EP3666379A1 - Pipetting head, pipette device comprising a pipetting head and method for pipetting by means of a pipetting head - Google Patents

Pipetting head, pipette device comprising a pipetting head and method for pipetting by means of a pipetting head Download PDF

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EP3666379A1
EP3666379A1 EP18212800.9A EP18212800A EP3666379A1 EP 3666379 A1 EP3666379 A1 EP 3666379A1 EP 18212800 A EP18212800 A EP 18212800A EP 3666379 A1 EP3666379 A1 EP 3666379A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pipetting
pipetting head
pipette tips
ring
rings
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18212800.9A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Jens Wilmer
Dominik Schneider
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eppendorf SE
Original Assignee
Eppendorf SE
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Filing date
Publication date
Application filed by Eppendorf SE filed Critical Eppendorf SE
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Priority to EP19816770.2A priority patent/EP3793738A1/en
Priority to JP2021533627A priority patent/JP2022514225A/en
Priority to AU2019398420A priority patent/AU2019398420A1/en
Priority to PCT/EP2019/084908 priority patent/WO2020120683A1/en
Priority to US17/413,730 priority patent/US20220097038A1/en
Priority to CA3123348A priority patent/CA3123348A1/en
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    • B01L2300/12Specific details about materials
    • B01L2300/123Flexible; Elastomeric

Definitions

  • the invention relates to a pipetting head for receiving pipette tips, to a pipetting device comprising a pipetting head and to a method for pipetting liquids by means of a pipetting head.
  • Pipetting devices with a pipetting head for holding a single or for simultaneously holding a plurality of pipette tips are used in particular in medical, biological, biochemical and chemical laboratories for metering liquids.
  • Pipetting heads have at least one attachment that can be inserted into a push-on opening at the top of a pipette tip. Through a tip opening at the lower end of the pipette tip, liquid is absorbed into and released from the pipette tip.
  • the pipette tip can be detached from the attachment and exchanged for a fresh pipette tip. This avoids contamination during subsequent dosing. Plastic pipette tips for single use are available at low cost.
  • At least one displacement device for air is integrated into the pipetting device and communicatingly connected to a pipette tip clamped thereon in a communicating manner in each attachment.
  • An air cushion can be displaced by means of the displacement device, so that liquid is sucked into the pipette tip and ejected therefrom.
  • the displacement device is usually a cylinder with a piston which is displaceable therein.
  • displacement devices are also known with a displacement chamber and at least one deformable wall, wherein a deformation of the wall causes the displacement of the air cushion.
  • a small piston is arranged in the pipette tip, which is coupled to a piston drive of the pipetting device when the pipette tip is plugged onto the shoulder.
  • the liquid is preferably taken up in a single step or in several small steps.
  • the liquid is dispensed in a single step when pipetting and in several small steps when dispensing.
  • the pipetting devices can be designed as manually or electromotively driven, manageable multi-channel pipettes which are held in the hand by the user during pipetting (“hand pipettes”).
  • Pipetting stations In the case of metering stations (“pipetting stations”) or automatic metering devices (“pipetting machines”), the pipetting head can be displaced on a robot arm or another transmission system for moving the pipetting head above a work surface. Dosing stations or automatic dosing devices can use the pipetting head to take up fresh pipette tips from a holder, take up liquids from vessels with the pipette tips and dispense them into vessels and throw used pipette tips into a waste container.
  • Pipetting heads can be part of laboratory machines (“workstations”), which can perform other liquid treatments in addition to the dosing of liquids. This includes in particular mixing, tempering and other physical treatments, chemical or biochemical conversion and the analysis of samples.
  • Pipette tips can be clamped onto a shoulder with a sealing seat next to a push-on opening at their upper end.
  • at least one attachment is pressed into the plug-in opening of at least one pipette tip which is provided in a holder, so that the pipette tip widens somewhat and is stuck on the attachment under pretension.
  • the force to be applied for the clamping increases with the number of pipette tips.
  • the pipetting devices In order to release the clamped pipette tip from the attachment, the pipetting devices have a discharge device with a drive device and a discharge device. By actuating the drive device, the ejector is displaced in such a way that it detaches the pipette tip from the attachment.
  • the drive device is driven either manually or by an electric motor. The ejection force for releasing pinched pipette tips from the base increases with the number of pipette tips.
  • the DE 10 2004 003 433 B4 describes a multi-channel pipette in which the force required to clamp the pipette tips on the tips and to detach the pipette tips from the tips is reduced in that the tips are spring-loaded and project in the axial direction beyond a stop formed by the ejector. If the clamping force exceeds a certain value when clamping pipette tips, the tips deflect until the pipette tips are in contact with the ejector. This limits the clamping force to a value in which the pipette tips are held sealingly on the approaches. Accordingly, the ejection force is limited.
  • the EP 2 735 369 A1 describes a multi-channel pipette in which the ejector serves as a stop element when pushing the pipette tips onto the tips.
  • the ejection forces are further reduced in that the ejector has a plurality of contact elements which meet the pipette tips one after the other in order to push them off the attachments.
  • the WO 01/56695 A1 describes a pipetting head with 96 channels, the lugs at the lower end have a larger cone angle than above, in order to reduce the force for attaching pipette tips with a collar of greater wall thickness at the upper end and a smaller wall thickness below the collar.
  • the pipetting head comprises a stop plate for ejecting the pipette tips from the attachments.
  • the stop plate is stepped to successively push the pipette tips away from the tips and to reduce the ejection force.
  • Posts with pretensioning devices protrude from the stop plate.
  • a plunger plate which displaces pistons in cylinders connected to the lugs, strikes the pretensioners when retracted to trigger dropping of the pipette tips from the lugs through the stop plate.
  • the construction with pretensioners for ejecting pipette tips is complex.
  • the WO 2005/113149 A1 describes a device for receiving and dispensing liquids with a pipetting head, which has 96 approaches for pipette tips.
  • 96 piston-cylinder units are connected to the lugs and can be operated manually using a drive mechanism.
  • the pipetting head can be displaced along a vertical guide, around pipette tips from a pipette tip holder absorb and aspirate and dispense liquid.
  • the pipetting head can be pressed down by means of a transmission lever with increased force in order to apply the force required to hold 96 pipette tips.
  • the lugs are passed through holes in a perforated plate which can be displaced vertically in order to strip the pipette tips from the lugs.
  • the DE 20 2008 013 533 U1 describes a pipetting device with a base plate and an elastic sealing plate that laterally covers the outside thereof, wherein a multiplicity of pipetting channels arranged in a predetermined grid are passed through the base plate and the sealing plate.
  • a magazine equipped in the same grid with pipette tips, each of which has a collar, is connected to the base plate in a lying manner in a magazine holder indirectly via the collars and the sealing plate.
  • the magazine holder is formed by a magazine frame which can be raised and lowered by a drive motor via an eccentric gear in order to bring the pipette tips into sealing contact with the sealing plate or to detach them from the sealing plate.
  • the EP 0 337 726 A2 describes a device for simultaneously picking up several pipette tips by means of parallel approaches in a straight row, each have an elastomeric O-ring in an annular groove with an adjustable groove width.
  • the extent of the O-rings in the circumferential direction can be changed by adjusting the groove widths in order to tightly clamp the pipette tips onto the attachments and to detach the pipette tips from the attachments.
  • the grooves are each limited by a threaded sleeve screwed onto the shoulder, which can be rotated on the shoulder by means of a coupled gear mechanism. Each threaded sleeve is firmly connected to a gear.
  • each individual threaded sleeve is individually driven by an electric motor and the electric motors are connected to a common voltage supply for synchronous operation.
  • the drive for clamping the pipette tips on the approaches is structurally complex.
  • the DE 199 17 375 C2 describes a pipetting unit with a pipette tip and an attachment, which has a pipetting tube with a coupling sleeve at the lower end, an O-ring made of elastically deformable material which is pushed onto the pipetting tube, and a sleeve which is pushed onto the pipetting tube.
  • the sleeve serves to axially pinch the O-ring, so that it deforms radially and engages in a sealing manner in an annular groove on the inner circumference of the pipette tip.
  • the O-ring can be relieved to release the pipette tip.
  • the attachment and the pipette tip have cooperating axial positioning means.
  • a movable ejector is provided to eject the pipette tip and is designed as an ejector tube enclosing the sleeve.
  • the ejector can be actuated hydraulically or by an electric motor or by means of a pretensioning spring which is tensioned when the pipette tip is placed on the pipetting unit becomes.
  • the actuating means for clamping and releasing the pipette tip at the base are complex and take up a lot of space.
  • the attachment of the pipette tips in the defined coupling position can easily be prevented by manufacturing tolerances or an inaccurate positioning of the pipette tip on the attachment.
  • the annular groove and the axial positioning means restrict the use of different pipette tips.
  • the WO 2018/002254 A1 describes a dosing head for a dosing device with a carrier, on which a plurality of parallel approaches for receiving pipette tips is arranged side by side.
  • Each approach has a tube with an at least partially circumferential support projection projecting outward at the lower end from the outer circumference, at least one sleeve which surrounds the tube and is axially displaceable on the tube, and at least one elastomeric O-ring which surrounds the tube and is located next to the lower end of the sleeve.
  • a pressure plate with a plurality of first holes through which the tubes extend, the pressure plate along the tubes between a release position at a first distance from the support projections and a clamping position at a second distance below the first distance the support projections is displaceable, the pressure plate in the clamped position presses against the upper edge of the adjacent sleeves of all the lugs so that the sleeves are pressed with the lower ends onto the adjacent O-rings and the O-rings are widened to expose pipette tips pushed onto the lugs to clamp.
  • a first displacement device is connected to the pressure plate and is designed to shift the pressure plate between the release position and the clamping position.
  • Simultaneous clamping and loosening of a large number of pipette tips is achieved by evenly pressing the pressure plate against all sleeves and through enables even relieving of all sleeves.
  • the transmission of force from the first adjustment device via the pressure plate to the sleeves favors a relatively simple, compact and lightweight construction. Clamping by widening the O-rings favors the use of pipette tips with different shapes and dimensions.
  • the DE 10 2006 036 764 writes a pipetting system with a pipetting device with at least one push-on shaft, which has a circumferential locking bead on the outer circumference and underneath it two circumferential annular grooves which are spaced apart from one another and each accommodate a sealing ring.
  • the pipetting system comprises a pipette tip which can be clamped onto the latching bead with a latching groove and has a sealing area beneath it, against which the sealing rings bear in a sealing manner. Due to the latching, a defined fit of the pipette tip on the plug-on shaft is achieved and the sealing rings seal the pipette tip against the plug-on shaft. Relatively high attachment forces are required to lock the locking bead and locking groove.
  • the object of the invention is to provide a pipetting head with at least one approach for receiving at least one pipette tip, which enables a safe picking up and loosening of pipette tips with reduced effort and reduced construction effort.
  • Pipette tips are elongated tubes which have a tip opening at their lower end and a sealing seat at their upper end next to a push-on opening, with which they can be clamped onto the attachment.
  • the inside diameter and outside diameter of the pipette tips generally increases from the tip opening to the push-on opening. If a pipette tip is picked up on a neck of a pipetting head that has no O-ring, only one O-ring or a locking bead and two O-rings, high absorption forces arise (push-on forces, clamping forces) because the pipette tip, which is made of polypropylene, polyethylene or another hard elastic plastic, comes into direct contact with the attachment when pushed onto the attachment and deforms in the process.
  • the two O-rings and the neck are designed in the pipetting head according to the invention in such a way that a pipette tip can be clamped onto the neck solely by deformation of the two O-rings, direct contact of the pipette tip with the neck can be avoided and occurs in If the pipette tips are picked up by the pipetting head, a deformation takes place only on the two O-rings.
  • the inner diameter of the sealing seat of the pipette tip is smaller than the outer diameter of the respective O-ring at the point that contacts an O-ring, so that it is deformed when pushed on and the pipette tip clamps on the shoulder.
  • the O-rings are made of an elastomer, they can be deformed more easily than that Pipette tip. This reduces the absorption force required to hold the pipette tips. By reducing the clamping forces on a hand-held pipette, the load on the user during manual pipetting can be reduced. In the case of a pipetting station, an automatic pipetting machine or a laboratory machine, this reduces the requirements for the transmission system, in particular for its strength and the performance of the drives.
  • the two O-rings ensure that the pipette tips are precisely aligned with the attachment. This is advantageous for the insertion of pipette tips into the openings of vessels without colliding with the vessels. In this way, in particular a tilting of the pipette tip can be avoided if it contacts the wall of the vessel with the lower end during hand pipetting. This is recommended by the pipette manufacturers so that the liquid flows out of the tip opening under uniform conditions.
  • Another advantage of the two O-rings on each attachment is that all tips can be pushed onto the attachment in such a way that they can subsequently be pushed up further on the attachment and later pushed up into a position for pipetting. Alternatively, all tips can be pushed up to the ejector or stop on the attachment, so that the clamped pipette tips always have the same height.
  • the pipette tips can be tightly clamped onto the attachment, so that the pipetting head can be used to absorb and dispense liquid by means of at least one clamped-on pipette tip.
  • the pipetting head has at least one displacement device which communicates with one via at least one line Connection hole is connected at the end of the approach to displace an air cushion and to receive liquid through the tip opening in a clamped pipette tip and to dispense from it. Due to the radial deformability of the two O-rings, it is possible to hold pipette tips with different dimensions on the same attachment and to pipette with the different sized pipette tips. As a result, the effort for performing various pipetting tasks can be reduced.
  • the O-rings and the attachment can be designed such that pipette tips with a nominal volume of 10 ⁇ l and 50 ⁇ l or with a nominal volume of 300 ⁇ l and 1,000 ⁇ l can be clamped on the same attachment.
  • Commercial pipette tips from different manufacturers can be used for this, since these have matching dimensions in the sealing area.
  • the pipetting head can, if necessary, be used to transfer pipette tips of different sizes, e.g. from one pipette tip holder to another pipette tip holder, since the pipette tips are not tightly clamped on the tips, but so firmly on the tips Approaches sit that they are transferable by means of the pipetting head.
  • This can be used in particular for the automatic transfer of pipette tips in a laboratory machine.
  • the O-rings and the attachment can be designed in such a way that commercially available pipette tips with a nominal volume of 10, 50, 300 and 1,000 ⁇ l can be picked up and transferred using the same attachment.
  • the invention includes pipetting heads that can be used for the transfer of pipette tips, but not for the absorption and dispensing of liquids.
  • a pipetting head for transferring pipette tips can without Displacement device are formed and is also referred to below as a transfer head.
  • the O-rings are made from a soft elastomer.
  • the O-rings are made of rubber, silicone rubber, fluororubber (FEPM - for example Viton® from DuPont Performance Elastomers), hydrogenated nitrile rubber (HNBR), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM) or a thermoplastic Made of elastomer.
  • FEPM fluororubber
  • HNBR hydrogenated nitrile rubber
  • EPDM ethylene-propylene-diene rubber
  • thermoplastic Made of elastomer O-rings made of a soft elastomer (silicone rubber) are marketed in particular by C. Otto Gerckens GmbH & Co. KG Dichtungstechnik, Pinneberg, Germany under the name VMQ.
  • the attachment has devices for the axial securing of position, which are designed to support each of the two O-rings in a certain upper and in a certain lower position and to allow deformation of the two O-rings in the radial direction.
  • the two O-rings can be held on the shoulder in defined positions or areas. These can be matched to the pipette tips that are to be held on the attachment.
  • the devices for securing the axial position are annular grooves.
  • Each ring groove can partially accommodate at least one O-ring, the O-ring being guided on the base of the ring groove on the shoulder and prevented by the two flanks of the ring groove from being displaced upwards and downwards.
  • the ring grooves can be dimensioned such that each O-ring is held in the respective ring groove with a precise fit, or with an axial play or in a slightly compressed manner in the axial direction. It is also possible to keep both O-rings in the same ring groove.
  • both O-rings are supported in same annular groove from each other and the upper O-ring is supported on the upper flank and the lower O-ring on the lower flank of the annular groove.
  • the devices for the axial securing of position are formed by one or more projections which are arranged on both sides of at least one O-ring on the circumference of the extension. A displacement in the axial direction is prevented or limited by the at least one projection on both sides of at least one O-ring.
  • each approach has only two O-rings. According to another embodiment, each approach has more than two O-rings. For each O-ring there can be a separate ring groove or other devices for axial securing of the position or several O-rings can be arranged together in the same ring groove or held on the shoulder by the same devices for axial securing of the position.
  • the devices for the axial securing of position are formed in one piece with the attachment.
  • the devices for axially securing the position are sleeves and / or rings which are pushed onto the neck and receive the O-rings between them, which are guided on the inside of the neck.
  • the sleeves and / or rings are either fixed on the neck or loosely guided on the neck and prevented from being stripped from the neck by additional means for securing the position axially.
  • These can be formed, for example, at the top by the carrier and at the bottom by a securing ring which is held in an additional annular groove on the circumference of the attachment.
  • the two O-rings are arranged on the shoulder at a distance from one another. This is particularly advantageous for the precise alignment of the pipette tips on the approach. This also enables a particularly gentle increase in the clamping forces when clamping a pipette tip.
  • the approach has at least one conical section. This is advantageous for clamping pipette tips onto the attachment with a gradual increase in the clamping forces.
  • the extension has at least one cylindrical section.
  • the guidance and sealing of a pipette tip at the base can be improved by the cylindrical section.
  • the projection has an upper cylindrical section at the top, a lower cylindrical section at the bottom, a conical section tapering from top to bottom between them, and between the upper cylindrical section and the conical section, upper devices for securing the axial position and between the conical section and the lower cylindrical section lower devices for axial position securing.
  • the upper O-ring has a larger inner diameter and / or a cross section with a larger diameter than the lower O-ring. This is advantageous for a gradual increase in the push-on forces when a pipette tip is clamped onto the attachment.
  • the diameter of the cross section of the upper O-ring is larger than the depth of the upper ring groove and / or the width of the upper ring groove is equal to or larger than the diameter of the cross section of the upper O-ring and / or the diameter of the Cross section of the lower O-ring is greater than the height of the lower ring groove and / or the width of the lower ring groove is equal to or greater than the diameter of the cross section of the lower O-ring.
  • the depth of the respective annular groove ensures that the respective O-ring can be deformed in the radial direction by clamping a pipette tip onto the attachment, and / or the length of the respective annular groove results in a long deformation path with low clamping forces.
  • the pipetting head has approaches which are arranged next to one another in parallel in one or more rows.
  • the pipetting head can be used for the simultaneous clamping of a large number of pipette tips, for which it is particularly well suited due to the low clamping forces.
  • the approaches are firmly connected to the carrier.
  • the clamping forces can be kept low by the two O-rings, so that it is in particular not necessary to support the attachments via springs on the carrier.
  • the lugs are supported on the carrier via springs in order to thereby additionally limit the attachment forces.
  • the carrier is a housing or part of a housing or a chassis or part of a chassis of the pipetting head.
  • the carrier is a lower housing wall of the housing or a lower part of a chassis of the pipetting head.
  • the approach can be held in particular by screwing in a lower housing wall or in a lower part of a chassis. If the extension is held in a lower part of a chassis, the housing in a lower housing wall can have a through hole for each extension or the lower housing wall can be missing.
  • the invention relates to a pipetting device or a transfer device comprising a pipetting head according to one of claims 1 to 10 or one of the above embodiments.
  • the pipetting device or transfer device can in particular be designed as a manually or electromotively driven, manageable pipetting device or transfer device with one or more channels, which can be held in the hand by the user when pipetting or transferring pipette tips (hand pipette).
  • the invention relates to a pipetting station or an automatic pipetting device or an automatic laboratory device comprising a pipetting device and / or a transfer device according to claim 11.
  • the pipetting station or the automatic pipetting device or the automatic laboratory device can be used for (automatic) pipetting or transferring pipette tips.
  • the laboratory machine can be used for automatic pipetting, for transferring pipette tips and also for other treatments of liquids, for example for tempering, mixing, carrying out chemical or biochemical reactions and other physical, chemical or biochemical treatments.
  • the pipetting head In a pipetting station, a pipetting machine or a laboratory machine, the pipetting head can be designed such that it can be attached to and detached from the pipetting station, the pipetting machine or the laboratory machine by means of a quick-change device in order to attach another one Attach pipetting head (e.g. for other pipette tip sizes ), a gripper tool for transporting laboratory items ( labware ) or another tool.
  • a pipetting tool is also referred to as a pipetting tool.
  • the pipette tips are first picked up by means of a pipetting head with only one or more channels, until pipette tips are clamped onto all the approaches.
  • the pipette tips are not pushed completely onto the attachments, ie not up to an ejector or a stop, so that they can be pushed even further up onto the attachments.
  • the pipetting head is then moved and the lower ends of all clamped pipette tips are placed on the vessel from which liquid is to be removed or released into the liquid.
  • the pipetting head is shifted until all clamped pipette tips with the lower ends simultaneously come into contact with the Have bottom of a vessel and then the pipetting head is moved until the lower ends of all pipette tips are a certain distance from the bottom of the vessel.
  • a particularly small gap can be achieved between the lower ends of the pipette tips clamped in each case and the bottom of the vessels.
  • the pipetting head is moved until the lower ends of all clamped pipette tips are in contact with a part of the surface of the vessel other than the bottom. In this way, at least an exact alignment of the pipette tips to the vessels is achieved, only tolerances between the position of the contacted surface and the bottom of the vessel not being compensated for.
  • the pipetting head is a multi-channel pipetting head and the vessel is a multiple vessel, in particular a microtest plate (microtiter plate).
  • the invention is particularly suitable for the simultaneous compensation of a large number of tolerances between clamped pipette tips and a micro test plate.
  • each pipette tip is first brought into contact with a surface of the multiple vessel or with the bottom of a well ( well ) or other cavity of the multiple vessel and then at a short distance from the bottom of the cavity.
  • each clamped pipette tip has its lower end in contact with a vessel that is provided on a work surface, for example because the vessel is filled with a liquid that is not in contact with the pipette tip
  • the pipetting head can also be used in such a way that all pipette tips are pushed up to an ejector or stop on the shoulder, so that all clamped pipette tips have the same height. This reduces the errors due to tolerances, although not in the same extent as when moving the pipetting head so that the clamped pipette tips are in contact with the vessel at their lower end.
  • the information “above” and “below”, “horizontally” and “vertically” relates to an alignment of the pipetting head with the lugs in the vertical direction, the lugs being arranged below and the remaining parts of the pipetting head above.
  • the pipetting head 1 has a housing 2 which is formed from a front and a rear housing shell 3, 4 which are joined together in a vertical plane.
  • a strip-shaped carrier plate 7 is arranged on the top of the housing 2.
  • a mounting pin 8 projects upward from the carrier plate 7.
  • Each piston-cylinder unit 9 has a cylinder 10 in which a piston 11 is slidably arranged.
  • Each cylinder 10 has an external thread 12 with which it is screwed into a corresponding internal thread 13 in a through hole 14 in a horizontal lower housing wall 15.
  • the screwing in of the cylinders 10 into the lower housing wall 15 is limited by shoulders 16 on the outer circumference of the cylinders 10, with which they rest on the upper side of the lower housing wall 15.
  • Housing 2 is thus a carrier for the lugs 5.
  • each projection 5 has an upper cylindrical section 17 at the top, a lower cylindrical section 18 at the bottom and a conical section 19 tapering from top to bottom therebetween.
  • Each O-ring 24, 25 is guided at the bottom of the annular groove 21, 23 and has a cross section with a diameter which is greater than the depth of the annular groove 21, 23 and which is smaller than the width of the annular groove 21, 23 in which he is arranged.
  • each cylinder 10 into which the piston 11 dips from above, extends down to a connecting hole 27 in the lower end face of the extension 5.
  • each cylinder 10 there is a bushing 28, through which a piston 11 is sealingly inserted into the cylinder 10.
  • Each piston 11 is designed as a cylindrical rod which is inserted at the top into a central bore 29 of a cylindrical piston head 30 and fastened therein (e.g. glued or pressed in).
  • Each piston head 30 has a circumferential annular ring groove 31 on the outer circumference.
  • a strip-shaped piston plate 33 parallel to this is arranged below a horizontal upper housing wall 32.
  • the piston plate 33 has eight downwardly open channels 34, which are aligned parallel to one another. Each channel is delimited by two strip-shaped channel walls 35 and by two channel shoulders 36 projecting inwards from the lower ends of the channel walls.
  • the channel walls 35 on the two outer edges of the piston plate 33 each delimit an adjacent channel 34 on only one side. The remaining channel walls 35 each delimit two adjacent channels 34 on one side. Between the channel shoulders 36, each channel has a slot opening 37 on the underside of the piston plate 33.
  • the channels 34 have end openings 38.
  • the piston heads 30 are inserted with upper sections into the channels 34, so that the channel shoulders 36 form-fit engage the piston head ring grooves 31.
  • the pistons 11 can be moved together in the cylinders by vertically displacing the piston plate 33.
  • An axially displaceable threaded nut 39 is arranged centrally in the fastening pin 8, the lower end of which is firmly connected to the piston plate 33 in order to displace the piston plate 33 in the axial direction of the cylinder 10.
  • the fastening pin 8 has a cylindrical upper pin section 40 at the top.
  • the upper pin section 40 carries on the outer circumference two connecting elements 41 which are offset by 180 ° and project radially outwards, in each case partially circumferentially, with which a bayonet connection can be formed.
  • the connecting elements 41 have a slight thread pitch on the underside for bracing with a matching connecting element in a pin receptacle of a bayonet connection.
  • the fastening section 8 Adjacent to the upper pin section 40, the fastening section 8 has a cylindrical central pin section 42 with a larger outer diameter than the upper pin section 40.
  • the fastening pin 8 has a lower pin section 43 that widens conically downward.
  • the lower pin section 43 is firmly connected at its base to the carrier plate 7.
  • a central bore 44 extends in the longitudinal direction of the fastening pin 8. This has two diametrically opposed longitudinal grooves 45.
  • the sleeve-shaped threaded nut 39 is inserted, which is guided with two radially projecting wings 46 at its upper end in the longitudinal grooves 45.
  • a spindle 47 is screwed into the threaded nut 39.
  • This has a protruding bearing pin 49 above its thread 48, on which it is mounted in a ball bearing 50.
  • the ball bearing 50 is held in a bearing bush 51 of a bearing bracket 52 which protrudes two diametrically from the sides Has tabs that rest on the upper edge of the upper pin section 40 and are fixed there by means of screws.
  • a driver 54 is fixed in a rotationally fixed manner by means of a radial threaded pin 53 and has a radially and axially extending slot 55 on its upper end face for inserting a pawl-shaped drive element.
  • the spindle 47 is supported on the lower end face of the ball bearing 50.
  • the driver 54 is supported on the upper end face of the ball bearing 50. As a result, the spindle 47 is not axially displaceably held in the fastening pin 8.
  • a cylindrical pin 56 is fixed, which, parallel to the central axis of the threaded nut 39, is guided through a groove of the bearing bracket 52 and protrudes from the fastening pin 8 at the top.
  • the driver 54 By turning the driver 54, the spindle 47, which is held axially in the fastening pin 8, moves the threaded nut 39, which is non-rotatably guided in the fastening pin 8, in the axial direction. As a result, the piston plate 33 is displaced and the pistons 11 are displaced in the cylinders 10. By rotating the driver 54 in different directions, the pistons 11 can be displaced in the cylinders 10 in different directions. By scanning the position of the cylinder pin 56, it is possible to determine the respective position of the pistons 11 in the cylinders 10.
  • the fastening pin 8 and the drive integrated therein with a threaded nut 39 and a spindle 47 correspond to the designs from 1 to 4 and 6 according to EP 1 407 861 B1 .
  • EP 1 407 861 B1 the content of which is hereby incorporated into this application.
  • a laboratory machine is provided with a complementary pin receptacle of a bayonet connection, which can be connected to the fastening pin.
  • the complementary connecting part of the laboratory machine preferably corresponds to the tool holder 7 to 10 the EP 1 407 861 B1 .
  • a stripper plate 57 is arranged below the lower housing wall 15 and has further through holes 58 through which the pins 5 project downwards.
  • the stripping plate 57 is connected on one long side to a linkage 59 which is guided upwards in a bulge 60 of the rear housing shell 4, which has an opening at the top through which the linkage 59 protrudes from the housing 2.
  • a driver 61 projects laterally from the upper end of the linkage 59. In the idle state, the linkage 59 is pressed upwards by means of a spring device, not shown, until the stripping plate 57 rests on the underside of the lower housing wall 15.
  • the automatic laboratory machine has a drive with a drive element with which the driver 61 can be pressed down, as a result of which the stripping plate 57 is carried downwards in order to strip pipette tips 6 from the projections 5.
  • Fig. 3 and 4th are pipette tips 6 clamped on the approaches 5.
  • the pipette tips 6 are tubes with a tip opening 62 at the lower end 63 and a push-on opening 64 at the upper end 65.
  • the inner diameter and the outer diameter of the pipette tip 6 generally increase from the tip opening 62 to the push-on opening 64.
  • Pipette tips 6 have a plurality of conical regions 64, 65, 66 and a cylindrical extension 67 in the vicinity of the upper end 65. In the region of the cylindrical extension 67 and in the region below, the pipette tip has a sealing seat 68 on the inside.
  • the shoulders 5 of the pipetting head 1 are inserted into the pipette tips 6 through the plug-on openings 64.
  • the O-rings 24, 25 are arranged at the level of the sealing seat 68.
  • the O-rings 24, 25 are compressed somewhat in the radial direction, so that the pipette tips 6 clamp on the shoulders 5 and are sealed off from the shoulders 5. Since the O-rings 24, 25 consist of soft elastic material and the pipette tips 6 are otherwise not in contact with the projections 5, the push-on forces for attaching the pipette tips 6 to the projections 5 are relatively small.
  • Fig. 5 are the measured attachment forces when attaching pipette tips as a function of the path of the pipetting head for an inventive pipetting head 1 with eight channels and two O-rings 24, 25 on each attachment 5 and a conventional pipetting head with eight channels without O-rings 24, 25 on the Approaches shown side by side.
  • the push-on forces increase sharply until they are seated on the attachments with sufficient firmness and sealing. This is the case with an attachment force of 120 Newtons and a displacement of the pipetting head of 2.2 mm.
  • the curves on the right in the diagram an adequately firm and sealing connection is established even with attachment forces of approx. 30 Newton and a displacement of the pipetting head of 2 mm.
  • the O-rings 24, 25 are elastically deformed. Above this value, the push-on forces rise steeply, since this also requires the pipette tips 6 to be deformed.
  • the reduced plug-on forces also reduce the forces for throwing off the pipette tips 6 from the projections 5.
  • an automatic laboratory machine 70 has a large number of tolerances which influence the positioning of the tip opening 64 of pipette tips 6 in the vertical direction. These tolerances include the tolerances of the positioning of a multi-axis transmitter 71 (robot arm or other transmission system). In addition, there are the tolerances of the fixation of a pipetting head 1 (pipetting tool) in the tool holder 72 held on the multi-axis transmitter 71. Furthermore, manufacturing tolerances of the pipetting head 1 must be taken into account. In addition, the approaches 5 for receiving the pipette tips 6 and the pipette tips 6 themselves have tolerances. Microtiter plates 73 and adapters 74 for positioning the microtiter plates 73 on a work surface 75 (deck) of the laboratory automat 70 have further tolerances. Finally, the work surface 75 itself also has tolerances.
  • next-generation sequencing NGS
  • contaminations are carried over, for example if a sample is to be aspirated under another phase (e.g. oil-covered samples) and parts of the overlay are carried over.
  • the "surface teaching” addresses certain tolerances on the system (e.g. positioning offset and tool tolerance), but is very labor intensive for the user and requires a lot of effort. Furthermore, a large number of tolerances are not covered by surface teaching (e.g. well (well) geometry, microtiter plate seat on adapter, pipette tip geometry, pipette tip seat, tool holder etc.), as this does not take place during the dosing process, but in advance of the application.
  • surface teaching e.g. well (well) geometry, microtiter plate seat on adapter, pipette tip geometry, pipette tip seat, tool holder etc.

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Abstract

Pipettierkopf für eine Pipettiervorrichtung umfassend:- einen Träger,- mindestens einen an dem Träger gehaltenen Ansatz zum Aufklemmen von Pipettenspitzen und- zwei auf dem Ansatz gehaltene O-Ringe aus einem Elastomer,- wobei die beiden O-Ringe und der Ansatz ausgebildet sind, eine Pipettenspitze allein durch Verformung der beiden O-Ringe auf dem Ansatz festzuklemmen.A pipetting head for a pipetting device comprising: - a carrier, - at least one extension held on the carrier for clamping pipette tips and - two O-rings made of an elastomer, - the two O-rings and the extension being formed, one Clamp the pipette tip on the attachment simply by deforming the two O-rings.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Pipettierkopf zum Aufnehmen von Pipettenspitzen, auf eine Pipettiervorrichtung umfassend einen Pipettierkopf und auf ein Verfahren zum Pipettieren von Flüssigkeiten mittels eines Pipettierkopfes.The invention relates to a pipetting head for receiving pipette tips, to a pipetting device comprising a pipetting head and to a method for pipetting liquids by means of a pipetting head.

Pipettiervorrichtungen mit einem Pipettierkopf zum Aufnehmen einer einzigen oder zum gleichzeitigen Aufnehmen einer Vielzahl Pipettenspitzen werden insbesondere in medizinischen, biologischen, biochemischen und chemischen Laboratorien zur Dosierung von Flüssigkeiten verwendet.Pipetting devices with a pipetting head for holding a single or for simultaneously holding a plurality of pipette tips are used in particular in medical, biological, biochemical and chemical laboratories for metering liquids.

Pipettierköpfe haben mindestens einen Ansatz, der in eine Aufstecköffnung am oberen Ende einer Pipettenspitze eingesetzt werden kann. Durch eine Spitzenöffnung am unteren Ende der Pipettenspitze hindurch wird Flüssigkeit in die Pipettenspitze aufgenommen und aus dieser ausgegeben.Pipetting heads have at least one attachment that can be inserted into a push-on opening at the top of a pipette tip. Through a tip opening at the lower end of the pipette tip, liquid is absorbed into and released from the pipette tip.

Nach Gebrauch kann die Pipettenspitze von dem Ansatz gelöst und gegen eine frische Pipettenspitze ausgetauscht werden. Hierdurch werden bei nachfolgenden Dosierungen Kontaminationen vermieden. Pipettenspitzen aus Kunststoff für den einmaligen Gebrauch sind kostengünstig verfügbar.After use, the pipette tip can be detached from the attachment and exchanged for a fresh pipette tip. This avoids contamination during subsequent dosing. Plastic pipette tips for single use are available at low cost.

Bei der Ausführung als Luftpolsterpipettiervorrichtung ist mindestens eine Verdrängungseinrichtung für Luft in die Pipettiervorrichtung integriert und über ein Verbindungsloch in jeden Ansatz kommunizierend mit einer darauf aufgeklemmten Pipettenspitze verbunden. Mittels der Verdrängungseinrichtung ist ein Luftpolster verlagerbar, sodass Flüssigkeit in die Pipettenspitze eingesogen und daraus ausgestoßen wird. Die Verdrängungseinrichtung ist meistens ein Zylinder mit einem darin verschieblichen Kolben. Bekannt sind aber auch Verdrängungseinrichtungen mit einer Verdrängungskammer und mindestens einer verformbaren Wand, wobei eine Verformung der Wand die Verdrängung des Luftpolsters bewirkt.In the embodiment as an air cushion pipetting device, at least one displacement device for air is integrated into the pipetting device and communicatingly connected to a pipette tip clamped thereon in a communicating manner in each attachment. An air cushion can be displaced by means of the displacement device, so that liquid is sucked into the pipette tip and ejected therefrom. The displacement device is usually a cylinder with a piston which is displaceable therein. However, displacement devices are also known with a displacement chamber and at least one deformable wall, wherein a deformation of the wall causes the displacement of the air cushion.

Bei der Ausführung als Direktverdrängerpipettiervorrichtung ist in der Pipettenspitze ein kleiner Kolben angeordnet, der beim Aufstecken der Pipettenspitze auf den Ansatz mit einem Kolbenantrieb der Pipettiervorrichtung gekoppelt wird.In the design as a direct displacement pipetting device, a small piston is arranged in the pipette tip, which is coupled to a piston drive of the pipetting device when the pipette tip is plugged onto the shoulder.

Die Aufnahme der Flüssigkeit erfolgt bevorzugt in einem einzigen Schritt oder in mehreren kleinen Schritten. Die Abgabe der Flüssigkeit erfolgt beim Pipettieren in einem einzigen Schritt und beim Dispensieren in mehreren kleinen Schritten.The liquid is preferably taken up in a single step or in several small steps. The liquid is dispensed in a single step when pipetting and in several small steps when dispensing.

Die Pipettiervorrichtungen können als manuell oder elektromotorisch angetriebene, handhabbare Mehrkanalpipetten ausgebildet sein, die vom Anwender beim Pipettieren in der Hand gehalten werden ("Handpipetten").The pipetting devices can be designed as manually or electromotively driven, manageable multi-channel pipettes which are held in the hand by the user during pipetting (“hand pipettes”).

Bei Dosierstationen ("Pipettierstationen") oder Dosierautomaten ("Pipettierautomaten") ist der Pipettierkopf an einem Roboterarm oder einem anderen Übertragungssystem zum Verlagern des Pipettierkopfes oberhalb einer Arbeitsfläche verlagerbar. Dosierstationen oder Dosierautomaten können mit dem Pipettierkopf frische Pipettenspitzen aus einem Halter aufnehmen, mit den Pipettenspitzen Flüssigkeiten aus Gefäßen aufnehmen und in Gefäße abgeben und gebrauchte Pipettenspitzen in einen Abfallbehälter abwerfen. Pipettierköpfe können Bestandteil von Laborautomaten ("Workstations") sein, die außer dem Dosieren von Flüssigkeiten weitere Behandlungen von Flüssigkeiten durchführen können. Hierzu gehören insbesondere das Mischen, Temperieren und andere physikalische Behandlungen, die chemische oder biochemische Umsetzung und die Analyse von Proben.In the case of metering stations (“pipetting stations”) or automatic metering devices (“pipetting machines”), the pipetting head can be displaced on a robot arm or another transmission system for moving the pipetting head above a work surface. Dosing stations or automatic dosing devices can use the pipetting head to take up fresh pipette tips from a holder, take up liquids from vessels with the pipette tips and dispense them into vessels and throw used pipette tips into a waste container. Pipetting heads can be part of laboratory machines ("workstations"), which can perform other liquid treatments in addition to the dosing of liquids. This includes in particular mixing, tempering and other physical treatments, chemical or biochemical conversion and the analysis of samples.

Die Ansätze zum Halten von Pipettenspitzen sind vielfach als konischer, zylindrischer oder teils konischer und teils zylindrischer Vorsprung bezüglich eines Gehäuses oder eines anderen Trägers der Pipettiervorrichtung ausgebildet. Pipettenspitzen sind mit einem Dichtsitz neben einer Aufstecköffnung an ihrem oberen Ende auf einen Ansatz aufklemmbar. Hierfür wird mindestens ein Ansatz in die Aufstecköffnung mindestens einer in einem Halter bereitstehenden Pipettenspitze eingedrückt, sodass sich die Pipettenspitze etwas aufweitet und unter Vorspannung auf dem Ansatz festsitzt. Die für das Aufklemmen aufzubringende Kraft steigt mit der Anzahl der Pipettenspitzen an.The approaches for holding pipette tips are often designed as a conical, cylindrical or partly conical and partly cylindrical projection with respect to a housing or another carrier of the pipetting device. Pipette tips can be clamped onto a shoulder with a sealing seat next to a push-on opening at their upper end. For this purpose, at least one attachment is pressed into the plug-in opening of at least one pipette tip which is provided in a holder, so that the pipette tip widens somewhat and is stuck on the attachment under pretension. The force to be applied for the clamping increases with the number of pipette tips.

Zum Lösen der aufgeklemmten Pipettenspitze von dem Ansatz weisen die Pipettiervorrichtungen eine Abwurfeinrichtung mit einer Antriebseinrichtung und einem Abwerfer auf. Durch Betätigen der Antriebseinrichtung wird der Abwerfer so verlagert, dass er die Pipettenspitze von dem Ansatz löst. Die Antriebseinrichtung wird entweder manuell oder von einem Elektromotor angetrieben. Die Abwurfkraft für das Lösen aufgeklemmter Pipettenspitzen vom Ansatz steigt mit der Anzahl der Pipettenspitzen an.In order to release the clamped pipette tip from the attachment, the pipetting devices have a discharge device with a drive device and a discharge device. By actuating the drive device, the ejector is displaced in such a way that it detaches the pipette tip from the attachment. The drive device is driven either manually or by an electric motor. The ejection force for releasing pinched pipette tips from the base increases with the number of pipette tips.

Für das Aufklemmen von Pipettenspitzen auf 8, 12, 16, 24, 96 oder 384 Ansätze und Abwerfen der Pipettenspitzen von den Ansätzen sind hohe Kräfte aufzubringen.High forces must be applied to clamp pipette tips onto 8, 12, 16, 24, 96 or 384 tips and to drop the pipette tips from the tips.

Die DE 10 2004 003 433 B4 beschreibt eine Mehrkanalpipette, bei der der Kraftaufwand für das Aufklemmen der Pipettenspitzen auf den Ansätzen und das Lösen der Pipettenspitzen von den Ansätzen dadurch vermindert wird, dass die Ansätze verfedert sind und in axialer Richtung über einen durch den Abwerfer gebildeten Anschlag hinausstehen. Übersteigt beim Aufklemmen von Pipettenspitzen die Aufklemmkraft einen bestimmten Wert, so federn die Ansätze ein, bis die Pipettenspitzen am Abwerfer anliegen. Hierdurch wird die Aufklemmkraft auf einen Wert begrenzt, bei dem die Pipettenspitzen abdichtend auf den Ansätzen gehalten sind. Dementsprechend ist auch die Abwurfkraft begrenzt.The DE 10 2004 003 433 B4 describes a multi-channel pipette in which the force required to clamp the pipette tips on the tips and to detach the pipette tips from the tips is reduced in that the tips are spring-loaded and project in the axial direction beyond a stop formed by the ejector. If the clamping force exceeds a certain value when clamping pipette tips, the tips deflect until the pipette tips are in contact with the ejector. This limits the clamping force to a value in which the pipette tips are held sealingly on the approaches. Accordingly, the ejection force is limited.

Die EP 2 735 369 A1 beschreibt eine Mehrkanalpipette, bei der der Abwerfer als Anschlagelement beim Aufschieben der Pipettenspitzen auf die Ansätze dient. Die Abwurfkräfte werden weiter dadurch reduziert, dass der Abwerfer mehrere Kontaktelemente aufweist, die nacheinander auf die Pipettenspitzen treffen, um diese von den Ansätzen abzudrücken.The EP 2 735 369 A1 describes a multi-channel pipette in which the ejector serves as a stop element when pushing the pipette tips onto the tips. The ejection forces are further reduced in that the ejector has a plurality of contact elements which meet the pipette tips one after the other in order to push them off the attachments.

Die WO 01/56695 A1 beschreibt einen Pipettierkopf mit 96 Kanälen, wobei die Ansätze am unteren Ende einen größeren Konuswinkel als darüber aufweisen, um die Kraft zum Aufstecken von Pipettenspitzen mit einem Kragen größerer Wandstärke am oberen Ende und einer geringeren Wandstärke unterhalb des Kragens zu verringern. Der Pipettierkopf umfasst eine Anschlagplatte zum Abwerfen der Pipettenspitzen von den Ansätzen. Die Anschlagplatte ist abgestuft, um die Pipettenspitzen nacheinander von den Ansätzen abzudrücken und die Abwurfkraft zu reduzieren. Von der Anschlagplatte stehen Pfosten mit Vorspanneinrichtungen vor. Eine Kolbenplatte, die Kolben in Zylindern verlagert, die mit den Ansätzen verbunden sind, trifft beim Zurückziehen auf die Vorspanneinrichtungen, um das Abwerfen der Pipettenspitzen von den Ansätzen durch die Anschlagplatte auszulösen. Die Konstruktion mit Vorspanneinrichtungen zum Abwerfen von Pipettenspitzen ist aufwendig.The WO 01/56695 A1 describes a pipetting head with 96 channels, the lugs at the lower end have a larger cone angle than above, in order to reduce the force for attaching pipette tips with a collar of greater wall thickness at the upper end and a smaller wall thickness below the collar. The pipetting head comprises a stop plate for ejecting the pipette tips from the attachments. The stop plate is stepped to successively push the pipette tips away from the tips and to reduce the ejection force. Posts with pretensioning devices protrude from the stop plate. A plunger plate, which displaces pistons in cylinders connected to the lugs, strikes the pretensioners when retracted to trigger dropping of the pipette tips from the lugs through the stop plate. The construction with pretensioners for ejecting pipette tips is complex.

Die WO 2005/113149 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Aufnahme und Abgabe von Flüssigkeiten mit einem Pipettierkopf, der 96 Ansätze für Pipettenspitzen aufweist. 96 Kolben-Zylinder-Einheiten sind mit den Ansätzen verbunden und mittels einer Antriebsmechanik von Hand betätigbar. Der Pipettierkopf ist entlang einer Vertikalführung verschiebbar, um Pipettenspitzen von einem Pipettenspitzenträger aufzunehmen und Flüssigkeit einzusaugen und abzugeben. Der Pipettierkopf ist mittels eines Übersetzungshebels mit verstärkter Kraft nach unten drückbar, um den erforderlichen Kraftaufwand für das Aufnehmen von 96 Pipettenspitzen aufzubringen. Die Ansätze sind durch Löcher einer Lochplatte hindurchgeführt, die vertikal verlagerbar ist, um die Pipettenspitzen von den Ansätzen abzustreifen.The WO 2005/113149 A1 describes a device for receiving and dispensing liquids with a pipetting head, which has 96 approaches for pipette tips. 96 piston-cylinder units are connected to the lugs and can be operated manually using a drive mechanism. The pipetting head can be displaced along a vertical guide, around pipette tips from a pipette tip holder absorb and aspirate and dispense liquid. The pipetting head can be pressed down by means of a transmission lever with increased force in order to apply the force required to hold 96 pipette tips. The lugs are passed through holes in a perforated plate which can be displaced vertically in order to strip the pipette tips from the lugs.

Die DE 20 2008 013 533 U1 beschreibt eine Pipettiervorrichtung mit einer Basisplatte und einer diese außen seitlich abdeckenden, elastischen Dichtplatte, wobei durch die Basisplatte und die Dichtplatte eine Vielzahl von in einem vorgegebenen Raster angeordneten Pipettierkanälen hindurchgeführt sind. Ein im gleichen Raster mit Pipettenspitzen, die jeweils einen Bund aufweisen, bestücktes Magazin steht in einer Magazinaufnahme liegend mittelbar über die Bünde und die Dichtplatte mit der Basisplatte kraftschlüssig in Verbindung. Die Magazinaufnahme ist von einem Magazinrahmen gebildet, der über ein Exzentergetriebe von einem Antriebsmotor angehoben und abgesenkt werden kann, um die Pipettenspitzen in abdichtende Anlage an die Dichtplatte zu bringen oder von der Dichtplatte zu lösen.The DE 20 2008 013 533 U1 describes a pipetting device with a base plate and an elastic sealing plate that laterally covers the outside thereof, wherein a multiplicity of pipetting channels arranged in a predetermined grid are passed through the base plate and the sealing plate. A magazine equipped in the same grid with pipette tips, each of which has a collar, is connected to the base plate in a lying manner in a magazine holder indirectly via the collars and the sealing plate. The magazine holder is formed by a magazine frame which can be raised and lowered by a drive motor via an eccentric gear in order to bring the pipette tips into sealing contact with the sealing plate or to detach them from the sealing plate.

Pipettierautomaten, bei denen Pipettenspitzen in einem Magazin in einer Magazinaufnahme aufgenommen und an eine Dichtplatte angepresst werden, werden von der Firma Apricot Designs, Inc, Covina, CA, USA, unter den Produktbezeichnungen "i-Pipette" und "i-Pipette Pro" vermarktet.Automatic pipetting devices, in which pipette tips are received in a magazine in a magazine holder and pressed onto a sealing plate, are marketed by the company Apricot Designs, Inc., Covina, CA, USA, under the product names "i-Pipette" and "i-Pipette Pro" .

Nachteilig ist, dass diese Pipettierautomaten nur mit speziellen Pipettenspitzen in einem speziellen Magazin zusammenarbeiten können. Ferner ist nachteilig, dass die Bestückung der Magazinaufnahme von Hand erfolgt.It is disadvantageous that these automatic pipetting machines can only work together with special pipette tips in a special magazine. A further disadvantage is that the magazine holder is loaded by hand.

Die EP 0 337 726 A2 beschreibt eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Aufnehmen mehrerer Pipettenspitzen mittels paralleler Ansätze in einer gerade Reihe, die jeweils in einer Ringnut mit einer einstellbaren Nutenbreite einen elastomeren O-Ring aufweisen. Die Ausdehnung der O-Ringe in Umfangsrichtung ist durch Verstellen der Nutenbreiten veränderbar, um die Pipettenspitzen abdichtend auf den Ansätzen festzuklemmen und die Pipettenspitzen von den Ansätzen zu lösen. Zum Einstellen der Nutenbreiten sind die Nuten jeweils durch eine auf den Ansatz geschraubte Gewindehülse begrenzt, die mittels eines angekoppelten Getriebemechanismus auf dem Ansatz drehbar ist. Jede Gewindehülse ist fest mit einem Zahnrad verbunden. Die Zahnräder kämmen mit einer einzigen Zahnstange, die von einem drehbaren Handgriff angetrieben ist. Bei einer alternativen Ausführungsart ist jede einzelne Gewindehülse individuell von einem Elektromotor angetrieben und sind die Elektromotoren für einen gleichlaufenden Betrieb mit einer gemeinsamen Spannungsversorgung verbunden. Der Antrieb zum Festklemmen der Pipettenspitzen auf den Ansätzen ist konstruktiv aufwendig.The EP 0 337 726 A2 describes a device for simultaneously picking up several pipette tips by means of parallel approaches in a straight row, each have an elastomeric O-ring in an annular groove with an adjustable groove width. The extent of the O-rings in the circumferential direction can be changed by adjusting the groove widths in order to tightly clamp the pipette tips onto the attachments and to detach the pipette tips from the attachments. To adjust the groove widths, the grooves are each limited by a threaded sleeve screwed onto the shoulder, which can be rotated on the shoulder by means of a coupled gear mechanism. Each threaded sleeve is firmly connected to a gear. The gears mesh with a single rack that is driven by a rotating handle. In an alternative embodiment, each individual threaded sleeve is individually driven by an electric motor and the electric motors are connected to a common voltage supply for synchronous operation. The drive for clamping the pipette tips on the approaches is structurally complex.

Die DE 199 17 375 C2 beschreibt eine Pipettiereinheit mit einer Pipettenspitze und einem Ansatz, der ein Pipettierrohr mit einer Koppelhülse am unteren Ende, einen auf das Pipettierrohr aufgeschobenen O-Ring aus elastisch verformbarem Material und eine auf das Pipettierrohr aufgeschobene Hülse aufweist. Die Hülse dient zur axialen Quetschung des O-Ringes, sodass sich dieser radial verformt und abdichtend in eine Ringnut am Innenumfang der Pipettenspitze eingreift. Zum Lösen der Pipettenspitze kann der O-Ring entlastet werden. Zum Halten der Pipettenspitze auf dem Ansatz in einer vorbestimmten Stellung weisen Ansatz und Pipettenspitze zusammenwirkende Axialpositionierungsmittel auf. Dadurch, dass der O-Ring in eine Ringnut der Pipettenspitze eingreift, werden die aneinander anliegenden Axialpositionierungsmittel vorgespannt. Zum Abwerfen der Pipettenspitze ist ein beweglicher Abwerfer vorgesehen, der als die Hülse umschließendes Abwerferrohr ausgebildet ist. Der Abwerfer ist hydraulisch oder elektromotorisch betätigbar oder mittels einer Vorspannfeder, die beim Aufsetzen der Pipettenspitze auf die Pipettiereinheit gespannt wird. Die Betätigungsmittel zum Festklemmen und Lösen der Pipettenspitze am Ansatz sind aufwendig und haben einen hohen Platzbedarf. Das Anbringen der Pipettenspitzen in der definierten Kopplungsstellung kann leicht durch Fertigungstoleranzen oder eine ungenaue Positionierung der Pipettenspitze auf dem Ansatz verhindert werden. Die Ringnut und die Axialpositionierungsmittel schränken den Einsatz verschiedener Pipettenspitzen ein.The DE 199 17 375 C2 describes a pipetting unit with a pipette tip and an attachment, which has a pipetting tube with a coupling sleeve at the lower end, an O-ring made of elastically deformable material which is pushed onto the pipetting tube, and a sleeve which is pushed onto the pipetting tube. The sleeve serves to axially pinch the O-ring, so that it deforms radially and engages in a sealing manner in an annular groove on the inner circumference of the pipette tip. The O-ring can be relieved to release the pipette tip. In order to hold the pipette tip on the attachment in a predetermined position, the attachment and the pipette tip have cooperating axial positioning means. The fact that the O-ring engages in an annular groove of the pipette tip prestresses the axial positioning means which are in contact with one another. A movable ejector is provided to eject the pipette tip and is designed as an ejector tube enclosing the sleeve. The ejector can be actuated hydraulically or by an electric motor or by means of a pretensioning spring which is tensioned when the pipette tip is placed on the pipetting unit becomes. The actuating means for clamping and releasing the pipette tip at the base are complex and take up a lot of space. The attachment of the pipette tips in the defined coupling position can easily be prevented by manufacturing tolerances or an inaccurate positioning of the pipette tip on the attachment. The annular groove and the axial positioning means restrict the use of different pipette tips.

Die WO 2018/002254 A1 beschreibt einen Dosierkopf für eine Dosiervorrichtung mit einem Träger, an dem nebeneinander eine Vielzahl paralleler Ansätze zum Aufnehmen von Pipettenspitzen angeordnet ist. Jeder Ansatz weist ein Rohr mit einem am unteren Ende vom Außenumfang nach außen vorstehenden, zumindest teilweise umlaufenden Stützvorsprung, mindestens eine Hülse, die das Rohr umschließt und auf dem Rohr axial verlagerbar ist, und mindestens einen elastomeren O-Ring auf, der das Rohr umschließt und neben dem unteren Ende der Hülse angeordnet ist. Oberhalb der Hülsen ist eine Druckplatte mit einer Vielzahl erster Löcher angeordnet, durch die sich die Rohre hindurch erstrecken, wobei die Druckplatte entlang der Rohre zwischen einer Freigabestellung in einem ersten Abstand von den Stützvorsprüngen und einer Klemmstellung in einem den ersten Abstand unterschreitenden, zweiten Abstand von den Stützvorsprüngen verlagerbar ist, die Druckplatte in der Klemmstellung so gegen den oberen Rand der benachbarten Hülsen sämtlicher Ansätze drückt, dass die Hülsen mit den unteren Enden an die benachbarten O-Ringe angepresst und die O-Ringe aufgeweitet sind, um auf die Ansätze aufgeschobene Pipettenspitzen festzuklemmen. Eine erste Verlagerungseinrichtung ist mit der Druckplatte verbunden und ausgebildet, die Druckplatte zwischen der Freigabestellung und der Klemmstellung zu verlagern.The WO 2018/002254 A1 describes a dosing head for a dosing device with a carrier, on which a plurality of parallel approaches for receiving pipette tips is arranged side by side. Each approach has a tube with an at least partially circumferential support projection projecting outward at the lower end from the outer circumference, at least one sleeve which surrounds the tube and is axially displaceable on the tube, and at least one elastomeric O-ring which surrounds the tube and is located next to the lower end of the sleeve. Above the sleeves there is a pressure plate with a plurality of first holes through which the tubes extend, the pressure plate along the tubes between a release position at a first distance from the support projections and a clamping position at a second distance below the first distance the support projections is displaceable, the pressure plate in the clamped position presses against the upper edge of the adjacent sleeves of all the lugs so that the sleeves are pressed with the lower ends onto the adjacent O-rings and the O-rings are widened to expose pipette tips pushed onto the lugs to clamp. A first displacement device is connected to the pressure plate and is designed to shift the pressure plate between the release position and the clamping position.

Ein simultanes Festklemmen und Lösen einer großen Anzahl Pipettenspitzen wird durch das gleichmäßige Drücken der Druckplatte gegen sämtliche Hülsen und durch das gleichmäßige Entlasten sämtlicher Hülsen ermöglicht. Die Kraftübertragung von der ersten Verstelleinrichtung über die Druckplatte auf die Hülsen begünstigt eine verhältnismäßig einfache, kompakte und leichte Bauweise. Das Festklemmen durch Aufweiten der O-Ringe begünstigt den Einsatz von Pipettenspitzen mit unterschiedlichen Formen und Abmessungen.Simultaneous clamping and loosening of a large number of pipette tips is achieved by evenly pressing the pressure plate against all sleeves and through enables even relieving of all sleeves. The transmission of force from the first adjustment device via the pressure plate to the sleeves favors a relatively simple, compact and lightweight construction. Clamping by widening the O-rings favors the use of pipette tips with different shapes and dimensions.

Die DE 10 2006 036 764 schreibt ein Pipettiersystem mit einer Pipettiervorrichtung mit mindestens einem Aufsteckschaft, der einen am Außenumfang umlaufenden Rastwulst und darunter zwei voneinander beanstandete, umlaufende Ringnuten aufweist, die jeweils einen Dichtring aufnehmen. Das Pipettiersystem umfasst eine Pipettenspitze, die mit einer Rastnut auf den Rastwulst aufklemmbar ist und darunter einen Dichtbereich hat, an dem die Dichtringe abdichtend anliegen. Durch die Verrastung wird ein definierter Sitz der Pipettenspitze auf dem Aufsteckschaft erreicht und die Dichtringe dichten die Pipettenspitze gegenüber dem Aufsteckschaft ab. Für das Verrasten von Rastwulst und Rastnut sind verhältnismäßig hohe Aufsteckkräfte erforderlich.The DE 10 2006 036 764 writes a pipetting system with a pipetting device with at least one push-on shaft, which has a circumferential locking bead on the outer circumference and underneath it two circumferential annular grooves which are spaced apart from one another and each accommodate a sealing ring. The pipetting system comprises a pipette tip which can be clamped onto the latching bead with a latching groove and has a sealing area beneath it, against which the sealing rings bear in a sealing manner. Due to the latching, a defined fit of the pipette tip on the plug-on shaft is achieved and the sealing rings seal the pipette tip against the plug-on shaft. Relatively high attachment forces are required to lock the locking bead and locking groove.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Pipettierkopf mit mindestens einem Ansatz zum Aufnehmen mindestens einer Pipettenspitze zur Verfügung zu stellen, der mit verringertem Kraftaufwand und verringertem baulichen Aufwand ein sicheres Aufnehmen und Lösen von Pipettenspitzen ermöglicht.Proceeding from this, the object of the invention is to provide a pipetting head with at least one approach for receiving at least one pipette tip, which enables a safe picking up and loosening of pipette tips with reduced effort and reduced construction effort.

Die Aufgabe wird durch einen Pipettierkopf mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsarten der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by a pipetting head with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Der erfindungsgemäße Pipettierkopf für eine Pipettiervorrichtung umfasst:

  • einen Träger,
  • mindestens einen an dem Träger gehaltenen Ansatz zum Aufklemmen von Pipettenspitzen, und
  • zwei auf dem Ansatz gehaltene O-Ringe aus einem Elastomer,
  • wobei die beiden O-Ringe und der Ansatz ausgebildet sind, eine Pipettenspitze allein durch Verformung der beiden O-Ringe auf dem Ansatz festzuklemmen.
The pipetting head according to the invention for a pipetting device comprises:
  • a carrier,
  • at least one approach held on the carrier for clamping pipette tips, and
  • two elastomer O-rings held on the base,
  • the two O-rings and the attachment being designed to clamp a pipette tip on the attachment solely by deforming the two O-rings.

Pipettenspitzen sind längliche Röhrchen, die an ihrem unteren Ende eine Spitzenöffnung und neben einer Aufstecköffnung an ihrem oberen Ende einen Dichtsitz aufweisen, mit dem sie auf den Ansatz aufklemmbar sind. Der Innendurchmesser und der Außendurchmesser der Pipettenspitzen vergrößert sich im Allgemeinen von der Spitzenöffnung bis zur Aufstecköffnung. Wird eine Pipettenspitze auf einen Ansatz eines Pipettierkopfes aufgenommen, der keinen O-Ring, nur einen O-Ring oder einen Rastwulst und zwei O-Ringen hat, so entstehen hohe Aufnahmekräfte (Aufsteckkräfte, Aufklemmkräfte), da die Pipettenspitze, die aus Polypropylen, Polyethylen oder einem anderen hartelastischen Kunststoff besteht, beim Aufschieben auf den Ansatz direkt in Kontakt mit dem Ansatz kommt und sich hierbei verformt. Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Pipettierkopf die beiden O-Ringe und der Ansatz so ausgebildet sind, dass eine Pipettenspitze allein durch Verformung der beiden O-Ringe auf dem Ansatz festklemmbar ist, kann ein direkter Kontakt der Pipettenspitze mit dem Ansatz vermieden werden und findet beim Aufnehmen der Pipettenspitzen durch den Pipettierkopf eine Verformung allein an den beiden O-Ringen statt. Der Innendurchmesser des Dichtsitzes der Pipettenspitze ist an der Stelle, die einen O-Ring kontaktiert, kleiner als der Außendurchmesser des jeweiligen O-Ringes, damit dieser beim Aufschieben verformt wird und die Pipettenspitze auf dem Ansatz festklemmt. Da die O-Ringe aus einem Elastomer bestehen, können diese leichter verformt werden, als die Pipettenspitze. Hierdurch wird die für das Aufnehmen der Pipettenspitzen erforderliche Aufnahmekraft verringert. Durch die Verringerung der Aufklemmkräfte kann bei einer Handpipette die Belastung für den Anwender beim manuellen Pipettieren verringert werden. Bei einer Pipettierstation, einem Pipettierautomaten oder einem Laborautomaten werden hierdurch die Anforderungen an das Übertragungssystem, insbesondere an seine Festigkeit und die Leistung der Antriebe, herabgesetzt.Pipette tips are elongated tubes which have a tip opening at their lower end and a sealing seat at their upper end next to a push-on opening, with which they can be clamped onto the attachment. The inside diameter and outside diameter of the pipette tips generally increases from the tip opening to the push-on opening. If a pipette tip is picked up on a neck of a pipetting head that has no O-ring, only one O-ring or a locking bead and two O-rings, high absorption forces arise (push-on forces, clamping forces) because the pipette tip, which is made of polypropylene, polyethylene or another hard elastic plastic, comes into direct contact with the attachment when pushed onto the attachment and deforms in the process. The fact that the two O-rings and the neck are designed in the pipetting head according to the invention in such a way that a pipette tip can be clamped onto the neck solely by deformation of the two O-rings, direct contact of the pipette tip with the neck can be avoided and occurs in If the pipette tips are picked up by the pipetting head, a deformation takes place only on the two O-rings. The inner diameter of the sealing seat of the pipette tip is smaller than the outer diameter of the respective O-ring at the point that contacts an O-ring, so that it is deformed when pushed on and the pipette tip clamps on the shoulder. Since the O-rings are made of an elastomer, they can be deformed more easily than that Pipette tip. This reduces the absorption force required to hold the pipette tips. By reducing the clamping forces on a hand-held pipette, the load on the user during manual pipetting can be reduced. In the case of a pipetting station, an automatic pipetting machine or a laboratory machine, this reduces the requirements for the transmission system, in particular for its strength and the performance of the drives.

Zusätzlich bewirken die beiden O-Ringe eine genaue Ausrichtung der Pipettenspitzen auf den Ansatz. Dies ist vorteilhaft für die Einführung von Pipettenspitzen in die Öffnungen von Gefäßen, ohne mit den Gefäßen zu kollidieren. Hierdurch kann insbesondere ein Kippen der Pipettenspitze vermieden werden, wenn diese beim Handpipettieren mit dem unteren Ende die Wand des Gefäßes kontaktiert. Dies wird von den Pipettenherstellern empfohlen, damit die Flüssigkeit unter gleichmäßigen Bedingungen aus der Spitzenöffnung abläuft.In addition, the two O-rings ensure that the pipette tips are precisely aligned with the attachment. This is advantageous for the insertion of pipette tips into the openings of vessels without colliding with the vessels. In this way, in particular a tilting of the pipette tip can be avoided if it contacts the wall of the vessel with the lower end during hand pipetting. This is recommended by the pipette manufacturers so that the liquid flows out of the tip opening under uniform conditions.

Ein weiterer Vorteil der beiden O-Ringe auf jedem Ansatz ist, dass sämtliche Spitzen so auf den Ansatz aufgeschoben werden können, dass sie nachträglich noch weiter auf dem Ansatz hochschiebbar sind und später weiter in eine Position für das Pipettieren hochgeschoben werden. Alternativ können sämtliche Spitzen bis zu einem Abwerfer oder Anschlag auf dem Ansatz hochgedrückt werden, sodass die aufgeklemmten Pipettenspitzen immer die gleiche Höhe haben.Another advantage of the two O-rings on each attachment is that all tips can be pushed onto the attachment in such a way that they can subsequently be pushed up further on the attachment and later pushed up into a position for pipetting. Alternatively, all tips can be pushed up to the ejector or stop on the attachment, so that the clamped pipette tips always have the same height.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart sind die Pipettenspitzen abdichtend auf dem Ansatz festklemmbar, sodass der Pipettierkopf dafür verwendet werden kann, mittels mindestens einer aufgeklemmten Pipettenspitze Flüssigkeit aufzunehmen und abzugeben. Hierfür weist der Pipettierkopf mindestens eine Verdrängungseinrichtung auf, die über mindestens eine Leitung mit einem Verbindungsloch am Ende des Ansatzes verbunden ist, um ein Luftpolster zu verdrängen und durch die Spitzenöffnung hindurch Flüssigkeit in eine aufgeklemmte Pipettenspitze aufzunehmen und aus dieser abzugeben. Aufgrund der radialen Verformbarkeit der beiden O-Ringe ist es möglich, Pipettenspitzen mit unterschiedlichen Abmessungen auf demselben Ansatz aufzunehmen und mit den verschieden großen Pipettenspitzen zu pipettieren. Hierdurch kann der Aufwand für die Durchführung verschiedener Pipettieraufgaben reduziert werden. Beispielsweise können die O-Ringe und der Ansatz so ausgebildet werden, dass auf denselben Ansatz Pipettenspitzen mit Nennvolumen von 10 µl und 50 µl oder mit einem Nennvolumen von 300 µl und 1.000 µl abdichtend aufklemmbar sind. Hierfür sind handelsübliche Pipettenspitzen verschiedener Hersteller verwendbar, da diese im Dichtbereich übereinstimmende Abmessungen aufweisen.According to a preferred embodiment, the pipette tips can be tightly clamped onto the attachment, so that the pipetting head can be used to absorb and dispense liquid by means of at least one clamped-on pipette tip. For this purpose, the pipetting head has at least one displacement device which communicates with one via at least one line Connection hole is connected at the end of the approach to displace an air cushion and to receive liquid through the tip opening in a clamped pipette tip and to dispense from it. Due to the radial deformability of the two O-rings, it is possible to hold pipette tips with different dimensions on the same attachment and to pipette with the different sized pipette tips. As a result, the effort for performing various pipetting tasks can be reduced. For example, the O-rings and the attachment can be designed such that pipette tips with a nominal volume of 10 µl and 50 µl or with a nominal volume of 300 µl and 1,000 µl can be clamped on the same attachment. Commercial pipette tips from different manufacturers can be used for this, since these have matching dimensions in the sealing area.

Falls sich die Abmessungen der verschiedenen Pipettenspitzen stärker unterscheiden, kann der Pipettierkopf gegebenenfalls dafür verwendet werden, Pipettenspitzen verschiedener Größen zu transferieren, z.B. von einem Pipettenspitzenträger zu einem anderen Pipettenspitzenträger, da die Pipettenspitzen zwar nicht abdichtend auf den Ansätzen festgeklemmt sind, jedoch so fest auf den Ansätzen sitzen, dass sie mittels des Pipettierkopfs übertragbar sind. Dies kann insbesondere für die automatische Übertragung von Pipettenspitzen in einem Laborautomaten genutzt werden. Beispielsweise können die O-Ringe und der Ansatz so ausgebildet werden, dass mit demselben Ansatz handelsübliche Pipettenspitzen mit einem Nennvolumen von 10, 50, 300 und 1.000 µl aufgenommen und transferiert werden können. Die Erfindung umfasst Pipettierköpfe, die für die Übertragung von Pipettenspitzen herangezogen werden können, nicht jedoch für das Aufnehmen und Abgeben von Flüssigkeiten. Ein derartiger Pipettierkopf zum Übertragen von Pipettenspitzen kann ohne Verdrängungseinrichtung ausgebildet werden und wird nachfolgend auch als Transferkopf bezeichnet.If the dimensions of the different pipette tips differ more, the pipetting head can, if necessary, be used to transfer pipette tips of different sizes, e.g. from one pipette tip holder to another pipette tip holder, since the pipette tips are not tightly clamped on the tips, but so firmly on the tips Approaches sit that they are transferable by means of the pipetting head. This can be used in particular for the automatic transfer of pipette tips in a laboratory machine. For example, the O-rings and the attachment can be designed in such a way that commercially available pipette tips with a nominal volume of 10, 50, 300 and 1,000 µl can be picked up and transferred using the same attachment. The invention includes pipetting heads that can be used for the transfer of pipette tips, but not for the absorption and dispensing of liquids. Such a pipetting head for transferring pipette tips can without Displacement device are formed and is also referred to below as a transfer head.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart sind die O-Ringe aus einem weichen Elastomer hergestellt. Gemäß einer weiteren Ausführungsart sind die O-Ringe aus Gummi, Silikon-Kautschuk, Fluorkautschuk (FEPM - z.B. Viton® von DuPont Performance Elastomers), hydrierter Nitril-Kautschuk (HNBR), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) oder einem thermoplastischen Elastomer hergestellt. O-Ringe aus einem weichen Elastomer (Silikon-Kautschuk) werden insbesondere von der Firma C. Otto Gerckens GmbH & Co. KG Dichtungstechnik, Pinneberg, Deutschland unter der Bezeichnung VMQ vermarktet.According to a further embodiment, the O-rings are made from a soft elastomer. According to a further embodiment, the O-rings are made of rubber, silicone rubber, fluororubber (FEPM - for example Viton® from DuPont Performance Elastomers), hydrogenated nitrile rubber (HNBR), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM) or a thermoplastic Made of elastomer. O-rings made of a soft elastomer (silicone rubber) are marketed in particular by C. Otto Gerckens GmbH & Co. KG Dichtungstechnik, Pinneberg, Germany under the name VMQ.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist der Ansatz Einrichtungen zur axialen Lagesicherung auf, die ausgebildet sind, jeden der beiden O-Ringe in einer bestimmten oberen und in einer bestimmten unteren Position abzustützen und eine Verformung der beiden O-Ringe in radialer Richtung zuzulassen. Hierdurch können die beiden O-Ringe in definierten Positionen oder Bereichen auf dem Ansatz gehalten werden. Diese können auf die Pipettenspitzen abgestimmt werden, die auf dem Ansatz gehalten werden sollen.According to a further embodiment, the attachment has devices for the axial securing of position, which are designed to support each of the two O-rings in a certain upper and in a certain lower position and to allow deformation of the two O-rings in the radial direction. As a result, the two O-rings can be held on the shoulder in defined positions or areas. These can be matched to the pipette tips that are to be held on the attachment.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart sind die Einrichtungen zur axialen Lagesicherung Ringnuten. Jede Ringnut kann mindestens einen O-Ring teilweise aufnehmen, wobei der O-Ring am Grund der Ringnut auf dem Ansatz geführt ist und durch die beiden Flanken der Ringnut an einer Verlagerung nach oben und nach unten gehindert wird. Die Ringnuten können so bemessen sein, dass jeder O-Ring genau passend, oder mit einem axialen Spiel oder in axialer Richtung etwas komprimiert in der jeweiligen Ringnut gehalten wird. Ferner ist es möglich, in derselben Ringnut beide O-Ringe zu halten. Hierbei stützen sich beiden O-Ringe in derselben Ringnut aneinander ab und wird der obere O-Ring an der oberen Flanke und der untere O-Ring an der unteren Flanke der Ringnut abgestützt.According to a further embodiment, the devices for securing the axial position are annular grooves. Each ring groove can partially accommodate at least one O-ring, the O-ring being guided on the base of the ring groove on the shoulder and prevented by the two flanks of the ring groove from being displaced upwards and downwards. The ring grooves can be dimensioned such that each O-ring is held in the respective ring groove with a precise fit, or with an axial play or in a slightly compressed manner in the axial direction. It is also possible to keep both O-rings in the same ring groove. Here both O-rings are supported in same annular groove from each other and the upper O-ring is supported on the upper flank and the lower O-ring on the lower flank of the annular groove.

Gemäß einer anderen Ausführungsart sind die Einrichtungen zur axialen Lagesicherung durch einen oder mehrere Vorsprünge gebildet, die beidseitig mindestens eines O-Ringes auf dem Umfang des Ansatzes angeordnet sind. Durch den mindestens einen Vorsprung auf beiden Seiten mindestens eines O-Ringes wird eine Verlagerung in axialer Richtung verhindert oder begrenzt.According to another embodiment, the devices for the axial securing of position are formed by one or more projections which are arranged on both sides of at least one O-ring on the circumference of the extension. A displacement in the axial direction is prevented or limited by the at least one projection on both sides of at least one O-ring.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart weist jeder Ansatz nur zwei O-Ringe auf. Gemäß einer anderen Ausführungsart weist jeder Ansatz mehr als zwei O-Ringe auf. Für jeden O-Ring kann eine gesonderte Ringnut oder andere Einrichtungen zur axialen Lagesicherung vorhanden sein oder mehrere O-Ringe können gemeinsam in derselben Ringnut angeordnet oder von denselben Einrichtungen zur axialen Lagesicherung auf dem Ansatz gehalten sein.According to a preferred embodiment, each approach has only two O-rings. According to another embodiment, each approach has more than two O-rings. For each O-ring there can be a separate ring groove or other devices for axial securing of the position or several O-rings can be arranged together in the same ring groove or held on the shoulder by the same devices for axial securing of the position.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart sind die Einrichtungen zur axialen Lagesicherung einteilig mit dem Ansatz ausgebildet. Gemäß einer anderen Ausführungsart sind die Einrichtungen zur axialen Lagesicherung auf den Ansatz aufgeschobene Hülsen und/oder Ringe, die zwischen sich die O-Ringe aufnehmen, die innen am Ansatz geführt sind. Die Hülsen und/oder Ringe sind entweder auf dem Ansatz fixiert oder lose auf dem Ansatz geführt und durch zusätzliche Mittel zur axialen Lagesicherung daran gehindert, von dem Ansatz abgestreift zu werden. Diese können beispielsweise oben durch den Träger und unten durch einen Sicherungsring gebildet werden, der in einer zusätzlichen Ringnut auf dem Umfang des Ansatzes gehalten ist.According to a further embodiment, the devices for the axial securing of position are formed in one piece with the attachment. According to another embodiment, the devices for axially securing the position are sleeves and / or rings which are pushed onto the neck and receive the O-rings between them, which are guided on the inside of the neck. The sleeves and / or rings are either fixed on the neck or loosely guided on the neck and prevented from being stripped from the neck by additional means for securing the position axially. These can be formed, for example, at the top by the carrier and at the bottom by a securing ring which is held in an additional annular groove on the circumference of the attachment.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart sind die beiden O-Ringe auf dem Ansatz in einem Abstand voneinander angeordnet. Dies ist besonders vorteilhaft für die genaue Ausrichtung der Pipettenspitzen auf den Ansatz. Ferner kann hierdurch ein besonders sanfter Anstieg der Aufklemmkräfte beim Aufklemmen einer Pipettenspitze erreicht werden.According to a further embodiment, the two O-rings are arranged on the shoulder at a distance from one another. This is particularly advantageous for the precise alignment of the pipette tips on the approach. This also enables a particularly gentle increase in the clamping forces when clamping a pipette tip.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist der Ansatz mindestens einen konischen Abschnitt auf. Dies ist vorteilhaft für ein Aufklemmen von Pipettenspitzen auf den Ansatz unter allmählichem Anstieg der Aufklemmkräfte.According to a further embodiment, the approach has at least one conical section. This is advantageous for clamping pipette tips onto the attachment with a gradual increase in the clamping forces.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist der Ansatz mindestens einen zylindrischen Abschnitt auf. Durch den zylindrischen Abschnitt kann die Führung und die Abdichtung einer Pipettenspitze am Ansatz verbessert werden.According to a further embodiment, the extension has at least one cylindrical section. The guidance and sealing of a pipette tip at the base can be improved by the cylindrical section.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart hat der Ansatz oben einen oberen zylindrischen Abschnitt, unten einen unteren zylindrischen Abschnitt, dazwischen einen sich von oben nach unten verjüngenden konischen Abschnitt und zwischen dem oberen zylindrischen Abschnitt und dem konischen Abschnitt obere Einrichtungen zur axialen Lagesicherung und zwischen dem konischen Abschnitt und dem unteren zylindrischen Abschnitt untere Einrichtungen zur axialen Lagesicherung. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Aufklemmkräfte beim Aufklemmen der Pipettenspitze auf den Ansatz allmählich ansteigen und die Pipettenspitze auf dem Ansatz gut geführt und ausgerichtet wird.According to a further embodiment, the projection has an upper cylindrical section at the top, a lower cylindrical section at the bottom, a conical section tapering from top to bottom between them, and between the upper cylindrical section and the conical section, upper devices for securing the axial position and between the conical section and the lower cylindrical section lower devices for axial position securing. In this way, it can be achieved that the clamping forces gradually increase when the pipette tip is clamped onto the attachment and the pipette tip is well guided and aligned on the attachment.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart hat der obere O-Ring einen größeren Innendurchmesser und/oder einen Querschnitt mit einem größeren Durchmesser als der untere O-Ring. Dies ist vorteilhaft für einen allmählichen Anstieg der Aufsteckkräfte beim Aufklemmen einer Pipettenspitze auf den Ansatz.According to a further embodiment, the upper O-ring has a larger inner diameter and / or a cross section with a larger diameter than the lower O-ring. This is advantageous for a gradual increase in the push-on forces when a pipette tip is clamped onto the attachment.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist der Durchmesser des Querschnittes des oberen O-Ringes größer als die Tiefe der oberen Ringnut und/oder ist die Breite der oberen Ringnut gleich oder größer als der Durchmesser des Querschnittes des oberen O-Ringes und/oder ist der Durchmesser des Querschnittes des unteren O-Ringes größer als die Höhe der unteren Ringnut und/oder ist die Breite der unteren Ringnut gleich oder größer als der Durchmesser des Querschnittes des unteren O-Ringes. Durch die Tiefe der jeweiligen Ringnut wird erreicht, dass der jeweilige O-Ring durch Aufklemmen einer Pipettenspitze auf den Ansatz in radialer Richtung verformbar ist und/oder durch die Breite der jeweiligen Ringnut wird ein langer Verformungsweg bei geringen Aufklemmkräften erreicht.According to a further embodiment, the diameter of the cross section of the upper O-ring is larger than the depth of the upper ring groove and / or the width of the upper ring groove is equal to or larger than the diameter of the cross section of the upper O-ring and / or the diameter of the Cross section of the lower O-ring is greater than the height of the lower ring groove and / or the width of the lower ring groove is equal to or greater than the diameter of the cross section of the lower O-ring. The depth of the respective annular groove ensures that the respective O-ring can be deformed in the radial direction by clamping a pipette tip onto the attachment, and / or the length of the respective annular groove results in a long deformation path with low clamping forces.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist der Pipettierkopf in einer oder mehreren Reihen parallel nebeneinander angeordnete Ansätze auf. Hierdurch kann der Pipettierkopf für das gleichzeitige Aufklemmen einer großen Anzahl Pipettenspitzen verwendet werden, wofür er aufgrund der geringen Aufklemmkräfte besonders gut geeignet ist.According to a further embodiment, the pipetting head has approaches which are arranged next to one another in parallel in one or more rows. As a result, the pipetting head can be used for the simultaneous clamping of a large number of pipette tips, for which it is particularly well suited due to the low clamping forces.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart sind die Ansätze fest mit dem Träger verbunden. Durch die beiden O-Ringe können die Aufklemmkräfte niedrig gehalten werden, sodass es hierfür insbesondere nicht erforderlich ist, die Ansätze über Federn am Träger abzustützen. Gemäß einer anderen Ausführungsart des erfindungsgemäßen Pipettierkopfs sind die Ansätze über Federn an dem Träger abgestützt, um hierdurch zusätzlich die Aufsteckkräfte zu begrenzen.According to a further embodiment, the approaches are firmly connected to the carrier. The clamping forces can be kept low by the two O-rings, so that it is in particular not necessary to support the attachments via springs on the carrier. According to another embodiment of the pipetting head according to the invention, the lugs are supported on the carrier via springs in order to thereby additionally limit the attachment forces.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist der Träger ein Gehäuse oder ein Teil eines Gehäuses oder ein Chassis oder ein Teil eines Chassis des Pipettierkopfes. Beispielsweise ist der Träger eine untere Gehäusewand des Gehäuses oder ein unteres Teil eines Chassis des Pipettierkopfes. Der Ansatz kann insbesondere durch Einschrauben in einer unteren Gehäusewand oder in einem unteren Teil eines Chassis gehalten sein. Wenn der Ansatz in einem unteren Teil eines Chassis gehalten ist, kann das Gehäuse in einer unteren Gehäusewand ein Durchgangsloch für jeden Ansatz aufweisen oder die untere Gehäusewand ganz fehlen.According to a further embodiment, the carrier is a housing or part of a housing or a chassis or part of a chassis of the pipetting head. For example, the carrier is a lower housing wall of the housing or a lower part of a chassis of the pipetting head. The approach can be held in particular by screwing in a lower housing wall or in a lower part of a chassis. If the extension is held in a lower part of a chassis, the housing in a lower housing wall can have a through hole for each extension or the lower housing wall can be missing.

Ferner betrifft die Erfindung eine Pipettiervorrichtung oder eine Transfervorrichtung umfassend einen Pipettierkopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 oder einer der vorstehenden Ausführungsarten. Die Pipettiervorrichtung oder Transfervorrichtung kann insbesondere als manuell oder elektromotorisch angetriebene, handhabbare Pipettiervorrichtung oder Transfervorrichtung mit einem oder mehreren Kanälen ausgebildet sein, die vom Anwender beim Pipettieren oder Übertragen von Pipettenspitzen in der Hand gehalten werden kann (Handpipette).Furthermore, the invention relates to a pipetting device or a transfer device comprising a pipetting head according to one of claims 1 to 10 or one of the above embodiments. The pipetting device or transfer device can in particular be designed as a manually or electromotively driven, manageable pipetting device or transfer device with one or more channels, which can be held in the hand by the user when pipetting or transferring pipette tips (hand pipette).

Ferner betrifft die Erfindung eine Pipettierstation oder einen Pipettierautomaten oder einen Laborautomaten umfassend eine Pipettiervorrichtung und/oder eine Transfervorrichtung gemäß Anspruch 11. Die Pipettierstation oder der Pipettierautomat oder der Laborautomat kann zum (automatischen) Pipettieren oder Übertragen von Pipettenspitzen verwendet werden. Der Laborautomat kann zum automatischen Pipettieren, zum Übertragen von Pipettenspitzen und darüber hinaus für weitere Behandlungen von Flüssigkeiten verwendet werden, beispielsweise zum Temperieren, Mischen, Durchführen chemischer oder biochemischer Reaktionen und anderer physikalischer, chemischer oder biochemischer Behandlungen.Furthermore, the invention relates to a pipetting station or an automatic pipetting device or an automatic laboratory device comprising a pipetting device and / or a transfer device according to claim 11. The pipetting station or the automatic pipetting device or the automatic laboratory device can be used for (automatic) pipetting or transferring pipette tips. The laboratory machine can be used for automatic pipetting, for transferring pipette tips and also for other treatments of liquids, for example for tempering, mixing, carrying out chemical or biochemical reactions and other physical, chemical or biochemical treatments.

In einer Pipettierstation, einem Pipettierautomaten oder einem Laborautomaten kann der Pipettierkopf so ausgebildet sein, dass er mittels einer Schnellwechselvorrichtung an der Pipettierstation, dem Pipettierautomaten oder dem Laborautomaten befestigt und davon gelöst werden kann, um daran einen anderen Pipettierkopf (z.B. für andere Pipettenspitzengrößen), ein Greiferwerkzeug zum Transportieren von Laborartikeln (labware) oder ein anderes Werkzeug zu befestigen. Diese Ausführungsart wird auch als Pipettierwerkzeug bezeichnet.In a pipetting station, a pipetting machine or a laboratory machine, the pipetting head can be designed such that it can be attached to and detached from the pipetting station, the pipetting machine or the laboratory machine by means of a quick-change device in order to attach another one Attach pipetting head (e.g. for other pipette tip sizes ), a gripper tool for transporting laboratory items ( labware ) or another tool. This type of design is also referred to as a pipetting tool.

Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung eines Pipettierkopfs gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, einer Pipettiervorrichtung gemäß Anspruch 11 oder einer Pipettierstation oder eines Pipettierautomaten oder eines Laborautomaten gemäß Anspruch 12, bei der

  • auf jeden Ansatz des Pipettierkopfs eine Pipettenspitze aufgeklemmt wird,
  • der Pipettierkopf verlagert wird, bis jede aufgeklemmte Pipettenspitze mit ihrem unteren Ende Kontakt mit einem Gefäß hat, das auf einer Arbeitsfläche bereitgestellt wird,
  • der Pipettierkopf verlagert wird, bis das untere Ende jeder aufgeklemmten Pipettenspitze bis auf einen bestimmten Abstand von einem Boden des Gefäßes entfernt ist und
  • Flüssigkeit aus dem Gefäß in jede aufgeklemmte Pipettenspitze aufgenommen wird.
Furthermore, the invention relates to the use of a pipetting head according to one of claims 1 to 10, a pipetting device according to claim 11 or a pipetting station or a pipetting machine or a laboratory machine according to claim 12, in which
  • a pipette tip is clamped onto each attachment of the pipetting head,
  • the pipetting head is shifted until each clamped pipette tip has with its lower end contact with a vessel which is provided on a work surface,
  • the pipetting head is displaced until the lower end of each clamped pipette tip is at a certain distance from a bottom of the vessel and
  • Liquid from the vessel is taken up in each clamped pipette tip.

Für eine Vielzahl von Anwendungen ist es wünschenswert, die Flüssigkeit in nächster Nähe des Bodens eines Gefäßes in eine Pipettenspitze aufzunehmen. Zu diesen Anwendungen gehören beispielsweise effiziente Waschschritte sowie die optimale Rückgewinnung von Flüssigkeiten unter Phasengrenzen. Dabei gibt es in einer Pipettierstation, einem Pipettierautomaten oder in einem Laborautomaten eine Vielzahl an Toleranzen, welche die endgültige Positionierung der Spitzenöffnung in der vertikalen Richtung beeinflussen. Insbesondere bei der Verwendung von Mehrkanal-Pipettierköpfen, insbesondere in Ausführung mit Schnellwechselvorrichtung (Mehrkanal-Pipettierwerkzeuge), ist die exakte Positionierung der individuellen Pipettenspitzen nicht möglich.For a variety of applications, it is desirable to take the liquid in a pipette tip in close proximity to the bottom of a vessel. These applications include, for example, efficient washing steps and the optimal recovery of liquids below phase limits. There are a number of tolerances in a pipetting station, an automatic pipetting machine or in a laboratory machine, which influence the final positioning of the tip opening in the vertical direction. In particular when using multi-channel pipetting heads, in particular in the version with a quick-change device (multi-channel pipetting tools), the exact positioning of the individual pipette tips is not possible.

Die Verwendung eines Pipettierkopfs mit zwei O-Ringen pro Ansatz ermöglicht es, unbekannte Toleranzketten durch geringe Unterschiede des Sitzes der Pipettenspitzen bei gleichbleibender Dosierqualität zu erlauben. Hierfür werden die Pipettenspitzen zunächst mittels eines Pipettierkopfs mit nur einem oder mehreren Kanälen aufgenommen, bis auf sämtliche Ansätze Pipettenspitzen aufgeklemmt sind. Hierbei werden die Pipettenspitzen nicht komplett auf die Ansätze aufgeschoben, d.h. nicht bis zu einem Abwerfer oder einem Anschlag, sodass sie noch weiter nach oben auf die Ansätze aufschiebbar sind. Danach wird der Pipettierkopf verlagert und mit den unteren Enden sämtlicher aufgeklemmter Pipettenspitzen auf das Gefäß aufgesetzt, aus dem Flüssigkeit entnommen oder in das Flüssigkeit abgegeben werden soll. Durch Aufsetzen der unteren Enden der Pipettenspitzen auf die Gefäße werden bekannte und unbekannte Toleranzen ausgeglichen. Hierbei können die Pipettenspitzen etwas weiter nach oben auf die Ansätze aufgeschoben werden, und zwar in unterschiedlichem Ausmaß, je nachdem, ob sie mit ihren unteren Enden früher oder später auf den Gefäßen aufsetzen. Danach werden sämtliche aufgeklemmten Pipettenspitzen in ein Gefäß eingetaucht, bis sie einen kurzen Abstand vom Boden des Gefäßes aufweisen. Hierdurch wird ein kleiner Spalt für die Aufnahme von Flüssigkeiten zwischen der Spitzenöffnung und dem Boden des Gefäßes erzeugt. Der Vorgang kann vollautomatisch erfolgen, sodass kein Mehraufwand für den Anwender entsteht. Der Vorgang kann während eines Programmlaufes eines Laborautomaten erfolgen. Der Sitz der aufgeklemmten Pipettenspitzen kann an die individuellen Gefäßaufnahmen (Kavitäten) der verwendeten Einfach- oder Mehrfachgefäße oder sonstiger Verbrauchsmaterialien (disposables) angepasst werden.The use of a pipetting head with two O-rings per approach makes it possible to allow unknown tolerance chains due to slight differences in the fit of the pipette tips with the same dosing quality. For this purpose, the pipette tips are first picked up by means of a pipetting head with only one or more channels, until pipette tips are clamped onto all the approaches. Here, the pipette tips are not pushed completely onto the attachments, ie not up to an ejector or a stop, so that they can be pushed even further up onto the attachments. The pipetting head is then moved and the lower ends of all clamped pipette tips are placed on the vessel from which liquid is to be removed or released into the liquid. Known and unknown tolerances are compensated for by placing the lower ends of the pipette tips on the tubes. Here, the pipette tips can be pushed a little further up onto the attachments, to a different extent, depending on whether they touch the vessels with their lower ends sooner or later. Then all clamped pipette tips are immersed in a vessel until they are a short distance from the bottom of the vessel. This creates a small gap for the absorption of liquids between the tip opening and the bottom of the vessel. The process can be carried out fully automatically, so that there is no additional effort for the user. The process can take place during a program run of a laboratory machine. The seat of the clamped pipette tips can be adapted to the individual receptacles (cavities) of the single or multiple receptacles used or other consumables ( disposables ).

Gemäß einer Ausführungsart wird der Pipettierkopf verlagert, bis sämtliche aufgeklemmten Pipettenspitzen mit den unteren Enden zugleich Kontakt mit dem Boden eines Gefäßes aufweisen und wird danach der Pipettierkopf verlagert, bis die unteren Enden sämtlicher Pipettenspitzen einen bestimmten Abstand vom Boden des Gefäßes aufweisen. Hierdurch kann ein besonders geringer Spalt zwischen den unteren Enden der jeweils aufgeklemmten Pipettenspitzen und dem Boden der Gefäße erreicht werden. Gemäß einer anderen Ausführungsart wird der Pipettierkopf verlagert, bis die unteren Enden sämtlicher aufgeklemmten Pipettenspitzen Kontakt mit einem anderen Teil der Oberfläche des Gefäßes als dem Boden aufweisen. Hierdurch wird zumindest eine genaue Ausrichtung der Pipettenspitzen auf die Gefäße erreicht, wobei lediglich Toleranzen zwischen der Lage der kontaktierten Oberfläche und dem Boden des Gefäßes nicht ausgeglichen werden.According to one embodiment, the pipetting head is shifted until all clamped pipette tips with the lower ends simultaneously come into contact with the Have bottom of a vessel and then the pipetting head is moved until the lower ends of all pipette tips are a certain distance from the bottom of the vessel. As a result, a particularly small gap can be achieved between the lower ends of the pipette tips clamped in each case and the bottom of the vessels. According to another embodiment, the pipetting head is moved until the lower ends of all clamped pipette tips are in contact with a part of the surface of the vessel other than the bottom. In this way, at least an exact alignment of the pipette tips to the vessels is achieved, only tolerances between the position of the contacted surface and the bottom of the vessel not being compensated for.

Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist der Pipettierkopf ein Mehrkanal-Pipettierkopf und ist das Gefäß ein Mehrfachgefäß, insbesondere eine Mikrotestplatte (Mikrotiterplatte). Die Erfindung ist besonders für den gleichzeitigen Ausgleich einer Vielzahl Toleranzen zwischen aufgeklemmten Pipettenspitzen und einer Mikrotestplatte geeignet. Hierbei wird jede Pipettenspitze mit ihrem unteren Ende zunächst in Kontakt mit einer Oberfläche des Mehrfachgefäßes oder mit dem Boden eines Näpfchens (well) oder sonstigen Kavität des Mehrfachgefäßes und danach auf einen geringen Abstand vom Boden der Kavität gebracht.According to a further embodiment, the pipetting head is a multi-channel pipetting head and the vessel is a multiple vessel, in particular a microtest plate (microtiter plate). The invention is particularly suitable for the simultaneous compensation of a large number of tolerances between clamped pipette tips and a micro test plate. Here, each pipette tip is first brought into contact with a surface of the multiple vessel or with the bottom of a well ( well ) or other cavity of the multiple vessel and then at a short distance from the bottom of the cavity.

Falls es nicht möglich ist, den Pipettierkopf so zu verlagern, dass jede aufgeklemmte Pipettenspitze mit ihrem unteren Ende Kontakt mit einem Gefäß hat, das auf einer Arbeitsfläche bereitgestellt wird, beispielsweise weil das Gefäß mit einer Flüssigkeit befüllt ist, die nicht in Kontakt mit der Pipettenspitze kommen darf, kann der Pipettierkopf auch so verwendet werden, dass sämtliche Pipettenspitzen bis zu einem Abwerfer oder Anschlag auf dem Ansatz hochgedrückt werden, sodass sämtliche aufgeklemmten Pipettenspitzen die gleiche Höhe haben. Hierdurch werden die Fehler aufgrund von Toleranzen reduziert, wenngleich auch nicht in demselben Ausmaß, wie beim Verlagern des Pipettierkopfs so, dass die aufgeklemmten Pipettenspitzen an ihrem unteren Ende Kontakt mit dem Gefäß haben.If it is not possible to move the pipetting head so that each clamped pipette tip has its lower end in contact with a vessel that is provided on a work surface, for example because the vessel is filled with a liquid that is not in contact with the pipette tip the pipetting head can also be used in such a way that all pipette tips are pushed up to an ejector or stop on the shoulder, so that all clamped pipette tips have the same height. This reduces the errors due to tolerances, although not in the same extent as when moving the pipetting head so that the clamped pipette tips are in contact with the vessel at their lower end.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der anliegenden Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1
einen Pipettierkopf mit aufgeklemmten Pipettenspitzen in der Vorderansicht;
Fig. 2
denselben Pipettierkopf ohne Pipettenspitzen in der Rückansicht;
Fig. 3
denselben Pipettierkopf mit aufgeklemmten Pipettenspitzen in einem Vertikalschnitt;
Fig. 4
einen Ansatz desselben Pipettierkopfs mit einer aufgeklemmten Pipettenspitze in einem vergrößerten vertikalen Teilschnitt;
Fig. 5
Aufsteckkräfte in Abhängigkeit vom Weg des Pipettierkopfes beim Aufklemmen auf einen herkömmlichen und auf einen erfindungsgemäßen Pipettierkopf in einem Diagramm;
Fig. 6
Toleranzketten und -Summen in einem Dosiersystem in einer grob schematischen Ansicht;
Fig. 7
Ansätze eines Mehrkanal-Pipettierkopfs mit aufgenommenen Pipettenspitzen oberhalb des Bodens einer Mikrotiterplatte in einer grob schematischen Ansicht;
Fig. 8
das Pipettierwerkzeug mit durch Aufsetzen auf den Bodenbereich der Mikrotiterplatte individuell eingestellten Pipettenspitzen in einer grob schematischen Ansicht;
Fig. 9
das Pipettierwerkzeug mit individuell eingestellten Pipettenspitzen zurückgezogen bis auf einen kleinen Abstand vom Bodenbereich der Mikrotiterplatte in einer grob schematischen Ansicht.
The invention is explained in more detail below with reference to the attached drawings of exemplary embodiments. The drawings show:
Fig. 1
a pipetting head with clamped pipette tips in the front view;
Fig. 2
the same pipetting head without pipette tips in the rear view;
Fig. 3
the same pipetting head with clamped pipette tips in a vertical section;
Fig. 4
an approach of the same pipetting head with a clamped pipette tip in an enlarged vertical partial section;
Fig. 5
Push-on forces depending on the path of the pipetting head when clamped onto a conventional pipetting head and onto a pipetting head according to the invention in a diagram;
Fig. 6
Tolerance chains and sums in a dosing system in a roughly schematic view;
Fig. 7
Approaches of a multi-channel pipetting head with picked up pipette tips above the bottom of a microtiter plate in a roughly schematic view;
Fig. 8
the pipetting tool with pipette tips individually adjusted by placing them on the bottom area of the microtiter plate in a roughly schematic view;
Fig. 9
the pipetting tool with individually adjusted pipette tips withdrawn to a small distance from the bottom area of the microtiter plate in a roughly schematic view.

In dieser Anmeldung beziehen sich die Angaben "oben" und "unten", "horizontal" und "vertikal" auf eine Ausrichtung des Pipettierkopfs mit den Ansätzen in vertikaler Richtung, wobei die Ansätze unten und die übrigen Teile des Pipettierkopfs darüber angeordnet sind.In this application, the information “above” and “below”, “horizontally” and “vertically” relates to an alignment of the pipetting head with the lugs in the vertical direction, the lugs being arranged below and the remaining parts of the pipetting head above.

Bei der Beschreibung verschiedener Ausführungsformen werden für Bauteile mit übereinstimmenden Bezeichnungen dieselben Bezugsziffern verwendet.In the description of various embodiments, the same reference numerals are used for components with identical designations.

Gemäß Fig. 1 und 2 hat der Pipettierkopf 1 ein Gehäuse 2, das aus einer vorderen und einer hinteren Gehäuseschale 3, 4 gebildet ist, die in einer vertikalen Ebene zusammengefügt sind.According to Fig. 1 and 2nd the pipetting head 1 has a housing 2 which is formed from a front and a rear housing shell 3, 4 which are joined together in a vertical plane.

Von der Unterseite des Pipettierkopfes 1 stehen acht parallele Ansätze 5 (Zapfen) zum Aufklemmen von Pipettenspitzen 6 vertikal nach unten vor (Fig. 3 und 4).From the underside of the pipetting head 1, eight parallel lugs 5 (pins) for clamping pipette tips 6 project vertically downwards ( Fig. 3 and 4th ).

Auf der Oberseite des Gehäuses 2 ist eine streifenförmige Trägerplatte 7 angeordnet. Von der Trägerplatte 7 steht ein Befestigungszapfen 8 nach oben vor.A strip-shaped carrier plate 7 is arranged on the top of the housing 2. A mounting pin 8 projects upward from the carrier plate 7.

Gemäß Fig. 3 sind in dem Pipettierkopf 1 acht parallele Kolben-Zylindereinheiten 9 in einer Reihe nebeneinander angeordnet. Jede Kolben-Zylindereinheit 9 hat einen Zylinder 10, in dem ein Kolben 11 verschiebbar angeordnet ist.According to Fig. 3 eight parallel piston-cylinder units 9 are arranged in a row next to one another in the pipetting head 1. Each piston-cylinder unit 9 has a cylinder 10 in which a piston 11 is slidably arranged.

Jeder Zylinder 10 hat ein Außengewinde 12, mit dem er in ein entsprechendes Innengewinde 13 in einem Durchgangsloch 14 in einer horizontalen unteren Gehäusewand 15 eingeschraubt ist. Das Einschrauben der Zylinder 10 in die untere Gehäusewand 15 ist durch Absätze 16 am Außenumfang der Zylinder 10 begrenzt, mit denen diese an der Oberseite der unteren Gehäusewand 15 anliegen.Each cylinder 10 has an external thread 12 with which it is screwed into a corresponding internal thread 13 in a through hole 14 in a horizontal lower housing wall 15. The screwing in of the cylinders 10 into the lower housing wall 15 is limited by shoulders 16 on the outer circumference of the cylinders 10, with which they rest on the upper side of the lower housing wall 15.

Der untere Teil der Zylinder 10 steht von der Unterseite der unteren Gehäusewand 15 nach außen vor und bildet dort die Ansätze 5. Somit ist Gehäuse 2 ein Träger für die Ansätze 5.The lower part of the cylinders 10 projects outwards from the underside of the lower housing wall 15 and forms the lugs 5 there. Housing 2 is thus a carrier for the lugs 5.

Gemäß Fig. 4 weist jeder Ansatz 5 oben einen oberen zylindrischen Abschnitt 17, unten einen unteren zylindrischen Abschnitt 18 und dazwischen einen sich von oben nach unten verjüngenden konischen Abschnitt 19 auf. Auf jedem Ansatz 5 sind zwischen dem oberen zylindrischen Abschnitt 17 und dem konischen Abschnitt 19 obere Einrichtungen zur axialen Lagesicherung 20 in Form einer oberen Ringnut 21 und zwischen dem konischen Abschnitt 19 und dem unteren zylindrischen Abschnitt 18 untere Einrichtungen zur axialen Lagesicherung 22 in Form einer unteren Ringnut 23 vorhanden.According to Fig. 4 each projection 5 has an upper cylindrical section 17 at the top, a lower cylindrical section 18 at the bottom and a conical section 19 tapering from top to bottom therebetween. On each lug 5 are between the upper cylindrical section 17 and the conical section 19 upper devices for axial position securing 20 in the form of an upper annular groove 21 and between the conical section 19 and the lower cylindrical section 18 lower devices for axial position securing 22 in the form of a lower Ring groove 23 available.

In jede Ringnut 21, 23 ist ein O-Ring 24, 25 aus einem Elastomer, vorzugsweise aus einem weichen Elastomer, insbesondere aus einem weichen Silikon-Kautschuk, eingesetzt. Jeder O-Ring 24, 25 ist am Grund der Ringnut 21, 23 geführt und hat einen Querschnitt mit einem Durchmesser, der größer ist als die Tiefe der Ringnut 21, 23 und der kleiner ist als die Breite der Ringnut 21, 23, in der er angeordnet ist.An O-ring 24, 25 made of an elastomer, preferably made of a soft elastomer, in particular made of a soft silicone rubber, is inserted into each annular groove 21, 23. Each O-ring 24, 25 is guided at the bottom of the annular groove 21, 23 and has a cross section with a diameter which is greater than the depth of the annular groove 21, 23 and which is smaller than the width of the annular groove 21, 23 in which he is arranged.

Der Innenraum 26 jedes Zylinders 10, in den der Kolben 11 von oben eintaucht, erstreckt sich nach unten bis zu einem Verbindungsloch 27 in der unteren Stirnseite des Ansatzes 5.The interior 26 of each cylinder 10, into which the piston 11 dips from above, extends down to a connecting hole 27 in the lower end face of the extension 5.

Oben ist in jedem Zylinder 10 eine Laufbuchse 28 angeordnet, durch die hindurch jeweils ein Kolben 11 abdichtend in den Zylinder 10 hineingeführt ist.At the top of each cylinder 10 there is a bushing 28, through which a piston 11 is sealingly inserted into the cylinder 10.

Jeder Kolben 11 ist als zylindrische Stange ausgebildet, die oben in eine zentrale Bohrung 29 eines zylindrischen Kolbenkopfes 30 eingesetzt und darin befestigt ist (z.B. eingeklebt oder eingepresst). Jeder Kolbenkopf 30 hat am Außenumfang eine umlaufende Kolbenkopf-Ringnut 31.Each piston 11 is designed as a cylindrical rod which is inserted at the top into a central bore 29 of a cylindrical piston head 30 and fastened therein (e.g. glued or pressed in). Each piston head 30 has a circumferential annular ring groove 31 on the outer circumference.

Unterhalb einer horizontalen oberen Gehäusewand 32 ist eine zu dieser parallele, streifenförmige Kolbenplatte 33 angeordnet. Die Kolbenplatte 33 hat an der Unterseite acht nach unten geöffnete Kanäle 34, die parallel zueinander ausgerichtet sind. Jeder Kanal ist durch zwei streifenförmige Kanalwände 35 und durch zwei von den unteren Enden der Kanalwände nach innen vorstehende Kanalschultern 36 begrenzt. Die Kanalwände 35 an den beiden äußeren Rändern der Kolbenplatte 33 begrenzen jeweils nur auf einer Seite einen benachbarten Kanal 34. Die übrigen Kanalwände 35 begrenzen jeweils zwei benachbarte Kanäle 34 auf einer Seite. Zwischen den Kanalschultern 36 hat jeder Kanal eine Schlitzöffnung 37 an der Unterseite der Kolbenplatte 33.A strip-shaped piston plate 33 parallel to this is arranged below a horizontal upper housing wall 32. The piston plate 33 has eight downwardly open channels 34, which are aligned parallel to one another. Each channel is delimited by two strip-shaped channel walls 35 and by two channel shoulders 36 projecting inwards from the lower ends of the channel walls. The channel walls 35 on the two outer edges of the piston plate 33 each delimit an adjacent channel 34 on only one side. The remaining channel walls 35 each delimit two adjacent channels 34 on one side. Between the channel shoulders 36, each channel has a slot opening 37 on the underside of the piston plate 33.

An den Rändern der Kolbenplatte 33, die parallel zur Vorderseite und Rückseite des Gehäuses 2 ausgerichtet sind, haben die Kanäle 34 Stirnöffnungen 38. Durch die Stirnöffnungen 38 hindurch sind die Kolbenköpfe 30 mit oberen Abschnitten in die Kanäle 34 eingeschoben, sodass die Kanalschultern 36 formschlüssig in die Kolbenkopf-Ringnuten 31 eingreifen. Infolgedessen sind die Kolben 11 durch vertikales Verlagern der Kolbenplatte 33 gemeinsam in den Zylindern verlagerbar.At the edges of the piston plate 33, which are aligned parallel to the front and rear of the housing 2, the channels 34 have end openings 38. Through the end openings 38, the piston heads 30 are inserted with upper sections into the channels 34, so that the channel shoulders 36 form-fit engage the piston head ring grooves 31. As a result, the pistons 11 can be moved together in the cylinders by vertically displacing the piston plate 33.

Zentral im Befestigungszapfen 8 ist eine axial verlagerbare Gewindemutter 39 angeordnet, deren unteres Ende fest mit der Kolbenplatte 33 verbunden ist, um die Kolbenplatte 33 in Axialrichtung der Zylinder 10 zu verlagern.An axially displaceable threaded nut 39 is arranged centrally in the fastening pin 8, the lower end of which is firmly connected to the piston plate 33 in order to displace the piston plate 33 in the axial direction of the cylinder 10.

Der Befestigungszapfen 8 hat oben einen zylindrischen oberen Zapfenabschnitt 40. Der obere Zapfenabschnitt 40 trägt am Außenumfang zwei um 180° zueinander versetzte, radial nach außen vorspringende, jeweils teilweise umlaufende Verbindungselemente 41, mit denen eine Bajonett-Verbindung gebildet werden kann. Die Verbindungselemente 41 haben an der Unterseite eine leichte Gewindesteigung zum Verspannen mit einem dazu passenden Verbindungselement in einer Zapfenaufnahme einer Bajonett-Verbindung.The fastening pin 8 has a cylindrical upper pin section 40 at the top. The upper pin section 40 carries on the outer circumference two connecting elements 41 which are offset by 180 ° and project radially outwards, in each case partially circumferentially, with which a bayonet connection can be formed. The connecting elements 41 have a slight thread pitch on the underside for bracing with a matching connecting element in a pin receptacle of a bayonet connection.

Angrenzend an den oberen Zapfenabschnitt 40 hat der Befestigungsabschnitt 8 einen zylindrischen mittleren Zapfenabschnitt 42 mit einem größeren Außendurchmesser als der obere Zapfenabschnitt 40.Adjacent to the upper pin section 40, the fastening section 8 has a cylindrical central pin section 42 with a larger outer diameter than the upper pin section 40.

Darunter hat der Befestigungszapfen 8 einen konisch sich nach unten erweiternden, unteren Zapfenabschnitt 43. Der untere Zapfenabschnitt 43 ist an seiner Basis fest mit der Trägerplatte 7 verbunden.Underneath, the fastening pin 8 has a lower pin section 43 that widens conically downward. The lower pin section 43 is firmly connected at its base to the carrier plate 7.

In Längsrichtung des Befestigungszapfens 8 erstreckt sich eine zentrale Bohrung 44. Diese hat zwei diametral einander gegenüberliegende Längsnuten 45.A central bore 44 extends in the longitudinal direction of the fastening pin 8. This has two diametrically opposed longitudinal grooves 45.

In die zentrale Bohrung 44 ist die hülsenförmige Gewindemutter 39 eingesetzt, die mit zwei radial vorspringenden Flügeln 46 an ihrem oberen Ende in den Längsnuten 45 geführt ist.In the central bore 44, the sleeve-shaped threaded nut 39 is inserted, which is guided with two radially projecting wings 46 at its upper end in the longitudinal grooves 45.

Ferner ist in die Gewindemutter 39 eine Spindel 47 eingeschraubt. Diese hat oberhalb ihres Gewindes 48 einen vorstehenden Lagerzapfen 49, an dem sie in einem Kugellager 50 gelagert ist. Das Kugellager 50 ist in einer Lagerbuchse 51 eines Lagerträgers 52 gehalten, der zwei diametral von den Seiten vorstehende Laschen hat, die auf dem oberen Rand des oberen Zapfenabschnittes 40 aufliegen und daran mittels Schrauben fixiert sind.Furthermore, a spindle 47 is screwed into the threaded nut 39. This has a protruding bearing pin 49 above its thread 48, on which it is mounted in a ball bearing 50. The ball bearing 50 is held in a bearing bush 51 of a bearing bracket 52 which protrudes two diametrically from the sides Has tabs that rest on the upper edge of the upper pin section 40 and are fixed there by means of screws.

An dem über das Kugellager 50 hinausstehenden Teil des Lagerzapfens 49 ist mittels eines radialen Gewindestiftes 53 ein Mitnehmer 54 drehfest fixiert, der an seiner oberen Stirnseite einen radial und axial erstreckten Schlitz 55 zum Einführen eines klinkenförmigen Antriebsorganes aufweist.On the part of the bearing pin 49 projecting beyond the ball bearing 50, a driver 54 is fixed in a rotationally fixed manner by means of a radial threaded pin 53 and has a radially and axially extending slot 55 on its upper end face for inserting a pawl-shaped drive element.

Die Spindel 47 stützt sich an der unteren Stirnseite des Kugellagers 50 ab. Der Mitnehmer 54 stützt sich an der oberen Stirnseite des Kugellagers 50 ab. Die Spindel 47 ist hierdurch axial nicht verlagerbar im Befestigungszapfen 8 gehalten.The spindle 47 is supported on the lower end face of the ball bearing 50. The driver 54 is supported on the upper end face of the ball bearing 50. As a result, the spindle 47 is not axially displaceably held in the fastening pin 8.

In einem Flügel 46 der Gewindemutter 39 ist ein Zylinderstift 56 fixiert, der parallel zur Mittelachse der Gewindemutter 39 ausgerichtet durch eine Nut des Lagerträgers 52 hindurchgeführt ist und oben aus dem Befestigungszapfen 8 heraussteht.In a wing 46 of the threaded nut 39, a cylindrical pin 56 is fixed, which, parallel to the central axis of the threaded nut 39, is guided through a groove of the bearing bracket 52 and protrudes from the fastening pin 8 at the top.

Durch Drehen des Mitnehmers 54 verschiebt die axial im Befestigungszapfen 8 festgehaltene Spindel 47 die unverdrehbar in dem Befestigungszapfen 8 geführte Gewindemutter 39 in axialer Richtung. Hierdurch wird die Kolbenplatte 33 verlagert und werden die Kolben 11 in den Zylindern 10 verschoben. Durch Drehen des Mitnehmers 54 in unterschiedlichen Richtungen sind die Kolben 11 in verschiedenen Richtungen in den Zylindern 10 verschiebbar. Durch Abtasten der Lage des Zylinderstiftes 56 ist es möglich, die jeweilige Stellung der Kolben 11 in den Zylindern 10 zu ermitteln.By turning the driver 54, the spindle 47, which is held axially in the fastening pin 8, moves the threaded nut 39, which is non-rotatably guided in the fastening pin 8, in the axial direction. As a result, the piston plate 33 is displaced and the pistons 11 are displaced in the cylinders 10. By rotating the driver 54 in different directions, the pistons 11 can be displaced in the cylinders 10 in different directions. By scanning the position of the cylinder pin 56, it is possible to determine the respective position of the pistons 11 in the cylinders 10.

Der Befestigungszapfen 8 und der darin integrierte Antrieb mit Gewindemutter 39 und Spindel 47 entsprechen den Ausführungen von Fig. 1 bis 4 sowie 6 gemäß EP 1 407 861 B1 . In dieser Hinsicht wird Bezug genommen auf die EP 1 407 861 B1 , deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird.The fastening pin 8 and the drive integrated therein with a threaded nut 39 and a spindle 47 correspond to the designs from 1 to 4 and 6 according to EP 1 407 861 B1 . In this regard, reference is made to the EP 1 407 861 B1 , the content of which is hereby incorporated into this application.

Ein Laborautomat ist mit einer komplementären Zapfenaufnahme einer Bajonett-Verbindung versehen, die mit dem Befestigungszapfen verbindbar ist. Vorzugsweise entspricht das komplementäre Verbindungsteil des Laborautomaten dem Werkzeughalter gemäß Fig. 7 bis 10 der EP 1 407 861 B1 . In dieser Hinsicht wird Bezug genommen auf die EP 1 407 861 B1 , deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird.A laboratory machine is provided with a complementary pin receptacle of a bayonet connection, which can be connected to the fastening pin. The complementary connecting part of the laboratory machine preferably corresponds to the tool holder 7 to 10 the EP 1 407 861 B1 . In this regard, reference is made to the EP 1 407 861 B1 , the content of which is hereby incorporated into this application.

Unterhalb der unteren Gehäusewand 15 ist eine Abstreifplatte 57 angeordnet, die weitere Durchgangslöcher 58 aufweist, durch die die Zapfen 5 hindurch nach unten vorstehen. Die Abstreifplatte 57 ist auf einer Längsseite mit einem Gestänge 59 verbunden, das in einer Ausbuchtung 60 der hinteren Gehäuseschale 4 nach oben geführt ist, die oben eine Öffnung aufweist, durch die das Gestänge 59 aus dem Gehäuse 2 heraussteht. Vom oberen Ende des Gestänges 59 steht seitlich ein Mitnehmer 61 vor. Mittels einer nicht gezeigten Federeinrichtung wird das Gestänge 59 im Ruhezustand nach oben gedrückt, bis die Abstreifplatte 57 an der Unterseite der unteren Gehäusewand 15 anliegt. Der Laborautomat hat einen Antrieb mit einem Antriebselement, mit dem der Mitnehmer 61 nach unten gedrückt werden kann, wodurch die Abstreifplatte 57 nach unten mitgenommen wird, um Pipettenspitzen 6 von den Ansätzen 5 abzustreifen.A stripper plate 57 is arranged below the lower housing wall 15 and has further through holes 58 through which the pins 5 project downwards. The stripping plate 57 is connected on one long side to a linkage 59 which is guided upwards in a bulge 60 of the rear housing shell 4, which has an opening at the top through which the linkage 59 protrudes from the housing 2. A driver 61 projects laterally from the upper end of the linkage 59. In the idle state, the linkage 59 is pressed upwards by means of a spring device, not shown, until the stripping plate 57 rests on the underside of the lower housing wall 15. The automatic laboratory machine has a drive with a drive element with which the driver 61 can be pressed down, as a result of which the stripping plate 57 is carried downwards in order to strip pipette tips 6 from the projections 5.

Gemäß Fig. 3 und 4 sind Pipettenspitzen 6 auf die Ansätze 5 aufgeklemmt. Die Pipettenspitzen 6 sind Röhrchen mit einer Spitzenöffnung 62 am unteren Ende 63 und einer Aufstecköffnung 64 am oberen Ende 65. Der Innendurchmesser und der Außendurchmesser der Pipettenspitze 6 vergrößern sich im Allgemeinen von der Spitzenöffnung 62 zur Aufstecköffnung 64 hin. Im Beispiel haben die Pipettenspitzen 6 mehrere konische Bereiche 64, 65, 66 sowie eine zylindrische Erweiterung 67 in der Nähe des oberen Endes 65. Im Bereich der zylindrischen Erweiterung 67 und in dem Bereich darunter hat die Pipettenspitze im Inneren einen Dichtsitz 68.According to Fig. 3 and 4th are pipette tips 6 clamped on the approaches 5. The pipette tips 6 are tubes with a tip opening 62 at the lower end 63 and a push-on opening 64 at the upper end 65. The inner diameter and the outer diameter of the pipette tip 6 generally increase from the tip opening 62 to the push-on opening 64. In the example they have Pipette tips 6 have a plurality of conical regions 64, 65, 66 and a cylindrical extension 67 in the vicinity of the upper end 65. In the region of the cylindrical extension 67 and in the region below, the pipette tip has a sealing seat 68 on the inside.

Gemäß Fig. 3 und 4 sind die Ansätze 5 des Pipettierkopfs 1 durch die Aufstecköffnungen 64 in die Pipettenspitzen 6 eingeführt. Die O-Ringe 24, 25 sind auf Höhe des Dichtsitzes 68 angeordnet. Hierdurch werden die O-Ringe 24, 25 etwas in radialer Richtung zusammengedrückt, sodass die Pipettenspitzen 6 auf den Ansätzen 5 festklemmen und gegenüber den Ansätzen 5 abgedichtet sind. Da die O-Ringe 24, 25 aus weichelastischem Material bestehen und die Pipettenspitzen 6 ansonsten keinen Kontakt mit den Ansätzen 5 aufweisen, sind die Aufsteckkräfte zum Aufstecken der Pipettenspitzen 6 auf die Ansätze 5 verhältnismäßig klein.According to Fig. 3 and 4th the shoulders 5 of the pipetting head 1 are inserted into the pipette tips 6 through the plug-on openings 64. The O-rings 24, 25 are arranged at the level of the sealing seat 68. As a result, the O-rings 24, 25 are compressed somewhat in the radial direction, so that the pipette tips 6 clamp on the shoulders 5 and are sealed off from the shoulders 5. Since the O-rings 24, 25 consist of soft elastic material and the pipette tips 6 are otherwise not in contact with the projections 5, the push-on forces for attaching the pipette tips 6 to the projections 5 are relatively small.

In Fig. 5 sind die gemessenen Aufsteckkräfte beim Aufstecken von Pipettenspitzen in Abhängigkeit vom Weg des Pipettierkopfes für einen erfindungsgemäßen Pipettierkopf 1 mit acht Kanälen und zwei O-Ringen 24, 25 auf jedem Ansatz 5 und einen herkömmlichen Pipettierkopf mit acht Kanälen ohne O-Ringe 24, 25 auf den Ansätzen nebeneinander dargestellt. Gemäß den drei Kurven links im Diagramm steigen bei Verwendung eines herkömmlichen Pipettierkopfs die Aufsteckkräfte stark an, bis sie hinreichend fest und abdichtend auf den Ansätzen aufsitzen. Dies ist bei einer Aufsteckkraft von 120 Newton und bei einer Verlagerungen des Pipettierkopfes von 2,2 mm gegeben. Gemäß den rechts in dem Diagramm eingetragenen Kurven wird bereits bei Aufsteckkräften von ca. 30 Newton und einer Verlagerung des Pipettierkopfes von 2 mm eine hinreichend feste und abdichtende Verbindung hergestellt. Hierbei werden allein die O-Ringe 24, 25 elastisch verformt. Oberhalb dieses Wertes steigen die Aufsteckkräfte steil an, da hierfür auch eine Verformung der Pipettenspitzen 6 erforderlich ist.In Fig. 5 are the measured attachment forces when attaching pipette tips as a function of the path of the pipetting head for an inventive pipetting head 1 with eight channels and two O-rings 24, 25 on each attachment 5 and a conventional pipetting head with eight channels without O-rings 24, 25 on the Approaches shown side by side. According to the three curves on the left in the diagram, when using a conventional pipetting head, the push-on forces increase sharply until they are seated on the attachments with sufficient firmness and sealing. This is the case with an attachment force of 120 Newtons and a displacement of the pipetting head of 2.2 mm. According to the curves on the right in the diagram, an adequately firm and sealing connection is established even with attachment forces of approx. 30 Newton and a displacement of the pipetting head of 2 mm. Here, only the O-rings 24, 25 are elastically deformed. Above this value, the push-on forces rise steeply, since this also requires the pipette tips 6 to be deformed.

Durch die verringerten Aufsteckkräfte sind auch die Kräfte für das Abwerfen der Pipettenspitzen 6 von den Ansätzen 5 verringert.The reduced plug-on forces also reduce the forces for throwing off the pipette tips 6 from the projections 5.

Nachfolgend wird anhand der Fig. 6 bis 9 die erfindungsgemäße Verwendung erläutert. Gemäß Fig. 6 hat ein Laborautomat 70 eine Vielzahl Toleranzen, welche die Positionierung der Spitzenöffnung 64 von Pipettenspitzen 6 in vertikaler Richtung beeinflussen. Zu diesen Toleranzen gehören die Toleranzen der Positionierung eines Mehrachsübertragers 71 (Roboterarm oder anderes Übertragungssystem). Hinzu kommen die Toleranzen der Fixierung eines Pipettierkopfes 1 (Pipettierwerkzeugs) in der am Mehrachsübertrager 71 gehaltenen Werkzeugaufnahme 72. Des Weiteren sind Herstellungstoleranzen des Pipettierkopfes 1 zu berücksichtigen. Darüber hinaus weisen die Ansätze 5 zur Aufnahme der Pipettenspitzen 6 und die Pipettenspitzen 6 selber Toleranzen auf. Weitere Toleranzen haben Mikrotiterplatten 73 und Adapter 74 zur Positionierung der Mikrotiterplatten 73 auf einer Arbeitsfläche 75 (Deck) des Laborautomaten 70. Schließlich weist auch die Arbeitsfläche 75 selber Toleranzen auf.The following is based on the 6 to 9 the use of the invention explained. According to Fig. 6 an automatic laboratory machine 70 has a large number of tolerances which influence the positioning of the tip opening 64 of pipette tips 6 in the vertical direction. These tolerances include the tolerances of the positioning of a multi-axis transmitter 71 (robot arm or other transmission system). In addition, there are the tolerances of the fixation of a pipetting head 1 (pipetting tool) in the tool holder 72 held on the multi-axis transmitter 71. Furthermore, manufacturing tolerances of the pipetting head 1 must be taken into account. In addition, the approaches 5 for receiving the pipette tips 6 and the pipette tips 6 themselves have tolerances. Microtiter plates 73 and adapters 74 for positioning the microtiter plates 73 on a work surface 75 (deck) of the laboratory automat 70 have further tolerances. Finally, the work surface 75 itself also has tolerances.

Insbesondere bei Verwendung von Mehrkanal-Pipettierköpfen 1 ist die exakte Positionierung der einzelnen Pipettenspitzen 6 nicht möglich, da für sämtliche Pipettenspitzen 6 eine gleiche Höhe verwendet werden muss.In particular when using multi-channel pipetting heads 1, the exact positioning of the individual pipette tips 6 is not possible, since the same height must be used for all pipette tips 6.

Dies führt bei vielen Zielapplikationen, wie beispielsweise next-generationsequencing (NGS), zu Qualitätseinbußen durch verminderte Effizienz der Waschschritte und/oder verringerter Ausbeuten an Probenmaterial. Im schlimmsten Falle werden Kontaminationen verschleppt, z.B. wenn eine Probe unter einer anderen Phase aspiriert werden soll (z. B. Öl-überlagerte Proben) und Anteile der Überschichtung verschleppt werden.For many target applications, such as next-generation sequencing (NGS), this leads to quality losses due to reduced efficiency of the washing steps and / or reduced yields of sample material. In the worst case, contaminations are carried over, for example if a sample is to be aspirated under another phase (e.g. oil-covered samples) and parts of the overlay are carried over.

Die Verkleinerung von Toleranzbereichen führt zu einer geringeren Prozesssicherheit und damit zu einem erhöhten Risiko eines Probenverlustes. Außerdem löst sie das Problem nur teilweise, da bestimmte Toleranzbereiche nicht zu unterschreiten sind. Oftmals steigt auch der unmittelbare Bedarf an einer sehr genauen Justierung des Gerätes, um einzelne Toleranzen zu minimieren.The reduction in tolerance ranges leads to lower process reliability and thus to an increased risk of sample loss. In addition, it only partially solves the problem, since certain tolerance ranges are not to be undercut. Often the immediate need for a very precise adjustment of the device increases in order to minimize individual tolerances.

Das "surface-teaching" adressiert bestimmte Toleranzen auf dem System (z. B. Positionierungs-Offset und Tool-Toleranz), ist jedoch sehr arbeitsintensiv für den Anwender und erfordert einen hohen Aufwand. Weiterhin wird eine Vielzahl von Toleranzen nicht durch das surface-teaching abgefangen (z.B. Näpfchen-(Well-)Geometrie, Mikrotiterplattensitz auf Adapter, Pipettenspitzengeometrie, Pipettenspitzensitz, Werkzeugaufnahme usw.), da diese nicht während des Dosiervorgangs erfolgt, sondern im Vorfeld der Anwendung.The "surface teaching" addresses certain tolerances on the system (e.g. positioning offset and tool tolerance), but is very labor intensive for the user and requires a lot of effort. Furthermore, a large number of tolerances are not covered by surface teaching (e.g. well (well) geometry, microtiter plate seat on adapter, pipette tip geometry, pipette tip seat, tool holder etc.), as this does not take place during the dosing process, but in advance of the application.

Die Verwendung von zwei O-Ringen 24, 25 auf jedem Ansatz 5 ermöglicht es, unbekannte Toleranzketten durch geringe Unterschiede des Sitzes der Pipettenspitzen bei gleichbleibender Dosierqualität zu erlauben. Das Verfahren besteht aus drei Teilschritten:
Gemäß Fig. 7 werden mehrere Pipettenspitzen 6 auf einem Ein- oder Mehrkanal-Pipettierkopf 1 aufgenommen. Nach erfolgter Aufnahme der Pipettenspitzen 6 auf den Ansätzen 5 des Pipettierkopfes 1 befinden sich alle Pipettenspitzen 6 auf vergleichbarer Höhe und können unter geringem Kraftaufwand noch eine weitere Strecke auf die Ansätze 5 aufgeschoben werden.
The use of two O-rings 24, 25 on each attachment 5 makes it possible to allow unknown tolerance chains due to slight differences in the fit of the pipette tips with the same dosing quality. The process consists of three steps:
According to Fig. 7 Several pipette tips 6 are received on a single or multi-channel pipetting head 1. After the pipette tips 6 have been picked up on the attachments 5 of the pipetting head 1, all pipette tips 6 are at a comparable height and can be pushed onto the attachments 5 a further distance with little effort.

Durch eine dedizierte Bewegung in vertikaler Richtung unter den Bodentoleranzbereich einer Oberfläche (z.B. den Boden einer Mikrotiterplatte 73) werden die Pipettenspitzen 6 unterschiedlich weit auf die jeweiligen Ansätze 5 gedrückt. Bei gleicher Ausrichtung der Ansätze 5 in vertikaler Richtung verfügen die einzelnen Pipettenspitzen 6 nach diesem Schritt über individuelle Höhen, welche durch die unbekannte Bodengeometrie und die Toleranzketten determiniert wurden. Dies ist in Fig. 8 gezeigt.By a dedicated movement in the vertical direction below the soil tolerance range of a surface (e.g. the bottom of a microtiter plate 73) the pipette tips 6 are pressed onto the respective approaches 5 to different extents. With the same orientation of the lugs 5 in the vertical direction, the individual pipette tips 6 have individual heights after this step, which heights were determined by the unknown base geometry and the tolerance chains. This is in Fig. 8 shown.

Danach wird durch eine kleine Bewegung des Pipettierkopfs 1 nach oben ein Spalt x zwischen den unteren Enden 63 der Pipettenspitzen 6 und der Oberfläche des Gefäßes (z.B. Mikrotiterplatte 73) erzeugt. Dieser Spalt x wird zur Aspiration von Flüssigkeit in die Pipettenspitzen 6 benötigt, um das Blockieren der Pipettenspitzen 6 zu vermeiden. Durch die individuelle Positionierung der Pipettenspitzen 6 haben nach diesem Verfahren die unteren Enden sämtlicher Pipettenspitzen 6 denselben Abstand von der Oberfläche des Gefäßes. Dies ist in Fig. 9 dargestellt.Then a small movement of the pipetting head 1 upwards creates a gap x between the lower ends 63 of the pipette tips 6 and the surface of the vessel (eg microtiter plate 73). This gap x is required for aspiration of liquid into the pipette tips 6 in order to prevent the pipette tips 6 from blocking. Due to the individual positioning of the pipette tips 6, the lower ends of all pipette tips 6 have the same distance from the surface of the vessel according to this method. This is in Fig. 9 shown.

Vorteilhaft an diesem Verfahren ist, dass sämtliche (bekannten und unbekannten) Toleranzen bei jedem Dosierschritt vollständig ausgeglichen werden. Ferner erfolgt dieser Prozess automatisch, da er durch den Laborautomaten 70 ohne Mehraufwand für den Benutzer ausgeführt werden kann. Das Verfahren wird während eines Laufes des Laborautomaten 70 mit den individuellen Kombinationen an Pipettenspitzen 6 und den entsprechenden individuellen Kavitäten verwendeten Einfach- oder Mehrfachgefäße (z.B. Mikrotiterplatten 73) durchgeführt.The advantage of this method is that all (known and unknown) tolerances are completely compensated for in each metering step. Furthermore, this process takes place automatically since it can be carried out by the laboratory automat 70 without additional effort for the user. The method is carried out during a run of the laboratory automat 70 with the individual combinations of pipette tips 6 and the corresponding individual cavities single or multiple vessels (eg microtiter plates 73).

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
PipettierkopfPipetting head
22nd
Gehäuse (Träger)Housing (carrier)
3, 43, 4
GehäuseschaleHousing shell
55
Ansatz (Zapfen)Neck
66
PipettenspitzePipette tip
77
Befestigungsplatte (Trägerplatte)Mounting plate (carrier plate)
88th
BefestigungszapfenMounting pin
99
Kolben-ZylindereinheitPiston-cylinder unit
1010th
Zylindercylinder
1111
Kolbenpiston
1212
AußengewindeExternal thread
1313
Innengewindeinner thread
1414
DurchgangslochThrough hole
1515
GehäusewandHousing wall
1616
Absatzparagraph
1717th
oberer zylindrischer Abschnittupper cylindrical section
1818th
unterer zylindrischer Abschnittlower cylindrical section
1919th
konischer Abschnittconical section
2020th
obere Einrichtungen zur axialen Lagesicherungupper devices for axial position securing
2121st
obere Ringnutupper ring groove
2222
untere Einrichtungen zur axialen Lagesicherunglower devices for axial securing of position
2323
untere Ringnutlower ring groove
24, 2524, 25
O-RingeO-rings
2626
Innenrauminner space
2727th
VerbindungslochConnection hole
2828
LaufbuchseLiner
2929
Bohrungdrilling
3030th
zylindrischer Kolbenkopfcylindrical piston head
3131
Kolbenkopf-RingnutPiston head ring groove
3232
GehäusewandHousing wall
3333
KolbenplattePiston plate
3434
Kanälechannels
3535
KanalwandCanal wall
3636
KanalschulterCanal shoulder
3737
SchlitzöffnungSlot opening
3838
StirnöffnungForehead opening
3939
GewindemutterThreaded nut
4040
oberer Zapfenabschnittupper pin section
4141
VerbindungselementFastener
4242
mittlerer Zapfenabschnittmiddle pin section
4343
unterer Zapfenabschnittlower pin section
4444
Bohrungdrilling
4545
LängsnutLongitudinal groove
4646
Flügelwing
4747
Spindelspindle
4848
Gewindethread
4949
LagerzapfenBearing journal
5050
Kugellagerball-bearing
5151
LagerbuchseBearing bush
5252
LagerträgerBearing bracket
5353
GewindestiftGrub screw
5454
MitnehmerCarrier
5555
Schlitzslot
5656
ZylinderstiftDowel pin
5757
AbstreifplatteScraper plate
5858
DurchgangslochThrough hole
5959
GestängeLinkage
6060
Ausbuchtungbulge
6161
MitnehmerCarrier
6262
SpitzenöffnungTip opening
6363
unteres Endelower end
6464
AufstecköffnungPush-on opening
6565
oberes Endetop end
64, 65, 6664, 65, 66
konische Bereicheconical areas
6767
zylindrische Erweiterungcylindrical extension
6868
DichtsitzSealing seat
7070
LaborautomatLaboratory machine
7171
Mehrachsübertrager (Roboterarm)Multi-axis transformer (robot arm)
7272
WerkzeugaufnahmeTool holder
7373
MikrotiterplatteMicrotiter plate
7474
Adapteradapter
7575
ArbeitsflächeWork surface

Claims (15)

Pipettierkopf für eine Pipettiervorrichtung umfassend: - einen Träger (2), - mindestens einen an dem Träger (2) gehaltenen Ansatz (5) zum Aufklemmen von Pipettenspitzen (6) und - zwei auf dem Ansatz (5) gehaltene O-Ringe (24, 25) aus einem Elastomer, - wobei die beiden O-Ringe (24, 25) und der Ansatz (5) ausgebildet sind, eine Pipettenspitze (6) allein durch Verformung der beiden O-Ringe (24, 25) auf dem Ansatz (5) festzuklemmen. A pipetting head for a pipetting device comprising: - a carrier (2), - At least one on the carrier (2) held approach (5) for clamping pipette tips (6) and two O-rings (24, 25) made of an elastomer held on the shoulder (5), - The two O-rings (24, 25) and the shoulder (5) are designed to clamp a pipette tip (6) solely by deforming the two O-rings (24, 25) on the shoulder (5). Pipettierkopf nach Anspruch 1, bei dem die O-Ringe (24, 25) aus einem weichen Gummi, Silikon oder thermoplastischen Elastomer hergestellt sind.A pipetting head according to claim 1, wherein the O-rings (24, 25) are made of a soft rubber, silicone or thermoplastic elastomer. Pipettierkopf nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Ansatz (5) Einrichtungen zur axialen Lagesicherung (20, 22) aufweist, die ausgebildet sind, jeden der beiden O-Ringe (24, 25) in einer bestimmten oberen und in einer bestimmten unteren Position abzustützen und eine Verformung der beiden O-Ringe (24, 25) in radialer Richtung zuzulassen.Pipetting head according to Claim 1 or 2, in which the extension (5) has devices for axially securing the position (20, 22) which are designed to position each of the two O-rings (24, 25) in a specific upper and in a specific lower position supported and allow deformation of the two O-rings (24, 25) in the radial direction. Pipettierkopf nach Anspruch 3, bei dem die Einrichtungen zur axialen Lagesicherung (20, 22) am Umfang des Ansatzes umlaufende Ringnuten (21, 23) sind, die mindestens einen O-Ring (24, 25) teilweise aufnehmen, oder ein oder mehrere Vorsprünge am Umfang des Ansatzes sind, die zwischen sich mindestens einen O-Ring (24, 25) aufnehmen.Pipetting head according to Claim 3, in which the devices for the axial securing of position (20, 22) on the circumference of the attachment are circumferential annular grooves (21, 23) which partially accommodate at least one O-ring (24, 25), or are one or more projections on the circumference of the approach, which receive at least one O-ring (24, 25) between them. Pipettierkopf nach einem der Ansprüche 1-4, bei dem der Ansatz (5) mindestens einen konischen Abschnitt (19) aufweist und/oder bei dem der Ansatz (5) mindestens einen zylindrischen Abschnitt (17, 18) aufweist.Pipetting head according to one of claims 1-4, in which the extension (5) has at least one conical section (19) and / or in which the extension (5) has at least one cylindrical section (17, 18). Pipettierkopf nach Anspruch 4 und 5, bei dem der Ansatz (5) oben einen oberen zylindrischen Abschnitt (17), unten einen unteren zylindrischen Abschnitt (18), dazwischen einen sich von oben nach unten verjüngenden konischen Abschnitt (19) und zwischen dem oberen zylindrischen Abschnitt (17) und dem konischen Abschnitt (19) obere Einrichtungen zur axialen Lagesicherung (20) und zwischen dem konischen Abschnitt (19) und dem unteren zylindrischen Abschnitt (18) untere Einrichtungen zur axialen Lagesicherung (22) aufweist.Pipetting head according to Claims 4 and 5, in which the extension (5) has an upper cylindrical section (17) at the top, a lower cylindrical section (18) at the bottom, a conical section (19) tapering from top to bottom and between the upper cylindrical section Section (17) and the conical section (19) has upper devices for axial position securing (20) and between the conical section (19) and the lower cylindrical section (18) lower devices for axial position securing (22). Pipettierkopf nach einem der Ansprüche 1-6, bei dem der obere O-Ringe (24) einen größeren Innendurchmesser und / oder einen Querschnitt mit einem größeren Durchmesser als der untere O-Ring (25) aufweist.Pipetting head according to one of claims 1-6, wherein the upper O-ring (24) has a larger inner diameter and / or a cross section with a larger diameter than the lower O-ring (25). Pipettierkopf nach einem der Ansprüche 1-7, bei dem der Durchmesser des Querschnittes des oberen O-Ringes (24) größer ist als die Tiefe der oberen Ringnut (21) und/oder die Breite der oberen Ringnut (21) gleich oder größer ist als der Durchmesser des Querschnitts des oberen O-Ringes (24) und/oder der Durchmesser des Querschnittes des unteren O-Ringes (25) größer ist als die Höhe der unteren Ringnut (23) und/oder bei dem die Breite der unteren Ringnut (23) gleich oder größer ist als der Durchmesser des Querschnittes des unteren O-Ringes (25).Pipetting head according to one of claims 1-7, wherein the diameter of the cross section of the upper O-ring (24) is greater than the depth of the upper annular groove (21) and / or the width of the upper annular groove (21) is equal to or greater than the diameter of the cross section of the upper O-ring (24) and / or the diameter of the cross section of the lower O-ring (25) is greater than the height of the lower ring groove (23) and / or the width of the lower ring groove (23 ) is equal to or larger than the diameter of the cross section of the lower O-ring (25). Pipettierkopf gemäß einem der Ansprüche 1-8, der in einer oder mehreren Reihen parallel nebeneinander angeordnete Ansätze (5) aufweist.Pipetting head according to one of Claims 1-8, which has lugs (5) arranged next to one another in parallel in one or more rows. Pipettierkopf nach einem der Ansprüche 1-9, bei der die Ansätze (5) fest mit dem Träger (2) verbunden sind.Pipetting head according to one of claims 1-9, in which the lugs (5) are fixedly connected to the carrier (2). Pipettervorrichtung oder Transfervorrichtung umfassend einen Pipettierkopf (1) gemäß einem der Ansprüche 1-10.Pipetting device or transfer device comprising a pipetting head (1) according to one of Claims 1-10. Pipettierstation oder Pipettierautomat oder Laborautomat (70) umfassend eine Pipettiervorrichtung und/oder eine Transfervorrichtung gemäß Anspruch 11.Pipetting station or automatic pipetting device or automatic laboratory device (70) comprising a pipetting device and / or a transfer device according to claim 11. Verwendung eines Pipettierkopfs (1) gemäß einem der Ansprüche 1-10, einer Pipettiervorrichtung oder Transfervorrichtung gemäß Anspruch 11 oder einer Pipettierstation, eines Pipettierautomaten oder eines Laborautomaten (70) gemäß Anspruch 12, bei der - auf jeden Ansatz (5) des Pipettierkopfs (1) eine Pipettenspitze (6) aufgeklemmt wird, - der Pipettierkopf (1) verlagert wird, bis jede aufgeklemmte Pipettenspitze (6) mit ihrem unteren Ende (63) Kontakt mit einem Gefäß (73) hat, das auf einer Arbeitsfläche (75) bereitgestellt wird, - der Pipettierkopf (1) verlagert wird, bis das untere Ende (63) jeder aufgeklemmten Pipettenspitze (6) bis auf einen bestimmten Abstand (x) von einem Boden des Gefäßes (73) entfernt ist und - Flüssigkeit aus dem Gefäß (73) in jede aufgeklemmte Pipettenspitze (6) aufgenommen wird. Use of a pipetting head (1) according to one of claims 1-10, a pipetting device or transfer device according to claim 11 or a pipetting station, an automatic pipetting device or a laboratory machine (70) according to claim 12, in which - A pipette tip (6) is clamped onto each attachment (5) of the pipetting head (1), the pipetting head (1) is displaced until each clamped pipette tip (6) has with its lower end (63) contact with a vessel (73) which is provided on a work surface (75), - The pipetting head (1) is displaced until the lower end (63) of each clamped pipette tip (6) is at a certain distance (x) from a bottom of the vessel (73) and - Liquid from the vessel (73) is taken up in each clamped pipette tip (6). Verwendung nach Anspruch 13, bei der der Pipettierkopf (1) verlagert wird, bis sämtliche aufgeklemmten Pipettenspitzen (6) mit den unteren Enden (63) zugleich Kontakt mit dem Boden des Gefäßes (73) aufweisen und danach der Pipettierkopf (1) verlagert wird, bis die unteren Enden (63) sämtlicher Pipettenspitzen (6) einen bestimmten Abstand vom Boden des Gefäßes (73) aufweisen.Use according to claim 13, in which the pipetting head (1) is displaced until all the clamped-on pipette tips (6) with the lower ends (63) are simultaneously in contact with the bottom of the vessel (73) and the pipetting head (1) is then displaced, until the lower ends (63) of all pipette tips (6) are at a certain distance from the bottom of the vessel (73). Verwendung nach Anspruch 13 oder 14, bei der der Pipettierkopf (1) ein Mehrkanal-Pipettierkopf ist und das Gefäß eine Mikrotiterplatte (73) ist.Use according to claim 13 or 14, wherein the pipetting head (1) is a multi-channel pipetting head and the vessel is a microtiter plate (73).
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