. In general, they have a displacement device with a displacement element, by the displacement of which a liquid or an air column is moved. They are known in particular in the following statements:
  • Dosing devices operating on the principle of the air cushion have a piston-cylinder unit by means of which an air column can be displaced in order to suck liquid into and out of a pipette tip.
  • the piston-cylinder unit does not come into contact with the liquid. Only the pipette tip, which is usually made of plastic, is wetted and can be replaced after use.
  • a syringe is filled with sample liquid. Piston and cylinder of the syringe are wetted by the liquid, so that the syringe is usually replaced or cleaned by a new syringe before dosing another liquid.
  • the syringe is usually made of plastic.
  • Piston-free metering devices have, for example, a pipette tip with a balloon-like end section, which expands to suck in liquid and is compressed for ejection.
  • Such pipette tips have also been designed as a replacement part.
  • Dispensers are dosing devices that can repetitively dispense a quantity of liquid in small quantities.
  • multichannel dosing devices that include multiple dosing devices to dose multiple quantities of liquid simultaneously.
  • Air-cushion, direct-displacement and piston-less metering devices may have a fixed or a variable metering volume.
  • a change in the dosing volume is usually achieved by changing the displacement of the displacement device.
  • the displacement of the piston or the degree of deformation of the balloon-like end portion changed or replaced the displacement device.
  • the operator receives a tactile feedback. Any change in the force required to operate is immediately noticed. This allows the operator to check that the dosing device is working correctly.
  • the speed of picking up and dispensing the liquid can be varied by the operator directly and without delay. Also, a discharge of the liquid in a free jet is possible. A contact between metering device and a vessel for the liquid can be avoided in this case.
  • the metering device is independent of a power supply. It can be used intuitively by the user. A complicated instruction or programming is not required.
  • the displacement device In electrical metering devices, the displacement device is driven by means of an electric drive motor. The operator must operate electrical buttons or switches to control the operations. These metering devices have the advantage that the operation requires no significant power requirement.
  • the disadvantage is that the user receives no direct feedback about the forces acting in the system, for example, a load increase due to clogging of the pipette tip or syringe. Also, a release of the liquid in the free jet is only possible to a very limited extent. When the battery or battery is empty, the work must be stopped. Changes in the rate of intake and delivery of fluid must be programmed. During the dosing process usually no changes are possible.
  • the US 5,389,341 discloses a motorized pipette with an actuator button in which the displacement of an actuator knob controls movement of a piston via an electronic control system.
  • the displacement of the actuating button is queried via an electronic displacement sensor and the query result is converted electronically via a stepper motor in the drive movement of the displacement device.
  • This electrical metering device has the disadvantages described above.
  • the object of the invention is to provide a metering device which facilitates or provides the operator with tactile feedback about the effective forces, a variation in the speed of picking up and dispensing of the liquid during dispensing, the dispensing of the liquid in the free jet and easy use ., and reduces the power requirement for operation with respect to manual pipettes.
  • the metering device is a combination of a manual and an electrical metering device.
  • the force exerted by the operator on the actuator force is completely or partially supplied to the displacement device.
  • the sensor detects the force exerted by the operator and controls the drive motor so that an additional force is supplied to the displacer, which assists the force introduced by the operator.
  • the metering device can be operated with a fraction of the force applied to a manual metering device.
  • the energy introduced by the operator is not lost, but added to the driving power of the motor.
  • the drive motor only supports the force for the operation of the displacement device. He does not need to position the displacer of the displacer (e.g., piston or balloon end portion).
  • the positioning may be controlled by the operator and / or by the mechanics of the metering device, e.g. by a conventional limitation of the actuating travel by means of a stop. As a result, a particularly inexpensive electric drive is possible. Further advantages of the metering device are:
  • the operator receives a tactile feedback. Any change in the force required for actuation will be noticed immediately.
  • the speed of absorption and delivery of the liquid can be varied directly and without delay.
  • the delivery of the liquid in a free jet is better than with a conventional manual dosing device, because the operator's power and the power of the drive motor add up.
  • the metering device can be used intuitively. A complicated instruction or programming is not required. Is the electric Power supply not available (eg with an empty battery or battery), can be continued. It is only a higher force required.
  • a motor and a battery or a battery can be designed smaller than a conventional dosing device, as these elements do not replace the energy of the operator, but only supplement.
  • the actuating device is a manually axially displaceable actuating button.
  • the metering device can then be operated like a conventional manual or electronic pipette or dispenser.
  • the actuating device can be actuated against the force of a spring. This also corresponds to conventional pipettes or dispensers. The return movement of the actuator can then be controlled by the spring force.
  • the actuating device can be actuated until reaching a stop.
  • the exact positioning of the displacement element of the displacement device is determined. Again, this corresponds to conventional manual pipettes or dispensers. A variability of Dosiermenge is also achievable in a conventional manner by an adjustable stop.
  • the senor is integrated in the actuating device. It may, for example, be a plate-shaped, pressure-sensitive sensor which is integrated in an actuating button perpendicular to the actuating direction. According to In a further embodiment, the sensor is integrated in an actuating surface of the actuating device. According to another embodiment, the sensor is a Force Sensing Resistor, abbreviated FSR.
  • An FSR sensor changes its electrical resistance in response to a force applied to an active surface. The resistance change can be measured at terminals of the sensor.
  • the controller constantly controls the drive motor whenever the sensor detects a force applied manually to the actuator.
  • the drive motor can then overcome, for example, a basic friction of the system in whole or in part, so that the operator only has to apply the additional force for the displacement of the displacement member and possibly a part of the system friction.
  • the controller controls the drive motor as a function of the force detected by the sensor. According to a further embodiment, the controller controls the drive motor in at least one stage, wherein at several stages, the height of the drive power increases with the force detected by the sensor. In one embodiment, the controller controls the drive motor in proportion to the force applied to the sensor. In one embodiment, the controller shuts off the drive motor when the sensor detects a large increase in force typical of reaching the stop.
  • the actuating device and the drive motor are connected via a coupling device with the displacement device.
  • the coupling device may be a
  • the actuating device is connected via a rod with the displacement device.
  • the electric drive motor is coupled to the rod. This coupling is e.g. with a pinion, which meshes with a toothing on the rack executed.
  • control knob is actuated until a connected to the rod stop abuts against a fixed counter-stop.
  • Embodiments relate to metering devices having a displacement device with a piston in a cylinder, on direct displacement and on air cushion metering devices.
  • the displacement device comprises a liquid receiving volume with a passage opening to the surroundings, and in the case of an air cushion metering device, the displacement device is connected to a receiving volume for liquid having a through-passage to the environment.
  • the actuating device is coupled to a device for releasing and / or ejecting a pipette tip and / or syringe.
  • the force required to release and / or eject a pipette tip and / or syringe is likewise reduced by the invention.
  • the metering device is a manual metering device.
  • the power supply has at least one rechargeable battery and / or at least one battery
  • the metering device 1 has a cylindrical housing 2, from which - in the drawing - above an axially operable actuator button 3 protrudes.
  • the actuating knob 3 is connected via a rod 4 with a piston 5.
  • the piston 5 is guided in a cylinder 6.
  • a plate disc 7 On the rod 4 a plate disc 7 is attached. In the housing 2, an annular disc 8 is fixed. Between disc plate 7 and washer 8, a coil spring 9 is arranged.
  • a syringe or pipette tip 10 is fixed at the lower end of the housing 2. This is conical bottom with a passage 11 for liquid.
  • the cylinder 6 and the piston 5 are added to the syringe. Then, the housing 2 has a connection with the cylinder 6 and the piston 5 has a connection with the rod 4.
  • a pressure sensor 12 is integrated in the operating knob 3. This is associated with an actuating surface 13 of the actuating knob 3, which lies outside.
  • an electric drive motor 14 which carries on its drive shaft, a pinion 15 which meshes with a toothing 16 on the rod 4.
  • an electronic control 17 is housed, which is coupled to the pressure sensor 12 and the drive motor 14.
  • a battery 18 is also present in the housing 2 as a power supply for the pressure sensor 12, the drive motor 14 and the electronic control 17.
  • the force for actuating the actuating knob 3 is introduced via the rod 4 directly into the piston 5.
  • the presence and the height of a force is detected.
  • the controller 17 controls the drive motor 14 in response to the detected by the pressure sensor 12 actuating force.
  • the drive motor 14 drives the rod 4 with a force that increases with increasing force on the operation knob 3.

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Abstract

Dosiervorrichtung mit einer manuell betätigbaren Betätigungseinrichtung, einem der Betätigungseinrichtung zugeordneten Sensor zum Erfassen einer auf die Betätigungseinrichtung manuell ausgeübten Kraft, einem elektrischen Antriebsmotor, einer mit dem Sensor und dem elektrischen Antriebsmotor verbundenen elektrischen Steuerung zum Steuern des Antriebsnraotors beim Erfassen einer auf die Betätigungseinrichtung ausgeübten Kraft durch den Sensor und zum Abschalten des Antriebsmotors, wenn der Sensor einen starken Anstieg der Kraft erfasst, die typisch für das Erreichen eines Anschlages ist, einer mit dem Sensor, dem elektrischen Antriebsmotor und der elektronischen Steuerung verbundenen elektrischen Spannungsversorgung und einer mit der Betätigungseinrichtung und dem elektrischen Antriebsmotor gekoppelten Verdrängungseinrichtung zum Dosieren von Flüssigkeit.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Dosiervorrichtung.
  • Dosiervorrichtungen werden im Labor zum Dosieren von Flüssigkeiten eingesetzt. Im Allgemeinen haben sie eine Verdrängungsvornchtung mit einem Verdrängungsorgan, durch dessen Verlagerung eine Flüssigkeit oder eine Luftsäule bewegt wird. Sie sind insbesondere in den folgenden Ausführungen bekannt:
  • Nach dem Luftpolsterprinzip arbeitende Dosiervorrichtungen haben eine Kolben-Zylinder-Einheit, mittels der eine Luftsäule verschiebbar ist, um Flüssigkeit in eine Pipettenspitze einzusaugen und aus dieser auszustoßen. Hierbei kommt die Kolben-Zylinder-Einheit nicht in Kontakt mit der Flüssigkeit. Nur die Pipettenspitze, die zumeist aus Kunststoff besteht, wird benetzt und kann nach Gebrauch ausgetauscht werden.
  • Bei als Direktverdränger arbeitenden Dosiervorrichtungen wird hingegen eine Spritze mit Probenflüssigkeit befüllt. Kolben und Zylinder der Spritze werden von der Flüssigkeit benetzt, so daß die Spritze vor dem Dosieren einer anderen Flüssigkeit zumeist durch eine neue Spritze ersetzt oder gereinigt wird. Auch die Spritze besteht zumeist aus Kunststoff.
  • Kolbenlose Dosiervorrichtungen weisen beispielsweise eine Pipettenspitze mit einem ballonartigen Endabschnitt auf, der zum Einsaugen von Flüssigkeit expandiert und zum Ausstoßen komprimiert wird. Solche Pipettenspitzen sind auch schon als Austauschteil konzipiert worden.
  • Dispenser sind Dosiervorrichtungen, die eine aufgenommene Menge einer Flüssigkeit repetitiv in kleinen Teilmengen abgeben können.
  • Außerdem gibt es Mehrkanal-Dosiervorrichtungen, die mehrere Dosiervorrichtungen umfassen, um gleichzeitig mehrere Mengen Flüssigkeit zu dosieren.
  • Luftpolster-, Direktverdränger- und kolbenlose Dosiervorrichtungen können ein unveränderliches oder ein veränderliches Dosiervolumen aufweisen. Eine Veränderung des Dosiervolumen wird zumeist durch Verändern der Verdrängung der Verdrängungseinrichtung erreicht. Beispielsweise kann hierfür der Verschiebeweg des Kolbens oder der Verformungsgrad des ballonartigen Endabschnittes verändert oder die Verdrängungseinrichtung ausgetauscht werden.
  • Bei manuellen Dosiervorrichtungen wird die Verdrängungseinrichtung allein durch die Körperkraft des Anwenders angetrieben. Daraus ergeben sich die folgenden Vorteile:
  • Der Bediener erhält eine taktile Rückmeldung. Jede Änderung der zur Betätigung erforderlichen Kraft wird sofort bemerkt. So kann der Bediener kontrollieren, ob die Dosiervorrichtung korrekt arbeitet. Die Geschwindigkeit der Aufnahme und der Abgabe der Flüssigkeit kann vom Bediener direkt und verzögerungsfrei variiert werden. Auch ist eine Abgabe der Flüssigkeit in einem freien Strahl möglich. Ein Kontakt zwischen Dosiervorrichtung und einem Gefäß für die Flüssigkeit kann hierbei vermieden werden. Ferner ist die Dosiervorrichtung unabhängig von einer Energieversorgung. Sie kann vom Anwender intuitiv benutzt werden. Eine aufwendige Einweisung oder Programmierung ist nicht erforderlich.
  • Bei manuellen Dosiervorrichtungen nachteilig ist, daß die Arbeit durch den hohen Kraftbedarf ermüdend ist. Häufiges Arbeiten mit manuellen Dosiervorrichtung kann gesundheitliche Schäden hervorrufen.
  • Bei elektrischen Dosiervorrichtungen wird die Verdrängungseinrichtung mittels eines elektrischen Antriebsmotors angetrieben. Der Bediener muß zur Steuerung der Vorgänge elektrische Taster bzw. Schalter betätigen. Diese Dosiervorrichtungen haben den Vorteil, daß die Bedienung keinen erheblichen Kraftbedarf erfordert.
  • Nachteilig ist jedoch, daß der Benutzer keine direkte Rückmeldung über die im System wirkenden Kräfte erhält, beispielsweise bei einem Lastanstieg durch Verstopfung der Pipettenspitze oder Spritze. Auch ist eine Abgabe der Flüssigkeit im Freistrahl nur stark eingeschränkt möglich. Bei leerem Akku oder Batterie muß die Arbeit eingestellt werden. Änderungen der Geschwindigkeit der Aufnahme und Abgabe der Flüssigkeit müssen programmiert werden. Während des Dosiervorganges sind meist keine Änderungen möglich.
  • Die US 5 389 341 offenbart eine motorgetriebene Pipette mit einem Betätigungsknopf, bei der die Verlagerung eines Betätigungsknopfes die Bewegung eines Kolben über ein elektronisches Steuerungssystem steuert. Die Verlagerung des Betätigungsknopfes wird über einen elektronischen Wegsensor abgefragt und das Abfrageergebnis wird elektronisch über einen Schrittmotor in die Antriebsbewegung der Verdrängungseinrichtung umgesetzt. Diese elektrische Dosiervorrichtung hat die vorbeschriebenen Nachteile.
  • Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Dosiervorrichtung zu schaffen, die dem Bediener eine taktile Rückmeldung über die wirksamen Kräfte, eine Variation der Geschwindigkeit der Aufnahme und Abgabe der Flüssigkeit beim Dosieren, die Abgabe der Flüssigkeit im Freistrahl und eine einfache Benutzung erleichtert bzw. ermöglicht und den Kraftbedarf für die Betätigung gegenüber manuellen Pipetten vermindert.
  • Die Aufgabe wird durch eine Dosiervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Dosiervorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung hat
    • eine manuell betätigbare Betätigungseinrichtung,
    • einen der Betätigungseinrichtung zugeordneten Sensor zum Erfassen einer auf die Betätigungseinrichtung manuell ausgeübten Kraft,
    • einen elektrischen Antriebsmotor,
    • eine mit dem Sensor und dem elektrischen Antriebsmotor verbundene elektrische Steuerung zum Steuern des Antriebsmotors beim Erfassen einer auf die Betätigungseinrichtung ausgeübten Kraft durch den Sensor,
    • eine mit dem Sensor, dem elektrischen Antriebsmotor und der elektrischen Steuerung verbundene elektrische Spannungsversorgung und
    • eine mit der Betätigungseinrichtung und dem elektrischen Antriebsmotor gekoppelte Verdrängungseinrichtung zum Dosieren von Flüssigkeit.
  • Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung ist eine Kombination aus einer manuellen und aus einer elektrischen Dosiervorrichtung. Die vom Bediener auf die Betätigungseinrichtung ausgeübte Kraft wird ganz oder teilweise der Verdrängungseinrichtung zugeführt. Zusätzlich erfaßt der Sensor die vom Bediener ausgeübte Kraft und steuert die Steuerung den Antriebsmotor so, daß der Verdrängungseinrichtung eine zusätzliche Kraft zugeführt wird, die die vom Bediener eingeleitete Kraft unterstützt. Infolgedessen kann die Dosiervorrichtung mit einem Bruchteil der bei einer manuellen Dosiervorrichtung aufzubringenden Kraft bedient werden. Im Gegensatz zu elektrischen Dosiervorrichtungen geht die vom Bediener eingebrachte Energie nicht verloren, sondern addiert sich zur Antriebsenergie des Motors hinzu. Der Antriebsmotor unterstützt nur die Kraft für die Betätigung der Verdrängungseinrichtung. Er muß das Verdrängungsorgan der Verdrängungseinrichtung (z.B. Kolben oder ballonartiger Endabschnitt) nicht positionieren. Die Positionierung kann durch den Bediener gesteuert werden und/oder durch die Mechanik der Dosiervorrichtung, z.B. durch eine herkömmliche Begrenzung des Betätigungsweges mittels eines Anschlages. Hierdurch wird ein besonders preiswerter elektrischer Antrieb möglich. Weitere Vorteile der Dosiervorrichtung sind:
  • Der Bediener erhält eine taktile Rückmeldung. Jede Änderung der für die Betätigung erforderlichen Kraft wird sofort bemerkt. Die Geschwindigkeit für die Aufnahme und Abgabe der Flüssigkeit kann direkt und verzögerungsfrei variiert werden. Die Abgabe der Flüssigkeit in einem freien Strahl ist besser als bei einer herkömmlichen manuellen Dosiervorrichtung, weil sich die Kraft des Bedieners und die Kraft des Antriebsmotors addieren. Die Dosiervorrichtung kann intuitiv benutzt werden. Eine aufwendige Einweisung oder Programmierung ist nicht erforderlich. Steht die elektrische Spannungsversorgung nicht zur Verfügung (z.B. bei leerem Akku oder Batterie), kann weitergearbeitet werden. Es ist lediglich ein höherer Kraftaufwand erforderlich. Ein Motor und ein Akku oder eine Batterie kann kleiner als bei einer herkömmlichen Dosiervorrichtung ausgelegt werden, da diese Elemente die Energie des Bedieners nicht ersetzen, sondern nur ergänzen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung ist die Betätigungseinrichtung ein manuell axial verschiebbarer Betätigungsknopf. Die Dosiervorrichtung ist dann bedienbar wie eine herkömmliche manuelle oder elektronische Pipette bzw. Dispenser.
  • Gemäß einer Ausgestaltung ist die Betätigungseinrichtung entgegen der Kraft einer Feder betätigbar. Auch dies entspricht herkömmlichen Pipetten bzw. Dispensem. Die Rückbewegung der Betätigungseinrichtung kann dann durch die Federkraft gesteuert werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung ist die Betätigungseinrichtung bis zum Erreichen eines Anschlages betätigbar. Hierdurch wird die genaue Positionierung des Verdrängungsorgans der Verdrängungseinrichtung festgelegt. Auch dies entspricht herkömmlichen manuellen Pipetten oder Dispensem. Eine Veränderbarkeit der Dosiermenge ist ebenfalls in herkömmlicher Weise durch einen verstellbaren Anschlag erreichbar.
  • Es ist möglich, den Sensor von außen an der Betätigungseinrichtung angreifen zu lassen. Gemäß einer Ausgestaltung ist der Sensor in die Betätigungseinrichtung integriert. Es kann sich beispielsweise um einen plattenförmigen, druckempfindlichen Sensor handeln, der in einem Betätigungsknopf senkrecht zur Betätigungsrichtung integriert ist. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Sensor in eine Betätigungsfläche der Betätigungseinrichtung integriert. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Sensor ein Force Sensing Resistor (kraftabhängiger Widerstand), abgekürzt: FSR. Ein FSR-Sensor ändert seinen elektrischen Widerstand in Abhängigkeit von einer auf eine aktive Oberfläche eingeleiteten Kraft. Die Widerstandsänderung kann an Anschlüssen des Sensors gemessen werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung steuert die Steuerung den Antriebsmotor immer dann konstant an, wenn der Sensor eine manuell auf die Betätigungseinrichtung ausgeübte Kraft detektiert. Der Antriebsmotor kann dann beispielsweise eine Grundreibung des Systems ganz oder teilweise überwinden, so daß der Bediener nur noch die zusätzliche Kraft für die Verlagerung des Verdrängungsorgans und gegebenenfalls eines Teils der Systemreibung aufbringen muß.
  • Gemäß einer Ausgestaltung steuert die Steuerung den Antriebsmotor in Abhängigkeit von der vom Sensor erfaßten Kraft. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung steuert die Steuerung den Antriebsmotor in mindestens einer Stufe, wobei bei mehreren Stufen die Höhe der Antriebsleistung mit der vom Sensor erfaßten Kraft ansteigt. Gemäß einer Ausgestaltung steuert die Steuerung den Antriebsmotor proportional zu der auf den Sensor ausgeübten Kraft. Gemäß einer Ausgestaltung schaltet die Steuerung den Antriebsmotor ab, wenn der Sensor einen starken Anstieg der Kraft erfaßt, die typisch für das Erreichen des Anschlages ist.
  • Gemäß einer Ausgestaltung sind die Betätigungseinrichtung und der Antriebsmotor über eine Kopplungseinrichtung mit der Verdrängungseinrichtung verbunden. Bei der Kopplungseinrichtung kann es sich um ein
  • Getriebe handeln. Gemäß einer Ausgestaltung ist die Betätigungseinrichtung über eine Stange mit der Verdrängungseinrichtung verbunden. Dies ermöglicht insbesondere bei einer als Kolben-Zylinder-Einheit ausgeführten Verdrängungseinrichtung eine sehr einfache Konstruktion. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der elektrische Antriebsmotor mit der Stange gekoppelt. Diese Kopplung ist z.B. mit einem Ritzel, das mit einer Zahnung auf der Zahnstange kämmt, ausgeführt.
  • Gemäß einer Ausgestaltung ist der Bedienknopf betätigbar, bis ein mit der Stange verbundener Anschlag an einem festen Gegenanschlag anliegt.
  • Die Erfindung ist auf sämtliche eingangs erwähnten Ausführungen von Dosiervorrichtungen anwendbar. Ausgestaltungen beziehen sich auf Dosiervorrichtungen, die eine Verdrängungseinrichtung mit einem Kolben in einem Zylinder aufweisen, auf Direktverdränger- und auf Luftpolster-Dosiervorrichtungen. Bei einer Direktverdränger-Dosiervorrichtung umfaßt die Verdrängungseinrichtung ein Aufnahmevolumen für Flüssigkeit mit einer Durchgangsöffnung zur Umgebung und bei einer Luftpolster-Dosiervorrichtung ist die Verdrängungseinrichtung mit einem Aufnahmevolumen für Flüssigkeit mit einer Durchgangsöffnung zur Umgebung verbunden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung ist die Betätigungseinrichtung mit einer Einrichtung zum Lösen und/oder Abwerfen einer Pipettenspitze und/oder Spritze gekoppelt. Der Kraftaufwand für das Lösen und/oder Abwerfen einer Pipettenspitze und/oder Spritze wird durch die Erfindung ebenfalls reduziert.
  • Gemäß einer Ausgestaltung ist die Dosiervorrichtung eine Handdosiervorrichtung.
  • Gemäß einer Ausgestaltung weist die Spannungsversorgung mindestens einen Akku und/oder mindestens eine Batterie auf
  • Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung wird anhand der anliegenden Zeichnung erläutert, welche die Dosiervorrichtung in einem grobschematischen Längsschnitt zeigt.
  • Die Dosiervorrichtung 1 hat ein zylindrisches Gehäuse 2, aus dem - in der Zeichnung - oben ein axial betätigbarer Betätigungsknopf 3 herausragt.
  • Der Betätigungsknopf 3 ist über eine Stange 4 mit einem Kolben 5 verbunden. Der Kolben 5 ist in einem Zylinder 6 geführt.
  • Auf der Stange 4 ist eine Tellerscheibe 7 befestigt. Im Gehäuse 2 ist eine Ringscheibe 8 fixiert. Zwischen Tellerscheibe 7 und Ringscheibe 8 ist eine Schraubenfeder 9 angeordnet.
  • Am unteren Ende des Gehäuses 2 ist eine Spritze oder Pipettenspitze 10 fixiert. Diese ist unten konisch ausgeführt mit einer Durchtrittsöffnung 11 für Flüssigkeit.
  • Bei einer Ausgestaltung mit einer Spritze 10 gehören der Zylinder 6 und der Kolben 5 zur Spritze hinzu. Dann weist das Gehäuse 2 eine Verbindung mit dem Zylinder 6 und der Kolben 5 eine Verbindung mit der Stange 4 auf.
  • Bei einer Ausgestaltung mit einer Pipettenspitze 10 gehört der Zylinder 6 zum Gehäuse 2 und der Kolben 5 ist dauerhaft an der stange 4 fixiert.
  • In dem Betätigungsknopf 3 ist ein Drucksensor 12 integriert. Dieser ist einer Betätigungsfläche 13 des Betätigungsknopfes 3 zugeordnet, die außen liegt.
  • Im Gehäuse 2 befindet sich ein elektrischer Antriebsmotor 14, der auf seiner Antriebswelle ein Ritzel 15 trägt, das mit einer Zahnung 16 auf der Stange 4 kämmt.
  • Im Gehäuse 2 ist eine elektronische Steuerung 17 untergebracht, die mit dem Drucksensor 12 und dem Antriebsmotor 14 gekoppelt ist. Ein Akku 18 ist als Spannungsversorgung für den Drucksensor 12, den Antriebsmotor 14 und die elektronische Steuerung 17 ebenfalls im Gehäuse 2 vorhanden.
  • Die Kraft zur Betätigung des Betätigungsknopfes 3 wird über die Stange 4 direkt in den Kolben 5 eingeleitet. Darüber hinaus wird über den Drucksensor 12 das Vorhandensein und die Höhe einer Kraft erfaßt. Die Steuerung 17 steuert den Antriebsmotor 14 in Abhängigkeit von der vom Drucksensor 12 ermittelten Betätigungskraft. Infolgedessen treibt der Antriebsmotor 14 die Stange 4 mit einer Kraft vor, die mit ansteigender Kraft auf den Betätigungsknopf 3 steigt.
  • Wenn der Federteller 7 durch die Federscheibe 8 bzw. die vollständig komprimierte Feder 9 gestoppt wird und der Bediener den Bedienknopf 3 entlastet, wird der Kolben 5 und der Bedienknopf 3 durch die vorgespannte Feder 9 in die Ausgangslage zurück bewegt. Der spannungslose Antriebsmotor 14 läuft hierbei ohne weiteres mit.
  • In bekannter Weise wird beim Verlagern des Kolbens 5 nach unten Luft bzw. Flüssigkeit aus der Spritze bzw. Pipettenspitze 10 ausgestoßen und beim Verlagern in Gegenrichtung eingesogen.
  • Weitere Beispiele sind in der Folge angegeben.
    1. 1. Dosiervorrichtung mit
      • einer manuell betätigbaren Betätigungseinrichtung (3),
      • einem der Betätigungseinrichtung (3) zugeordneten Sensor (12) zum Erfassen einer auf die Betätigungseinrichtung (3) manuell ausgeübten Kraft,
      • einem elektrischen Antriebsmotor (14),
      • einer mit dem Sensor (12) und dem elektrischen Antriebsmotor (14) verbundenen elektrischen Steuerung (17) zum Steuern des Antriebsmotors (14) beim Erfassen einer auf die Betätigungseinrichtung (3) ausgeübten Kraft durch den Sensor,
      • einer mit dem Sensor (12), dem elektrischen Antriebsmotor (14) und der elektronischen Steuerung (17) verbundenen elektrischen Spannungsversorgung (18) und
      • einer mit der Betätigungseinrichtung (3) und dem elektrischen Antriebsmotor (14) gekoppelten Verdrängungseinrichtung (5, 6) zum Dosieren von Flüssigkeit.
    2. 2. Dosiervorrichtung nach Nummer 1, bei der die Betätigungseinrichtung (3) ein manuell axial verschiebbarer Betätigungsknopf ist.
    3. 3. Dosiervorrichtung nach Nummer 1 oder 2, bei der die Betätigungseinrichtung (3) entgegen der Kraft einer Feder (9) betätigbar ist.
    4. 4. Dosiervorrichtung nach einer der Nummern 1 bis 3, bei der die Betätigungseinrichtung (3) bis zum Erreichen eines Anschlages (7, 8) betätigbar ist.
    5. 5. Dosiervorrichtung nach einer der Nummern 1 bis 4, bei der der Sensor (12) in die Betätigungseinrichtung (3) integriert ist.
    6. 6. Dosiervorrichtung nach Nummer 5, bei der der Sensor in eine Betätigungsfläche (13) der Betätigungseinrichtung (3) integriert ist.
    7. 7. Dosiervorrichtung nach einer der Nummern 1 bis 6, bei der der Sensor (12) ein FSR ist.
    8. 8. Dosiervorrichtung nach einer der Nummern 1 bis 7, bei der die Steuerung (17) beim Erfassen einer Kraft durch den Sensor (12) den Antriebsmotor (14) konstant steuert.
    9. 9. Dosiervorrichtung nach einer der Nummern 1 bis 7, bei der die Steuerung (17) den Antriebsmotor (14) in Abhängigkeit von der vom Sensor (12) erfaßten Kraft steuert.
    10. 10. Dosiervorrichtung nach Nummer 9, bei der die Steuerung (17) den Antriebsmotor (14) in mindestens einer Stufe steuert.
    11. 11. Dosiervorrichtung nach Nummer 9 oder 10, bei der die Steuerung (17) den Antriebsmotor (14) proportional zu der vom Sensor (12) erfaßten Kraft steuert.
    12. 12. Dosiervorrichtung nach einer der Nummern 1 bis 11, bei der die Betätigungseinrichtung (3) und der Antriebsmotor (14) über eine Kopplungseinrichtung (4) mit der Verdrängungseinrichtung (5, 6) verbunden sind.
    13. 13. Dosiervorrichtung nach einer der Nummern 1 bis 12, bei der die Betätigungseinrichtung (3) über eine Stange (4) mit der Verdrängungseinrichtung (5, 6) verbunden ist.
    14. 14. Dosiervorrichtung nach Nummer 13, bei der der elektrische Antriebsmotor (14) mit der Stange (4) gekoppelt ist.
    15. 15. Dosiervorrichtung nach Nummer 13 oder 14, bei der der Betätigungsknopf (3) betätigbar ist, bis ein mit der Stange (4) verbundener Anschlag (7) an einem festen Gegenanschlag (8) anliegt.
    16. 16. Dosiervorrichtung nach einer der Nummern 1 bis 15, bei der die Verdrängungseinrichtung (5, 6) ein Kolben ist, der in einem Zylinder geführt ist.
    17. 17. Dosiervorrichtung nach Nummer 16, bei der die Verdrängungseinrichtung (5, 6) eine lösbare Spritze (10) ist.
    18. 18. Dosiervorrichtung nach Nummer 16, bei der die Verdrängungseinrichtung (5, 6) über einen Kanal mit einer lösbaren Pipettenspitze (10) verbunden ist.
    19. 19. Dosiervorrichtung nach einer der Nummern 1 bis 18, bei der die Betätigungseinrichtung (3) mit einer Einrichtung zum Lösen und/oder Abwerfen einer Pipettenspitze (10) und/oder Spritze gekoppelt ist.
    20. 20. Dosiervorrichtung nach einer der Nummern 1 bis 19, die eine Handdosiervonichtung (1) ist.
    21. 21. Dosiervorrichtung nach einer der Nummern 1 bis 20, bei der die elektrische Spannungsversorgung (10) mindestens einen Akku und/oder mindestens eine Batterie aufweist.

Claims (21)

  1. Dosiervorrichtung mit
    - einer manuell betätigbaren Betätigungseinrichtung (3),
    - einem der Betätigungseinrichtung (3) zugeordneten Sensor (12) zum Erfassen einer auf die Betätigungseinrichtung (3) manuell ausgeübten Kraft,
    - einem elektrischen Antriebsmotor (14),
    - einer mit dem Sensor (12) und dem elektrischen Antriebsmotor (14) verbundenen elektrischen Steuerung (17) zum Steuern des Antriebsmotors (14) beim Erfassen einer auf die Betätigungseinrichtung (3) ausgeübten Kraft durch den Sensor (12), und zum Abschalten des Antriebsmotors, wenn der Sensor (12) einen starken Anstieg der Kraft erfasst, die typisch für das Erreichen eines Anschlages ist,
    - einer mit dem Sensor (12), dem elektrischen Antriebsmotor (14) und der elektronischen Steuerung (17) verbundenen elektrischen Spannungsversorgung (18) und
    - einer mit der Betätigungseinrichtung (3) und dem elektrischen Antriebsmotor (14) gekoppelten Verdrängungseinrichtung (5, 6) zum Dosieren von Flüssigkeit.
  2. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Betätigungseinrichtung (3) ein manuell axial verschiebbarer Betätigungsknopf ist.
  3. Dosiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Betätigungseinrichtung (3) entgegen der Kraft einer Feder (9) betätigbar ist.
  4. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Betätigungseinrichtung (3) bis zum Erreichen eines Anschlages (7, 8) betätigbar ist.
  5. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Sensor (12) in die Betätigungseinrichtung (3) integriert ist.
  6. Dosiervorrichtung nach Anspruch 5, bei der der Sensor in eine Betätigungsfläche (13) der Betätigungseinrichtung (3) integriert ist.
  7. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der Sensor (12) ein FSR ist.
  8. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Steuerung (17) beim Erfassen einer Kraft durch den Sensor (12) den Antriebsmotor (14) konstant steuert.
  9. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Steuerung (17) den Antriebsmotor (14) in Abhängigkeit von der vom Sensor (12) erfaßten Kraft steuert.
  10. Dosiervorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Steuerung (17) den Antriebsmotor (14) in mindestens einer Stufe steuert.
  11. Dosiervorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei der die Steuerung (17) den Antriebsmotor (14) proportional zu der vom Sensor (12) erfaßten Kraft steuert.
  12. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der die Betätigungseinrichtung (3) und der Antriebsmotor (14) über eine Kopplungseinrichtung (4) mit der Verdrängungseinrichtung (5, 6) verbunden sind.
  13. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der die Betätigungseinrichtung (3) über eine Stange (4) mit der Verdrängungseinrichtung (5, 6) verbunden ist.
  14. Dosiervorrichtung nach Anspruch 13, bei der der elektrische Antriebsmotor (14) mit der Stange (4) gekoppelt ist.
  15. Dosiervorrichtung nach Ansprüche 13 oder 14, bei der der Betätigungsknopf (3) betätigbar ist, bis ein mit der Stange (4) verbundener Anschlag (7) an einem festen Gegenanschlag (8) anliegt.
  16. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei der die Verdrängungseinrichtung (5, 6) ein Kolben ist, der in einem Zylinder' geführt ist.
  17. Dosiervorrichtung nach Anspruch 16, bei der die Verdrängungseinrichtung (5, 6) eine lösbare Spritze (10) ist.
  18. Dosiervorrichtung nach Anspruch 16, bei der die Verdrängungseinrichtung (5, 6) über einen Kanal mit einer lösbaren Pipettenspitze (10) verbunden ist.
  19. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei der die Betätigungseinrichtung (3) mit einer Einrichtung zum Lösen und/oder Abwerfen einer Pipettenspitze (10) und/oder Spritze gekoppelt ist.
  20. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, die eine Handdosiemorrichtung (1) ist.
  21. Dosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, bei der die elektrische Spannungsversorgung (10) mindestens einen Akku und/oder mindestens eine Batterie aufweist.
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