EP3663001A1 - Pipette device with throttle position in the pipette channel - Google Patents

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EP3663001A1
EP3663001A1 EP20152812.2A EP20152812A EP3663001A1 EP 3663001 A1 EP3663001 A1 EP 3663001A1 EP 20152812 A EP20152812 A EP 20152812A EP 3663001 A1 EP3663001 A1 EP 3663001A1
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EP
European Patent Office
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pipetting
working fluid
pressure
dosing
liquid
Prior art date
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EP20152812.2A
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German (de)
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EP3663001B1 (en
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Vinzenz Kirste
Helmut Knapp
Urs Lendenmann
Noa Schmid
Tobias Seiler
Fabian Winter
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Tecan Trading AG
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Tecan Schweiz AG
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Publication date
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    • B01L3/02Burettes; Pipettes
    • B01L3/021Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/14Process control and prevention of errors
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    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
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    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06Valves, specific forms thereof

Definitions

  • the present invention relates to a pipetting device at least for dispensing dosing liquid by increasing the pressure of a working fluid, comprising a dosing liquid receiving space at least partially filled with working fluid with a pipetting opening as a first flow cross-section constriction, through which dosing liquid depending on the pressure of the working fluid from the dosing liquid.
  • Receiving space is dispensable, and a pressure changing device which is designed to change the pressure of the working fluid in the metering liquid receiving space.
  • the pipetting opening generally represents a narrowest flow cross-section when expelling the dosing liquid from the dosing liquid receiving space, the pipetting opening forms a first flow cross-sectional constriction of the pipetting device discussed here.
  • Pipetting devices of the type mentioned at the outset are used, for example, as washing heads, in which the metering liquid receiving space is filled or at least partially filled by a metering liquid inlet and then expelled from the latter by the described dispensing by means of excess pressure of the working fluid based on the ambient pressure of the liquid receiving space.
  • the metering liquid is a washing liquid which is dispensed through the pipetting opening in order to use the washing liquid to clean an object, such as a container, provided underneath.
  • the pipetting opening in order to use the washing liquid to clean an object, such as a container, provided underneath.
  • washing heads add the metering liquid, i.e. washing liquid, in addition or as an alternative to the above-mentioned inflow through known aspiration, i.e. by means of a negative pressure of the working fluid in the metering liquid receiving space through the pipetting opening into the metering liquid receiving space record, tape.
  • a generic pipetting device in which the pipetting device has a throttle point as a further flow cross-sectional constriction, which is dimensioned such that a ratio of a flow resistance, in a pipetting channel that is operationally filled with working fluid, between the dosing liquid receiving space and the pressure changing device (R 1 ) of the pipetting opening for dispensed dosing liquid to a flow resistance (R 2 ) of the throttle point for working fluid, which flows through the throttle point when dispensing the dosing fluid, is less than 0.5, preferably less than 0.3, particularly preferably less than 0.225 , wherein the flow resistances of the respective flow cross-sectional constriction are calculated taking into account the product of the viscosity of the medium of the working fluid associated with the respective flow cross-sectional constriction un d dosing liquid and the characteristic length of the assigned flow cross-section constriction, divided by the fourth power of the characteristic dimension of the flow cross-section of the assigned flow cross-section constriction
  • the ratio of the flow resistances mentioned which is decisive for the functioning of the solution presented here, means that the throttle point through which working fluid, usually a gas, flows has a significantly smaller cross-sectional opening than the pipetting opening.
  • a liquid is also used as the working fluid.
  • the respective dynamic viscosity which is generally designated in the literature with the formula symbol “ ⁇ ”, is to be used as the viscosity.
  • the designated characteristic length of the assigned cross-sectional constriction can be the length of the cylindrical channel in the case of cylindrical flow cross-sectional constrictions or, in the case of channels tapering to the flow cross-sectional constriction, can be the length of the channel section in which the flow cross-sectional area of the channel is based on the smallest flow cross-sectional area in the throttle point or in Pipette opening doubled. If there is no doubling of the flow cross-sectional area over the maximum ascertainable length of the channel, the entire length of the channel can be used as the characteristic length.
  • the characteristic dimension of the flow cross-section can be the diameter for circular flow cross-sections, an edge length for square flow cross-sections, an arithmetic mean of long and short edge lengths for rectangular flow cross-sections, an arithmetic mean of long and short axes, etc. for elliptical flow cross-sections. If the flow cross section changes over the length of the flow cross section constriction, the smallest flow cross section occurring in the flow cross section constriction should be used.
  • ⁇ Pof is the dynamic viscosity of a metering liquid flowing through the pipetting opening
  • ⁇ Dst is a dynamic viscosity of a working fluid flowing through the throttling point
  • I Pof is a characteristic length of the pipetting opening
  • I Dst is a characteristic length of the throttling point
  • d Pof is a characteristic dimension of the flow cross section of the pipetting opening
  • d Dst is a characteristic dimension of the flow cross section of the throttle point.
  • the present invention preferably relates to a washing head pipetting device already mentioned at the outset, which is designed to dispense washing liquid as metering liquid in precise dosages.
  • washing head pipetting devices are generally used to clean objects in sample containers, such as so-called "wells", by dispensing a precisely metered amount of washing liquid.
  • the exact dosage of the washing liquid is of great importance to bring about a predetermined cleaning state.
  • the general rule is that the volume flow of washing liquid is set so that the washing performance is as large as possible, but the duration of the washing process is as short as possible. In the event of incorrect pipetting of washing liquid, there can be a risk of so-called “overwashing", which can lead to undesired detachment of elements on the object to be washed and / or in the sample container.
  • washing head pipetting device aspirates the washing liquid as dosing liquid via the pipetting opening into the dosing liquid receiving space, for reasons of simpler handling, washing liquid is fed to the dosing liquid receiving space of a preferred washing head pipetting device as a dosing liquid through a dosing liquid feed.
  • the washing head pipetting device discussed here can have a metering liquid inlet through which the metering liquid receiving space can be at least partially filled with metering liquid, that is to say in the present application case with washing liquid.
  • the metering liquid inlet opens into the metering liquid receiving space.
  • the metering liquid inlet is generally provided - apart from the advantageous mouth just described - as a channel formed separately from the metering liquid receiving space.
  • the washing head pipetting device can have a metering liquid pump for operating the metering liquid inlet, with which metering liquid, in particular washing liquid as metering liquid, can be conveyed along the metering liquid inlet into the metering liquid receiving space.
  • a valve at the metering liquid inlet in particular in a region near the mouth, can be provided, which can be opened and closed by a control device.
  • the metering liquid pump can also be operated with this or another control device.
  • the above-mentioned metering liquid pump does not have to be provided, however, since the metering liquid, in particular as a washing liquid, moves from a geodetically above the mouth of the metering liquid inlet into the metering liquid receiving space gravity driven can be promoted. Then the valve mentioned above is absolutely necessary.
  • said washing head pipetting device can have a plurality of pipetting channels which are provided essentially parallel to one another, so that a plurality of objects corresponding to the plurality of pipetting channels can be simultaneously cleaned by the washing head pipetting device.
  • the present invention is particularly advantageous in the case of a multi-channel pipetting device, since the invention can ensure that each pipetting channel can dispense essentially the same amount of metering liquid with high accuracy, even though the individual pipetting channels, be it due to manufacturing tolerances, are coupled pipetting tips it can have different geometrical shapes due to deposits of different thicknesses at the pipetting openings, be it a combination of these or other causes, so that without application of the present invention, the individual pipetting channels of a multichannel pipetting head would deliver different pipetting results with the same operating parameters of the pipetting device.
  • the principle of throttling the working fluid flow between the metering liquid receiving space and the pressure changing device can be successfully used not only in the dispensing of metering liquids, but also in their aspiration.
  • the dispensing behavior may become insensitive to deposits and other changes in the flow cross section in the pipetting opening.
  • the present invention relates in particular to those pipetting devices which, in addition to the above-mentioned dispensing, also for aspirating dosing liquid, in this case by reducing the Pressure of the working fluid in the metering liquid receiving space are formed.
  • aspirating dosing liquid it can be aspirated into the dosing liquid receiving space depending on the pressure of the working fluid through the pipetting opening.
  • the throttle point in the pipetting channel that is recommended in the present case is fluid-mechanically suitable between the pressure changing device and the metering liquid receiving space within certain limits for evening out the metering behavior across differently viscous metering liquids.
  • the dosing behavior of these pipetting devices is within certain limits independent of the viscosity of the dosing liquid.
  • the throttle point can also be considered to equip the throttle point with an optionally adjustable flow cross-section, for example by changing the gap width of an annular gap or with a mechanism similar to that used to adjust the orifice on mechanical cameras.
  • the flow cross section of the throttle point can thus be adapted to the working fluid used and / or the metering liquid to be metered in each case.
  • the pipetting channel is adjustable between a blocking position in which a working fluid flow is prevented in the pipetting channel and an open position in which a working fluid flow is permitted in the pipetting channel Valve.
  • the valve can initially be closed are held until the working fluid has been brought to a desired pressure in an area at least close to the pressure changing device.
  • the throttle point can be changed up to a cross-section of zero, so that the valve described here can be implemented using an advantageously small number of components by means of the throttle point described above with a variable flow cross-section.
  • a quantity of liquid can be metered with high precision in a manner known per se by intermittently opening and closing the valve.
  • At least one reservoir of working fluid under a system pressure can be provided as the pressure changing device. More precisely, in order to carry out both aspiration and dispensing processes on one and the same pipetting channel, provision can be made for a dispensing reservoir under a first system pressure and an aspiration reservoir under a second system pressure, which can optionally be connected to the pipetting channel in a pressure-transmitting manner and are separable therefrom, the first system pressure being greater than an ambient pressure of the pipetting device and the second system pressure being less than the ambient pressure.
  • the system pressure is at least opposite for dispensing processes the ambient pressure of the metering liquid receiving space does not exceed an overpressure of 1.5 bar, preferably 1.2 bar, particularly preferably 1.0 bar.
  • an overpressure of 1.5 bar preferably 1.2 bar, particularly preferably 1.0 bar.
  • the pressure change device has a discontinuously or continuously operating pump, possibly in combination with a valve arrangement, which can be arranged in the delivery path of the pump and optionally opened and closed.
  • a valve arrangement which can be arranged in the delivery path of the pump and optionally opened and closed.
  • the pressure changing device has a piston-cylinder device with a cylinder extending along a cylinder axis and with a piston movably accommodated therein along the cylinder axis, the cylinder and piston limiting at least one working volume which can be changed by a relative movement of the piston relative to the cylinder and which is or can be brought into fluid transmission connection with the pipetting channel.
  • the piston-cylinder arrangement represents the most common design of the pressure change device in pipetting devices. It also offers the possibility of very precise pressure control through the use of small piston areas and piston strokes that are long in relation to this.
  • the pipetting device can also be a pipetting device which can be operated manually as intended, in which case the piston can be moved relative to the cylinder by manual operation. This operation can be done directly, i.e. by pulling it out or pushing the piston in by hand, or can be done indirectly, for example by tensioning a spring, which drives a relative movement between the piston and the cylinder after triggering.
  • the manually operable pipetting device preferably has only exactly one pipetting channel for the most accurate dosing possible.
  • the dosing liquid receiving space and the pipetting opening are designed on a pipette tip that is separate from the pipette channel that has the throttle point and that can optionally be connected to and / or separated from it are.
  • outlets, so-called “washing pipes”, which are provided rigidly with the pipetting device, are preferred for the aforementioned washing head pipetting device.
  • FIG. 1 An embodiment of a pipetting device according to the invention, shown roughly schematically, is generally designated by 10.
  • the pipetting device 10 comprises a pipetting channel 12, to which a pipette tip 14 is detachably coupled in a manner known per se.
  • the pipetting channel 12 has a cylinder section 16, in which a piston 18 along a longitudinal axis coinciding with the cylinder axis Z.
  • L of the pipetting device 10 is adjustable relative to the cylinder section 16 via a piston rod 20 by a motor 22.
  • the motor 22 is controlled by a control unit 24, for example as a function of the detection signal of a pressure sensor 26, which detects the pressure of a working fluid, such as air, in a working chamber 28 that changes in volume due to the movement of the piston 18.
  • a control unit 24 for example as a function of the detection signal of a pressure sensor 26, which detects the pressure of a working fluid, such as air, in a working chamber 28 that changes in volume due to the movement of the piston 18.
  • the pipette tip 14 which can be detached from the pipette channel 12 in a manner known per se by a ejector 30 which can be moved along the longitudinal axis L of the pipette device 10 relative to the cylinder section 16, has a coupling area 32 designed for coupling to the pipette channel 12, one in the in Figure 1 Example shown conical wall area 34 and a pipetting opening 36, through which a dosing liquid depending on the pressure of a working fluid, with which a dosing liquid receiving space 38 surrounded by the wall area 34 and possibly also by the coupling area 32 is at least partially filled, in the dosing liquid -
  • the aspirating space can be aspirated and dispensed from it.
  • the assembly of cylinder 16 and piston 18 forms a pressure change device 40 for changing the pressure of working fluid in the metering liquid receiving space 38.
  • the throttle point 42 is essentially formed by a cylindrical channel, so that the length of the channel is the characteristic length I Dst of the throttle point 42.
  • the throttle point 42 can also have a valve 44, with which the throttle point 42 can be completely closed, in order to interrupt a pressure spread of the working fluid pressure from the working space 28 into the metering liquid receiving space 38.
  • the valve 44 is preferably also operable by the control device 24.
  • ⁇ Pof is the dynamic viscosity of the medium flowing through the pipetting opening 36, i.e. the dosing liquid
  • I Pof is a characteristic length of an outlet end of the pipetting tip 14 leading to the pipetting opening 36
  • d Pof is a characteristic dimension of the flow cross section of the pipetting opening 36, in the present case as a rule of a circular pipetting opening is the diameter of the pipetting opening 36.
  • the characteristic length I is the length that the outlet end of the pipette tip 14 has from the pipette opening 36 to the point at which the flow cross section of the pipette tip 14 has twice the area as the pipette opening 36.
  • the length that exists between the respective flow cross-section constriction and a flow cross-section whose diameter is ⁇ 2 times the diameter can be assumed as the characteristic length of an outlet area that tapers conically or otherwise to the respective flow cross-section constriction with the narrowest flow cross-section the flow cross-sectional constriction is.
  • a ratio of 0.5 based on their dynamic viscosity preferably does not exceed 0.3, particularly preferably 0.225, the dispensing behavior of the pipette tip 14, which can also be rigidly connected to the pipette channel 12, is largely independent of changes in the flow cross section, for example due to deposits of dried or / and crystallized metering liquid.
  • the metering behavior changes with increasing narrowing of the pipetting opening 36 from falling below a critical constriction level even in spite of the provision of the throttle point 42 in the pipetting channel 12 between the pressure changing device 40 and the metering liquid receiving space 38.
  • the limit at which influences of such deposits occur of the pipetting opening 36 or in a region close to the pipetting opening 36 during dispensing are pushed further in the direction of a cross-sectional reduction of the pipetting opening 36.
  • the ratio of the flow cross sections R 2 to R 1 is less than 0.001, preferably less than 0.00075 and particularly preferably less than 0.0005, the aspiration and dispensing behavior of the pipetting device can even be within certain limits independent of the viscosity of the Dosing liquid used are made so that different viscous dosing liquids can be dosed the same with one and the same pipetting device 10 and one and the same operating parameters. This considerably simplifies the operation of pipetting devices.
  • the present invention is particularly applicable for dosing tasks which a pipetting device 10, as a so-called “washing head pipetting device”, has to fulfill when it is intended to dispense washing liquid as dosing liquid in precise doses.
  • washing head pipetting devices can be used to clean objects 37 in sample containers 39 or sample containers 39 alone, which are usually located under the pipetting opening 36, by dispensing a measured amount of washing liquid as a metering liquid.
  • such a washing head pipetting device 10 can have a metering liquid inlet 50 which, starting from a metering liquid supply 52, can open into the metering liquid receiving space 38 at an opening 54.
  • the metering liquid receiving space can advantageously be filled with metering liquid (then in the form of washing liquid) through the metering liquid inlet 50, so that in this case the metering liquid need not be aspirated through the pipetting opening 36.
  • the metering liquid in the metering liquid supply 52 can be conveyed into the metering liquid receiving space 38 by a pump 56, which can also be controlled by the control / regulating device 24, via the metering liquid inlet 50.
  • a valve 58 can also be provided on the metering liquid inlet 50, which valve 58 can be opened and closed by the control device 24.
  • a predetermined pressure can be built up in the metering liquid supply 50 when the valve 58 is closed by operating the pump 56, whereupon the valve 58 is opened for a predetermined time and then closed again.
  • the valve 58 is preferably arranged at the mouth 54 or in relation to the total length of the dosing liquid inlet close to the mouth 54.
  • the distance of the valve 58 from the mouth 54 should preferably not exceed 5% of the total length of the metering liquid inlet 58.
  • the pipetting device 50 in particular as a washing head pipetting device 10, can have further pipetting channels beyond the illustrated pipetting channel 12, which are essentially identical to the illustrated pipetting channel 12, so that the pipetting device 12 shown in FIG Fig. 1
  • the metering liquid inlets 50 to each pipetting channel 12 can then be connected to a common metering liquid supply 52 via a common pump 56.
  • all piston rods 20 of the individual pipetting channels 12 can be adjusted by a common motor 22.
  • each pipetting channel has its own motor 22, its own pump 56 and / or its own dosing liquid supply 52.
  • the fixing means 60 is intended to indicate that the pipetting tip 34 can be permanently coupled to the pipetting channel 12 as a washing tube and cannot be detached.
  • the washing tube can also be formed in one piece with a tube of the pipetting channel, for example with the cylinder section 16.

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Abstract

Pipettiervorrichtung (10) wenigstens zur Dispensation von Dosierflüssigkeit durch Erhöhung des Drucks eines Arbeitsfluids, umfassend einen wenigstens teilweise mit Arbeitsfluid gefüllten Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum (38) mit einer Pipettieröffnung (36) als einer ersten Strömungsquerschnittsverengung, durch welche hindurch Dosierflüssigkeit in Abhängigkeit vom Druck des Arbeitsfluids aus dem Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum (38) hinaus dispensierbar ist, und eine Druckveränderungsvorrichtung (40), welche dazu ausgebildet ist, den Druck des Arbeitsfluids im Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum (38) zu verändern, wobei die Pipettiervorrichtung (10) in einem betriebsmäßig mit Arbeitsfluid gefüllten Pipettierkanal (12) fluidmechanisch zwischen dem Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum (38) und der Druckveränderungsvorrichtung (40) eine Drosselstelle (42) als weitere Strömungsquerschnittsverengung aufweist, welche derart dimensioniert ist, dass ein Verhältnis eines Strömungswiderstands (R<sub>1</sub>) der Pipettieröffnung (36) für dispensierte Dosierflüssigkeit zu einem Strömungswiderstand (R2) der Drosselstelle (42) für Arbeitsfluid, welches die Drosselstelle (42) bei der Dispensation des Dosierfluids durchströmt, kleiner als 0,5, vorzugsweise kleiner als 0,3, besonders bevorzugt kleiner als 0,225 ist, wobei die Strömungswiderstände der jeweiligen Strömungsquerschnittsverengung (36 bzw. 42) berechnet werden unter Berücksichtigung des Produkts aus der Viskosität des der jeweiligen Strömungsquerschnittsverengung (36 bzw. 42) zugeordneten Mediums aus Arbeitsfluid und Dosierflüssigkeit und der charakteristischen Länge (l<sub>Dst</sub>, l<sub>Pof</sub>) der zugeordneten Strömungsquerschnittsverengung (36 bzw. 42), geteilt durch die vierte Potenz der charakteristischen Abmessung (d<sub>Dst</sub>, d<sub>Pof</sub>) des Strömungsquerschnitts der zugeordneten Strömungsquerschnittsverengung (36 bzw. 42).Pipetting device (10) at least for dispensing dosing liquid by increasing the pressure of a working fluid, comprising a dosing liquid receiving space (38) at least partially filled with working fluid with a pipetting opening (36) as a first flow cross-section constriction, through which dosing liquid depending on the pressure of the working fluid can be dispensed from the dosing liquid receiving space (38), and a pressure changing device (40) which is designed to change the pressure of the working fluid in the dosing liquid receiving space (38), the pipetting device (10) being operationally filled with working fluid The pipetting channel (12) has a throttling point (42) as a further flow cross-sectional constriction, which is dimensioned such that a ratio of a flow resistance (R <sub> 1 </sub>) between the metering liquid receiving space (38) and the pressure change device (40) ) of the pipetting opening (36) for dispensed dosing liquid to a flow resistance (R2) of the throttle point (42) for working fluid which flows through the throttle point (42) during the dispensing of the dosing fluid, less than 0.5, preferably less than 0.3, particularly is preferably less than 0.225, the flow resistances of the respective flow cross-section constriction (36 or 42) being calculated taking into account the product from the viscosity of the medium of working fluid and metering liquid associated with the respective flow cross-section constriction (36 or 42) and the characteristic length (l < sub> Dst </sub>, l <sub> Pof </sub>) of the assigned flow cross-section constriction (36 or 42) divided by the fourth power of the characteristic dimension (d <sub> Dst </sub>, d <sub > Pof </sub>) of the flow cross-section of the assigned flow cross-section constriction (36 or 42).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pipettiervorrichtung wenigstens zur Dispensation von Dosierflüssigkeit durch Erhöhung des Drucks eines Arbeitsfluids, umfassend einen wenigstens teilweise mit Arbeitsfluid gefüllten Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum mit einer Pipettieröffnung als einer ersten Strömungsquerschnittsverengung, durch welche hindurch Dosierflüssigkeit in Abhängigkeit vom Druck des Arbeitsfluids aus dem Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum hinaus dispensierbar ist, und eine Druckveränderungsvorrichtung, welche dazu ausgebildet ist, den Druck des Arbeitsfluids im Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum zu verändern.The present invention relates to a pipetting device at least for dispensing dosing liquid by increasing the pressure of a working fluid, comprising a dosing liquid receiving space at least partially filled with working fluid with a pipetting opening as a first flow cross-section constriction, through which dosing liquid depending on the pressure of the working fluid from the dosing liquid. Receiving space is dispensable, and a pressure changing device which is designed to change the pressure of the working fluid in the metering liquid receiving space.

Derartige Pipettiervorrichtungen sind im Stand der Technik hinreichend bekannt. Bei der Dispensation von Dosierflüssigkeit wird in an sich bekannter Weise eine in einem Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum vorhandene Dosierflüssigkeit durch Erhöhung eines Drucks eines Arbeitsfluids, welches sich ebenfalls in dem Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum befindet, durch eine Pipettieröffnung des Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraums ausgeschoben.Such pipetting devices are well known in the prior art. When dispensing dosing liquid, a dosing liquid present in a dosing liquid receiving space is pushed out through a pipetting opening of the dosing liquid receiving space by increasing a pressure of a working fluid, which is also located in the dosing liquid receiving space.

Da die Pipettieröffnung in der Regel einen engsten Strömungsquerschnitt beim Austreiben der Dosierflüssigkeit aus dem Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum darstellt, bildet die Pipettieröffnung eine erste Strömungsquerschnittsverengung der vorliegend diskutierten Pipettiervorrichtung.Since the pipetting opening generally represents a narrowest flow cross-section when expelling the dosing liquid from the dosing liquid receiving space, the pipetting opening forms a first flow cross-sectional constriction of the pipetting device discussed here.

Pipettiervorrichtungen der eingangs genannten Art werden beispielsweise als Waschköpfe verwendet, bei welchen der Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum durch einen Dosierflüssigkeits-Zulauf gefüllt oder wenigstens teilweise gefüllt und anschließend durch die beschriebene Dispensation mittels Überdruck des Arbeitsfluids bezogen auf den Umgebungsdruck des Flüssigkeits-Aufnahmeraums aus letzterem ausgetrieben wird.Pipetting devices of the type mentioned at the outset are used, for example, as washing heads, in which the metering liquid receiving space is filled or at least partially filled by a metering liquid inlet and then expelled from the latter by the described dispensing by means of excess pressure of the working fluid based on the ambient pressure of the liquid receiving space.

Bei diesen Waschköpfen ist die Dosierflüssigkeit eine Waschflüssigkeit, welche durch die Pipettieröffnung hindurch abgegeben wird, um einen darunter vorgesehenen Gegenstand, etwa einen Behälter, mit der Waschflüssigkeit zu reinigen. Auch hierbei kommt es auf eine korrekte Bemessung der abgegebenen Menge an Waschflüssigkeit an.In the case of these washing heads, the metering liquid is a washing liquid which is dispensed through the pipetting opening in order to use the washing liquid to clean an object, such as a container, provided underneath. Here too, it is important to correctly measure the amount of washing liquid dispensed.

Grundsätzlich soll jedoch auch nicht ausgeschlossen sein, dass Waschköpfe die Dosierflüssigkeit, also etwa Waschflüssigkeit, zusätzlich oder alternativ zu dem zuvor genannten Zulauf durch an sich bekannte Aspiration, also mittels eines Unterdrucks des Arbeitsfluids im Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum durch die Pipettieröffnung hindurch in den Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum aufnehmen.In principle, however, it should also not be ruled out that washing heads add the metering liquid, i.e. washing liquid, in addition or as an alternative to the above-mentioned inflow through known aspiration, i.e. by means of a negative pressure of the working fluid in the metering liquid receiving space through the pipetting opening into the metering liquid receiving space record, tape.

Ein Problem der eingangs genannten Pipettiervorrichtung, insbesondere in ihrer Ausgestaltung als Waschkopf, liegt darin, dass sich durch das wiederholte Austreiben von Dosierflüssigkeit durch die Pipettieröffnung an dieser oder an einem Kanal, welcher zur Pipettieröffnung führt, Ablagerungen bilden, welche den Strömungsquerschnitt der Pipettieröffnung bzw. des zur Pipettieröffnung führenden Kanals verändern. Hierdurch kommt es zu Veränderungen im Dosierverhalten, so dass nach einiger Betriebszeit im Wesentlichen baugleiche Pipettiervorrichtungen, welche mit der gleichen Dosierflüssigkeit und ansonsten gleichen Betriebsparametern betrieben werden, unerwünschterweise unterschiedliches Dosierverhalten zeigen können.A problem with the pipetting device mentioned at the outset, in particular in its configuration as a washing head, is that the repeated expulsion of dosing liquid through the pipetting opening or on a channel which leads to the pipetting opening forms deposits which form the flow cross section of the pipetting opening or of the channel leading to the pipetting opening. This leads to changes in the dosing behavior, so that after some operating time, pipetting devices which are essentially identical in construction and which are operated with the same dosing liquid and otherwise the same operating parameters can undesirably show different dosing behavior.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pipettiervorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ihr Dosierverhalten unempfindlicher gegen Veränderungen des Strömungsquerschnitts der Pipettieröffnung bzw. des zur Pipettieröffnung führenden Kanals des Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraums gemacht wird, so dass mögliche oder sogar wahrscheinliche Ablagerungen an der Pipettieröffnung das Dosierverhalten der Pipiettiervorrichtung nicht oder zumindest in geringerer Weise als bisher beeinflussen.It is therefore an object of the present invention to develop a pipetting device of the type mentioned at the outset in such a way that its dosing behavior is made less sensitive to changes in the flow cross section of the pipetting opening or the channel of the dosing liquid receiving space leading to the pipetting opening, so that possible or even probable deposits on the The pipetting opening does not influence the dosing behavior of the pipetting device, or at least influences it less than before.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst durch eine gattungsgemäße Pipettiervorrichtung, bei welcher die Pipettiervorrichtung in einem betriebsmäßig mit Arbeitsfluid gefüllten Pipettierkanal fluidmechanisch zwischen dem Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum und der Druckveränderungsvorrichtung eine Drosselstelle als weitere Strömungsquerschnittsverengung aufweist, welche derart dimensioniert ist, dass ein Verhältnis eines Strömungswiderstands (R1) der Pipettieröffnung für dispensierte Dosierflüssigkeit zu einem Strömungswiderstand (R2) der Drosselstelle für Arbeitsfluid, welches die Drosselstelle bei der Dispensation des Dosierfluids durchströmt, kleiner als 0,5, vorzugsweise kleiner als 0,3, besonders bevorzugt kleiner als 0,225 ist, wobei die Strömungswiderstände der jeweiligen Strömungsquerschnittsverengung berechnet werden unter Berücksichtigung des Produkts aus der Viskosität des der jeweiligen Strömungsquerschnittsverengung zugeordneten Mediums aus Arbeitsfluid und Dosierflüssigkeit und der charakteristischen Länge der zugeordneten Strömungsquerschnittsverengung, geteilt durch die vierte Potenz der charakteristischen Abmessung des Strömungsquerschnitts der zugeordneten Strömungsquerschnittsverengung.This object is achieved according to the present invention by a generic pipetting device, in which the pipetting device has a throttle point as a further flow cross-sectional constriction, which is dimensioned such that a ratio of a flow resistance, in a pipetting channel that is operationally filled with working fluid, between the dosing liquid receiving space and the pressure changing device (R 1 ) of the pipetting opening for dispensed dosing liquid to a flow resistance (R 2 ) of the throttle point for working fluid, which flows through the throttle point when dispensing the dosing fluid, is less than 0.5, preferably less than 0.3, particularly preferably less than 0.225 , wherein the flow resistances of the respective flow cross-sectional constriction are calculated taking into account the product of the viscosity of the medium of the working fluid associated with the respective flow cross-sectional constriction un d dosing liquid and the characteristic length of the assigned flow cross-section constriction, divided by the fourth power of the characteristic dimension of the flow cross-section of the assigned flow cross-section constriction.

Mit der beschriebenen Drosselstelle wird zwischen der Druckveränderungsvorrichtung und dem Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum eine Engstelle im Strömungsquerschnitt geschaffen, welche dafür sorgt, dass eine durch die Druckveränderungsvorrichtung bewirkte Druckänderung im Arbeitsfluid sich nicht schlagartig, sondern nur allmählich in den Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum fortsetzt, was überraschenderweise für eine Unempfindlichkeit des Dispensationsverhaltens der Pipettiervorrichtung gegenüber Änderungen, insbesondere ablagerungsbedingte Änderungen, des Strömungsquerschnitts der Pipettieröffnung sorgt. Somit können im Wesentlichen baugleiche Pipettiervorrichtungen, welche im Wesentlichen mit identischen Einstellungen betrieben werden, ein im Wesentlichen identisches Dispensationsverhalten aufweisen, obwohl an ihren Pipettieröffnungen unterschiedlich starke Ablagerungen vorhanden sind.With the described throttling point, a constriction in the flow cross-section is created between the pressure changing device and the metering liquid receiving space, which ensures that a pressure change caused by the pressure changing device in the working fluid does not suddenly, but only gradually continues in the metering liquid receiving space, which is surprisingly for one Insensitivity of the dispensing behavior of the pipetting device to changes, in particular changes due to deposition, of the flow cross section of the pipetting opening. Thus, pipetting devices of essentially the same construction, which are operated essentially with identical settings, can have an essentially identical dispensing behavior, although deposits of different thicknesses are present at their pipetting openings.

Das Verhältnis der genannten Strömungswiderstände, welches für das Funktionieren der hier vorgestellten Lösung maßgeblich ist, führt dazu, dass die mit Arbeitsfluid, in der Regel einem Gas, durchströmte Drosselstelle eine deutlich kleinere Querschnittsöffnung aufweist als die Pipettieröffnung. Es soll jedoch nicht ausgeschlossen sein, dass auch eine Flüssigkeit als Arbeitsfluid verwendet wird.The ratio of the flow resistances mentioned, which is decisive for the functioning of the solution presented here, means that the throttle point through which working fluid, usually a gas, flows has a significantly smaller cross-sectional opening than the pipetting opening. However, it should not be excluded that a liquid is also used as the working fluid.

Als Viskosität ist dabei die jeweilige dynamische Viskosität heranzuziehen, welche in der Literatur in der Regel mit dem Formelzeichen "η" bezeichnet ist.The respective dynamic viscosity, which is generally designated in the literature with the formula symbol “η”, is to be used as the viscosity.

Die bezeichnete charakteristische Länge der zugeordneten Querschnittsverengung kann bei zylindrischen Strömungsquerschnittsverengungen die Länge des zylindrischen Kanals sein oder kann bei konisch auf die Strömungsquerschnittsverengung zulaufenden Kanälen die Länge des Kanalabschnitts sein, in welchem sich die Strömungsquerschnittsfläche des Kanals ausgehend von der kleinsten Strömungsquerschnittsfläche in der Drosselstelle oder in der Pipettieröffnung verdoppelt. Findet über die maximal feststellbare Länge des Kanals keine Verdopplung der Strömungsquerschnittsfläche statt, so kann die gesamte Länge des Kanals als charakteristische Länge herangezogen werden.The designated characteristic length of the assigned cross-sectional constriction can be the length of the cylindrical channel in the case of cylindrical flow cross-sectional constrictions or, in the case of channels tapering to the flow cross-sectional constriction, can be the length of the channel section in which the flow cross-sectional area of the channel is based on the smallest flow cross-sectional area in the throttle point or in Pipette opening doubled. If there is no doubling of the flow cross-sectional area over the maximum ascertainable length of the channel, the entire length of the channel can be used as the characteristic length.

Als charakteristische Abmessung des Strömungsquerschnitts kann bei kreisförmigen Strömungsquerschnitten der Durchmesser, bei quadratischen Strömungsquerschnitten eine Kantenlänge, bei rechteckigen Strömungsquerschnitten ein arithmetischer Mittelwert aus langer und kurzer Kantenlänge, bei elliptischen Strömungsquerschnitten ein arithmetischer Mittelwert aus langer und kurzer Achse usw. herangezogen werden. Sofern sich der Strömungsquerschnitt über die Länge der Strömungsquerschnittsverengung ändert, sollte der kleinste in der Strömungsquerschnittsverengung auftretende Strömungsquerschnitt herangezogen werden.The characteristic dimension of the flow cross-section can be the diameter for circular flow cross-sections, an edge length for square flow cross-sections, an arithmetic mean of long and short edge lengths for rectangular flow cross-sections, an arithmetic mean of long and short axes, etc. for elliptical flow cross-sections. If the flow cross section changes over the length of the flow cross section constriction, the smallest flow cross section occurring in the flow cross section constriction should be used.

Die Verwendung charakteristischer Abmessungen ist in der Strömungsmechanik ausreichend bekannt.The use of characteristic dimensions is well known in fluid mechanics.

Vorzugsweise wird das Verhältnis des Strömungswiderstands (R1) der Pipettieröffnung und des Strömungswiderstands (R2) der Drosselstelle berechnet aus: R 1 R 2 = η Pof l Pof d Dst 4 η Dst l Dst d Pof 4

Figure imgb0001
wobei ηPof die dynamische Viskosität einer die Pipettieröffnung durchströmenden Dosierflüssigkeit, ηDst eine dynamische Viskosität eines die Drosselstelle durchströmenden Arbeitsfluids, IPof eine charakteristische Länge der Pipettieröffnung, IDst eine charakteristische Länge der Drosselstelle, dPof eine charakteristische Abmessung des Strömungsquerschnitts der Pipettieröffnung und dDst eine charakteristische Abmessung des Strömungsquerschnitts der Drosselstelle ist.The ratio of the flow resistance (R 1 ) of the pipetting opening and the flow resistance (R 2 ) of the throttle point is preferably calculated from: R 1 R 2nd = η Pof l Pof d German 4th η German l German d Pof 4th
Figure imgb0001
where η Pof is the dynamic viscosity of a metering liquid flowing through the pipetting opening, η Dst is a dynamic viscosity of a working fluid flowing through the throttling point, I Pof is a characteristic length of the pipetting opening , I Dst is a characteristic length of the throttling point, d Pof is a characteristic dimension of the flow cross section of the pipetting opening and d Dst is a characteristic dimension of the flow cross section of the throttle point.

Bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung eine eingangs bereits erwähnte Waschkopf-Pipettiervorrichtung, welche dazu ausgebildet ist, Waschflüssigkeit als Dosierflüssigkeit in genauen Dosierungen abzugeben. Derartige Waschkopf-Pipettiervorrichtungen dienen in der Regel dazu, in Probenbehältern, etwa so genannte "Wells", aufgenommene Objekte durch Abgabe einer genau dosierten Menge an Waschflüssigkeit zu reinigen. Dabei ist zur Herbeiführung eines vorbestimmten Reinigungszustands die genaue Dosierung der Waschflüssigkeit von großer Wichtigkeit. Allgemein gilt, dass der Volumenstrom an Waschflüssigkeit so eingestellt wird, dass die Waschleistung möglichst groß, die Zeitdauer des Waschvorgangs jedoch möglichst kurz ist. Bei fehlerhafter Pipettierung von Waschflüssigkeit kann die Gefahr einer so genannten "Überwaschung" bestehen, welche dazu führen kann, dass am zu waschendem Objekt oder/und im Probenbehälter unerwünschterweise Elemente gelöst werden.The present invention preferably relates to a washing head pipetting device already mentioned at the outset, which is designed to dispense washing liquid as metering liquid in precise dosages. Such washing head pipetting devices are generally used to clean objects in sample containers, such as so-called "wells", by dispensing a precisely metered amount of washing liquid. The exact dosage of the washing liquid is of great importance to bring about a predetermined cleaning state. The general rule is that the volume flow of washing liquid is set so that the washing performance is as large as possible, but the duration of the washing process is as short as possible. In the event of incorrect pipetting of washing liquid, there can be a risk of so-called "overwashing", which can lead to undesired detachment of elements on the object to be washed and / or in the sample container.

Obwohl nicht ausgeschlossen sein soll, dass eine derartige Waschkopf-Pipettiervorrichtung die Waschflüssigkeit als Dosierflüsigkeit über die Pipettieröffnung in den Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum aspiriert, wird aus Gründen einfacherer Handhabung dem Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum einer bevorzugten Waschkopf-Pipettiervorrichtung Waschflüssigkeit als Dosierflüssigkeit durch einen Dosierflüssigkeits-Zulauf zugeführt.Although it should not be ruled out that such a washing head pipetting device aspirates the washing liquid as dosing liquid via the pipetting opening into the dosing liquid receiving space, for reasons of simpler handling, washing liquid is fed to the dosing liquid receiving space of a preferred washing head pipetting device as a dosing liquid through a dosing liquid feed.

Deshalb kann also die hier diskutierte Waschkopf-Pipettiervorrichtung einen Dosierflüssigkeits-Zulauf aufweisen, durch welchen der Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum mit Dosierflüssigkeit, also im vorliegenden Anwendungsfall mit Waschflüssigkeit, wenigstens teilweise füllbar ist. Hierzu kann vorgesehen sein, dass der Dosierflüssigkeits-Zulauf in den Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum mündet. Der Dosierflüssigkeits-Zulauf ist in der Regel - abgesehen von der eben beschriebenen vorteilhaften Mündung - als gesondert von Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum ausgebildeter Kanal vorgesehen.Therefore, the washing head pipetting device discussed here can have a metering liquid inlet through which the metering liquid receiving space can be at least partially filled with metering liquid, that is to say in the present application case with washing liquid. For this purpose, it can be provided that the metering liquid inlet opens into the metering liquid receiving space. The metering liquid inlet is generally provided - apart from the advantageous mouth just described - as a channel formed separately from the metering liquid receiving space.

Zum Betrieb des Dosierflüssigkeits-Zulaufs kann die Waschkopf-Pipettiervorrichtung in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine Dosierflüssigkeitspumpe aufweisen, mit welcher Dosierflüssigkeit, insbesondere Waschflüssigkeit als Dosierflüssigkeit, längs des Dosierflüssigkeits-Zulaufs in den Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum förderbar ist. Weiterhin kann zur Verhinderung eines unerwünschten Nachlaufens von Dosierflüssigkeit aus dem Dosierflüssigkeits-Zulauf in den Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum ein Ventil an Dosierflüssigkeits-Zulauf, insbesondere in einem mündungsnahen Bereich, vorgesehen sein, welches durch eine Steuereinrichtung geöffnet und geschlossen werden kann. Mit dieser oder einer anderen Steuereinrichtung kann im Übrigen auch die Dosierflüssigkeitspumpe betrieben werden.In a further advantageous embodiment of the present invention, the washing head pipetting device can have a metering liquid pump for operating the metering liquid inlet, with which metering liquid, in particular washing liquid as metering liquid, can be conveyed along the metering liquid inlet into the metering liquid receiving space. Furthermore, in order to prevent undesired running of metering liquid from the metering liquid inlet into the metering liquid receiving space, a valve at the metering liquid inlet, in particular in a region near the mouth, can be provided, which can be opened and closed by a control device. The metering liquid pump can also be operated with this or another control device.

Die oben erwähnte Dosierflüssigkeitspumpe muss jedoch nicht vorgesehen sein, da die Dosierflüssigkeit, insbesondere als Waschflüssigkeit, von einem geodätisch über der Mündung des Dosierflüssigkeits-Zulaufs in den Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum schwerkraftgetrieben gefördert werden kann. Dann ist allerdings das oben erwähnte Ventil unbedingt notwendig.The above-mentioned metering liquid pump does not have to be provided, however, since the metering liquid, in particular as a washing liquid, moves from a geodetically above the mouth of the metering liquid inlet into the metering liquid receiving space gravity driven can be promoted. Then the valve mentioned above is absolutely necessary.

Um die Wascheffizienz einer Waschkopf-Pipettiervorrichtung zu erhöhen, kann diese eine Mehrzahl von Pipettierkanälen aufweisen, welche im Wesentlichen parallel zueinander vorgesehen sind, so dass eine der Mehrzahl von Pipettierkanälen entsprechende Mehrzahl von Objekten gleichzeitig einer Reinigung durch die Waschkopf-Pipettiervorrichtugn unterzogen werden kann.In order to increase the washing efficiency of a washing head pipetting device, said washing head pipetting device can have a plurality of pipetting channels which are provided essentially parallel to one another, so that a plurality of objects corresponding to the plurality of pipetting channels can be simultaneously cleaned by the washing head pipetting device.

Gerade bei einer Mehrkanal-Pipettiervorrichtung ist die vorliegende Erfindung von großem Vorteil, da die Erfindung dafür sorgen kann, dass jeder Pipettierkanal im Wesentlichen die gleiche Menge an Dosierflüssigkeit mit hoher Genauigkeit abgeben kann, obwohl die einzelnen Pipettierkanäle, sei es durch Fertigungstoleranzen angekoppelter Pipettierspitzen, sei es durch unterschiedlich starke Ablagerungen an den Pipettieröffnungen, sei es eine Kombination dieser oder anderer Ursachen, unterschiedliche geometrische Frmen aufweisen können, so dass ohne Anwendung der vorliegenden Erfindung die einzelnen Pipettierkanäle eines Mehrkanal-Pipettierkopfs bei gleichen Betriebsparametern der Pipettiervorrichtung unterschiedliche Pipettierergebnisse liefern würden.The present invention is particularly advantageous in the case of a multi-channel pipetting device, since the invention can ensure that each pipetting channel can dispense essentially the same amount of metering liquid with high accuracy, even though the individual pipetting channels, be it due to manufacturing tolerances, are coupled pipetting tips it can have different geometrical shapes due to deposits of different thicknesses at the pipetting openings, be it a combination of these or other causes, so that without application of the present invention, the individual pipetting channels of a multichannel pipetting head would deliver different pipetting results with the same operating parameters of the pipetting device.

Das Prinzip der Drosselung der Arbeitsfluidströmung zwischen Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum und Druckveränderungsvorrichtung kann nicht nur bei der Dispensation von Dosierflüssigkeiten, sondern auch bei deren Aspiration mit Erfolg angewendet werden. Auch hier kann es zu einer Unempfindlichkeit des Dosierverhaltens gegenüber Ablagerungen und sonstigen Strömungsquerschnittsveränderungen in der Pipettieröffnung kommen.The principle of throttling the working fluid flow between the metering liquid receiving space and the pressure changing device can be successfully used not only in the dispensing of metering liquids, but also in their aspiration. Here, too, the dispensing behavior may become insensitive to deposits and other changes in the flow cross section in the pipetting opening.

Deshalb betrifft die vorliegende Erfindung insbesondere auch solche Pipettiervorrichtungen, welche außer zur obengenannten Dispensation auch zur Aspiration von Dosierflüssigkeit, in diesem Falle durch Verringerung des Drucks des Arbeitsfluids im Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum, ausgebildet sind. In diesem Falle ist bei der Aspiration von Dosierflüssigkeit diese in Abhängigkeit vom Druck des Arbeitsfluids durch die Pipettieröffnung in den Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum hinein aspirierbar.Therefore, the present invention relates in particular to those pipetting devices which, in addition to the above-mentioned dispensing, also for aspirating dosing liquid, in this case by reducing the Pressure of the working fluid in the metering liquid receiving space are formed. In this case, when aspirating dosing liquid, it can be aspirated into the dosing liquid receiving space depending on the pressure of the working fluid through the pipetting opening.

Im Falle von Dosiervorgängen, also der Aspiration und der Dispensation von Dosierflüssigkeit, sind bei den Pipettiervorrichtungen im Stand der Technik bei baugleichen Pipettiervorrichtungen und im Wesentlichen identischen Betriebsparametern Unterschiede im Dosierverhalten für unterschiedliche Dosierflüssigkeiten, insbesondere für unterschiedlich viskose Dosierflüssigkeiten feststellbar.In the case of dosing processes, i.e. the aspiration and dispensing of dosing liquid, differences in the dosing behavior for different dosing liquids, in particular for differently viscous dosing liquids, can be determined in the pipetting devices in the prior art with identical pipetting devices and essentially identical operating parameters.

Es hat sich dabei herausgestellt, dass die vorliegend empfohlene Drosselstelle im Pipettierkanal fluidmechanisch zwischen der Druckveränderungsvorrichtung und dem Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum in gewissen Grenzen auch zur Vergleichmäßigung des Dosierverhaltens über unterschiedlich viskose Dosierflüssigkeiten hinweg geeignet ist. Mit anderen Worten: Bei im Wesentlichen baugleichen Pipettiervorrichtungen und im Wesentlichen gleichen Betriebsparametern ist das Dosierverhalten dieser Pipettiervorrichtungen in gewissen Grenzen unabhängig von der Viskosität der Dosierflüssigkeit.It has been found that the throttle point in the pipetting channel that is recommended in the present case is fluid-mechanically suitable between the pressure changing device and the metering liquid receiving space within certain limits for evening out the metering behavior across differently viscous metering liquids. In other words: With essentially identical pipetting devices and essentially identical operating parameters, the dosing behavior of these pipetting devices is within certain limits independent of the viscosity of the dosing liquid.

Hierzu bedarf es allerdings, verglichen mit dem vorherigen Fall eines im Wesentlichen von Veränderungen des Pipettieröffnungs-Strömungsquerschnitts unabhängigen Dosierverhalten, einer deutlichen Reduzierung des Strömungsquerschnitts der Drosselstelle.However, compared to the previous case of a metering behavior that is essentially independent of changes in the pipette opening flow cross section, this requires a significant reduction in the flow cross section of the throttle point.

Versuche haben gezeigt, dass das Dosierverhalten im Wesentlichen gleicher Pipettiervorrichtungen bei im Wesentlichen gleichen Betriebsparametern dann im Wesentlichen unabhängig von der Viskosität der Dosierflüssigkeit ist, wenn das Verhältnis des Strömungswiderstands (R1) der Pipettieröffnung für dispensierte Dosierflüssigkeit zu dem Strömungswiderstand (R2) der Drosselstelle für diese bei der Dispensation des Dosierfluids durchströmendes Arbeitsfluid kleiner als 0,001, vorzugsweise kleiner als 0,00075, besonders bevorzugt kleiner als 0,0005 ist.Experiments have shown that the dosing behavior of essentially the same pipetting devices with essentially the same operating parameters is essentially independent of the viscosity of the dosing liquid if the ratio of the flow resistance (R 1 ) of the pipetting opening for dispensed dosing liquid to the flow resistance (R 2 ) of the throttle point for these flowing through in the dispensing of the dosing fluid Working fluid is less than 0.001, preferably less than 0.00075, particularly preferably less than 0.0005.

Wiederum gilt die Unabhängigkeit des Dosierverhaltens von der Viskosität sowohl für das Dispensations- wie auch das Aspirationsverhalten. Es wird lediglich die Dispensation als Bezugsvorgang herangezogen.Again, the independence of the dosing behavior from the viscosity applies to both the dispensing and the aspiration behavior. Only the dispensation is used as a reference process.

Versuche haben gezeigt, dass die oben genannten Obergrenzen des Verhältnisses der Strömungswiderstände dann ein von der Viskosität der Dosierflüssigkeit im Wesentlichen unabhängiges Dosierverhalten bewirken, wenn die dynamische Viskosität der Dosierflüssigkeit den Wert von 0,004 Nsm-2, vorzugsweise von 0,0035 Nsm-2, besonders bevorzugt von 0,0031 Nsm-2 nicht übersteigt.Experiments have shown that the above-mentioned upper limits of the ratio of the flow resistances cause a dosing behavior which is essentially independent of the viscosity of the dosing liquid, if the dynamic viscosity of the dosing liquid particularly has the value of 0.004 Nsm -2 , preferably 0.0035 Nsm -2 preferably does not exceed 0.0031 Nsm -2 .

Dabei können Arbeitsfluide mit Erfolg verwendet werden, deren dynamische Viskosität den Wert von 0,00003 Nsm-2, vorzugsweise von 0,00002 Nsm-2, besonders bevorzugt von 0,0000175 Nsm-2 nicht übersteigt. Dabei ist wiederum die dynamische Viskosität gemeint.Working fluids can be used successfully, the dynamic viscosity of which does not exceed the value of 0.00003 Nsm -2 , preferably 0.00002 Nsm -2 , particularly preferably 0.0000175 Nsm -2 . Here again the dynamic viscosity is meant.

Weiter kann daran gedacht sein, die Drosselstelle mit einem wahlweise veränderbaren Strömungsquerschnitt auszurüsten, etwa durch Veränderung der Spaltweite eines Ringspalts oder mit einem Mechanismus, ähnlich jenem, wie er zur Verstellung der Blende an mechanischen Fotoapparaten verwendet wird. Damit kann der Strömungsquerschnitt der Drosselstelle an das jeweils verwendete Arbeitsfluid oder/und die jeweils zu dosierende Dosierflüssigkeit angepasst werden.It can also be considered to equip the throttle point with an optionally adjustable flow cross-section, for example by changing the gap width of an annular gap or with a mechanism similar to that used to adjust the orifice on mechanical cameras. The flow cross section of the throttle point can thus be adapted to the working fluid used and / or the metering liquid to be metered in each case.

Zur besseren Steuerbarkeit, insbesondere Feinsteuerbarkeit eines Aspirations- oder/und Dispensationsvorgangs kann weiter daran gedacht sein, dass der Pipettierkanal ein zwischen einer Sperrstellung, in welcher eine Arbeitsfluidströmung im Pipettierkanal unterbunden ist, und einer Offenstellung, in welcher eine Arbeitsfluidströmung im Pipettierkanal gestattet ist, verstellbares Ventil aufweist. Dabei kann das Ventil zunächst geschlossen gehalten werden, bis in einem zumindest nahe der Druckveränderungsvorrichtung gelegenen Bereich das Arbeitsfluid auf einen gewünschten Druck gebracht wurde. Insbesondere kann die Drosselstelle bis zu einem Querschnitt von Null veränderbar sein, so dass das hier beschriebene Ventil unter Verwendung einer vorteilhaft geringen Anzahl an Bauteilen durch die oben beschriebene Drosselstelle mit veränderbarem Strömungsquerschnitt realisiert sein kann.For better controllability, in particular fine controllability of an aspiration or / and dispensing process, it can further be considered that the pipetting channel is adjustable between a blocking position in which a working fluid flow is prevented in the pipetting channel and an open position in which a working fluid flow is permitted in the pipetting channel Valve. The valve can initially be closed are held until the working fluid has been brought to a desired pressure in an area at least close to the pressure changing device. In particular, the throttle point can be changed up to a cross-section of zero, so that the valve described here can be implemented using an advantageously small number of components by means of the throttle point described above with a variable flow cross-section.

Weiter kann in an sich bekannter Weise durch intermittierendes Öffnen und Schließen des Ventils eine Flüssigkeitsmenge hochgenau dosiert werden.Furthermore, a quantity of liquid can be metered with high precision in a manner known per se by intermittently opening and closing the valve.

Da die Wirkung der vorliegend diskutierten Erfindung, wie eingangs dargelegt wurde, darin liegt, dass sich eine von der Druckveränderungsvorrichtung ausgehende Druckveränderung nicht schlagartig in den Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum ausbreiten kann, ist es vorteilhaft, wenn auch das Ventil an der Drosselstelle oder fluidmechanisch zwischen der Druckveränderungsvorrichtung und der Drosselstelle vorgesehen ist.Since the effect of the presently discussed invention, as explained at the outset, is that a pressure change originating from the pressure change device cannot suddenly spread into the metering liquid receiving space, it is advantageous if the valve at the throttle point or fluid mechanically between the pressure change device and the throttle point is provided.

Gemäß einer konstruktiv möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann als die Druckveränderungsvorrichtung wenigstens ein unter einem Systemdruck stehendes Reservoir an Arbeitsfluid vorgesehen sein. Genauer kann zur Durchführung sowohl von Aspirations- wie auch von Dispensationsvorgängen an ein und demselben Pipettierkanal vorgesehen sein, dass ein unter einem ersten Systemdruck stehendes Dispensations-Reservoir und ein unter einem zweiten Systemdruck stehendes Aspirations-Reservoir vorgesehen sind, welche wahlweise druckübertragend mit dem Pipettierkanal verbindbar und von diesem trennbar sind, wobei der erste Systemdruck größer ist als ein Umgebungsdruck der Pipettiervorrichtung und der zweite Systemdruck kleiner ist als der Umgebungsdruck.According to a structurally possible embodiment of the present invention, at least one reservoir of working fluid under a system pressure can be provided as the pressure changing device. More precisely, in order to carry out both aspiration and dispensing processes on one and the same pipetting channel, provision can be made for a dispensing reservoir under a first system pressure and an aspiration reservoir under a second system pressure, which can optionally be connected to the pipetting channel in a pressure-transmitting manner and are separable therefrom, the first system pressure being greater than an ambient pressure of the pipetting device and the second system pressure being less than the ambient pressure.

Im Hinblick auf die Strömungsvorgänge des Arbeitsfluids durch die Drosselstelle hindurch ist es bei Aspirations- und Dispensationsvorgängen vorteilhaft, wenn der Systemdruck zumindest für Dispensationsvorgänge gegenüber dem Umgebungsdruck des Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraums einen Überdruck von 1,5 bar, vorzugsweise von 1,2 bar, besonders bevorzugt von 1,0 bar, nicht übersteigt. Bei höheren Druckunterschieden zwischen dem Systemdruck und dem Umgebungsdruck kann es zu stark turbulenten Strömungen des Arbeitsfluids durch die Drosselstelle kommen, was die Wirkung der vorliegenden Erfindung unter Umständen beeinträchtigen kann.With regard to the flow processes of the working fluid through the throttle point, it is advantageous in aspiration and dispensing processes if the system pressure is at least opposite for dispensing processes the ambient pressure of the metering liquid receiving space does not exceed an overpressure of 1.5 bar, preferably 1.2 bar, particularly preferably 1.0 bar. With higher pressure differences between the system pressure and the ambient pressure, there can be highly turbulent flows of the working fluid through the throttle point, which under certain circumstances can impair the effect of the present invention.

Grundsätzlich kann jedoch auch daran gedacht sein, dass die Druckveränderungsvorrichtung eine diskontinuierlich oder kontinuierlich arbeitende Pumpe aufweist, gegebenenfalls im Zusammenspiel mit einer Ventilanordnung, die im Förderweg der Pumpe angeordnet und wahlweise geöffnet und geschlossen werden kann. Im Hinblick auf eine stets gewünschte Automatisierung von Dosierungsvorgängen ist es vorteilhaft, wenn die Pumpe motorisch angetrieben ist.In principle, however, it can also be considered that the pressure change device has a discontinuously or continuously operating pump, possibly in combination with a valve arrangement, which can be arranged in the delivery path of the pump and optionally opened and closed. With regard to the always desired automation of dosing processes, it is advantageous if the pump is driven by a motor.

Ebenso kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Pipettiervorrichtung daran gedacht sein, dass die Druckveränderungsvorrichtung eine Kolben-Zylinder-Vorrichtung mit einem sich längs einer Zylinderachse erstreckenden Zylinder und mit einem darin längs der Zylinderachse beweglich aufgenommenen Kolben aufweist, wobei Zylinder und Kolben wenigstens ein Arbeitsvolumen begrenzen, welches durch eine Relativbewegung des Kolbens relativ zum Zylinder veränderlich ist und welches mit dem Pipettierkanal in Fluidübertragungsverbindung steht oder bringbar ist. Die Kolben-Zylinder-Anordnung stellt die gebräuchlichste Ausgestaltung der Druckveränderungsvorrichtung in Pipettiervorrichtungen dar. Sie bietet überdies die Möglichkeit einer sehr genauen Drucksteuerung durch die Verwendung kleiner Kolbenflächen und im Verhältnis dazu langer Kolbenhübe.Likewise, according to a further advantageous embodiment of the pipetting device, it can be considered that the pressure changing device has a piston-cylinder device with a cylinder extending along a cylinder axis and with a piston movably accommodated therein along the cylinder axis, the cylinder and piston limiting at least one working volume which can be changed by a relative movement of the piston relative to the cylinder and which is or can be brought into fluid transmission connection with the pipetting channel. The piston-cylinder arrangement represents the most common design of the pressure change device in pipetting devices. It also offers the possibility of very precise pressure control through the use of small piston areas and piston strokes that are long in relation to this.

Gerade mit der zuvor genannten Kolben-Zylinder-Vorrichtung als der Druckveränderungsvorrichtung kann die Pipettiervorrichtung auch eine bestimmungsgemäß manuell betätigbare Pipettiervorrichtung sein, wobei dann insbesondere der Kolben durch manuelle Betätigung relativ zum Zylinder bewegbar ist. Diese Betätigung kann unmittelbar, also durch Herausziehen oder Eindrücken des Kolbens mit der Hand, oder kann mittelbar, etwa durch Spannen einer Feder, welche nach einem Auslösen eine Relativbewegung zwischen Kolben und Zylinder antreibt, erfolgen. Bevorzugt weist die manuell betätigbare Pipettiervorrichtung zur möglichst genauen Dosierung nur genau einen Pipettierkanal auf.Especially with the aforementioned piston-cylinder device as the pressure changing device, the pipetting device can also be a pipetting device which can be operated manually as intended, in which case the piston can be moved relative to the cylinder by manual operation. This operation can be done directly, i.e. by pulling it out or pushing the piston in by hand, or can be done indirectly, for example by tensioning a spring, which drives a relative movement between the piston and the cylinder after triggering. The manually operable pipetting device preferably has only exactly one pipetting channel for the most accurate dosing possible.

Mit "bestimmungsgemäß manuell betätigbar" sollen solche Fälle nicht erfasst sein, welche grundsätzlich motorisch oder sonstwie automatisiert betätigt sind und nur für den Ausfall einer Energieversorgung durch eine manuelle Notbetätigung weiter betrieben werden können."Manually operated according to the intended purpose" is not intended to cover those cases which are fundamentally operated by motor or otherwise in an automated manner and can only be operated further by a manual emergency operation in the event of a power supply failure.

Gerade für Fälle einer Dosierung durch Aspiration und Dispensation ist es zur Erfüllung höchster Ansprüche an Hygiene vorteilhaft, wenn der Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum und die Pipettieröffnung an einer von dem die Drosselstelle aufweisenden Pipettierkanal gesondert ausgebildeten, wahlweise mit diesem verbindbaren oder/und von diesem trennbaren Pipettierspitze ausgebildet sind. Dagegen sind für die zuvor genannte Waschkopf-Pipettiervorrichtung starr mit der Pipettiervorrichtung vorgesehene Auslässe, so genannte "Waschrohre", bevorzugt.Particularly in the case of dosing by aspiration and dispensation, it is advantageous to meet the highest hygiene requirements if the dosing liquid receiving space and the pipetting opening are designed on a pipette tip that is separate from the pipette channel that has the throttle point and that can optionally be connected to and / or separated from it are. In contrast, outlets, so-called "washing pipes", which are provided rigidly with the pipetting device, are preferred for the aforementioned washing head pipetting device.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden, welche einen grobschematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Pipettiervorrichtung zeigt.The present invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawing, which shows a rough schematic longitudinal section through an embodiment of a pipetting device according to the invention.

In Figur 1 ist eine grobschematisch dargestellte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Pipettiervorrichtung allgemein mit 10 bezeichnet. Die Pipettiervorrichtung 10 umfasst einen Pipettierkanal 12, an welchem in an sich bekannter Weise eine Pipettierspitze 14 lösbar angekoppelt ist.In Figure 1 An embodiment of a pipetting device according to the invention, shown roughly schematically, is generally designated by 10. The pipetting device 10 comprises a pipetting channel 12, to which a pipette tip 14 is detachably coupled in a manner known per se.

Der Pipettierkanal 12 weist einen Zylinderabschnitt 16 auf, in welchem ein Kolben 18 längs einer mit der Zylinderachse Z zusammenfallenden Längsachse L der Pipettiervorrichtung 10 über eine Kolbenstange 20 durch einen Motor 22 relativ zum Zylinderabschnitt 16 verstellbar ist.The pipetting channel 12 has a cylinder section 16, in which a piston 18 along a longitudinal axis coinciding with the cylinder axis Z. L of the pipetting device 10 is adjustable relative to the cylinder section 16 via a piston rod 20 by a motor 22.

Der Motor 22 wird durch eine Steuer/Regeleinheit 24 angesteuert, beispielsweise in Abhängigkeit vom Erfassungsignal eines Drucksensors 26, welcher den Druck eines Arbeitsfluids, etwa Luft, in einer durch die Bewegung des Kolbens 18 volumenveränderlichen Arbeitskammer 28 erfasst.The motor 22 is controlled by a control unit 24, for example as a function of the detection signal of a pressure sensor 26, which detects the pressure of a working fluid, such as air, in a working chamber 28 that changes in volume due to the movement of the piston 18.

Die Pipettierspitze 14, welche durch einen längs der Längsachse L der Pipettiervorrichtung 10 relativ zum Zylinderabschnitt 16 beweglichen Abwerfer 30 in an sich bekannter Weise vom Pipettierkanal 12 lösbar ist, weist einen zur Kopplung mit dem Pipettierkanal 12 ausgebildeten Kopplungsbereich 32, einen in dem in Figur 1 gezeigten Beispiel konisch verlaufenden Wandbereich 34 und eine Pipettieröffnung 36 auf, durch welche hindurch eine Dosierflüssigkeit in Abhängigkeit vom Druck eines Arbeitsfluids, mit dem ein vom Wandbereich 34 und gegebenenfalls auch noch vom Kopplungsbereich 32 umgebener Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum 38 wenigstens teilweise gefüllt ist, in den Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum aspirierbar und aus diesem dispensierbar ist.The pipette tip 14, which can be detached from the pipette channel 12 in a manner known per se by a ejector 30 which can be moved along the longitudinal axis L of the pipette device 10 relative to the cylinder section 16, has a coupling area 32 designed for coupling to the pipette channel 12, one in the in Figure 1 Example shown conical wall area 34 and a pipetting opening 36, through which a dosing liquid depending on the pressure of a working fluid, with which a dosing liquid receiving space 38 surrounded by the wall area 34 and possibly also by the coupling area 32 is at least partially filled, in the dosing liquid - The aspirating space can be aspirated and dispensed from it.

Die Baugruppe aus Zylinder 16 und Kolben 18 bildet eine Druckveränderungsvorrichtung 40 zur Veränderung des Drucks von Arbeitsfluid im Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum 38.The assembly of cylinder 16 and piston 18 forms a pressure change device 40 for changing the pressure of working fluid in the metering liquid receiving space 38.

Erfindungsgemäß ist zwischen der Druckveränderungsvorrichtung 40 und dem Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum 38 eine Drosselstelle 42 vorgesehen, welche einen Strömungswiderstand R2 für Arbeitsfluid aufweist, welcher sich vorzugsweise berechnet aus R 2 = 128 η Dst l Dst π d Dst 4

Figure imgb0002
wobei ηDst die dynamische Viskosität des Arbeitsfluids ist, IDst eine charakteristische Länge der Drosselstelle 42 in Strömungsrichtung des Arbeitsfluids bei der Dispensation von Dosierflüssigkeit ist und wobei dDst eine charakteristische Abmessung des Strömungsquerschnitts der Drosselstelle 42 ist, in dem in Figur 1 gezeigten Beispiel der Durchmesser der Drosselstelle 42 ist. In dem in Figur 1 gezeigten Beispiel ist die Drosselstelle 42 im Wesentlichen durch einen zylindrischen Kanal gebildet, so dass die Länge des Kanals die charakteristische Länge IDst der Drosselstelle 42 ist.According to the invention, a throttle point 42 is provided between the pressure changing device 40 and the metering liquid receiving space 38, which has a flow resistance R 2 for working fluid, which is preferably calculated from R 2nd = 128 η German l German π d German 4th
Figure imgb0002
where η Dst is the dynamic viscosity of the working fluid, I Dst is a characteristic length of the throttle point 42 in the direction of flow of the working fluid in the dispensing of dosing liquid, and wherein D Dst is a characteristic dimension of the flow cross section of the throttle point 42 in which in Figure 1 Example shown is the diameter of the throttle point 42. In the in Figure 1 In the example shown, the throttle point 42 is essentially formed by a cylindrical channel, so that the length of the channel is the characteristic length I Dst of the throttle point 42.

Die Drosselstelle 42 kann darüber hinaus ein Ventil 44 aufweisen, mit welchem die Drosselstelle 42 vollständig abschließbar ist, um eine Druckausbreitung des Arbeitsfluiddrucks vom Arbeitsraum 28 in den Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum 38 zu unterbrechen.The throttle point 42 can also have a valve 44, with which the throttle point 42 can be completely closed, in order to interrupt a pressure spread of the working fluid pressure from the working space 28 into the metering liquid receiving space 38.

Das Ventil 44 ist vorzugsweise ebenfalls durch die Steuer/Regeleinrichtung 24 betätigbar.The valve 44 is preferably also operable by the control device 24.

Die Pipettieröffnung 36 weist dagegen beim Dispensieren einen Strömungswiderstand R1 auf, welcher sich vorzugsweise ergibt aus R 1 = 128 η Pof l Pof π d Pof 4

Figure imgb0003
wobei ηPof die dynamische Viskosität des die Pipettieröffnung 36 durchströmenden Mediums, also der Dosierflüssigkeit, ist, IPof eine charakteristische Länge eines zur Pipettieröffnung 36 führenden Auslassendes der Pipettierspitze 14 ist, und dPof eine charakteristische Abmessung des Strömungsquerschnitts der Pipettieröffnung 36, im vorliegenden Regelfall einer kreisförmigen Pipettieröffnung der Durchmesser der Pipettieröffnung 36 ist.The pipetting opening 36, on the other hand, has a flow resistance R 1 during dispensing, which preferably results from R 1 = 128 η Pof l Pof π d Pof 4th
Figure imgb0003
where η Pof is the dynamic viscosity of the medium flowing through the pipetting opening 36, i.e. the dosing liquid, I Pof is a characteristic length of an outlet end of the pipetting tip 14 leading to the pipetting opening 36, and d Pof is a characteristic dimension of the flow cross section of the pipetting opening 36, in the present case as a rule of a circular pipetting opening is the diameter of the pipetting opening 36.

Bei dem in Figur 1 gezeigten Beispiel einer sich konisch oder sonstwie zur Pipettieröffnung 36 hin verjüngenden Pipettierspitze 14 kann folgende Konvention zur Bestimmung der charakteristischen Länge gelten:
Die charakteristische Länge I ist jene Länge, die das Austrittsende der Pipettierspitze 14 ausgehend von der Pipettieröffnung 36 bis zu jener Stelle aufweist, an welcher der Strömungsquerschnitt der Pipettierspitze 14 den doppelten Flächenbetrag aufweist wie die Pipettieröffnung 36. Da der Strömungsquerschnitt bei kreisförmiger Gestalt proportional zum Quadrat des Radius bzw. des Durchmessers ist, kann als charakteristische Länge eines sich konisch oder sonstwie zur jeweiligen Strömungsquerschnittsverengung mit engstem Strömungsquerschnitt hin verjüngenden Austrittsbereichs jene Länge angenommen werden, die zwischen der jeweiligen Strömungsquerschnittsverengung und einem Strömungsquerschnitt besteht, dessen Durchmesser das √2-fache des Durchmessers der Strömungsquerschnittsverengung beträgt.
At the in Figure 1 The example shown here of a pipette tip 14 tapering conically or in some other way towards the pipette opening 36 can be used to determine the characteristic length:
The characteristic length I is the length that the outlet end of the pipette tip 14 has from the pipette opening 36 to the point at which the flow cross section of the pipette tip 14 has twice the area as the pipette opening 36. Since the flow cross section in a circular shape is proportional to the square of the radius or the diameter, the length that exists between the respective flow cross-section constriction and a flow cross-section whose diameter is √2 times the diameter can be assumed as the characteristic length of an outlet area that tapers conically or otherwise to the respective flow cross-section constriction with the narrowest flow cross-section the flow cross-sectional constriction is.

Es hat sich nämlich herausgestellt, dass mit größer werdenden Strömungsquerschnitten in der Pipettierspitze 14 oder auch in der Drosselstelle 42 jene Bereiche mit deutlich größerem Strömungsquerschnitt als der engste Strömungsquerschnitt kaum zum Strömungswiderstand der jeweiligen Austrittsöffnung beitragen. Mit anderen Worten: Jene Bereiche der Pipettierspitze 14 oder der Drosselstelle 42, welche eine Strömungsquerschnittsfläche aufweisen, die mehr als doppelt so groß wie die Strömungsquerschnittsfläche des engsten Querschnitts ist, tragen nur noch in untergeordneten Größenordnungen zum jeweiligen Strömungswiderstand der betreffenden Strömungsquerschnittsverengung bei. Sie können daher vernachlässigt werden.It has been found that with increasing flow cross sections in the pipette tip 14 or also in the throttle point 42, those areas with a significantly larger flow cross section than the narrowest flow cross section hardly contribute to the flow resistance of the respective outlet opening. In other words: those areas of the pipette tip 14 or the throttling point 42 which have a flow cross-sectional area that is more than twice as large as the flow cross-sectional area of the narrowest cross-section only contribute to the respective flow resistance of the relevant flow cross-section constriction in subordinate orders of magnitude. They can therefore be neglected.

Dann, wenn das Verhältnis der beiden Strömungswiderstände an der Drosselstelle 42 und der Pipettieröffnung 36 unter Berücksichtigung der die jeweiligen Strömungsquerschnittsverengungen durchströmenden Medien anhand von deren dynamischer Viskosität ein Verhältnis von 0,5, vorzugsweise 0,3, besonders bevorzugt 0,225, nicht übersteigt, ist das Dispensationsverhalten der Pipettierspitze 14, welche auch starr mit dem Pipettierkanal 12 verbunden sein kann, weitgehend unabhängig von Veränderungen des Strömungsquerschnitts etwa durch Ablagerungen von getrockneter oder/und auskristallisierter Dosierflüssigkeit.Then when the ratio of the two flow resistances at the throttle point 42 and the pipetting opening 36, taking into account the media flowing through the respective flow cross-sectional constrictions, a ratio of 0.5 based on their dynamic viscosity, preferably does not exceed 0.3, particularly preferably 0.225, the dispensing behavior of the pipette tip 14, which can also be rigidly connected to the pipette channel 12, is largely independent of changes in the flow cross section, for example due to deposits of dried or / and crystallized metering liquid.

Selbstverständlich ändert sich das Dosierverhalten mit zunehmender Verengung der Pipettieröffnung 36 ab Unterschreiten eines kritischen Verengungsgrads auch trotz des Vorsehens der Drosselstelle 42 im Pipettierkanal 12 fluidmechanisch zwischen der Druckveränderungsvorrichtung 40 und dem Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum 38. Jedoch kann die Grenze, ab welcher sich Einflüsse derartiger Ablagerungen an der Pipettieröffnung 36 oder in einem der Pipettieröffnung 36 nahen Bereich beim Dispensieren bemerkbar machen, weiter in Richtung einer Querschnittsverkleinerung der Pipettieröffnung 36 hinausgeschoben werden.Of course, the metering behavior changes with increasing narrowing of the pipetting opening 36 from falling below a critical constriction level even in spite of the provision of the throttle point 42 in the pipetting channel 12 between the pressure changing device 40 and the metering liquid receiving space 38. However, the limit at which influences of such deposits occur of the pipetting opening 36 or in a region close to the pipetting opening 36 during dispensing, are pushed further in the direction of a cross-sectional reduction of the pipetting opening 36.

Entsprechendes gilt für die Aspiration von Dosierflüssigkeit.The same applies to the aspiration of dosing liquid.

Dann, wenn das Verhältnis der Strömungsquerschnitte R2 zu R1 kleiner als 0,001, vorzugsweise kleiner als 0,00075 und besonders bevorzugt kleiner als 0,0005, ist, kann das Aspirations- und Dispensationsverhalten der Pipettiervorrichtung sogar in gewissen Grenzen unabhängig von der Viskosität der verwendeten Dosierflüssigkeit gemacht werden, so dass mit ein und derselben Pipettiervorrichtung 10 und ein und denselben Betriebsparametern unterschiedlich viskose Dosierflüssigkeiten gleich dosiert werden können. Dies vereinfacht den Betrieb von Pipettiervorrichtungen erheblich.If the ratio of the flow cross sections R 2 to R 1 is less than 0.001, preferably less than 0.00075 and particularly preferably less than 0.0005, the aspiration and dispensing behavior of the pipetting device can even be within certain limits independent of the viscosity of the Dosing liquid used are made so that different viscous dosing liquids can be dosed the same with one and the same pipetting device 10 and one and the same operating parameters. This considerably simplifies the operation of pipetting devices.

Versuche haben gezeigt, dass Dosierflüssigkeiten mit einer dynamischen Viskosität von bis zu 0,004 Nsm-2, vorzugsweise von 0,0035 Nsm-2 und besonders bevorzugst von 0,0031 Nsm-2 durch eine erfindungsgemäße Pipettiervorrichtung ohne Änderung der Betriebsparameter dosierbar sind.Tests have shown that dosing liquids with a dynamic viscosity of up to 0.004 Nsm -2 , preferably 0.0035 Nsm -2 and particularly preferably 0.0031 Nsm -2 can be dosed by means of a pipetting device according to the invention without changing the operating parameters.

Mit der vorliegenden Erfindung können daher Dosieraufgaben von Pipettiervorrichtungen deutlich vereinfacht werden.Dosing tasks of pipetting devices can therefore be significantly simplified with the present invention.

Die vorliegende Erfindung ist insbesondere für Dosieraufgaben anwendbar, welche eine Pipettiervorrichtung 10 als so genannte "Waschkopf-Pipettier-vorrichtung" zu erfüllen hat, wenn dieser Waschflüssigkeit als Dosierflüssigkeit in genauen Dosen ausgeben soll.The present invention is particularly applicable for dosing tasks which a pipetting device 10, as a so-called "washing head pipetting device", has to fulfill when it is intended to dispense washing liquid as dosing liquid in precise doses.

Diese Waschkopf-Pipettiervorrichtungen können dazu benutzt werden, Objekte 37 in Probebehältern 39 oder Probebehälter 39 allein, die sich in der Regel unter der Pipettieröffnung 36 befinden, durch Ausgeben einer abgemessenen Menge an Waschflüssigkeit als Dosierflüssigkeit definiert zu reinigen.These washing head pipetting devices can be used to clean objects 37 in sample containers 39 or sample containers 39 alone, which are usually located under the pipetting opening 36, by dispensing a measured amount of washing liquid as a metering liquid.

Eine derartige Waschkopf-Pipettiervorrichtung 10 kann hierzu einen Dosierflüssigkeitszulauf 50 aufweisen, welcher von einem Dosierflüssigkeitsvorrat 52 ausgehend bei einer Mündungsöffnung 54 in den Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum 38 münden kann.For this purpose, such a washing head pipetting device 10 can have a metering liquid inlet 50 which, starting from a metering liquid supply 52, can open into the metering liquid receiving space 38 at an opening 54.

In diesem Falle ist der Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum vorteilhaft durch den Dosierflüssigkeits-Zulauf 50 mit Dosierflüssigkeit (dann in Form von Waschflüssigkeit) füllbar, so dass die Dosierflüssigkeit in diesem Falle nicht durch die Pipettieröffnung 36 aspiriert zu werden braucht.In this case, the metering liquid receiving space can advantageously be filled with metering liquid (then in the form of washing liquid) through the metering liquid inlet 50, so that in this case the metering liquid need not be aspirated through the pipetting opening 36.

Die Dosierflüssigkeit im Dosierflüssigkeitsvorrat 52 kann durch eine Pumpe 56, welche ebenfalls durch die Steuer-/Regeleinrichtung 24 ansteuerbar sein kann, über den Dosierflüssigkeits-Zulauf 50 in den Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum 38 förderbar sein. Um die durch den Dosierflüssigkeits-Zulauf 50 geförderte Fördermenge noch genauer einstellen zu können, kann überdies am Dosierflüssigkeits-Zulauf 50 ein Ventil 58 vorgesehen sein, welches durch die Steuer-/Regelvorrichtung 24 geöffnet und geschlossen werden kann.The metering liquid in the metering liquid supply 52 can be conveyed into the metering liquid receiving space 38 by a pump 56, which can also be controlled by the control / regulating device 24, via the metering liquid inlet 50. In order to be able to set the delivery rate conveyed through the metering liquid inlet 50 even more precisely, a valve 58 can also be provided on the metering liquid inlet 50, which valve 58 can be opened and closed by the control device 24.

So kann beispielsweise durch ein geeignetes Programm in der Steuer-/Regeleinrichtung zunächst bei geschlossenem Ventil 58 durch Betrieb der Pumpe 56 ein vorbestimmter Druck im Dosierflüssigkeits-Zulauf 50 aufgebaut werden, woraufhin das Ventil 58 für eine vorbestimmte Zeit geöffnet und dann wieder geschlossen wird.For example, by means of a suitable program in the control device, a predetermined pressure can be built up in the metering liquid supply 50 when the valve 58 is closed by operating the pump 56, whereupon the valve 58 is opened for a predetermined time and then closed again.

Um ein Nachlaufen von Dosierflüssigkeit aus dem Dosierflüssigkeits-Zulauf 50 in den Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum 38 zu verhindern oder möglichst gering zu halten, ist das Ventil 58 vorzugsweise an der Mündung 54 oder im Verhältnis zur Gesamtlänge des Dosierflüssigkeits-Zulaufs nahe bei der Mündung 54 angeordnet. Die Entfernung des Ventils 58 von der Mündung 54 sollte vorzugsweise 5 % der Gesamtlänge des Dosierflüssigkeits-Zulaufs 58 nicht überschreiten.In order to prevent or keep dosing liquid running from the dosing liquid inlet 50 into the dosing liquid receiving space 38, the valve 58 is preferably arranged at the mouth 54 or in relation to the total length of the dosing liquid inlet close to the mouth 54. The distance of the valve 58 from the mouth 54 should preferably not exceed 5% of the total length of the metering liquid inlet 58.

Die Pipettiervorrichtung 50, insbesondere als Waschkopf-Pipettiervorrichtung 10, kann über den dargestellten Pipettierkanal 12 hinaus weitere Pipettier-kanäle aufweisen, welche im Wesentlichen identisch zu dem dargestellten Pipettierkanal 12 ausgestaltet sind, so dass der in Fig. 1 dargestellte Pipettierkanal 12 exemplarisch für alle Pipettierkanäle einer Mehrkanal-Pipettiervorrichtung beschrieben ist. Waschkopf-Pipettiervorrichtungen können beispielsweise Pipettierkanäle 12 in einer Matrixanordnung von 8 x 12 = 96 Pipettierkanälen aufweisen.The pipetting device 50, in particular as a washing head pipetting device 10, can have further pipetting channels beyond the illustrated pipetting channel 12, which are essentially identical to the illustrated pipetting channel 12, so that the pipetting device 12 shown in FIG Fig. 1 The illustrated pipetting channel 12 is described by way of example for all pipetting channels of a multi-channel pipetting device. Washing head pipetting devices can, for example, have pipetting channels 12 in a matrix arrangement of 8 × 12 = 96 pipetting channels.

Bei einer Mehrkanal-Pipettiervorrichtung können dann die Dosierflüssigkeits-Zuläufe 50 zu jedem Pipettierkanal 12 über eine gemeinsame Pumpe 56 mit einem gemeinsamen Dosierflüssigkeitsvorrat 52 verbunden sein.In the case of a multi-channel pipetting device, the metering liquid inlets 50 to each pipetting channel 12 can then be connected to a common metering liquid supply 52 via a common pump 56.

Ebenso können alle Kolbenstangen 20 der einzelnen Pipettierkanäle 12 durch einen gemeinsamen Motor 22 verstellbar sein.Likewise, all piston rods 20 of the individual pipetting channels 12 can be adjusted by a common motor 22.

Gleichwohl soll nicht ausgeschlossen sein, dass jeder Pipettierkanal seinen eigenen Motor 22, seine eigene Pumpe 56 oder/und seinen eigenen Dosierflüssigkeitsvorrat 52 aufweist.Nevertheless, it should not be excluded that each pipetting channel has its own motor 22, its own pump 56 and / or its own dosing liquid supply 52.

Mit dem Fixiermittel 60 soll angedeutet sein, dass die Pipettierspitze 34 als Waschrohr dauerhaft und eben nicht lösbar mit dem Pipettierkanal 12 gekoppelt sein kann. Das Waschrohr kann auch einstückig mit einem Rohr des Pipettierkanals ausgebildet sein, etwa mit dem Zylinderabschnitt 16.The fixing means 60 is intended to indicate that the pipetting tip 34 can be permanently coupled to the pipetting channel 12 as a washing tube and cannot be detached. The washing tube can also be formed in one piece with a tube of the pipetting channel, for example with the cylinder section 16.

Um den vollständigen ursprünglichen Offenbarungsgehalt der Stammanmeldung in der vorliegenden Teilanmeldung zu übernehmen, werden auf den folgenden Seiten 20 bis 23 die ursprünglich eingereichten Ansprüche 1 bis 15 jetzt als Teil der Beschreibung wiederholt.

  1. 1. Pipettiervorrichtung (10) wenigstens zur Dispensation von Dosierflüssigkeit durch Erhöhung des Drucks eines Arbeitsfluids, umfassend:
    • einen wenigstens teilweise mit Arbeitsfluid gefüllten Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum (38) mit einer Pipettieröffnung (36) als einer ersten Strömungsquerschnittsverengung, durch welche hindurch Dosierflüssigkeit in Abhängigkeit vom Druck des Arbeitsfluids aus dem Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum (38) hinaus dispensierbar ist, und
    • eine Druckveränderungsvorrichtung (40), welche dazu ausgebildet ist, den Druck des Arbeitsfluids im Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum (38) zu verändern,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Pipettiervorrichtung (10) in einem betriebsmäßig mit Arbeitsfluid gefüllten Pipettierkanal (12) fluidmechanisch zwischen dem Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum (38) und der Druckveränderungsvorrichtung (40) eine Drosselstelle (42) als weitere Strömungsquerschnittsverengung aufweist, welche derart dimensioniert ist, dass ein Verhältnis eines Strömungswiderstands (R1) der Pipettieröffnung (36) für dispensierte Dosierflüssigkeit zu einem Strömungswiderstand (R2) der Drosselstelle (42) für Arbeitsfluid, welches die Drosselstelle (42) bei der Dispensation des Dosierfluids durchströmt, kleiner als 0,5, vorzugsweise kleiner als 0,3, besonders bevorzugt kleiner als 0,225 ist, wobei die Strömungswiderstände der jeweiligen Strömungsquerschnittsverengung (36 bzw. 42) berechnet werden unter Berücksichtigung des Produkts aus der Viskosität des der jeweiligen Strömungsquerschnittsverengung (36 bzw. 42) zugeordneten Mediums aus Arbeitsfluid und Dosierflüssigkeit und der charakteristischen Länge (IDst, IPof) der zugeordneten Strömungsquerschnittsverengung (36 bzw. 42), geteilt durch die vierte Potenz der charakteristischen Abmessung (dDst, dPof) des Strömungsquerschnitts der zugeordneten Strömungsquerschnittsverengung (36 bzw. 42).
  2. 2. Pipettiervorrichtung (10) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Waschkopf-Pipettiervorrichtung (10) ist, welche zur Dispensation von Waschflüssigkeit als Dosierflüssigkeit ausgebildet ist und welche einen Dosierflüssigkeits-Zulauf (50) aufweist, der vorzugsweise im Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum (38) mündet, so dass der Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum (38) durch den Dosierflüssigkeits-Zulauf (50) wenigstens teilweise mit Dossierflüssigkeit füllbar ist.
  3. 3. Pipettiervorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Mehrzahl von im Wesentlichen parallelen Pipettierkanälen (12) aufweist, von welchen jeder Pipettierkanal (12) mit je einer Drosselstelle (42) als der weiteren Strömungsquerschnittsverengung versehen ist.
  4. 4. Pipettiervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass sie auch zur Aspiration von Dosierflüssigkeit durch Verringerung des Drucks des Arbeitsfluids ausgebildet ist, wobei bei der Aspiration Dosierflüssigkeit in Abhängigkeit vom Druck des Arbeitsfluids durch die Pipettieröffnung (36) in den Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum (38) hinein aspirierbar ist, wobei das Verhältnis des Strömungswiderstands (R1) der Pipettieröffnung (36) für dispensierte Dosierflüssigkeit zu dem Strömungswiderstand (R2) der Drosselstelle (42) für diese bei der Dispensation des Dosierfluids durchströmendes Arbeitsfluid kleiner als 0,001, vorzugsweise kleiner als 0,00075, besonders bevorzugt kleiner als 0,0005 ist.
  5. 5. Pipettiervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität der Dosierflüssigkeit den Wert von 0,004 Nsm-2, vorzugsweise von 0,0035 Nsm-2, besonders bevorzugt von 0,0031 Nsm-2 nicht übersteigt.
  6. 6. Pipettiervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität des Arbeitsfluids den Wert von 0,00003 Nsm-2, vorzugsweise von 0,00002 Nsm-2, besonders bevorzugt von 0,0000175 Nsm-2 nicht übersteigt.
  7. 7. Pipettiervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (42) einen wahlweise veränderbaren Strömungsquerschnitt aufweist.
  8. 8. Pipettiervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Pipettierkanal (12) ein zwischen einer Sperrstellung, in welcher eine Arbeitsfluidströmung im Pipettierkanal (12) unterbunden ist, und einer Offenstellung, in welcher eine Arbeitsfluidströmung im Pipettierkanal (12) gestattet ist, verstellbares Ventil (44) aufweist.
  9. 9. Pipettiervorrichtung (10) nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (44) an der Drosselstelle (42) oder fluidmechanisch zwischen der Druckveränderungsvorrichtung (40) und der Drosselstelle (42) vorgesehen ist.
  10. 10. Pipettiervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass sie als die Druckveränderungsvorrichtung (40) wenigstens ein unter einem Systemdruck stehendes Reservoir an Arbeitsfluid aufweist.
  11. 11. Pipettiervorrichtung (10) nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein unter einem ersten Systemdruck stehendes Dispensations-Reservoir und ein unter einem zweiten Systemdruck stehendes Aspirations-Reservoir vorgesehen sind, welche wahlweise druckübertragend mit dem Pipettierkanal (12) verbindbar und von diesem trennbar sind, wobei der erste Systemdruck größer ist als ein Umgebungsdruck der Pipettiervorrichtung (10) und der zweite Systemdruck kleiner ist als der Umgebungsdruck.
  12. 12. Pipettiervorrichtung (10) nach Anspruch 10 oder 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Systemdruck für Dispensationsvorgänge gegenüber dem Umgebungsdruck des Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraums (38) einen Überdruck von 1,5 bar, vorzugsweise von 1,2 bar, besonders bevorzugt von 1,0 bar nicht übersteigt.
  13. 13. Pipettiervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Druckveränderungsvorrichtung (40) eine Pumpe, insbesondere motorisch angetriebene Pumpe, aufweist.
  14. 14. Pipettiervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Druckveränderungsvorrichtung (40) eine Kolben-Zylinder-Vorrichtung (16, 18, 20) mit einem sich längs einer Zylinderachse (Z) erstreckenden Zylinder (16) und mit einem darin längs der Zylinderachse (Z) beweglich aufgenommenen Kolben (18) aufweist, wobei Zylinder (16) und Kolben (18) wenigstens ein Arbeitsvolumen (28) begrenzen, welches durch eine Relativbewegung des Kolbens (18) relativ zum Zylinder (16) veränderlich ist und welches mit dem Pipettierkanal (12) in Fluidübertragungsverbindung steht oder bringbar ist.
  15. 15. Pipettiervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum (38) und die Pipettieröffnung (36) an einer von dem die Drosselstelle (42) aufweisenden Pipettierkanal (12) gesondert ausgebildeten, wahlweise mit diesem verbindbaren oder von diesem trennbaren Pipettierspitze (14) ausgebildet sind.
In order to take over the complete original disclosure content of the parent application in the present divisional application, on the following pages 20 to 23 the originally filed claims 1 to 15 are now repeated as part of the description.
  1. A pipetting device (10) at least for dispensing dosing liquid by increasing the pressure of a working fluid, comprising:
    • an at least partially filled with working fluid dosing liquid receiving space (38) with a pipetting opening (36) as a first flow cross-section constriction through which dosing liquid can be dispensed from the dosing liquid receiving space (38) depending on the pressure of the working fluid, and
    • a pressure change device (40) which is designed to change the pressure of the working fluid in the metering liquid receiving space (38),
    characterized in that the pipetting device (10) has a throttle point (42) as a further flow cross-sectional constriction in a pipetting channel (12) that is operationally filled with working fluid between the dosing liquid receiving space (38) and the pressure changing device (40), which is dimensioned such that a ratio of a flow resistance (R 1 ) of the pipetting opening (36) for dispensed dosing liquid to a flow resistance (R 2 ) of the throttle point (42) for working fluid which flows through the throttle point (42) during the dispensing of the dosing fluid, less than 0.5, is preferably less than 0.3, particularly preferably less than 0.225, the flow resistances of the respective flow cross-section constriction (36 or 42) being calculated taking into account the product from the viscosity of the medium composed of working fluid and of the respective flow cross-section constriction (36 or 42) Dosing liquid and the characteristic length (I Dst , I Pof ) of the assigned flow cross-sectional constriction (36 or 42), divided by the fourth power of the characteristic dimension (d Dst , d Pof ) of the flow cross-section of the assigned flow cross-sectional constriction (36 or 42).
  2. 2. pipetting device (10) according to claim 1,
    characterized in that it is a washing head pipetting device (10) which is designed for dispensing washing liquid as a metering liquid and which has a metering liquid inlet (50) which preferably opens into the metering liquid receiving space (38) so that the metering liquid Receiving space (38) can be at least partially filled with dosing liquid through the metering liquid inlet (50).
  3. 3. pipetting device (10) according to claim 1 or 2,
    characterized in that it has a plurality of substantially parallel pipetting channels (12), of which each pipetting channel (12) is each provided with a throttle point (42) as the further narrowing of the flow cross section.
  4. 4. pipetting device (10) according to any one of the preceding claims,
    characterized in that it is also designed for aspirating dosing liquid by reducing the pressure of the working fluid, wherein in the case of aspiration dosing liquid can be aspirated into the dosing liquid receiving space (38) depending on the pressure of the working fluid through the pipetting opening (36), the Ratio of the flow resistance (R 1 ) of the pipetting opening (36) for dispensed dosing liquid to the flow resistance (R 2 ) of the throttle point (42) for this working fluid flowing through the dispensing of the dosing fluid is less than 0.001, preferably less than 0.00075, particularly preferably less than 0.0005.
  5. 5. pipetting device (10) according to any one of the preceding claims,
    characterized in that the viscosity of the dosing liquid does not exceed the value of 0.004 Nsm -2 , preferably 0.0035 Nsm -2 , particularly preferably 0.0031 Nsm -2 .
  6. 6. pipetting device (10) according to one of the preceding claims,
    characterized in that the viscosity of the working fluid does not exceed the value of 0.00003 Nsm -2 , preferably 0.00002 Nsm -2 , particularly preferably 0.0000175 Nsm -2 .
  7. 7. pipetting device (10) according to one of the preceding claims,
    characterized in that the throttle point (42) has an optionally variable flow cross-section.
  8. 8. pipetting device (10) according to any one of the preceding claims,
    characterized in that the pipetting channel (12) has a valve (44) adjustable between a blocking position in which a working fluid flow in the pipetting channel (12) is prevented and an open position in which a working fluid flow is permitted in the pipetting channel (12).
  9. 9. pipetting device (10) according to claim 8,
    characterized in that the valve (44) is provided at the throttle point (42) or fluid mechanically between the pressure changing device (40) and the throttle point (42).
  10. 10. pipetting device (10) according to any one of the preceding claims,
    characterized in that as the pressure changing device (40) it has at least one reservoir of working fluid under a system pressure.
  11. 11. pipetting device (10) according to claim 10,
    characterized in that a dispensing reservoir under a first system pressure and an aspiration reservoir under a second system pressure are provided, which can optionally be connected to and separated from the pipetting channel (12) in a pressure-transmitting manner, the first system pressure being greater than one Ambient pressure of the pipetting device (10) and the second system pressure is less than the ambient pressure.
  12. 12. pipetting device (10) according to claim 10 or 11,
    characterized in that the system pressure for dispensing processes does not exceed an overpressure of 1.5 bar, preferably 1.2 bar, particularly preferably 1.0 bar, in relation to the ambient pressure of the metering liquid receiving space (38).
  13. 13. pipetting device (10) according to one of the preceding claims,
    characterized in that the pressure changing device (40) has a pump, in particular a motor-driven pump.
  14. 14. pipetting device (10) according to any one of the preceding claims,
    characterized in that the pressure changing device (40) is a piston-cylinder device (16, 18, 20) with a cylinder (16) extending along a cylinder axis (Z) and with a piston (movably received therein along the cylinder axis (Z)) 18), the cylinder (16) and piston (18) delimiting at least one working volume (28) which is variable by a relative movement of the piston (18) relative to the cylinder (16) and which is in fluid transmission connection with the pipetting channel (12) or is feasible.
  15. 15. pipetting device (10) according to any one of the preceding claims,
    characterized in that the metering liquid receiving space (38) and the pipetting opening (36) are formed on a pipetting tip (14) which is separate from the pipetting channel (12) and which has the throttle point (42), can be optionally connected to or separated from it.

Claims (16)

Pipettierverfahren umfassend die Schritte: - Bereitstellen eines Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraums (38), der eine Pipettieröffnung (36) als erste Strömungsquerschnittsverengung aufweist, - Aspirieren von Dosierflüssigkeit durch die Pipettieröffnung (36) hindurch in den Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum (38) durch Erniedrigung eines Druckes eines Arbeitsfluids, und - Dispensieren mindestens eines Teils der aspirierten Dosierflüssigkeit durch die Pipettieröffnung (36) hindurch aus dem Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum (38) hinaus durch Erhöhung des Druckes des Arbeitsfluids, dadurch gekennzeichnet, dass
das Arbeitsfluid sowohl beim Aspirieren wie auch beim Dispensieren durch eine Drosselstelle (42) als weitere Strömungsquerschnittsverengung fliesst.
Pipetting process comprising the steps: Provision of a metering liquid receiving space (38), which has a pipetting opening (36) as the first flow cross-section constriction, - Aspirating dosing liquid through the pipetting opening (36) into the dosing liquid receiving space (38) by lowering a pressure of a working fluid, and Dispensing at least a portion of the aspirated dosing liquid through the pipetting opening (36) out of the dosing liquid receiving space (38) by increasing the pressure of the working fluid, characterized in that
the working fluid flows through a throttle point (42) as a further narrowing of the flow cross section both during aspiration and during dispensing.
Pipettierverfahren nach Anspruch 1, wobei ein Verhältnis des Strömungswiderstandes (R1) der Pipettieröffnung (36) bezüglich der Dosierflüssigkeit zum Strömungswiderstand (R2) der Drosselstelle (42) bezüglich des Arbeitsfluids kleiner als 0.5 ist, insbesondere kleiner als 0,3 ist und insbesondere kleiner als 0,225 ist.The pipetting method according to claim 1, wherein a ratio of the flow resistance (R1) of the pipetting opening (36) with respect to the metering liquid to the flow resistance (R2) of the throttle point (42) with respect to the working fluid is less than 0.5, in particular less than 0.3 and in particular less than Is 0.225. Pipettierverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Viskosität der Dosierflüssigkeit den Wert von 0,004 Nsm-2 nicht übersteigt, vorzugsweise den Wert von 0,0035 Nsm-2, besonders bevorzugt den Wert von 0,0031 Nsm-2 nicht übersteigt.Pipetting method according to one of claims 1 or 2, wherein the viscosity of the dosing liquid does not exceed the value of 0.004 Nsm -2 , preferably does not exceed the value of 0.0035 Nsm -2 , particularly preferably does not exceed the value of 0.0031 Nsm -2 . Pipettierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Viskosität des Arbeitsfluids den Wert von 0,00003 Nsm-2 nicht übersteigt, vorzugsweise den Wert von 0,00002 Nsm-2, besonders bevorzugt den Wert von 0,0000175 Nsm-2 nicht übersteigt.Pipetting method according to one of claims 1 to 3, wherein the viscosity of the working fluid does not exceed the value of 0.00003 Nsm -2 , preferably the value of 0.00002 Nsm -2 , particularly preferably the value of 0.0000175 Nsm -2 . Pipettierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Arbeitsfluid ein Gas ist.The pipetting method according to any one of claims 1 to 4, wherein the working fluid is a gas. Pipettierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Flüssigkeitsmenge der Dosierflüssigkeit durch eine Zeit bestimmt wird während welchem ein der Pipettieröffnung (36) vorgelagertes Ventil geöffnet wird.Pipetting method according to one of claims 1 to 5, wherein a liquid amount of the dosing liquid is determined by a time during which a valve upstream of the pipetting opening (36) is opened. Pipettierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der bereitgestellte Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum wenigstens teilweise mit einem Arbeitsfluid gefüllt wird, wobei die Erniedrigung des Druckes des Arbeitsfluids und die Erhöhung des Druckes des Arbeitsfluids mittels einer Druckveränderungsvorrichtung (40) erfolgt, welche dazu ausgebildet ist den Druck des Arbeitsfluids im Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum (38) zu verändern und wobei die Drosselstelle (42) in einem fluidmechanisch zwischen dem Dosierflüssigkeits-Aufnahmeraum (38) und der Druckveränderungsvorrichtung (40) angeordneten Pipettierkanal (12) angeordnet ist.Pipetting method according to one of claims 1 to 6, wherein the dosing liquid receiving space provided is at least partially filled with a working fluid, the lowering of the pressure of the working fluid and the increase of the pressure of the working fluid being carried out by means of a pressure change device (40) which is designed to do this To change the pressure of the working fluid in the metering liquid receiving space (38) and wherein the throttle point (42) is arranged in a pipetting channel (12) which is arranged mechanically between the metering liquid receiving space (38) and the pressure changing device (40). Pipettierverfahren nach Anspruch 7, wobei eine Flüssigkeitsmenge der Dosierflüssigkeit durch intermittierendes Öffnen und Schliessen eines Ventils hochgenau dosiert wird, wobei der Pipettierkanal (12) das Ventil aufweist und wobei das Ventil verstellbar ist zwischen einer Sperrstellung, in welcher eine Arbeitsfluidströmung im Pipettierkanal unterbunden ist, und einer Offenstellung, in welcher eine Arbeitsfluidströmung im Pipettierkanal gestattet ist.The pipetting method according to claim 7, wherein a liquid quantity of the dosing liquid is dosed very precisely by intermittently opening and closing a valve, the pipetting channel (12) having the valve and the valve being adjustable between a blocking position in which a working fluid flow in the pipetting channel is prevented, and an open position in which a working fluid flow is permitted in the pipetting channel. Pipettierverfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die Druckveränderungsvorrichtung (40) unter einem Systemdruck stehendes Arbeitsfluid aufweist.Pipetting method according to one of claims 7 or 8, wherein the pressure changing device (40) has working fluid at a system pressure. Pipettierverfahren nach Anspruch 9, wobei ein unter einem ersten Systemdruck stehendes Dispensations-Reservoir und ein unter einem zweiten Systemdruck stehendes Aspirations-Reservoir vorgesehen sind, welche wahlweise druckübertragend mit dem Pipettierkanal (12) zur Erhöhung des Druckes oder zur Erniedrigung des Drucks des Arbeitsfluids verbunden werden oder von diesem getrennt werden, wobei der erste Systemdruck grösser ist als ein Umgebungsdruck der Pipettiervorrichtung (10) und der zweite Systemdruck kleiner ist als der Umgebungsdruck.Pipetting method according to claim 9, wherein a dispensing reservoir under a first system pressure and an aspiration reservoir under a second system pressure are provided, which are selectively connected in a pressure-transmitting manner to the pipetting channel (12) to increase the pressure or to decrease the pressure of the working fluid or be separated from it, the first system pressure being greater than one Ambient pressure of the pipetting device (10) and the second system pressure is less than the ambient pressure. Verfahren zur Herstellung einer Dosis einer Dosierflüssigkeit umfassend das Pipettierverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei im Schritt des Dispensierens die Dosis dispensiert wird.A method for producing a dose of a dosing liquid comprising the pipetting method according to any one of claims 1 to 10, wherein the dose is dispensed in the dispensing step. Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Dosen einer Dosierflüssigkeit, welche untereinander im Wesentlichen die gleiche Menge an Dosierflüssigkeit umfassen, wobei jede Dosis der Mehrzahl von Dosen je gemäss dem Verfahren nach Anspruch 11 hergestellt wird und wobei die Mehrzahl von Dosen mindestens eine erste Dosis umfasst, welche aus einer ersten Pipettieröffnung dispensiert wird und eine zweite Dosis umfasst, welche aus einer zweiten Pipettieröffnung dispensiert wird.A method for producing a plurality of doses of a dosing liquid which essentially comprise the same amount of dosing liquid, each dose of the plurality of doses being produced according to the method according to claim 11 and wherein the plurality of doses comprises at least a first dose which is dispensed from a first pipetting opening and comprises a second dose which is dispensed from a second pipetting opening. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die erste und zweite Pipettieröffnung an einer ersten und einer zweiten Pipettierspitze eines Mehrkanal-Pipettierkopfs ausgebildet sind oder wobei die erste und zweite Pipettieröffnung an zwei verschiedenen, im Wesentlichen baugleichen Pipettiervorrichtungen ausgebildet sind.The method of claim 12, wherein the first and second pipetting openings are formed on a first and a second pipetting tip of a multi-channel pipetting head, or wherein the first and second pipetting openings are formed on two different, essentially identical pipetting devices. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei die Schritte des Pipettierverfahrens bei jeder Dosis der Mehrzahl von Dosen mit identischen Betriebsparametern durchgeführt werden.A method according to any one of claims 12 or 13, wherein the steps of the pipetting process are carried out at each dose of the A plurality of cans can be carried out with identical operating parameters. Verfahren nach Anspruch 11 zur Herstellung einer ersten Dosis einer ersten Dosierflüssigkeit mit einer ersten Viskosität und einer zweiten Dosis einer zweiten Dosierflüssigkeit mit einer zweiten Viskosität, die von der ersten Viskosität verschieden ist,
wobei die erste Dosis in einem ersten Dosiervorgang hergestellt wird und wobei die zweite Dosis in einem zweiten Dosiervorgang hergestellt wird und wobei die erste und die zweite Dosis im Wesentlichen die gleiche Menge an Dosierflüssigkeit umfassen,
wobei im ersten und im zweiten Dosiervorgang die Schritte des Pipettierverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit identischen Betriebsparametern durchgeführt werden.
A method according to claim 11 for producing a first dose of a first dosing liquid with a first viscosity and a second dose of a second dosing liquid with a second viscosity, which is different from the first viscosity,
wherein the first dose is produced in a first dosing process and wherein the second dose is produced in a second dosing process and wherein the first and the second dose comprise essentially the same amount of dosing liquid,
the steps of the pipetting method according to one of claims 1 to 10 being carried out with identical operating parameters in the first and in the second dosing process.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei ein erstes Verhältnis des Strömungswiderstandes (R1) der Pipettieröffnung (36) bezüglich der ersten Dosierflüssigkeit zum Strömungswiderstand (R2) der Drosselstelle (42) bezüglich des Arbeitsfluids und ein zweites Verhältnis des Strömungswiderstandes (R1) der Pipettieröffnung (36) bezüglich der zweiten Dosierflüssigkeit zum Strömungswiderstand (R2) der Drosselstelle (42) bezüglich des Arbeitsfluids kleiner als 0,001, bevorzugt kleiner als 0,00075, und weiter bevorzugt kleiner als 0,0005 ist.The method of claim 15, wherein a first ratio of the flow resistance (R1) of the pipetting opening (36) with respect to the first dosing liquid to the flow resistance (R2) of the throttle point (42) with respect to the working fluid and a second ratio of the flow resistance (R1) of the pipetting opening (36) with respect to the second metering liquid to the flow resistance (R2) of the throttle point (42) with respect to the working fluid is less than 0.001, preferably less than 0.00075, and more preferably less than 0.0005.
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