EP2321653A2 - Pressure control member, in particular a ventilating valve for ventilating a microdispenser - Google Patents

Pressure control member, in particular a ventilating valve for ventilating a microdispenser

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Publication number
EP2321653A2
EP2321653A2 EP09777971A EP09777971A EP2321653A2 EP 2321653 A2 EP2321653 A2 EP 2321653A2 EP 09777971 A EP09777971 A EP 09777971A EP 09777971 A EP09777971 A EP 09777971A EP 2321653 A2 EP2321653 A2 EP 2321653A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
valve
pressure actuator
capillary
actuator
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Withdrawn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
EP09777971A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christian Wurzel
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.)
Scienion GmbH
Original Assignee
Scienion 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 Scienion GmbH filed Critical Scienion GmbH
Publication of EP2321653A2 publication Critical patent/EP2321653A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00Check valves
    • F16K15/14Check valves with flexible valve members
    • F16K15/144Check valves with flexible valve members the closure elements being fixed along all or a part of their periphery
    • F16K15/147Check valves with flexible valve members the closure elements being fixed along all or a part of their periphery the closure elements having specially formed slits or being of an elongated easily collapsible form
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N2035/1027General features of the devices
    • G01N2035/1034Transferring microquantities of liquid
    • G01N2035/1039Micropipettes, e.g. microcapillary tubes

Definitions

  • the invention relates to a pressure actuator, in particular a vent valve for venting a microdispenser.
  • WO 2006/128662 A1 discloses microdispensers which can be used for dispensing microdrops.
  • the dispensing process is effected by a piezoelectric actuator which compresses the sample container and thereby ejects microdrops through a nozzle from the microdispenser. It is important that there is a negative pressure in the sample container of the microdispenser. This prevents the sample liquid from simply escaping through the nozzle from the sample container of the microdispenser, which is why the required underpressure is also referred to as holding pressure.
  • the holding pressure in the sample container always decreases with each dispensing operation in accordance with the amount of liquid ejected, whereby the dispensing operation can be hindered.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a suitable pressure actuator for adjusting the holding pressure in such a microdispenser. This object is achieved by an inventive pressure actuator according to the main claim.
  • the invention comprises a pressure actuator having an inlet for supplying a fluid (e.g., ambient air) and an outlet for discharging the fluid, the pressure actuator adjusting at the outlet a predetermined holding pressure which is smaller than the pressure at the inlet by a predetermined pressure difference.
  • a fluid e.g., ambient air
  • the inlet of the pressure actuator is usually connected to the ambient atmosphere, while the outlet of the pressure actuator opens into the sample container of the microdispenser.
  • the invention is not limited to the use of the pressure actuator as a vent valve in a microdispenser. Rather, the invention also claims protection for the use of the pressure actuator according to the invention in other applications, for example in an inkjet printer, a pump, a dosing system, an analysis system or diagnostic equipment.
  • the pressure actuator according to the invention is not only suitable for the passage of air, but also allows the passage of other gaseous or liquid fluids.
  • the pressure actuator is an active valve, in which the valve position is adjustable by an actuator, wherein the actuator is preferably an electromechanical actuator, such as a piezoelectric actuator or a magnetic actuator.
  • the actuator can therefore choose the valve open or close, whereby intermediate positions are possible.
  • the pressure actuator is a passive valve in which the valve position is determined solely by the pressure at the outlet and the pressure at the inlet.
  • the valve opens when the holding pressure at the outlet relative to the pressure at the inlet below a predetermined desired value, so that inflowing fluid brings the holding pressure back to the predetermined desired value.
  • the pressure actuator according to the invention can therefore also be designed as a check valve.
  • the pressure actuator has a tube connecting the inlet of the pressure actuator with the outlet of the pressure actuator, wherein in the tube an elastic valve membrane is used, which can be deflected axially between different positions.
  • the valve diaphragm is in the neutral position
  • valve diaphragm (i.e., without an axial deflection) closed and opened in a deflected position, wherein the deflection of the valve diaphragm is preferably from the inlet side to the outlet side.
  • the valve membrane preferably has a breakthrough, wherein the breakthrough in the neutral position of the valve diaphragm closes automatically due to the elasticity of the valve membrane, while the breakthrough opens in the deflected valve position due to the deflection-induced deformation of the valve diaphragm.
  • the breakthrough in the valve membrane may be slot-shaped or punctiform, but others are also Shapes of breakthroughs in the valve diaphragm possible.
  • the decisive factor is that the opening in the valve diaphragm automatically closes or opens depending on the position of the valve diaphragm.
  • the valve membrane is multi-layered and has at least a first layer and a second layer.
  • the first layer is permeable to gas, wherein the breakthrough in the valve membrane does not pass through the first layer.
  • the second layer is gas-tight, with the aperture in the valve membrane passing through the second gas-tight layer.
  • the pressure actuator can be a passive valve, the deflection of the valve diaphragm being effected exclusively by the pressure difference between inlet and outlet.
  • an actuator for example a piezoactuator
  • the tube, in which the valve membrane is inserted have an elastic wall which is cuff-shaped surrounded by the actuator, so that the actuator presses radially from the outside to the wall of the tube and thus compresses the valve membrane inserted into the tube and thereby axially deflects.
  • the pressure actuator on the other hand, on the outlet side, a pipe piece, in which an elastic shut-off (eg, a unilaterally open hose piece) is inserted.
  • an elastic shut-off eg, a unilaterally open hose piece
  • the shut-off body releases an annular gap between the shut-off body and the inner wall of the pipe section when the pressure at the outlet falls below the holding pressure and / or when an actuator compresses the pipe section.
  • the shut-off body is preferably a hose which is open at one end and is inserted with its open end into the pipe section, so that the hose, which is open on one side, abuts against the inner wall of the pipe section with its outer jacket surface and thereby seals the pipe section.
  • shut-off body is an elastic rod or an elastic ball, which are inserted into the open pipe piece and depending on the valve position seal the pipe section or release an annular gap.
  • the pipe piece and the shut-off body have a different elasticity, wherein the pipe piece is preferably substantially rigid, while the shut-off body is elastic.
  • both the pipe section and the shut-off body are elastic, but have a different deformation behavior.
  • an actuator is provided, which presses radially from the outside on the elastic pipe section and the pipe section and thus the shut-off differently deformed thereby creating a gap between the pipe section and the shut-off, by the fluid (eg ambient air) from the inlet can get to the outlet.
  • the pressure actuator on a capillary which connects the inlet to the outlet and contains a liquid column, wherein the holding pressure at the outlet side is determined by the capillary action of the capillary.
  • the capillary action pulls the liquid column in the capillary toward the inlet, creating a vacuum on the outlet side.
  • the capillary can in this case have a coating which influences the capillary action, wherein the coating of the capillary can be designed such that the capillary action increases continuously or in steps over the length of the capillary from the inlet to the outlet or from the outlet to the inlet or decreases.
  • the capillary may have an internal cross-section which is substantially constant over the length of the capillary.
  • the capillary has an internal cross-section which decreases continuously or in steps over the length of the capillary from the outlet to the inlet or from the inlet to the outlet.
  • the inner diameter of the capillary is preferably in the range of 1 ⁇ m to 3 cm, wherein different partial regions are possible within this interval.
  • the invention includes not only the pressure actuator according to the invention described above, but also a microdispenser with such a pressure actuator for aerating the Mikrodispensers.
  • microdispenser is described, for example, in the aforementioned patent application WO 2006/128662 A1, so that the content of this patent application is fully attributable to the present description.
  • FIG. 1A shows a plan view and a cross-sectional view of a valve diaphragm of a valve according to the invention in the closed state
  • FIG. 1B shows a longitudinal section through the valve according to the invention with the closed valve membrane according to FIG.
  • FIG. 1C shows the valve membrane from FIGS. 1A and 1B in the opened state
  • FIG. 1 shows the longitudinal section from FIG. 1B in the opened state of the valve membrane
  • Figure IE is a cross-sectional view of an inventive
  • FIG. 2A shows a modification of the exemplary embodiment from FIGS. 1A to IE with an additional piezoactuator surrounding the tube with the valve membrane in the manner of a sleeve,
  • FIG. 2B shows the embodiment according to FIG. 2A with radially compressed actuator and deflected valve membrane
  • FIG. 3A shows a further exemplary embodiment of a valve according to the invention with a flexible hose piece open on one side as a valve element
  • FIG. 3B shows the embodiment according to FIG. 3A with an open valve position
  • FIG. 3C shows a microdispenser with a ventilation valve according to FIGS. 3A and 3B
  • FIG. 4A shows a modification of the embodiment according to FIGS. 3A and 3B with an additional piezoactuator for adjusting the valve position
  • FIG. 4B shows the embodiment according to FIG. 4A in the opened state
  • Figure 5 shows another embodiment of a Mikrodispensers invention, in which the holding pressure is adjusted by a capillary.
  • FIG. 6A shows a modification of the embodiment according to FIGS. 1A-1D in the closed state
  • FIG. 6B shows the embodiment according to FIG. 6A in the opened state
  • FIG. 7A shows a modification of the embodiment according to FIGS. 1A-1D in the closed state
  • FIG. 7B shows the embodiment according to FIG. 7A in the opened state.
  • FIGs IA to ID show a first embodiment of a ventilation valve 1 according to the invention, which can be used for ventilation of the Mikrodispensers 2 shown in Figure IE.
  • the ventilation valve 1 essentially consists of a valve membrane 3, which is inserted into a pipe section 4, whereby the pipe section 4 is the wall of a sample reservoir 5 of the microdispenser 2.
  • the valve membrane 3 in this case has a slot-shaped opening 6, which opens or closes in dependence on the deformation of the valve membrane 3.
  • FIGS. 1A and 1B show a neutral position of the valve membrane 3, in which the valve membrane 3 is not axially deflected, so that the slot-shaped opening 6 in the valve membrane 3 automatically closes due to the elasticity of the valve membrane 3.
  • microdispenser 2 largely corresponds to the microdispenser described in the already mentioned patent application WO 2006/128662 A1, so that this patent application is to be fully attributed to the present description.
  • the microdispenser 2 for ejecting microdroplets 7 has a piezoelectric actuator 8, which surrounds the sample reservoir 5 in the area of a constriction 9 in the manner of a sleeve and thereby in a sample container 10 in the front region of the microdispenser 2 a pressure wave which causes the microdrops 7 to be ejected through a nozzle 11.
  • FIGS. 2A and 2B largely corresponds to the exemplary embodiment described above and illustrated in FIGS. 1A to 1U, so that in order to avoid repetition of the above
  • a peculiarity of this embodiment is that the pipe section 4 in the area of the valve membrane 3 is surrounded on the outside cuff-shaped by an electromechanical actuator 12 which can radially compress the pipe section 4 depending on its electrical activation, which causes a corresponding axial deflection of the valve membrane 3. acts.
  • it is an active valve, in which the valve position is determined not only by the pressure conditions at the inlet and at the outlet of the valve, but by the activation of the actuator 12th
  • FIGs 3A and 3B show another embodiment of a ventilation valve 13 according to the invention, which can be used for ventilation of the microdispenser 2, as shown in Figure 3C can be seen.
  • the ventilation valve 13 again has a rigid pipe section 14 into which an elastic hose section 15 open at one end and closed at one end is inserted with its open end, wherein the outer jacket surface of the hose section 15 on the inner wall of the pipe section 14 due to the inherent elasticity of the hose section 15 is applied and thereby seals this.
  • FIG. 3B shows the opened state of the venting valve 13, wherein the negative pressure in the pipe section 14 causes the wall of the elastic hose section 15 to lift off the inner wall of the pipe section 14, thereby releasing an annular gap between the hose section 15 and the pipe section 14.
  • FIGS. 4A and 4B show a modification of the exemplary embodiment according to FIGS. 3A and 3B, this modification being largely identical to the exemplary embodiment described above, so that reference is made to the above description in order to avoid repetition.
  • a special feature of this embodiment is that the pipe section 14 is surrounded on the outside by an actuator 16, which can compress the pipe section 14 and thus also the hose piece 15.
  • the tube piece 14 and the tube piece 15 in this case have a different deformation behavior, so that a compression of the tube piece 14 by the actuator 16 results in the fact that between the tube piece 15 and the tube piece 14 gas passages form, can pass through the gas.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of a microdispenser 2 according to the invention, this exemplary embodiment play largely in accordance with the embodiments shown in FIGS. IE and 3C, so that in order to avoid repetition, reference is made to the above description, the same reference numerals being used for corresponding details in the following.
  • a special feature of this embodiment is that a liquid container 17 is connected to the sample reservoir 5, in which a capillary 18 is arranged, wherein in the capillary 18 is a liquid column.
  • the capillary action in the capillary 18 in this case causes the liquid column in the capillary 18 to be pulled upward, as a result of which a negative pressure is created in the sample reservoir 5.
  • FIGS. 6A and 6B corresponds largely to the exemplary embodiment described above and illustrated in FIGS. 1A to 1U, so that reference is made to the above description to avoid repetition, the same reference numerals being used for corresponding details below.
  • a special feature of this embodiment is that on the inlet side immediately behind the Ventilmemb- 3 a rigid support plate 19 is arranged, which has an opening in the center.
  • the holding plate 19 holds the valve membrane 3 in the closed state, since the valve membrane 3 then rests on the holding plate 19.
  • FIGS. 7A and 7B corresponds largely to the exemplary embodiment described above and illustrated in FIGS. 1A to 1U, so that reference is made to the above description to avoid repetition, the same reference numbers being used for corresponding details in the following.
  • a special feature here is that the hose piece 15 always seals the pipe piece 14, i. regardless of the pressure conditions.

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Abstract

Disclosed is a pressure control member (1), in particular a ventilating valve for ventilating a microdispenser, having an inlet for feeding a fluid and an outlet for discharging the fluid, wherein the pressure control member (1) adjusts a specified holding pressure at the outlet, while the holding pressure at the outlet is less than the pressure at the inlet by a specified pressure difference.

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Druckstellglied, insbesonderePressure actuator, in particular
Belüftungsventil zur Belüftung eines MikrodispensersVentilation valve for aeration of a microdispenser
Die Erfindung betrifft ein Druckstellglied, insbesondere ein Belüftungsventil zur Belüftung eines Mikrodispensers.The invention relates to a pressure actuator, in particular a vent valve for venting a microdispenser.
Aus WO 2006/128662 Al sind Mikrodispenser bekannt, die zum Dispensieren von Mikrotropfen eingesetzt werden können. Der Dispensiervorgang wird hierbei durch einen Piezoaktor bewirkt, der den Probenbehälter zusammendrückt und dadurch Mik- rotropfen durch eine Düse aus dem Mikrodispenser ausstößt. Wichtig ist hierbei, dass in dem Probenbehälter des Mikrodispensers ein Unterdruck herrscht. Dadurch wird verhindert, dass die Probenflüssigkeit einfach durch die Düse aus dem Probenbehälter des Mikrodispensers ausläuft, weshalb der er- forderliche Unterruck auch als Haltedruck bezeichnet wird. Der Haltedruck in dem Probenbehälter sinkt jedoch mit jedem Dispensiervorgang entsprechend der ausgestoßenen Flüssigkeitsmenge immer weiter ab, wodurch der Dispensiervorgang behindert werden kann. Es ist deshalb wünschenswert, den Halte- druck in dem Probenbehälter möglichst exakt einzustellen, so dass einerseits der Dispensiervorgang nicht durch einen zu großen Unterdruck behindert wird, aber andererseits der Haltedruck hinreichend niedrig ist, um ein Ausfließen der Probenflüssigkeit aus dem Probenbehälter zu verhindern.WO 2006/128662 A1 discloses microdispensers which can be used for dispensing microdrops. The dispensing process is effected by a piezoelectric actuator which compresses the sample container and thereby ejects microdrops through a nozzle from the microdispenser. It is important that there is a negative pressure in the sample container of the microdispenser. This prevents the sample liquid from simply escaping through the nozzle from the sample container of the microdispenser, which is why the required underpressure is also referred to as holding pressure. However, the holding pressure in the sample container always decreases with each dispensing operation in accordance with the amount of liquid ejected, whereby the dispensing operation can be hindered. It is therefore desirable to set the holding pressure in the sample container as accurately as possible so that on the one hand the dispensing process is not hindered by too great a negative pressure, but on the other hand the holding pressure is sufficiently low to prevent the sample liquid from flowing out of the sample container.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein geeignetes Druckstellglied zur Einstellung des Haltedrucks in einem derartigen Mikrodispenser zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Druckstellglied gemäß dem Hauptanspruch gelöst.The invention is therefore an object of the invention to provide a suitable pressure actuator for adjusting the holding pressure in such a microdispenser. This object is achieved by an inventive pressure actuator according to the main claim.
Die Erfindung umfasst ein Druckstellglied mit einem Einlass zur Zuführung eines Fluids (z.B. ümgebungsluft ) und einem Auslass zur Abgabe des Fluids, wobei das Druckstellglied an dem Auslass einen vorgegebenen Haltedruck einstellt, der um eine vorgegebene Druckdifferenz kleiner ist als der Druck an dem Einlass.The invention comprises a pressure actuator having an inlet for supplying a fluid (e.g., ambient air) and an outlet for discharging the fluid, the pressure actuator adjusting at the outlet a predetermined holding pressure which is smaller than the pressure at the inlet by a predetermined pressure difference.
Beim Einsatz des erfindungsgemäßen Druckstellglieds zur Belüftung eines Mikrodispensers ist der Einlass des Druckstellglieds in der Regel mit der Umgebungsatmosphäre verbunden, während der Auslass des Druckstellglieds in den Probenbehäl- ter des Mikrodispensers mündet.When using the pressure actuator according to the invention for the ventilation of a microdispenser, the inlet of the pressure actuator is usually connected to the ambient atmosphere, while the outlet of the pressure actuator opens into the sample container of the microdispenser.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf den Einsatz des Druckstellglieds als Belüftungsventil in einem Mikrodispenser beschränkt. Vielmehr beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Einsatz des erfindungsgemäßen Druckstellglieds bei anderen Anwendungen, beispielsweise in einem Tintenstrahldrucker, einer Pumpe, einem Dosiersystem, einem Analysesystem oder diagnostischen Geräten.However, the invention is not limited to the use of the pressure actuator as a vent valve in a microdispenser. Rather, the invention also claims protection for the use of the pressure actuator according to the invention in other applications, for example in an inkjet printer, a pump, a dosing system, an analysis system or diagnostic equipment.
Dementsprechend eignet sich das erfindungsgemäße Druckstellglied nicht nur zur Durchleitung von Luft, sondern ermöglicht auch die Durchleitung von anderen gasförmigen oder flüssigen Fluiden.Accordingly, the pressure actuator according to the invention is not only suitable for the passage of air, but also allows the passage of other gaseous or liquid fluids.
In einer Variante der Erfindung ist das Druckstellglied ein aktives Ventil, bei dem die Ventilstellung durch einen Aktor einstellbar ist, wobei der Aktor vorzugsweise ein elektrome- chanischer Aktor ist, wie beispielsweise ein Piezoaktor oder ein Magnetaktor. Der Aktor kann also das Ventil wahlweise öffnen oder schließen, wobei auch Zwischenstellungen möglich sind.In a variant of the invention, the pressure actuator is an active valve, in which the valve position is adjustable by an actuator, wherein the actuator is preferably an electromechanical actuator, such as a piezoelectric actuator or a magnetic actuator. The actuator can therefore choose the valve open or close, whereby intermediate positions are possible.
In einer anderen Variante der Erfindung ist das Druckstell- glied dagegen ein passives Ventil, bei dem die Ventilstellung ausschließlich durch den Druck an dem Auslass und den Druck an dem Einlass bestimmt wird. Vorzugsweise öffnet das Ventil dann, wenn der Haltedruck an dem Auslass relativ zu dem Druck an dem Einlass einen vorgegebenen Soll-Wert unterschreitet, so dass nachströmendes Fluid den Haltedruck wieder auf den vorgegebenen Soll-Wert bringt. Das erfindungsgemäße Druckstellglied kann also auch als Rückschlagventil ausgebildet sein.In contrast, in another variant of the invention, the pressure actuator is a passive valve in which the valve position is determined solely by the pressure at the outlet and the pressure at the inlet. Preferably, the valve opens when the holding pressure at the outlet relative to the pressure at the inlet below a predetermined desired value, so that inflowing fluid brings the holding pressure back to the predetermined desired value. The pressure actuator according to the invention can therefore also be designed as a check valve.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Druckstellglied ein Rohr auf, das den Einlass des Druckstellglieds mit dem Auslass des Druckstellglieds verbindet, wobei in das Rohr eine elastische Ventilmembran eingesetzt ist, die zwischen verschiedenen Stellungen axial ausgelenkt werden kann. Vorzugsweise ist die Ventilmembran in der NeutralstellungIn one embodiment of the invention, the pressure actuator has a tube connecting the inlet of the pressure actuator with the outlet of the pressure actuator, wherein in the tube an elastic valve membrane is used, which can be deflected axially between different positions. Preferably, the valve diaphragm is in the neutral position
(d.h. ohne eine axiale Auslenkung) geschlossen und in einer ausgelenkten Stellung geöffnet, wobei die Auslenkung der Ventilmembran vorzugsweise von der Einlassseite zu der Auslassseite erfolgt.(i.e., without an axial deflection) closed and opened in a deflected position, wherein the deflection of the valve diaphragm is preferably from the inlet side to the outlet side.
Hierzu weist die Ventilmembran vorzugsweise einen Durchbruch auf, wobei sich der Durchbruch in der Neutralstellung der Ventilmembran aufgrund der Elastizität der Ventilmembran selbständig schließt, während sich der Durchbruch in der aus- gelenkten Ventilstellung aufgrund der auslenkungsbedingten Verformung der Ventilmembran öffnet.For this purpose, the valve membrane preferably has a breakthrough, wherein the breakthrough in the neutral position of the valve diaphragm closes automatically due to the elasticity of the valve membrane, while the breakthrough opens in the deflected valve position due to the deflection-induced deformation of the valve diaphragm.
Der Durchbruch in der Ventilmembran kann beispielsweise schlitzförmig oder punktförmig sein, jedoch sind auch andere Formen von Durchbrüchen in der Ventilmembran möglich. Entscheidend ist lediglich, dass sich der Durchbruch in der Ventilmembran in Abhängigkeit von der Stellung der Ventilmembran selbständig schließt bzw. öffnet.For example, the breakthrough in the valve membrane may be slot-shaped or punctiform, but others are also Shapes of breakthroughs in the valve diaphragm possible. The decisive factor is that the opening in the valve diaphragm automatically closes or opens depending on the position of the valve diaphragm.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Ventilmembran mehrschichtig und weist zumindest eine erste Schicht und eine zweite Schicht auf. Die erste Schicht ist hierbei gasdurchlässig, wobei der Durchbruch in der Ventilmembran nicht durch die erste Schicht hindurchgeht. Die zweite Schicht ist dagegen hierbei gasdicht, wobei der Durchbruch in der Ventilmembran durch die zweite gasdichte Schicht hindurchgeht.In a preferred embodiment, the valve membrane is multi-layered and has at least a first layer and a second layer. The first layer is permeable to gas, wherein the breakthrough in the valve membrane does not pass through the first layer. On the other hand, the second layer is gas-tight, with the aperture in the valve membrane passing through the second gas-tight layer.
Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass es sich bei dem Druckstellglied um ein passives Ventil handeln kann, wobei die Auslenkung der Ventilmembran ausschließlich durch die Druckdifferenz zwischen Einlass und Auslass bewirkt wird. Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass zur Auslenkung der Ventilmembran ein Aktor (z.B. ein Piezoaktor) vorgesehen sein kann, der radial von außen auf die Ventilmembran wirkt und die Ventilmembran radial zusammendrückt und dadurch axial auslenkt. Beispielsweise kann das Rohr, in welches die Ventilmembran eingesetzt ist, eine elastische Wandung aufweisen, die manschettenförmig von dem Aktor umgeben ist, so dass der Aktor radial von außen auf die Wandung des Rohrs drückt und damit auch die in das Rohr eingesetzte Ventilmembran zusammendrückt und dadurch axial auslenkt.It has already been mentioned above that the pressure actuator can be a passive valve, the deflection of the valve diaphragm being effected exclusively by the pressure difference between inlet and outlet. Alternatively, however, it is also possible for an actuator (for example a piezoactuator) to be provided for deflecting the valve membrane, which acts radially from the outside on the valve membrane and radially compresses the valve diaphragm and thereby axially deflects it. For example, the tube, in which the valve membrane is inserted, have an elastic wall which is cuff-shaped surrounded by the actuator, so that the actuator presses radially from the outside to the wall of the tube and thus compresses the valve membrane inserted into the tube and thereby axially deflects.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Druckstellglied dagegen auslassseitig ein Rohrstück auf, in das ein elastischer Absperrkörper (z.B. ein einseitig offenes Schlauchstück) eingesetzt ist. Im geschlossenen Zustand dichtet die Eigenspannung des Absperrkörpers das Rohrstück ab, so dass einlassseitig kein Fluid (z.B. Luft) in das Rohrstück eindringen kann. Im geöffneten Zustand gibt der Absperrkörper dagegen einen Ringspalt zwischen dem Absperrkörper und der Innenwand des Rohrstücks frei, wenn der Druck an dem Auslass den Haltedruck unterschreitet und/oder wenn ein Aktor das Rohrstück zusammendrückt.In another embodiment of the invention, the pressure actuator on the other hand, on the outlet side, a pipe piece, in which an elastic shut-off (eg, a unilaterally open hose piece) is inserted. In the closed state, the residual stress of the shut-off seal the pipe piece, so that the inlet side no fluid (eg air) in the pipe section can penetrate. In the open state, however, the shut-off body releases an annular gap between the shut-off body and the inner wall of the pipe section when the pressure at the outlet falls below the holding pressure and / or when an actuator compresses the pipe section.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Absperrkörper um einen einseitig offenen Schlauch, der mit seinem offenen Ende in das Rohrstück eingeführt ist, so dass der einseitig offene Schlauch mit seiner äußeren Mantelfläche an der Innenwand des Rohrstücks anliegt und dadurch das Rohrstück abdichtet.The shut-off body is preferably a hose which is open at one end and is inserted with its open end into the pipe section, so that the hose, which is open on one side, abuts against the inner wall of the pipe section with its outer jacket surface and thereby seals the pipe section.
Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass der Absperrkörper ein elastischer Stab oder eine elastische Kugel ist, die in das offene Rohrstück eingesetzt sind und je nach Ventilstellung das Rohrstück abdichten bzw. einen Ringspalt freigeben.However, there is also the alternative possibility that the shut-off body is an elastic rod or an elastic ball, which are inserted into the open pipe piece and depending on the valve position seal the pipe section or release an annular gap.
Vorzugsweise haben das Rohrstück und der Absperrkörper eine unterschiedliche Elastizität, wobei das Rohrstück vorzugsweise im Wesentlichen starr ist, während der Absperrkörper elastisch ist.Preferably, the pipe piece and the shut-off body have a different elasticity, wherein the pipe piece is preferably substantially rigid, while the shut-off body is elastic.
In einer Variante dieses Ausführungsbeispiels sind sowohl das Rohrstück als auch der Absperrkörper elastisch, weisen aber ein unterschiedliches Verformungsverhalten auf. In dieser Variante ist ein Aktor vorgesehen, der von außen radial auf das elastische Rohrstück drückt und das Rohrstück und damit auch den Absperrkörper dadurch unterschiedlich verformt, wodurch ein Spalt zwischen dem Rohrstück und dem Absperrkörper entsteht, durch den Fluid (z.B. Umgebungsluft) von dem Einlass zu dem Auslass gelangen kann. In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Druckstellglied dagegen eine Kapillare auf, die den Einlass mit dem Auslass verbindet und eine Flüssigkeitssäule enthält, wobei der Haltedruck an der Auslassseite durch die Kapillar- Wirkung der Kapillare bestimmt wird. So zieht die Kapillarwirkung die Flüssigkeitssäule in der Kapillare in Richtung zu dem Einlass, wodurch ein Unterdruck auf der Auslassseite entsteht.In a variant of this embodiment, both the pipe section and the shut-off body are elastic, but have a different deformation behavior. In this variant, an actuator is provided, which presses radially from the outside on the elastic pipe section and the pipe section and thus the shut-off differently deformed thereby creating a gap between the pipe section and the shut-off, by the fluid (eg ambient air) from the inlet can get to the outlet. In a further embodiment of the invention, however, the pressure actuator on a capillary, which connects the inlet to the outlet and contains a liquid column, wherein the holding pressure at the outlet side is determined by the capillary action of the capillary. Thus, the capillary action pulls the liquid column in the capillary toward the inlet, creating a vacuum on the outlet side.
Die Kapillare kann hierbei eine Beschichtung aufweisen, welche die Kapillarwirkung beeinflusst, wobei die Beschichtung der Kapillare so ausgebildet sein kann, dass die Kapillarwirkung über die Länge der Kapillare von dem Einlass zu dem Auslass oder von dem Auslass zu dem Einlass hin kontinuierlich oder in Sprüngen zunimmt oder abnimmt.The capillary can in this case have a coating which influences the capillary action, wherein the coating of the capillary can be designed such that the capillary action increases continuously or in steps over the length of the capillary from the inlet to the outlet or from the outlet to the inlet or decreases.
Darüber hinaus kann die Kapillare einen Innenquerschnitt aufweisen, der über die Länge der Kapillare im Wesentlichen konstant ist.In addition, the capillary may have an internal cross-section which is substantially constant over the length of the capillary.
Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Kapillare einen Innenquerschnitt aufweist, der über die Länge der Kapillare von dem Auslass zu dem Einlass oder von dem Einlass zu dem Auslass hin kontinuierlich oder in Sprüngen abnimmt.Alternatively, there is the possibility that the capillary has an internal cross-section which decreases continuously or in steps over the length of the capillary from the outlet to the inlet or from the inlet to the outlet.
Darüber hinaus besteht bei diesem Ausführungsbeispiel die Möglichkeit, dass an dem auslassseitigen Ende der Kapillare eine Fritte angeordnet ist, um ein Abreißen von kleinen Luftblasen zu erleichtern.In addition, in this embodiment, there is the possibility that a frit is arranged at the outlet end of the capillary to facilitate tearing of small air bubbles.
Ferner ist zu erwähnen, dass der Innendurchmesser der Kapillare vorzugsweise im Bereich von 1 μm bis 3 cm liegt, wobei verschiedene Teilbereiche innerhalb dieses Intervalls möglich sind. Die Erfindung umfasst jedoch nicht nur das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Druckstellglied, sondern auch einen Mikrodispenser mit einem derartigen Druckstellglied zum Belüften des Mikrodispensers .It should also be mentioned that the inner diameter of the capillary is preferably in the range of 1 μm to 3 cm, wherein different partial regions are possible within this interval. However, the invention includes not only the pressure actuator according to the invention described above, but also a microdispenser with such a pressure actuator for aerating the Mikrodispensers.
Ein derartiger Mikrodispenser ist beispielsweise in der eingangs erwähnten Patentanmeldung WO 2006/128662 Al beschrieben, so dass der Inhalt dieser Patentanmeldung der vorliegen- den Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist.Such a microdispenser is described, for example, in the aforementioned patent application WO 2006/128662 A1, so that the content of this patent application is fully attributable to the present description.
Andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfin- düng anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:Other advantageous development of the invention are characterized in dependent claims or are described below with the description of preferred embodiments of the invention düng with reference to the figures. Show it:
Figur IA eine Aufsicht und eine Querschnittsansicht einer Ventilmembran eines erfindungsgemäßen Ventils im geschlossenen Zustand,FIG. 1A shows a plan view and a cross-sectional view of a valve diaphragm of a valve according to the invention in the closed state,
Figur IB einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Ventil mit der geschlossenen Ventilmembran gemäß Figur IA,FIG. 1B shows a longitudinal section through the valve according to the invention with the closed valve membrane according to FIG.
Figur IC die Ventilmembran aus den Figuren IA und IB im geöffneten Zustand,FIG. 1C shows the valve membrane from FIGS. 1A and 1B in the opened state,
Figur ID den Längsschnitt aus Figur IB im geöffneten Zustand der Ventilmembran,FIG. 1 shows the longitudinal section from FIG. 1B in the opened state of the valve membrane,
Figur IE eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßenFigure IE is a cross-sectional view of an inventive
Mikrodispensers mit dem Ventil gemäß den Figuren IA bis IE, Figur 2A eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels aus den Figuren IA bis IE mit einem zusätzlichen Piezoak- tor, der das Rohr mit der Ventilmembran manschet- tenförmig umgibt,Mikrodispensers with the valve according to the figures IA to IE, FIG. 2A shows a modification of the exemplary embodiment from FIGS. 1A to IE with an additional piezoactuator surrounding the tube with the valve membrane in the manner of a sleeve,
Figur 2B das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2A mit radial komprimiertem Aktor und ausgelenkter Ventilmembran,FIG. 2B shows the embodiment according to FIG. 2A with radially compressed actuator and deflected valve membrane,
Figur 3A ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungs- gemäßen Ventils mit einem flexiblen, einseitig offenen Schlauchstück als Ventilelement,FIG. 3A shows a further exemplary embodiment of a valve according to the invention with a flexible hose piece open on one side as a valve element,
Figur 3B das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3A mit einer geöffneten Ventilstellung,FIG. 3B shows the embodiment according to FIG. 3A with an open valve position,
Figur 3C einen Mikrodispenser mit einem Belüftungsventil gemäß den Figuren 3A und 3B,FIG. 3C shows a microdispenser with a ventilation valve according to FIGS. 3A and 3B,
Figur 4A eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß den Figuren 3A und 3B mit einem zusätzlichen Piezoaktor zur Einstellung der Ventilstellung,4A shows a modification of the embodiment according to FIGS. 3A and 3B with an additional piezoactuator for adjusting the valve position, FIG.
Figur 4B das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4A im geöffneten Zustand,FIG. 4B shows the embodiment according to FIG. 4A in the opened state,
Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mikrodispensers, bei dem der Haltedruck durch eine Kapillare eingestellt wird.Figure 5 shows another embodiment of a Mikrodispensers invention, in which the holding pressure is adjusted by a capillary.
Figur 6A ein Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß den Figuren 1A-1D im geschlossenen Zustand,FIG. 6A shows a modification of the embodiment according to FIGS. 1A-1D in the closed state,
Figur 6B das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6A im geöffneten Zustand, Figur 7A ein Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß den Figuren 1A-1D im geschlossenen Zustand,FIG. 6B shows the embodiment according to FIG. 6A in the opened state, FIG. 7A shows a modification of the embodiment according to FIGS. 1A-1D in the closed state,
Figur 7B das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7A im geöffne- ten Zustand.FIG. 7B shows the embodiment according to FIG. 7A in the opened state.
Die Figuren IA bis ID zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Belüftungsventils 1, das zur Belüftung des in Figur IE dargestellten Mikrodispensers 2 einge- setzt werden kann.Figures IA to ID show a first embodiment of a ventilation valve 1 according to the invention, which can be used for ventilation of the Mikrodispensers 2 shown in Figure IE.
Das Belüftungsventil 1 besteht im Wesentlichen aus einer Ventilmembran 3, die in ein Rohrstück 4 eingesetzt ist, wobei es sich bei dem Rohrstück 4 um die Wandung eines Probenreser- voirs 5 des Mikrodispensers 2 handelt.The ventilation valve 1 essentially consists of a valve membrane 3, which is inserted into a pipe section 4, whereby the pipe section 4 is the wall of a sample reservoir 5 of the microdispenser 2.
Die Ventilmembran 3 weist hierbei einen schlitzförmigen Durchbruch 6 auf, der sich in Abhängigkeit von der Verformung der Ventilmembran 3 öffnet bzw. schließt.The valve membrane 3 in this case has a slot-shaped opening 6, which opens or closes in dependence on the deformation of the valve membrane 3.
So zeigen die Figuren IA und IB eine Neutralstellung der Ventilmembran 3, in der die Ventilmembran 3 axial nicht ausgelenkt ist, so dass sich der schlitzförmige Durchbruch 6 in der Ventilmembran 3 aufgrund der Elastizität der Ventilmemb- ran 3 selbständig schließt.Thus, FIGS. 1A and 1B show a neutral position of the valve membrane 3, in which the valve membrane 3 is not axially deflected, so that the slot-shaped opening 6 in the valve membrane 3 automatically closes due to the elasticity of the valve membrane 3.
Die Figuren IC und ID zeigen dagegen eine axial ausgelenkte Stellung der Ventilmembran 3, in der sich der schlitzförmige Durchbruch 6 öffnet.The figures IC and ID, however, show an axially deflected position of the valve membrane 3, in which the slot-shaped opening 6 opens.
Zu der Darstellung in Figur IE ist ergänzend zu erwähnen, dass der Mikrodispenser 2 weitgehend mit dem Mikrodispenser übereinstimmt, der in der bereits eingangs erwähnten Patentanmeldung WO 2006/128662 Al beschrieben ist, so dass der In- halt dieser Patentanmeldung der vorliegenden Beschreibung in vollem Umfang zuzurechnen ist.In addition to the representation in FIG. IE, it should be mentioned that the microdispenser 2 largely corresponds to the microdispenser described in the already mentioned patent application WO 2006/128662 A1, so that this patent application is to be fully attributed to the present description.
Es ist an dieser Stelle lediglich zu erwähnen, dass der Mikrodispenser 2 zum Ausstoßen von Mikrotropfen 7 einen Pie- zoaktor 8 aufweist, der das Probenreservoir 5 im Bereich einer Engstelle 9 manschettenförmig umgibt und dadurch in einem Probenbehälter 10 im vorderen Bereich des Mikrodispensers 2 eine Druckwelle erzeugen kann, die dazu führt, dass die Mik- rotropfen 7 durch eine Düse 11 ausgestoßen werden.It should be mentioned at this point only that the microdispenser 2 for ejecting microdroplets 7 has a piezoelectric actuator 8, which surrounds the sample reservoir 5 in the area of a constriction 9 in the manner of a sleeve and thereby in a sample container 10 in the front region of the microdispenser 2 a pressure wave which causes the microdrops 7 to be ejected through a nozzle 11.
Das Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 2A und 2B stimmt weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in den Figuren IA bis IE dargestellten Ausführungsbeispiel überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehendeThe exemplary embodiment according to FIGS. 2A and 2B largely corresponds to the exemplary embodiment described above and illustrated in FIGS. 1A to 1U, so that in order to avoid repetition of the above
Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten im Folgenden dieselben Bezugszeichen verwendet werden.Description is made, with the same reference numerals are used for corresponding details below.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass das Rohrstück 4 im Bereich der Ventilmembran 3 außen manschettenförmig von einem elektromechanischen Aktor 12 umgeben ist, der in Abhängigkeit von seiner elektrischen Ansteuerung das Rohrstück 4 radial zusammendrücken kann, was eine entsprechende axiale Auslenkung der Ventilmembran 3 be- wirkt. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich also um ein aktives Ventil, bei dem die Ventilstellung nicht nur durch die Druckverhältnisse am Einlass und am Auslass des Ventils bestimmt wird, sondern durch die Ansteuerung des Aktors 12.A peculiarity of this embodiment is that the pipe section 4 in the area of the valve membrane 3 is surrounded on the outside cuff-shaped by an electromechanical actuator 12 which can radially compress the pipe section 4 depending on its electrical activation, which causes a corresponding axial deflection of the valve membrane 3. acts. In this embodiment, therefore, it is an active valve, in which the valve position is determined not only by the pressure conditions at the inlet and at the outlet of the valve, but by the activation of the actuator 12th
Die Figuren 3A und 3B zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Belüftungsventils 13, das zur Belüftung des Mikrodispensers 2 eingesetzt werden kann, wie aus Figur 3C ersichtlich ist. Das Belüftungsventil 13 weist wieder ein starres Rohrstück 14 auf, in das ein einseitig offenes und einseitig geschlossenes elastisches Schlauchstück 15 mit seinem offenen Ende einge- setzt ist, wobei die äußere Mantelfläche des Schlauchstücks 15 aufgrund der Eigenelastizität des Schlauchstücks 15 an der Innenwand des Rohrstücks 14 anliegt und dieses dadurch abdichtet .Figures 3A and 3B show another embodiment of a ventilation valve 13 according to the invention, which can be used for ventilation of the microdispenser 2, as shown in Figure 3C can be seen. The ventilation valve 13 again has a rigid pipe section 14 into which an elastic hose section 15 open at one end and closed at one end is inserted with its open end, wherein the outer jacket surface of the hose section 15 on the inner wall of the pipe section 14 due to the inherent elasticity of the hose section 15 is applied and thereby seals this.
Figur 3B zeigt dagegen den geöffneten Zustand des Belüftungsventils 13, wobei der Unterdruck in dem Rohrstück 14 dazu führt, dass sich die Wandung des elastischen Schlauchstücks 15 von der Innenwand des Rohrstücks 14 abhebt und dadurch einen Ringspalt zwischen dem Schlauchstück 15 und dem Rohrstück 14 freigibt.On the other hand, FIG. 3B shows the opened state of the venting valve 13, wherein the negative pressure in the pipe section 14 causes the wall of the elastic hose section 15 to lift off the inner wall of the pipe section 14, thereby releasing an annular gap between the hose section 15 and the pipe section 14.
Die Figuren 4A und 4B zeigen eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß den Figuren 3A und 3B, wobei diese Abwandlung weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbei- spiel übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird.FIGS. 4A and 4B show a modification of the exemplary embodiment according to FIGS. 3A and 3B, this modification being largely identical to the exemplary embodiment described above, so that reference is made to the above description in order to avoid repetition.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass das Rohrstück 14 außen von einem Aktor 16 umgeben ist, der das Rohrstück 14 und damit auch das Schlauchstück 15 zusammenpressen kann. Das Rohrstück 14 und das Schlauchstück 15 weisen hierbei ein anderes Verformungsverhalten auf, so dass ein Zusammenpressen des Rohrstücks 14 durch den Aktor 16 dazu führt, dass sich zwischen dem Schlauchstück 15 und dem Rohr- stück 14 Gaspassagen bilden, durch die Gas hindurchtreten kann.A special feature of this embodiment is that the pipe section 14 is surrounded on the outside by an actuator 16, which can compress the pipe section 14 and thus also the hose piece 15. The tube piece 14 and the tube piece 15 in this case have a different deformation behavior, so that a compression of the tube piece 14 by the actuator 16 results in the fact that between the tube piece 15 and the tube piece 14 gas passages form, can pass through the gas.
Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mikrodispensers 2, wobei dieses Ausführungsbei- spiel weitgehend mit den in den Figuren IE und 3C dargestellten Ausführungsbeispielen übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten im Folgen- den dieselben Bezugszeichen verwendet werden.FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of a microdispenser 2 according to the invention, this exemplary embodiment play largely in accordance with the embodiments shown in FIGS. IE and 3C, so that in order to avoid repetition, reference is made to the above description, the same reference numerals being used for corresponding details in the following.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass an das Probenreservoir 5 ein Flüssigkeitsbehälter 17 angeschlossen ist, in dem eine Kapillare 18 angeordnet ist, wo- bei in der Kapillare 18 eine Flüssigkeitssäule steht. Die Kapillarwirkung in der Kapillare 18 führt hierbei dazu, dass die Flüssigkeitssäule in der Kapillare 18 nach oben gezogen wird, wodurch ein Unterdruck in dem Probenreservoir 5 entsteht.A special feature of this embodiment is that a liquid container 17 is connected to the sample reservoir 5, in which a capillary 18 is arranged, wherein in the capillary 18 is a liquid column. The capillary action in the capillary 18 in this case causes the liquid column in the capillary 18 to be pulled upward, as a result of which a negative pressure is created in the sample reservoir 5.
Das Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 6A und 6B stimmt weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in den Figuren IA bis IE dargestellten Ausführungsbeispiel überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten im Folgenden dieselben Bezugszeichen verwendet werden.The exemplary embodiment according to FIGS. 6A and 6B corresponds largely to the exemplary embodiment described above and illustrated in FIGS. 1A to 1U, so that reference is made to the above description to avoid repetition, the same reference numerals being used for corresponding details below.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass auf der Einlassseite unmittelbar hinter der Ventilmemb- ran 3 eine starre Halteplatte 19 angeordnet ist, die mittig einen Durchbruch aufweist. Die Halteplatte 19 hält die Ventilmembran 3 im geschlossenen Zustand, da die Ventilmembran 3 dann auf der Halteplatte 19 aufliegt.A special feature of this embodiment is that on the inlet side immediately behind the Ventilmemb- 3 a rigid support plate 19 is arranged, which has an opening in the center. The holding plate 19 holds the valve membrane 3 in the closed state, since the valve membrane 3 then rests on the holding plate 19.
Darüber hinaus ist in dem Rohrstück 4 stromaufwärts vor derIn addition, in the pipe section 4 upstream of the
Halteplatte 19 und der Ventilmembran 3 ein Filter 20 angeordnet . Das Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 7A und 7B stimmt weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in den Figuren IA bis IE dargestellten Ausführungsbeispiel überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten im Folgenden dieselben Bezugszeichen verwendet werden.Holding plate 19 and the valve diaphragm 3, a filter 20 is arranged. The embodiment according to FIGS. 7A and 7B corresponds largely to the exemplary embodiment described above and illustrated in FIGS. 1A to 1U, so that reference is made to the above description to avoid repetition, the same reference numbers being used for corresponding details in the following.
Eine Besonderheit besteht hierbei darin, dass das Schlauchstück 15 das Rohrstück 14 immer abdichtet, d.h. unabhängig von den Druckverhältnissen.A special feature here is that the hose piece 15 always seals the pipe piece 14, i. regardless of the pressure conditions.
Allerdings befindet sich in der Wandung des Rohrstücks 14 eine Bohrung 21, durch die Umgebungsluft in Pfeilrichtung in das Innere des Rohrstücks 14 eintreten kann, wenn das Schlauchstück 14 - wie in Figur 7B gezeigt - aufgrund derHowever, located in the wall of the pipe section 14 has a bore 21 through which ambient air in the direction of arrow can enter into the interior of the pipe section 14 when the hose piece 14 - as shown in Figure 7B - due to
Druckverhältnisse nach innen von der Innenwand des Rohrstücks 14 abgehoben wird und dann die Bohrung 21 freigibt.Pressure conditions is lifted inward from the inner wall of the pipe section 14 and then the bore 21 releases.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen be- vorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. The invention is not limited to the preferred embodiments described above. Rather, a variety of variants and modifications is possible, which also make use of the inventive idea and therefore fall within the scope.
Bezugszeichenliste :List of reference numbers:
1 Belüftungsventil1 ventilation valve
2 Mikrodispenser2 microdispensers
3 Ventilmembran3 valve membrane
4 Rohrstück4 pipe piece
5 Probenreservoir5 sample reservoir
6 Durchbruch6 breakthrough
7 Mikrotropfen7 microdrops
8 Piezoaktor8 piezoelectric actuator
9 Engstelle9 bottleneck
10 Probenbehälter10 sample containers
11 Düse11 nozzle
12 Aktor12 actor
13 Belüftungsventil13 ventilation valve
14 Rohrstück14 pipe section
15 Schlauchstück15 piece of hose
16 Aktor16 actor
17 Flüssigkeitsbehälter17 liquid container
18 Kapillare18 capillaries
19 Halteplatte19 retaining plate
20 Filter20 filters
21 Bohrung 21 hole

Claims

ANSPRÜCHE
1. Druckstellglied (1; 13), insbesondere Belüftungsventil zur Belüftung eines Mikrodispensers, mit einem Einlass zur Zuführung eines Fluids und einem Auslass zur Abgabe des Fluids, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstellglied (1; 13) einen vorgegebenen Haltedruck an dem Auslass einstellt, wobei der Haltedruck an dem Auslass um eine vorgegebene Druckdifferenz kleiner ist als der Druck an dem Einlass.A pressure actuator (1; 13), in particular a vent valve for ventilating a microdispenser, having an inlet for supplying a fluid and an outlet for dispensing the fluid, characterized in that the pressure actuator (1; 13) sets a predetermined holding pressure at the outlet, wherein the holding pressure at the outlet is smaller than the pressure at the inlet by a predetermined pressure difference.
2. Druckstellglied (1; 13) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Druckstellglied (1; 13) ein aktives Ventil ist, bei dem die Ventilstellung durch einen Aktor (8;2. Pressure actuator (1, 13) according to claim 1, characterized in that a) that the pressure actuator (1, 13) is an active valve, wherein the valve position by an actuator (8;
12; 16) einstellbar ist, oder b) dass das Druckstellglied (1; 13) ein passives Ventil ist, bei dem die Ventilstellung ausschließlich durch den Druck an dem Auslass und den Druck an dem Einlass bestimmt wird.12; 16), or b) that the pressure actuator (1; 13) is a passive valve in which the valve position is determined solely by the pressure at the outlet and the pressure at the inlet.
3. Druckstellglied (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch a) ein Rohr (4), das den Einlass des Druckstellglieds (1) mit dem Auslass des Druckstellglieds (1) verbindet, und b) eine elastische Ventilmembran (3), die in das Rohr (4) eingesetzt ist und zwischen einer geschlossenen Neutralstellung und einer geöffneten Ventilstellung aus- lenkbar ist.3. Pressure actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized by a) a tube (4) which connects the inlet of the pressure actuator (1) with the outlet of the pressure actuator (1), and b) an elastic valve membrane (3), which is inserted into the tube (4) and can be deflected between a closed neutral position and an open valve position.
4. Druckstellglied (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilmembran (3) einen Durchbruch (6) aufweist, wobei sich der Durchbruch (6) in der Neutralstel- lung der Ventilmembran (3) aufgrund der Elastizität der Ventilmembran (3) selbständig schließt, während sich der Durchbruch (6) in der ausgelenkten Ventilstellung aufgrund der Auslenkung der Ventilmembran (3) öffnet.4. Pressure actuator (1) according to claim 3, characterized in that the valve membrane (3) has an opening (6), wherein the opening (6) in the neutral position ment of the valve diaphragm (3) due to the elasticity of the valve diaphragm (3) closes automatically, while the opening (6) opens in the deflected valve position due to the deflection of the valve diaphragm (3).
5. Druckstellglied (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Ventilmembran (3) zweischichtig oder mehrschichtig ist und mindestens eine erste Schicht und ei- ne zweite Schicht aufweist, und b) dass die erste Schicht fluiddurchlässig, insbesondere gasdurchlässig ist, wobei der Durchbruch (6) in der Ventilmembran (3) nicht durch die erste Schicht hindurch geht, und c) dass die zweite Schicht fluiddicht, insbesondere gasdicht ist, wobei der Durchbruch (6) in der Ventilmembran (3) durch die zweite Schicht hindurch geht.5. Pressure actuator (1) according to claim 3, characterized in, a) that the valve membrane (3) is two-layered or multi-layered and has at least a first layer and a ne second layer, and b) that the first layer is fluid-permeable, in particular gas-permeable wherein the opening (6) in the valve membrane (3) does not pass through the first layer, and c) that the second layer is fluid-tight, in particular gas-tight, whereby the opening (6) in the valve membrane (3) passes through the second layer goes through it.
6. Druckstellglied (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Durchbruch (6) in der Ventilmembran6. Pressure actuator (1) according to claim 4 or 5, character- ized in that the opening (6) in the valve diaphragm
(3) schlitzförmig oder punktförmig ist.(3) is slit-shaped or punctiform.
7. Druckstellglied (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch einen Aktor (12), der radial auf die Ventilmembran (3) wirkt und die Ventilmembran (3) radial zusammendrückt und dadurch axial auslenkt.7. Pressure actuator (1) according to any one of claims 4 to 6, characterized by an actuator (12) which acts radially on the valve diaphragm (3) and the valve diaphragm (3) radially compresses and thereby axially deflects.
8. Druckstellglied (13) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch a) dass das Druckstellglied (13) auslassseitig ein Rohrstück (14) aufweist, b) dass das Druckstellglied (13) einen elastischen Absperrkörper (15) aufweist, der in das Rohrstück (14) eingesetzt ist, c) dass die Eigenspannung des Absperrkörpers (15) das Rohrstück (14) abdichtet, d) dass der Absperrkörper (15) einen Ringspalt zwischen dem Absperrkörper (15) und der Innenwand des Rohrstücks (14) freigibt, wenn der Druck an dem Auslass den Haltedruck unterschreitet und/oder wenn ein Aktor (12) das Rohrstück (14) zusammendrückt.8. Pressure actuator (13) according to claim 1 or 2, characterized by a) that the pressure actuator (13) on the outlet side a pipe section (14), b) that the pressure actuator (13) has an elastic shut-off body (15) in the pipe section (14) is inserted, c) that the residual stress of the shut-off (15) the pipe section (14) seals, d) that the shut-off (15) an annular gap between the shut-off (15) and the inner wall of the pipe section (14) releases when the pressure at the outlet of the Holding pressure below and / or if an actuator (12) compresses the pipe section (14).
9. Druckstellglied (13) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Absperrkörper (15) ein einseitig offenes Schlauchstück ist, das mit seinem offenen Ende in das Rohrstück (14) eingeführt ist, oder b) dass der Absperrkörper ein Stab ist, der in das Rohr- stück eingeführt ist, oder c) dass der Absperrkörper eine elastische Kugel ist.9. Pressure actuator (13) according to claim 8, characterized in that a) that the shut-off body (15) is a unilaterally open piece of hose, which is inserted with its open end in the pipe section (14), or b) that the shut-off body is a rod c) that the shut-off body is an elastic ball.
10. Druckstellglied (13) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Rohrstück (14) und der Absperrkörper (15) eine unterschiedliche Elastizität aufweisen, und/oder b) dass das Rohrstück (14) im Wesentlichen starr ist, während der Absperrkörper (15) elastisch ist.10. Pressure actuator (13) according to claim 8 or 9, characterized in that a) that the pipe section (14) and the shut-off body (15) have a different elasticity, and / or b) that the pipe section (14) is substantially rigid, while the shut-off body (15) is elastic.
11. Druckstellglied (13) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, a) dass sowohl das Rohrstück (14) als auch der Absperrkörper (15) elastisch sind, aber ein unterschiedliches Verformungsverhalten aufweisen, und b) dass ein Aktor (12) vorgesehen ist, der von außen radial auf das Rohrstück (14) drückt und das Rohrstück (14) und den Absperrkörper (15) dadurch unterschiedlich verformt, wodurch ein Spalt zwischen dem Rohrstück (14) und dem Absperrkörper (15) entsteht. 11. Pressure actuator (13) according to claim 10, characterized in that a) that both the pipe section (14) and the shut-off body (15) are elastic, but have a different deformation behavior, and b) that an actuator (12) is provided the radially from the outside presses on the pipe section (14) and the pipe section (14) and the shut-off (15) thereby deformed differently, whereby a gap between the pipe section (14) and the shut-off body (15) is formed.
12. Druckstellglied nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Kapillare (18), die den Einlass mit dem Auslass verbindet und eine Flüssigkeitssäule enthält, wobei der HaI- tedruck durch die Kapillarwirkung der Kapillare (18) bestimmt wird.12. Pressure actuator according to claim 1 or 2, characterized by a capillary (18) which connects the inlet to the outlet and contains a liquid column, wherein the holding pressure is determined by the capillary action of the capillary (18).
13. Druckstellglied nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Kapillare (18) eine Beschichtung aufweist, welche die Kapillarwirkung beeinflusst, und/oder b) dass die Beschichtung der Kapillare (18) so ausgebildet ist, dass die Kapillarwirkung über die Länge der Kapillare (18) von dem Einlass zu dem Auslass oder von dem Auslass zu dem Einlass kontinuierlich oder in Sprüngen zunimmt oder abnimmt.13. Pressure actuator according to claim 12, characterized in that a) that the capillary (18) has a coating which influences the capillary action, and / or b) that the coating of the capillary (18) is formed so that the capillary action over the length the capillary (18) increases or decreases continuously from the inlet to the outlet or from the outlet to the inlet, or in leaps.
14. Druckstellglied nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, a) dass die Kapillare (18) einen Innenquerschnitt aufweist, der über die Länge der Kapillare (18) im Wesentlichen konstant ist, oder b) dass die Kapillare (18) einen Innenquerschnitt aufweist, der über die Länge der Kapillare (18) von dem Auslass zu dem Einlass oder von dem Einlass zu dem Auslass kontinuierlich oder in Sprüngen abnimmt.14. Pressure actuator according to claim 12 or 13, characterized in that a) that the capillary (18) has an inner cross section which is substantially constant over the length of the capillary (18), or b) that the capillary (18) has an inner cross section which decreases continuously or in steps over the length of the capillary (18) from the outlet to the inlet or from the inlet to the outlet.
15. Druckstellglied nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet durch eine Fritte an dem auslassseitigen Ende der Kapillare (18), um ein Abreißen von kleinen Luftblasen zu erleichtern. 15. Pressure actuator according to one of claims 12 to 14, characterized by a frit at the outlet end of the capillary (18) to facilitate tearing small air bubbles.
16. Druckstellglied nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass a) dass der Innendurchmesser der Kapillare (18) größer ist als lμm, 5μm, 10μm, 20μm, 30μm, 40μm, 50μm, 60μm, lOOμm, 500μm oder lmm, und/oder b) dass der Innendurchmesser der Kapillare (18) kleiner ist als 3cm, 2cm, lern, 5mm, 2mm, lmm, 500μm oder 200μm.16. Pressure actuator according to one of claims 12 to 15, characterized in that a) that the inner diameter of the capillary (18) is greater than 1 μm, 5 μm, 10 μm, 20 μm, 30 μm, 40 μm, 50 μm, 60 μm, 100 μm, 500 μm or 1 mm, and / or b) that the inner diameter of the capillary (18) is less than 3cm, 2cm, learning, 5mm, 2mm, 1mm, 500μm or 200μm.
17. Mikrodispenser (2) zum Dispensieren einer flüssigen Probe, gekennzeichnet durch ein Druckstellglied (1; 13) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Einstellung des Haltedrucks in dem Mikrodispenser (2) .17. Microdispenser (2) for dispensing a liquid sample, characterized by a pressure actuator (1; 13) according to one of the preceding claims for adjusting the holding pressure in the microdispenser (2).
18. Mikrodispenser (2) nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch a) einen Probenbehälter (10) zur Aufnahme der flüssigen Probe, b) eine Düse (11) zur tröpfchenweisen Abgabe der in dem Probenbehälter (10) befindlichen Probe, c) ein integriertes Probenreservoir (5), um ohne eine Wie- derbefüllung nacheinander mehrere Probentropfen abgeben zu können, d) wobei das Druckstellglied (1; 13) den Haltedruck in dem Probenbehälter (10) und/oder in dem Probenreservoir (5) einstellt.18. microdispenser (2) according to claim 17, characterized by a) a sample container (10) for receiving the liquid sample, b) a nozzle (11) for dropwise delivery of the in the sample container (10) located sample, c) an integrated sample reservoir (5) in order to be able to deliver a plurality of sample droplets in succession without a refill, d) wherein the pressure actuator (1; 13) adjusts the holding pressure in the sample container (10) and / or in the sample reservoir (5).
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