EP3831487B1 - Pipette für den gebrauch mit einer pipettenspitze und pipettenspitze für den gebrauch mit einer pipette - Google Patents

Pipette für den gebrauch mit einer pipettenspitze und pipettenspitze für den gebrauch mit einer pipette Download PDF

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EP3831487B1
EP3831487B1 EP19214100.0A EP19214100A EP3831487B1 EP 3831487 B1 EP3831487 B1 EP 3831487B1 EP 19214100 A EP19214100 A EP 19214100A EP 3831487 B1 EP3831487 B1 EP 3831487B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pipette
tip
rod
clamping
plunger
Prior art date
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Active
Application number
EP19214100.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3831487A1 (de
Inventor
Matthias KUNSCH
Jens Wilmer
Sönke BECKER
Burkhardt Reichmuth
Holger Link
Peter Molitor
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eppendorf SE filed Critical Eppendorf SE
Priority to EP19214100.0A priority Critical patent/EP3831487B1/de
Publication of EP3831487A1 publication Critical patent/EP3831487A1/de
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Publication of EP3831487B1 publication Critical patent/EP3831487B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • B01L3/021—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids
    • B01L3/0217—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids of the plunger pump type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • B01L3/0275—Interchangeable or disposable dispensing tips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0478—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure pistons

Definitions

  • the invention relates to a pipette for use with a pipette tip and a pipette tip for use with a pipette.
  • the liquids can in particular be homogeneous (single-phase) liquids consisting of a single liquid component or a homogeneous mixture of several liquid components (solutions). Furthermore, the liquids can be heterogeneous (multi-phase) mixtures of a liquid with another liquid (emulsions) or a solid (suspensions).
  • Pipettes have a stem-shaped pipette housing with a pin (approach) at the bottom for clamping a pipette tip.
  • the pin is often a conical, cylindrical or partially conical and cylindrical projection and is also referred to as a “working cone”.
  • a pipette tip is a hollow tube with a tip opening at the bottom and an attachment opening at the top, with which the pipette tip can be clamped onto the cone. The liquid is absorbed into the pipette tip and released from it. The intake and delivery of the liquid is controlled using the pipette.
  • Fixed volume pipettes are used for pipetting constant volumes. With variable pipettes, the volume to be dosed can be adjusted.
  • a mechanical counter is used to display the set volume.
  • the stroke of a drive device can be adjusted using an adjusting device that is coupled to the counter.
  • the pipette tip is removed from the base after use and can be replaced with a fresh pipette tip be replaced. This allows cross-contamination to be avoided during subsequent pipetting.
  • Air cushion pipettes have a piston-cylinder system in the pipette housing, which is connected via a channel to a through hole in the spigot.
  • Pipette tips for air cushion pipettes do not have an integrated piston.
  • By displacing the piston in the cylinder by means of the drive device an air cushion is moved in order to suck liquid into and eject liquid from a pipette tip clamped onto the pin.
  • the disadvantage of air cushion pipettes are dosing errors due to changes in the length of the air cushion due to the weight of the liquid sucked in and changes in temperature, air pressure and humidity. Contamination of the pipette by aerosols can also be problematic.
  • Air cushion pipettes are offered in different sizes, each with just one matching air cushion pipette tip with a certain nominal volume or several matching air cushion pipette tips with different nominal volumes that are close together. It is well known that air-cushion pipettes and air-cushion pipette tips are marked with a color code to make correct assignment easier. There is a risk of misinterpretation by the user, so that he or she uses the wrong combination of a pipette and a pipette tip.
  • Direct positive displacement pipettes are used with pipette tips with an integrated piston (direct positive displacement pipette tips).
  • This type of pipette has a pin for attaching the pipette tip and a drive device that can be coupled to the integrated piston (tip piston) for moving the piston.
  • the piston comes into direct contact with the liquid, eliminating the adverse effects of an air cushion.
  • Positive displacement pipettes are particularly suitable for dosing liquids with high vapor pressure Viscosity or high density and applications in molecular biology where freedom from aerosols is important to avoid contamination.
  • Air cushion and positive displacement pipette tips for single use or reuse are made of plastic or glass.
  • the drive device has a lifting rod for displacing a piston in a pipette tip, which has a hollow lower lifting rod part and an upper lifting rod part inserted from above into the lower lifting rod part.
  • the upper lifting rod part is connected to a control element which protrudes from an upper end of the pipette housing.
  • a Mastertip ® pipette tip from Eppendorf AG with a nominal volume of 20 ⁇ l can be clamped onto a pipette spigot.
  • the control element By pressing the control element, the lifting rod can be moved downwards so that an upper end of the piston rod of a tip piston of the pipette tip is pressed into the lower lifting rod part.
  • a spring device When the lifting rod is moved downwards to a lower stop, a spring device is preloaded. After the control element is relieved, the spring device moves the lifting rod up to an upper stop, whereby the tip piston is taken along and liquid can be sucked into the pipette tip. The sucked-in liquid can be released by pressing the control element again until it reaches the bottom stop.
  • the user To release the pipette tip, the user must press the control element with increased force so that another spring device compresses, the upper lifting rod part is displaced downwards in the lower lifting rod part, the piston is pushed out of the lower lifting rod part and the pipette tip is pushed off the pin.
  • the Biomaster ® pipette and the Mastertip ® pipette tips are designed for pipetting in the volume range from 1 ⁇ l to 20 ⁇ l.
  • the pipette tip When pipetting highly viscous liquids, the pipette tip can become detached from the pipette. In particular, when sucking in If highly viscous liquids enter the pipette tip, the lifting rod can be pulled off the piston rod.
  • the US 9,931,626 B2 and the FR 3 012 883 A1 describe a pipette system that includes a pipette and a pipette tip with an integrated tip plunger.
  • the pipette has a pin onto which a tip cylinder of the pipette tip can be clamped.
  • the pipette has a gripping device with gripping pliers for clamping the upper end of the tip piston.
  • the upper end of the tip piston includes an insertion bevel at the upper end of a cylindrical rod section.
  • the gripping device can be moved downwards with the gripping tongs open into a position in which the gripping tongs are automatically closed so that they hold the upper end of the tip piston.
  • the gripping device has a locking of the gripping tongs in the open state, which includes a control element which is displaceably arranged within the gripping tongs.
  • the automatic switching from the open to the closed state is triggered by a displacement of the control element, which is brought about by the control element resting on the upper end of the tip piston when the gripping device is moved downwards.
  • the gripper is pressed into the open state by a spring.
  • the gripping device is structurally complex.
  • the tip of the pipette must first be pressed into the tip cylinder and then the tip piston must be connected to the gripping device by pressing a control button downwards.
  • the control element To suck liquid into the pipette tip, the control element must be kept pressed from the time the pipette tip is clamped until the tip opening is immersed in the liquid. If the control element is released after clamping the pipette tip without absorbing liquid, it must be pressed again before sucking in liquid.
  • the EP 0 078 724 A1 describes a positive displacement pipette with a lifting rod with elastic arms at the lower end for clamping the upper end of a piston of a pipette tip.
  • the pipette tip has a tip piston that has an insertion bevel at the upper end and a cylindrical rod section directly adjacent to it.
  • the EP 2 574 402 B1 and the DE 199 48 818 A1 describe syringes with a coding and dosing devices with sensors that scan the coding of the inserted syringe and output a display that depends on the type of syringe.
  • the syringes are held by gripping levers or pawls on a syringe flange of the syringe barrel and grooves in the syringe plunger and are not clamped onto a pin and clamped into a hollow lifting rod like the direct displacement pipette tips.
  • the EP 691 158 B1 describes a pipetting system with a pipetting device and various interchangeable syringes which are coded by radial projections on the piston head of the piston.
  • the pipetting device scans the coding of the syringe attached to the pipetting device using light barriers and automatically identifies the coding.
  • the DE 199 15 066 C2 describes a pipetting system in which the pipetting device detects a reference point and a coding on the piston head during a relative movement between the piston head and a detection device with at least one light barrier.
  • the US 4,563,907 describes an automatic machine for dispensing and diluting fluids using interchangeable syringe systems, which recognizes the syringe type via the maximum extension length of the syringe plunger.
  • the DE 199 15 771 C1 describes a system for receiving and dispensing fluid volumes with a syringe holder and a syringe.
  • the syringe plunger includes an information carrier about the type, condition and/or purpose of the syringe, and a syringe plunger receptacle of the syringe holder has an information reader adapted to the information carrier.
  • the information carrier is formed by radial projections on the piston head, which press on microswitches of the information reader.
  • the DE 199 48 818 C2 describes another system for receiving and dispensing fluid volumes, in which the information is transmitted through an axially aligned recess is formed, which is arranged centrally in the front of the syringe plunger and is detected by the information reader.
  • the known systems use sensors or buttons to scan codes on the piston of the syringes. This is structurally complex and can lead to errors in scanning.
  • the invention is based on the object of creating a direct displacement pipette that enables a secure and easy-to-produce connection to a direct displacement pipette tip. Furthermore, the invention is based on the object of creating a direct displacement pipette tip which enables a secure and easy-to-produce connection to a direct displacement pipette.
  • the tip piston is firmly fixed in the lifting rod by the clamping spring.
  • at least one leg of the clamping spring projects into the axial bore of the lifting rod.
  • the compressive force of the clamping spring acts on the piston rod.
  • a circumferential insertion bevel is provided on it. Due to the insertion bevel, the clamping spring is spread when the piston rod is inserted into the axial bore. The clamping spring then acts on the piston rod with a correspondingly high pressure force. This greatly increases the static friction on the piston rod and securely fixes it in the lifting rod.
  • the tip piston can have a clamping groove in which the clamping spring engages. This creates a positive fit and a high holding force.
  • the elastically deformable clamping spring in conjunction with the insertion bevel and the clamping groove ensure that the piston is clamped to the lifting rod as simply as possible.
  • the insertion bevel and clamping groove are combined, the insertion bevel allows the clamping spring to be easily inserted into the clamping groove.
  • the clamping of the clamping device on the piston rod is clearly evident in a change in the clamping force acting on the piston rod when the lifting rod is pushed on.
  • the significant change in the clamping force is due to the fact that, according to the spring curve of the clamping spring, the clamping force clearly depends on the deformation of the clamping spring Clamping spring depends and strong changes in the clamping force are possible with a clamping spring. This indicates that the clamping device securely clamps the piston rod in the lifting rod.
  • the user receives tactile feedback and with electrically driven pipettes, clamping can be monitored by checking the course of the clamping force when clamping the pipette tip.
  • the pipette and the pipette tip enable the piston rod to be securely fastened in the lifting rod with little construction effort.
  • the force required to clamp the pipette tip to the pipette can be kept low by the clamping spring and the insertion bevel and the clamping groove. Clamping the piston rod in the lifting rod can be done at the same time as clamping the tip cylinder onto the pipette spigot. For this it is not necessary to additionally move the lifting rod downwards.
  • the pipette can be ready for pipetting immediately after the pipette tip has been clamped on. To absorb liquid into the clamped pipette tip, you only need to move the lifting rod upwards.
  • the clamping slot is aligned perpendicular to the axial bore of the lifting rod, i.e. its longitudinal axis extends perpendicular to the axial bore of the lifting rod. In this way, in particular, a precise alignment of the clamping spring with a circular clamping groove of the piston rod is achieved.
  • the lifting rod has two diametrically opposed clamping slots on the outer circumference and a clamping spring which engages with two legs in the clamping slots, projects into the axial bore and sits between the two legs on the outer circumference of the lifting rod.
  • a particularly secure connection to the pipette with the pipette tip can be achieved, since the Clamping spring clamps the piston rod between both legs.
  • the two legs preferably engage from different sides in a clamping groove in the piston rod.
  • the lifting rod has a circumferential clamping spring groove on the outer circumference, the clamping slot is located at the base of the clamping spring groove and the clamping spring sits in the clamping spring groove on the outer circumference of the lifting rod.
  • the clamping spring is additionally secured to the lifting rod by the clamping spring groove.
  • the lifting rod has a clamping spring groove with two diametrically opposed clamping slots at the base, the clamping spring has two legs and both legs engage in the clamping slots.
  • the clamping spring has a U-shape.
  • the curved bridging section of the U-shape sits on the outer circumference of the lifting rod and connects the two legs together. At least one of the legs engages in a clamping slot. Both legs preferably engage in clamping slots.
  • the clamping spring has an inclining U-shape, so that the distance between the two legs decreases towards the free ends of the legs. Thanks to the falling U-shape, the clamping spring can be secured against slipping sideways from the lifting rod.
  • the clamping spring is a snap ring or another locking ring.
  • the clamping spring is bent from a spring steel wire.
  • the clamping spring is punched out of a sheet of spring steel.
  • the drive device of the pipette is a manually drivable, mechanical drive device. This drive device is driven manually by the user of the pipette during pipetting.
  • the mechanical drive device has a Pipette housing protruding control element which can be displaced relative to the pipette housing in the axial direction of the lifting rod and is coupled to the lifting rod. The pipette is powered by manually operating the control element.
  • the drive device has a transmission mechanism coupled to the lifting rod and the operating element, which is designed to shift the lifting rod alternately upwards and downwards during successive downward displacements of the operating element, between which the operating element is displaced upwards.
  • This embodiment is advantageous for an operating element that can be displaced in the longitudinal direction of the pin to drive the drive device.
  • the lifting rod is in a lower position.
  • the control element is moved downwards for the first time, the lifting rod is moved up from the lower position to the upper position and liquid can be sucked into the pipette tip.
  • the control element is subsequently moved upwards, the lifting rod maintains its upper position.
  • the control element is subsequently moved downwards, the lifting rod is moved back to the lower position and the liquid absorbed can be released. This sequence can be repeated as often as desired.
  • the lifting rod can be moved to the lower position and the piston rod clamped when the control element is first moved downwards.
  • the control element is subsequently moved upwards, the lifting rod maintains its lower position. Only when the control element is subsequently moved downwards is the lifting rod moved upwards and liquid can be sucked into the pipette tip. The further process until the liquids are dispensed is as in the example above.
  • the drive device is an electrically driven drive device.
  • This drive device includes an electric motor that drives the lifting rod.
  • the electric motor is coupled to the lifting rod via a transmission mechanism.
  • the transmission mechanism is a mechanism that converts the rotary movements generated by the electric motor into a linear movement of the lifting rod.
  • the electrically driven drive device comprises an electronic control device coupled to the electric motor, wherein the electronic control device is designed to measure the force for the displacement of the lifting rod and, based on changes in the force, to determine which pipette tip is from a pipette tip family comprising different types of pipette tips , which are characterized by piston rods of different heights, are clamped onto the piston rod by pushing the lifting rod with the axial bore and the clamping device.
  • This embodiment takes advantage of the fact that when the lifting rod is pushed onto the piston rod, variable frictional forces are effective between the lifting rod and the piston rod. As already mentioned, the changes in friction forces are particularly pronounced due to the clamping spring.
  • the course of the force to be applied to displace the lifting rod depends on the length of the rod section of the piston rod protruding upwards from the clamping groove.
  • the electronic control device determines the tip type of the pipette tip clamped onto the pipette by evaluating the course of the force for displacing the lifting rod.
  • the electronic control device is designed such that the lifting rod is arranged in an upper position before a pipette tip is clamped on.
  • the tip cylinder is first clamped onto the pin.
  • the piston rod can then be clamped in the lifting rod by pushing the lifting rod onto the piston rod.
  • the lifting rod can be automatically moved to the upper position after switching on the pipette and/or after ejecting a pipette tip.
  • the force for displacing the lifting rod is measured starting from a defined starting point from which the lifting rod moves towards the piston rod for coupling.
  • the impact of the lifting rod on the upper end of the piston rod can be detected by the first increase in the force for displacing the lifting rod and further information can be obtained for determining the tip type.
  • the current consumption of the electric motor when the lifting rod is displaced is measured as a measure of the force for displacing the lifting rod.
  • An increase in force is associated with a corresponding increase in power consumption.
  • the electronic control device is designed to measure the force for displacing the lifting rod when the pipette tip is thrown off the pipette. By evaluating the force curve when the pipette tip is ejected, it can be determined that the pipette tip was ejected correctly from the pipette. This is particularly advantageous for monitoring the operation of remote-controlled or automatic devices Pipettes and pipettes in remote-controlled or automatic systems.
  • the pipette is a single-channel pipette.
  • the single-channel pipette has only a single pin and a single lifting rod for use with a single pipette tip.
  • the pipette is a multi-channel pipette.
  • a multichannel pipette has multiple lugs and cones for simultaneous use with multiple pipette tips.
  • the pipette is a hand pipette. This is a pipette that can be held and operated by the user with one hand when pipetting.
  • the pipette has a stem-shaped pipette housing.
  • a stem-shaped pipette housing is particularly advantageous if the pipette is designed as a hand pipette, since the stem-shaped pipette housing is convenient for handling by the user.
  • the pin is arranged at the lower end of the pipette housing.
  • the pipette is part of an automatic dosing machine or a laboratory machine.
  • the pin has a specific shape.
  • the pin is a conical, cylindrical, spherical (e.g. barrel-shaped) or sectionally conical and/or cylindrical and/or spherical projection.
  • the pin has several conical sections with different cone angles.
  • the pin can have at least one cylindrical section.
  • the second rod section has a clamping groove for engaging the at least one leg the clamping spring and the positive locking of the tip piston on the lifting rod.
  • the piston rod is cylindrical, preferably circular cylindrical.
  • the first rod section and the second rod section are circular cylindrical.
  • the insertion bevel is conical.
  • the tip piston has a disk arranged between the piston and the clamping groove and / or the second rod section and the tip cylinder has a circumferential shoulder or ribs below the seating area on the inner circumference, on which the disk rests in the tip cylinder in the lowest position of the tip piston rests on its underside.
  • the shoulder is the transition between a cylinder section with a larger inner diameter to a cylinder section arranged underneath with a smaller inner diameter of the tip cylinder.
  • the ribs protrude radially from the inner circumference into the interior of the tip cylinder, extend in the axial direction of the tip cylinder and the disk sits with its underside on the upper end of the ribs in the lowest position of the tip piston.
  • the tip piston By placing the disk on the shoulder or the ribs, the tip piston is supported in a defined position and prevents the tip piston from getting stuck in the tip cylinder when the lifting rod is clamped onto the piston rod. Furthermore, the disk can serve to center the tip piston so that the piston rod does not rest on the wall of the cylinder and can be gripped by clamping the lifting rod.
  • the tip piston is needle-shaped.
  • This type of execution is particularly suitable for pipette tips Smaller nominal volume is advantageous, in which the tip piston comprises a needle-shaped piston, which is guided in a sealing manner in the piston running area. Without the support of the tip piston via the disk on the shoulder or the ribs, the needle-shaped piston could be clamped in the piston running area due to its small conicity when the lifting rod is clamped onto the piston rod.
  • the tip piston has a conical section below the disk, which is supported with its outer circumference on the inner diameter of the circumferential shoulder or the ribs when the disk sits on the shoulder or the ribs. This additionally centers the tip piston in the tip cylinder. This makes it easier to push the lifting rod onto the piston rod.
  • the tip piston has a conical, downwardly tapering piston at the lower end, which, in the lowest position of the tip piston in the tip cylinder, is supported on a conical tip section at the lower end of the tip cylinder. This supports the tip piston in a defined position in the tip cylinder and prevents the tip piston from getting stuck in the tip cylinder when clamping the lifting rod.
  • This type of design is particularly advantageous for pipette tips with larger nominal volumes.
  • the tip piston has a disk below the clamping groove and/or the second rod section and above the conical piston, the outer circumference of which is supported on the inner circumference of the tip cylinder.
  • the disc also centers the tip piston in the tip cylinder. This makes it easier to push the lifting rod onto the piston rod.
  • the tip piston has a disk and a conical piston, with the bottom of the disk resting on the shoulder or on the ribs in the lowest piston position and the conical piston sitting on the conical tip section of the tip cylinder.
  • the tip piston has a conical section below the disk, which additionally centers the tip piston on the inner diameter of the circumferential shoulder or the ribs.
  • the inside diameter of the circumferential shoulder is the inside diameter of the cylinder portion of the tip cylinder that extends downward from the shoulder.
  • the inside diameter of the ribs is the inside diameter of a circle centered on the center axis of the tip cylinder that contacts the ribs on the inside edge on the inside.
  • the tip piston has a stop below the clamping groove and/or the second rod section for support on the edge of the hole at the lower end of the lifting rod.
  • the stop prevents the piston rod from being pressed so deeply into the receptacle of the lifting rod that liquid absorbed by the pipette tip cannot be completely released. Without the stop, this would occur, for example, when highly viscous liquid is pipetted.
  • a high force acts on the piston due to the high flow resistance of the liquid, which could push it deeper into the receptacle. This is prevented by placing the stop on the edge of the hole at the lower end of the lifting rod. This avoids pipetting errors.
  • the piston has a tip below the sealing area which has a steeper angle than the tip of the cylinder.
  • the seating area of the pipette tips has a bead running around the inner circumference of the tip cylinder for snapping with an annular groove of the pin running around the outer circumference of the pin of a pipette and/or the seating area of the pipette tips has an annular groove running around the inner circumference for snapping a bead running around the outer circumference of the cone of a pipette.
  • the pipette tip consists of one or more plastics. According to a further embodiment, the pipette tip consists of polypropylene and/or polyethylene, optionally with additives. According to a further embodiment, the tip cylinders are made of polypropylene and the tip pistons are made of polyethylene or PET.
  • the invention relates to a family of pipette tips comprising pipette tips of different tip types according to one of claims 9 to 15 or according to one of the embodiments of the pipette tips additionally described above, the piston rod protruding upwards with respect to the clamping groove or the insertion bevel by a height that is characteristic of the respective tip type.
  • the pipette tips of different tip types differ in the height of the piston rod with respect to the clamping groove or the insertion bevel.
  • the tip type of the pipette tip can therefore be determined based on the height of the piston rod with respect to the clamping groove or the insertion bevel.
  • pipette tips of different tip types differ from one another by one or more of the following features: nominal volume, shape, dimensions, material, coating Surface, with or without treatment of the surface, electrically insulating or electrically conductive, degree of purity. According to a further embodiment, the pipette tips of different tip types have different nominal volumes.
  • the invention relates to a pipette system comprising a pipette according to one of claims 1 to 8 or according to one of the previously described additional embodiments of the pipette and a pipette tip according to one of claims 9 to 15 or according to one of the previously described additional embodiments of the pipette tip or a family of pipette tips Claim 16 or according to one of the previously described additional embodiments of the pipette tip family.
  • the information refers to “top” and “bottom” as well as “vertical” and “horizontal” and terms derived therefrom such as: “above” and “below”, “upright” and “upside down” and “on top of each other” refer to an arrangement of the pipette in which the spigot is vertically aligned and is located at the downward-pointing end of the pipette housing.
  • this information refers to a vertical alignment of the central axis of the pipette tips, with the tip opening at the bottom and the attachment opening at the top.
  • a pipette 1 designed as a direct displacement pipette has a rod-shaped (eg cylindrical) pipette housing 2.
  • a hollow cylindrical shaft 3 projects downwards from the lower end of the pipette housing 2.
  • a pin 4 projects downwards from the lower end of the shaft 3, according to Fig. 1 and 4 has a through hole 5 with a through hole at the lower end. The inside diameter of the through hole 5 is smaller than the inside diameter of the shaft 3.
  • the pin 4 has an upper pin section 6 with the shape of a hollow cone and underneath a lower pin section 7 with the shape of a hollow cone.
  • the upper pin section 6 has a smaller cone angle than the lower pin section 7.
  • An annular groove 8 runs around the outer circumference of the pin 4 between the upper pin section 6 and the lower pin section 7.
  • the upper pin section 6, the annular groove 8 and the lower pin section 7 form first means for positively connecting the pipette to a pipette tip.
  • the annular groove 8 forms a clamping area 9 for a corresponding bead of a pipette tip.
  • the pin 4 has slots 10, 11 running in its longitudinal direction, preferably three, which are diametrically opposed to one another.
  • the slots 10, 11 extend from the lower end over the entire length of the pin 4.
  • a drive device 12 in the pipette housing 2 which includes a transmission element 13 in the form of a transmission rod 14, a transmission mechanism 15 and a drive element 16 in the form of a lifting rod 17. Furthermore, the drive device 12 includes an operating element 18 in the form of an operating lever 19, which is firmly connected to a support plate 21 via a web 20.
  • the support plate 21 has an oval shape with a wide rounded end and a narrow rounded end, with the operating lever 19 protruding from the edge of the narrow rounded end.
  • the carrier plate 21 has a first curved slot 22, which runs approximately parallel to the contour of the narrow, rounded end.
  • the carrier plate 21 has a rectangular first edge recess 23 in the middle of the first curved slot 22 on the side of the narrow rounded end.
  • the lifting rod 17 is guided from above into the shaft 3 and the pin 4.
  • Fig. 4 it is hollow and provided with an axial bore 24 which extends to a hole 25 in the lower end of the lifting rod 17.
  • Fig. 4 has two opposite longitudinal slots 26, which extend from its upper end in the longitudinal direction and end in front of its lower end.
  • the lower end of the lifting rod 17 forms a receptacle 27 for the upper end of a piston rod.
  • the lifting rod can also be provided with only a single longitudinal slot 26, so that it has a C-shaped cross section.
  • the lifting rod 17 has a circumferential clamping spring groove 28 in the unslotted area next to its lower end on the outer circumference.
  • clamping slots 29.1, 29.2 are clamping slots 29.1, 29.2 on two diametrically opposite sides in the lifting rod 17, in which the clamping spring groove 28 is located axial bore 24 of the lifting rod 17 is open.
  • Each clamping slot 29.1, 29.2 extends from the bottom of the clamping spring groove 28 to the axial bore 24.
  • the longitudinal axes of the clamping slots are aligned perpendicular to the axial bore 24 and parallel to one another.
  • the clamping spring groove 28 and the clamping slots 29.1, 29.2 have matching heights, that is, their extension in the longitudinal direction of the lifting rod 17 is the same.
  • a clamping spring 30 is inserted into the clamping spring groove 28 and engages through the clamping slots 29.1, 29.2 into the inner cross section of the lifting rod 17.
  • the clamping spring 30 has a U-shape.
  • the bridging section 30.1 of the U is bent according to the clamping spring groove 28.
  • the clamping spring 30 is bent from a spring steel wire.
  • the diameter of the wire corresponds to the height of the clamping spring groove 28 and the clamping slots 29.1, 29.2 or is slightly less than this.
  • the two legs 30.2, 30.3 extend in the clamping slots 29.1, 29.2 and protrude into the axial bore 24. According to Fig. 8 the two legs 30.2, 30.3 run like chords of a circle through opposite edge regions of the axial bore 24. The incident U-geometry prevents the clamping spring 30 from emerging laterally from the clamping spring groove 28.
  • the transmission mechanism 15 is designed in such a way that during successive displacements of the operating lever 19 downwards, between which the operating lever 19 is displaced upwards, the lifting rod 17 is alternately displaced downwards and upwards. As a result, by pressing the operating lever 19 downwards the lifting rod 17 is moved from an upper position to a lower position, the lifting rod 17 maintains the lower position during the subsequent upward displacement of the operating lever 19 and the lifting rod 17 is displaced upward again by subsequently pressing the operating lever 19 downwards. This can be repeated as often as desired.
  • the pipette 1 is provided with a discharge device 31.
  • This includes a cam carrier 32 which is rotatably mounted in the pipette housing 2 and is designed as a hollow cylindrical rotating sleeve 33.
  • the rotating sleeve 33 is, for example, rotatably mounted with its outer circumference on the inner circumference of the pipette housing 2 and is supported at the upper and lower ends between shoulders of steps on the inner circumference of the pipette housing 2, so that it cannot be displaced in the axial direction in the pipette housing 2.
  • the axis of rotation of the rotating sleeve 33 coincides with the longitudinal axis of the pipette housing 2 and the longitudinal axis of the pin 4.
  • the rotating sleeve 33 has recesses 34, 35 parallel to its axis of rotation on two diametrically opposite sides, which extend from the upper edge of the rotating sleeve 33 and end at a distance from its lower edge. Below the recesses, the rotating sleeve 33 therefore consists of an annular base 36 and above it consists of two diametrically opposed sectors 37, 38 of a circular ring, which laterally delimit the two recesses 34, 35.
  • the first curve 39 is designed as a first groove 41 in the form of an inverted (upside down) Y.
  • the vertical part 42 of the Y extends far upward on a sector 37 to just before the upper edge of the sector 37.
  • the second curve 40 is a second groove 43 on the outer circumference of the base 36 of the rotating sleeve 33 with the shape of an upright standing V.
  • the first curve 39 and the second curve 40 are arranged offset by 90 ° to one another on the circumference of the rotating sleeve.
  • the first curve 39 and the second curve 40 each extend over an angular range of less than 90° over the circumference of the rotating sleeve 33.
  • the discharge device 31 includes a discharge rod which includes a strip-shaped upper discharge rod section 45 and a cylindrical lower discharge rod section 46.
  • a discharge rod which includes a strip-shaped upper discharge rod section 45 and a cylindrical lower discharge rod section 46.
  • the upper and lower discharge rod sections 45, 46 are arranged parallel to one another and laterally offset from one another.
  • the lower end of the upper discharge rod section 45 is connected to the upper end of the lower discharge rod section 46 via a strip-shaped connecting rod section 47 which is inclined obliquely to the two discharge rod sections.
  • a first scanning element 48 in the form of a first guide pin 49 projects vertically from the inside of the upper discharge rod section 45.
  • the discharge rod 44 is preferably formed in one piece, for example made of a rigid plastic or metal.
  • the discharge rod 44 is guided with the first guide pin 49 in the first groove 41, passes through the longitudinal slot 26 of the lifting rod 17 with the connecting rod section 47 and extends with the lower discharge rod section 46 within the lifting rod 17 to just before the lower end of the same.
  • the pipette 1 includes a locking device 50, which includes a locking sleeve 51 and a strip-shaped control rod 52 parallel to it.
  • the upper end of the locking sleeve 51 and the lower end of the control rod 52 are connected to one another via a second connecting rod section 53, which is inclined obliquely to the locking sleeve 51 and to the control rod 52.
  • From the inside of the Control rod 52 projects a second scanning element 54 in the form of a second guide pin 55.
  • the second guide pin 55 is guided in the second groove 43.
  • the locking sleeve 51 is inserted into the shaft 3 from above and rests on the inside of the pin 4.
  • the lifting rod 17 and the discharge rod 44 are inserted into the locking sleeve 51 from above.
  • the operating element 18 is pushed onto the sector 37 of the rotary sleeve 33 with the first curved slot 22, on which the first groove 41 extends.
  • the rotating sleeve 33 is connected at the top to a support ring 56, which bridges the two sectors 37, 38 and stabilizes the rotating sleeve 33.
  • the support ring 56 has a downwardly projecting jacket 57 on the outer edge, which laterally surrounds the two sectors 37, 38 on the outer edges. It also has a second curved slot 58 which receives the upper edge of the sector 38, which is not provided with a groove 41, 43.
  • the support ring 56 is connected to the rotary sleeve 33, for example by gluing and/or in a form-fitting manner.
  • the rotating sleeve 33 and the locking sleeve 51 as well as the operating element 18 are made, for example, from one or more rigid plastics and/or metal.
  • the rotating sleeve 33, the support ring 56, the operating element 18 and/or the locking sleeve 51 are preferably each formed in one piece.
  • a control button of the control element 18 can also be made of an elastic or soft-elastic plastic or rubber.
  • the operating lever 19 stands out of the pipette housing 2 through a first housing slot 60 which runs transversely to the longitudinal axis of the pipette housing 2 and extends over part of the circumference of the pipette housing 2, so that it can be operated from the outside.
  • the first housing slot 60 is connected in the middle to a second housing slot 61 which runs downward in the longitudinal direction of the pipette housing 2.
  • the operating lever 19 can be moved downwards from the support ring 56 along the second housing slot 61 against the action of a spring device, whereby it slides with the first curved slot 22 on the sector 37 of the rotating sleeve 33. After the load has been relieved, the spring device automatically shifts the operating lever 19 back upwards.
  • a sleeve-shaped third scanning element 62 is guided on the outside of the shaft 3.
  • a spring device in the form of a coil spring 63 guided on the shaft is supported on the underside of the pipette housing 2 and on the top of the third scanning element 62.
  • the third scanning element 62 is pressed from above against a stop element on the shaft 3 or pin 4 by the coil spring 63.
  • An adjustment button 64 for setting a dosing volume is arranged on the top of the pipette housing 2.
  • the dosing volume can be adjusted by turning the adjustment knob 64.
  • a counter 65 arranged underneath in the pipette housing 2 shows the dosing volume set.
  • the adjustment button 64 and/or the counter 65 is coupled to the transmission mechanism 15.
  • the transmission mechanism 15 is designed to change the stroke of the lifting rod 17 in accordance with the set dosing volume, which is carried out by moving the operating element 18 downwards.
  • a pipette tip 66 is placed on the pin 4 and includes a tip cylinder 67 and a tip piston 68.
  • the top cylinder has 67 a tubular body 69 which has a tip opening 70 at the lower end, a collar 72 having an insertion opening 71 at the upper end and, on the inner circumference of the collar 72, a connecting region 73 for clamping onto the pin 4.
  • the connecting area 73 has a contour complementary to the pin 4, which has a conical lower connecting section 74 at the bottom for receiving the conical lower pin section 7, above it a circumferential bead 75 for engaging in the annular groove 8 of the pin 4 and above it a conical upper connecting section 76 for receiving the cylindrical upper pin section 6.
  • the lower connecting section 74, the bead 75 and the upper connecting section 76 form second means for positively connecting the pipette tip 66 to the pipette 1.
  • the tubular body 69 has a cylindrical piston running area 77. Below this, the tubular body 69 has a downwardly tapering tip section 78 with the shape of a hollow truncated cone.
  • the tip section 78 is in Fig. 4 shown and omitted from the remaining drawings for reasons of simplicity.
  • the tip piston 68 is inserted into the tubular body 69.
  • This includes a piston 79, which is guided in the piston running area 77.
  • a piston rod 80 which has a smaller diameter than the piston 79, projects upward from the piston 79.
  • the piston rod 80 has a cylindrical first rod section 81 at the top and a cylindrical second rod section 82 underneath with a larger diameter than the first rod section 81.
  • the piston gear 80 has a cylindrical third rod section 83 with the same diameter as the first rod section 81.
  • the piston rod 80 has a circumferential insertion bevel 84.
  • the diameter gradually expands from the diameter of the first rod section 81 to the diameter of the second rod section 82.
  • the insertion bevel 84 is conical.
  • the piston rod 80 has an externally circumferential clamping groove 85.
  • a pipette tip family includes five different pipette tip types. These are pipette tips 66.1 to 66.5 with different nominal volumes of 10 ⁇ l ( Fig. 15a ), 25 ⁇ l ( Fig. 15b ), 100 ⁇ l ( Fig. 15c ), 250 ⁇ l ( Fig. 15d ) and 1000 ⁇ l ( Fig. 15e ). For all pipette tips 66.1 to 66.5 from Fig. 15 the tip piston 68.1 to 68.5 is in a position in which it is pushed as deeply as possible into the tip cylinder 67.1 to 67.5.
  • the tip piston 68.1 to 68.3 can be inserted into the tip cylinder 67.1 to 67.3 for the smaller pipette tips 66.1 to 66.3 with a nominal volume of 10, 25 and 100 ⁇ l by seating a tip piston 68.1 to 68.3 between the clamping groove 85.1 to 85.3 and the piston 79.1 to 79.3 arranged disk 86.1 to 86.3 on a shoulder 87.1 to 87.3 in the tip cylinder 67.1 to 67.3.
  • the support of the tip pistons 68.1 to 68.3 via the disks 86.1 to 86.3 on the shoulders 68.1 to 68.3 prevents the slim or needle-shaped pistons 79.1 to 79.3 from sliding into the piston running areas 77.1 to 77.3 when the lifting rod 17 is pushed onto the piston rods 80.1 to 80.3 be clamped.
  • the tip pistons 68.1 to 68.3 have a first cone section 88.1 to 88.3, which rests on the inner circumference of the shoulder 87.1 to 87.3 and centers the tip piston 68.1 to 68.3 in the tip cylinder 67.1 to 67.3.
  • the two larger pipette tips 66.4, 66.5 with a nominal volume of 250 ⁇ l and 1000 ⁇ l also have a disc 86.4, 86.5.
  • the tip pistons 68.4, 68.5 are centered in the tip cylinder 67.4, 67.5.
  • the lowest position of the tip piston 68.3 to 68.5 is defined by placing a conical piston 79.3 to 79.5 on a conical tip section 78.3 to 78.5 at the lower end of the tip cylinder 67.3 to 67.5.
  • the different types of pipette tips are characterized by piston rods of different heights 80.1 to 80.5.
  • the height of the piston rods is the length by which the piston rods 80.1 to 80.5 protrude upwards in the vertical direction with respect to the clamping groove 85.1 to 85.5.
  • the pipette tip 66 from Fig. 4 Essentially corresponds to the pipette tip 66.4 from Fig. 15d .
  • the pipette tip 66.4 from Fig. 15d is a further development of the pipette tip 66 from Fig. 4 with additional details.
  • the pipette tips from Fig. 15 are like the pipette tips 66 from Fig. 4 clamped onto the pipette 1.
  • Fig. 4 is the bead 75 is snapped to the annular groove 8.
  • the bead 75 forms a seating area 89 which is clamped onto the clamping area 9 of the pipette 1.
  • the clamping spring 30 is snapped into the clamping groove 85.
  • the pipette tip 66 is securely fixed to the pipette 1.
  • the pipette tip 66 can be separated from the pipette 1 by pushing the piston rod 80 out of the lifting rod 17 by moving the discharge rod 44 downwards and pressing the tip cylinder 67 off the pin 4.
  • Fig. 16 The respective tip type can be detected due to the different heights of the piston rods 80.
  • the principle is carried out Fig. 16 illustrated. According to Fig. 16a the pipette 1 is first brought into a starting position in which the lifting rod 17 is aligned with the piston rod 80.
  • Fig. 16c In a third phase, the clamping spring 30 slides over the upper end of the piston rod 80. Because of the friction between the clamping spring 30 and the piston rod 80, an increased amount of force is required for this.
  • Fig. 17 The pushing-on forces are illustrated by the measured motor current when pushing on the lifting rod 17.
  • This diagram shows the motor current versus time. This is the curve with the irregular shape. Furthermore, the displacement of the lifting rod 17 over time is shown by a straight line.
  • an area 1 from the left edge to the first vertical line of the idle current of the electric motor is measured.
  • the motor current in the phase when the lifting rod is initially pushed onto the piston rod is indicated in the area 2 between the first and second vertical lines.
  • the motor current increases until the clamping spring 30 hits the upper end of the piston rod 80.
  • the motor current drops again.
  • the motor current is approximately constant at an increased level. This is shown in area 3 between the second and third vertical lines.
  • the respective tip type attached can be determined automatically.
  • the tip type determined can be displayed and/or taken into account when operating the pipette, for example to control the pipette so that a specific volume of liquid is pipetted.
  • Pipette 1 can be used as follows: According to Fig. 1 and 11 A pipette tip 66 is held on the pipette 1 in a pipetting position.
  • the seating area 88 is positively connected to the pin 4 by the engagement of the bead 75 in the annular groove 8.
  • the control element 18 is located in the pipetting position at the upper end of the second housing slot, in which it can be rotated into the first housing slot in both directions. The maximum angle of rotation is limited by the extent of the first and second grooves 41, 43 in the circumferential direction or the first housing slot, whichever is smaller.
  • the locking sleeve 51 is according to Fig. 4 arranged in the lowest position, so that it prevents the pipette tip 66 from being accidentally detached from the pin 4. In order to break the positive connection, a radial narrowing of the pin 4 would be required, which the locking sleeve 51 does not allow in this position.
  • the tip piston 68 is clamped with the upper rod section 82 in the receptacle 27 of the lifting rod 17.
  • the third scanning element 62 is pressed against the upper edge of the pipette tip 66 by the preloaded coil spring 63.
  • the position of the third scanning element 62 depends on the height of the collar 72 of the attached pipette tip 66 or on the length by which the collar 72 protrudes with respect to the bead 75.
  • the height of the collar 72 is characteristic of this Nominal volume of the pipette tip 66 used.
  • the third scanning element 62 is coupled to a diaphragm or another range setting device on the counter 65 via a slide (not shown) or another transmission device. As a result, the counter 65 displays the volume that can be pipetted with the attached pipette tip 66 at the stroke set using the control element 18.
  • the pipette 1 is immersed in a liquid with the lower end of the pipette tip 66 held on it.
  • the control element 18 is then pressed down. This movement is converted by the transmission device 15 into a lifting movement of the lifting rod 17.
  • the tip piston 68 is displaced upward.
  • the first rod section 81 takes the first scanning element 44 with it, so that the first guide pin 49 slides upward in the vertical part 42 of the Y-shaped first groove 41. Meanwhile, the locking sleeve 45 maintains its position. This is in Fig. 12 shown.
  • the pipette tip 66 When the control element 18 has completed the set stroke, the pipette tip 66 is filled with a certain amount of liquid. The control element 18 is then relieved and shifted back upwards by the spring device until it rests on the support ring 56. To dispense this amount of liquid, the pipette 1 can be aligned with the pipette tip 66 towards another vessel. By pressing the control element 18 downwards again, the lifting rod 17 is shifted downwards and the amount of liquid is dispensed. The first guide pin 49 slides down to the junction of the first groove 41.
  • control element 18 When taking in and dispensing liquid, the control element 18 carries out a full operating stroke. The stroke carried out depends on the set amount of liquid.
  • the intake and release of fluid can be carried out several times.
  • the control element 18 is pivoted from the pipetting position to the right or to the left into a ejection position.
  • the rotary sleeve 33 is rotated so that the second groove 43 shifts the second guide pin 55 and thus the locking sleeve 51 upwards until the locking sleeve 51 has released the pin 4 to such an extent that it can be deformed radially inwards.
  • the locking sleeve 51 is preferably pulled out of the through hole 5.
  • the first guide pin 49 is displaced downwards in one of the two lateral sections of the lower part of the first groove 41, so that the first scanning element 44 presses against the tip piston 68, which is supported at the bottom on the tip section 78.
  • the bead 75 exerts a radial force on the pin 4, so that it narrows and the positive connection between the pipette tip 66 and the pin 4 is broken. This causes the pipette tip 66 to be released from the pin 4.
  • the stripping of the pipette tip 66 from the pin 4 can be supported by the fourth scanning element 62, which is pressed against the upper edge of the pipette tip 66 by the prestressed coil spring 63.
  • a new pipette tip 66 can be connected to the pin 4.
  • the pipette 1 with the pin 4 can be inserted into the insertion opening 71 of a pipette tip 66 held ready in a carrier.
  • the third scanning element 62 is shifted upwards and the coil spring 63 is pretensioned.
  • the counter 65 shows the nominal volume of the attached pipette tip 66.
  • the first rod section 81 presses against the underside of the first scanning element 44, so that the first guide pin 49 slides to the first branching point of the first groove 41.
  • the rotating sleeve 33 in the pipette housing 2 is rotated until the control element 18 is in the pipetting position.
  • the second guide pin 55 slides to the low point in the second groove 43. This moves the locking sleeve 51 into the locking position Fig. 4 shifted, in which it prevents the pipette tip 66 from detaching from the pin 4.
  • Connecting the tip piston 68 to the lifting rod 17 and pipetting can be done in the manner described above.
  • a pipette tip 66.6 is shown, which differs from the pipette tip 66.5 of FIG. 17e in that the piston rod 80.6 has a stop 90 below the clamping groove 85.6 at the lower end of the second rod section 82.6.
  • the stop 90 is formed by the top of a second cone section 91 which widens upwards.
  • the stop 90 is formed by the top of a disk or by several outwardly projecting projections distributed at the same height over the circumference of the piston rod 80.
  • the stop 90 is positioned so that the piston rod 80 can be pushed into the receptacle 27 until the clamping spring 30 engages in the clamping groove 85.
  • the piston rod 80 is prevented from being pushed further into the receptacle 27.
  • Pulling the tip piston 68.6 out of the receptacle 27 is only possible by overcoming the clamping force of the clamping spring 30.
  • the tip piston 68 is held immovably by the lifting rod 17 both upwards and downwards. This avoids pipetting errors when collecting and dispensing liquid.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Pipette für den Gebrauch mit einer Pipettenspitze und eine Pipettenspitze für den Gebrauch mit einer Pipette.
  • Pipetten werden insbesondere in wissenschaftlichen und industriellen Labors mit medizinischen, molekularbiologischen und pharmazeutischen Anwendungsgebieten zum Dosieren ausgewählter Volumen von Flüssigkeiten eingesetzt. Bei den Flüssigkeiten kann es sich insbesondere um homogene (einphasige) Flüssigkeiten bestehend aus einer einzigen flüssigen Komponente oder aus einer homogenen Mischung mehrerer flüssiger Komponenten (Lösungen) handeln. Ferner können die Flüssigkeiten heterogene (mehrphasige) Gemische einer Flüssigkeit mit einer weiteren Flüssigkeit (Emulsionen) oder einem Feststoff (Suspensionen) sein.
  • Pipetten weisen ein stielförmiges Pipettengehäuse mit einem Zapfen (Ansatz) am unteren Ende zum Aufklemmen einer Pipettenspitze auf. Der Zapfen ist vielfach ein konischer, zylindrischer oder abschnittsweise konischer und zylindrischer Vorsprung und wird auch als "Arbeitskonus" bezeichnet. Eine Pipettenspitze ist ein hohles Röhrchen mit einer Spitzenöffnung am unteren Ende und einer Aufstecköffnung am oberen Ende, mit dem die Pipettenspitze auf den Zapfen aufklemmbar ist. Die Flüssigkeit wird in die Pipettenspitze aufgenommen und aus dieser abgegeben. Die Aufnahme und Abgabe der Flüssigkeit wird mittels der Pipette gesteuert. Festvolumenpipetten dienen zum Pipettieren konstanter Volumen. Bei variablen Pipetten ist das zu dosierende Volumen einstellbar. Zur Anzeige des eingestellten Volumens dient ein mechanisches Zählwerk. Zum Einstellen des Volumens ist der Hub einer Antriebseinrichtung mittels einer Einstelleinrichtung einstellbar, die mit dem Zählwerk gekoppelt ist. Die Pipettenspitze wird nach dem Gebrauch vom Ansatz gelöst und kann gegen eine frische Pipettenspitze ausgetauscht werden. Hierdurch können bei nachfolgenden Pipettierungen Kreuzkontaminationen vermieden werden.
  • Luftpolsterpipetten weisen im Pipettengehäuse ein Kolben-Zylinder-System auf, das über einen Kanal mit einem Durchgangsloch im Zapfen verbunden ist. Pipettenspitzen für Luftpolsterpipetten (Luftpolster-Pipettenspitzen) haben keinen integrierten Kolben. Durch Verlagern des Kolbens in dem Zylinder mittels der Antriebseinrichtung wird ein Luftpolster bewegt, um Flüssigkeit in eine auf den Zapfen aufgeklemmte Pipettenspitze einzusaugen und aus dieser auszustoßen. Nachteilig bei Luftpolsterpipetten sind Dosierfehler aufgrund von Veränderungen der Länge des Luftpolsters durch das Gewicht der eingesaugten Flüssigkeit und von Änderungen der Temperatur, des Luftdruckes und der Luftfeuchtigkeit. Problematisch kann auch eine Kontamination der Pipette durch Aerosole sein.
  • Luftpolsterpipetten werden in unterschiedlichen Größen mit jeweils nur einen dazu passenden Luftpolster-Pipettenspitze mit einem bestimmten Nennvolumen oder mehreren dazu passenden Luftpolster-Pipettenspitzen mit unterschiedlichen nahe beieinander liegenden Nennvolumen angeboten. Bekannt ist die Kennzeichnung von Luftpolsterpipetten und Luftpolster-Pipettenspitzen durch einen Farbcode, um die korrekte Zuordnung zu erleichtern. Hierbei besteht die Gefahr der Fehlinterpretation durch den Anwender, sodass dieser eine falsche Kombination einer Pipette mit einer Pipettenspitze verwendet.
  • Direktverdrängerpipetten werden mit Pipettenspitzen mit integriertem Kolben (Direktverdränger-Pipettenspitzen) gebraucht. Diese Art von Pipetten weist einen Zapfen zum Befestigen der Pipettenspitze und eine mit dem integrierten Kolben (Spitzenkolben) koppelbare Antriebseinrichtung zum Bewegen des Kolbens auf. Der Kolben kommt direkt in Kontakt mit der Flüssigkeit, sodass die nachteiligen Auswirkungen eines Luftpolsters entfallen. Direktverdrängerpipetten eignen sich insbesondere für die Dosierung von Flüssigkeiten mit hohem Dampfdruck, hoher Viskosität oder hoher Dichte und Anwendungen in der Molekularbiologie, bei denen es auf Aerosolfreiheit ankommt, um Kontaminationen zu vermeiden.
  • Luftpolster- und Direktverdränger-Pipettenspitzen für den einmaligen Gebrauch oder für Wiederverwendung bestehen aus Kunststoff oder aus Glas.
  • Bei der Direktverdrängerpipette Biomaster® 4830 der Eppendorf AG weist die Antriebseinrichtung eine Hubstange zum Verlagern eines Kolbens in einer Pipettenspitze auf, die ein hohles unteres Hubstangenteil und ein von oben in das untere Hubstangenteil eingeführtes oberes Hubstangenteil aufweist. Das obere Hubstangenteil ist mit einem Bedienelement verbunden, das aus einem oberen Ende des Pipettengehäuses heraussteht. Eine Pipettenspitze Mastertip® der Eppendorf AG mit einem Nennvolumen von 20 µl ist auf einen Zapfen der Pipette aufklemmbar. Durch Drücken des Bedienelementes kann die Hubstange nach unten verschoben werden, sodass ein oberes Ende der Kolbenstange eines Spitzenkolbens der Pipettenspitze in das untere Hubstangenteil eingepresst wird. Beim Verlagern der Hubstange nach unten bis zu einem unteren Anschlag wird eine Federeinrichtung vorgespannt. Nach Entlastung des Bedienelementes verlagert die Federeinrichtung die Hubstange bis zu einem oberen Anschlag, wobei der Spitzenkolben mitgenommen wird und Flüssigkeit in die Pipettenspitze eingesaugt werden kann. Die eingesaugte Flüssigkeit kann durch erneutes Drücken des Bedienelementes bis zum unteren Anschlag abgegeben werden. Zum Lösen der Pipettenspitze muss der Anwender mit erhöhter Kraft auf das Bedienelement drücken, sodass eine weitere Federeinrichtung einfedert, das obere Hubstangenteil im unteren Hubstangenteil nach unten verlagert wird, den Kolben aus dem unteren Hubstangenteil herausdrückt und die Pipettenspitze vom Zapfen abdrückt. Die Pipette Biomaster® und die Pipettenspitzen Mastertip® sind für Pipettierungen im Volumenbereich von 1 µl bis 20 µl ausgelegt. Beim Pipettieren hochviskoser Flüssigkeiten kann sich die Pipettenspitze von der Pipette lösen. Insbesondere kann beim Einsaugen hochviskoser Flüssigkeiten in die Pipettenspitze die Hubstange von der Kolbenstange abgezogen werden.
  • Die US 9,931,626 B2 und die FR 3 012 883 A1 beschreiben ein Pipettensystem, das eine Pipette und eine Pipettenspitze mit einem integrierten Spitzenkolben umfasst. Die Pipette hat einen Zapfen, auf den ein Spitzenzylinder der Pipettenspitze aufklemmbar ist. Ferner weist die Pipette eine Greifvorrichtung mit einer Greifzange zum Festklemmen des oberen Endes des Spitzenkolbens auf. Das obere Ende des Spitzenkolbens umfasst eine Einführschräge am oberen Ende eines zylindrischen Stangenabschnittes. Wenn der Spitzenzylinder auf den Zapfen aufgeklemmt ist, ist die Greifvorrichtung in einer oberen Stellung in einem Abstand vom Spitzenkolben angeordnet. Die Greifvorrichtung kann mit der geöffneten Greifzange in eine Stellung nach unten verlagert werden, in der die Greifzange automatisch geschlossen wird, so dass sie das obere Ende des Spitzenkolbens festhält. Die Greifvorrichtung weist eine Verriegelung der Greifzange im offenen Zustand auf, die ein Steuerungselement umfasst, das verlagerbar innerhalb der Greifzange angeordnet ist. Das automatische Umschalten aus dem offenen in den geschlossenen Zustand wird durch eine Verlagerung des Steuerungselementes ausgelöst, die durch Anlage des Steuerungselements am oberen Ende des Spitzenkolbens beim Verlagern der Greifvorrichtung nach unten bewirkt wird. Die Greifzange wird durch eine Feder in den geöffneten Zustand gedrückt. Die Greifvorrichtung ist baulich aufwendig. Für das Verbinden von Pipettenspitze und Pipette muss zunächst die Pipette mit dem Ansatz in den Spitzenzylinder hineingepresst und dann durch Drücken eines Bedienknopfes nach unten der Spitzenkolben mit der Greifeinrichtung verbunden werden. Zum Einsaugen von Flüssigkeit in die Pipettenspitze muss das Bedienelement vom Aufklemmen der Pipettenspitze bis zum Eintauchen der Spitzenöffnung in die Flüssigkeit gedrückt gehalten werden. Wird das Bedienelement nach dem Aufklemmen der Pipettenspitze entlastet, ohne Flüssigkeit aufzunehmen, muss es vor dem Einsaugen von Flüssigkeit erneut gedrückt werden.
  • Die EP 0 078 724 A1 beschreibt eine Direktverdrängerpipette mit einer Hubstange mit elastischen Armen am unteren Ende zum Einklemmen des oberen Endes eines Kolbens einer Pipettenspitze. Die Pipettenspitze hat einen Spitzenkolben, der am oberen Ende eine Einführschräge und direkt daran anschließend einen zylindrischen Stangenabschnitt aufweist.
  • Die EP 2 574 402 B1 und die DE 199 48 818 A1 beschreiben Spritzen mit einer Codierung und Dosiervorrichtungen mit Sensoren, die die Codierung der eingesetzten Spritze abtasten und eine vom Spritzentyp abhängige Anzeige ausgeben. Die Spritzen werden mittels Greifhebeln bzw. Klinken an einem Spritzenflansch des Spritzenzylinders und Nuten des Spritzenkolbens gehalten und werden nicht auf einen Zapfen aufgeklemmt und in eine hohle Hubstange eingeklemmt wie die Direktverdränger-Pipettenspitzen.
  • Die EP 691 158 B1 beschreibt ein Pipettiersystem mit einem Pipettiergerät und verschiedenen austauschbaren Spritzen, die durch radiale Vorsprünge am Kolbenkopf des Kolbens codiert sind. Das Pipettiergerät tastet die Codierung der am Pipettiergerät angebrachten Spritze mittels Lichtschranken ab und identifiziert automatisch die Codierung. Die DE 199 15 066 C2 beschreibt ein Pipettiersystem, bei dem das Pipettiergerät einen Referenzpunkt und eine Codierung am Kolbenkopf bei einer Relativbewegung zwischen dem Kolbenkopf und einer Erfassungseinrichtung mit mindestens einer Lichtschranke erfasst.
  • Die US 4,563,907 beschreibt einen Automaten zum Dispensieren und Diluieren von Fluiden mittels austauschbarer Spritzensysteme, der den Spritzentyp über die maximale Ausfahrlänge des Kolbens der Spritze erkennt.
  • Die DE 199 15 771 C1 beschreibt ein System zum Aufnehmen und Abgeben von Fluidvolumina mit einem Spritzenhalter und einer Spritze. Der Spritzenkolben umfasst einen Informationsträger über die Art, den Zustand und/oder den Zweck der Spritze und eine Spritzenkolbenaufnahme des Spritzenhalters weist einen an den Informationsträger angepassten Informationsleser auf. Der Informationsträger ist durch radiale Vorsprünge am Kolbenkopf gebildet, die auf Mikroschalter des Informationslesers drücken. Die DE 199 48 818 C2 beschreibt ein weiteres System zum Aufnehmen und Abgeben von Fluidvolumina, bei dem die Information durch eine axial ausgerichtete Vertiefung gebildet ist, die stirnseitig zentral im Spritzenkolben angeordnet ist und durch den Informationsleser erfasst wird.
  • Die bekannten Systeme verwenden Sensoren oder Taster zum Abtasten von Codierungen am Kolben der Spritzen. Dies ist baulich aufwendig und kann zu Fehlern bei der Abtastung führen.
  • Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Direktverdränger-Pipette zu schaffen, die eine sichere und einfach herstellbare Verbindung mit einer Direktverdränger-Pipettenspitze ermöglicht. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Direktverdränger-Pipettenspitze zu schaffen, die eine sichere und einfach herstellbare Verbindung mit einer Direktverdränger-Pipette ermöglicht.
  • Die Erfindung wird durch eine Pipette gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsarten der Pipette sind in Unteransprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Pipette für den Gebrauch mit einer Pipettenspitze umfasst
    • ein Pipettengehäuse,
    • einen vom Pipettengehäuse nach außen vorstehenden Zapfen zum Aufklemmen eines Sitzbereichs am inneren Umfang eines eine Aufstecköffnung am oberen Ende aufweisenden Spitzenzylinders einer Pipettenspitze, wobei der Zapfen eine Durchgangsbohrung zum Einführen einer Kolbenstange eines Spitzenkolbens der Pipettenspitze aufweist,
    • eine Antriebseinrichtung umfassend eine auf die Durchgangsbohrung ausgerichtete und in Längsrichtung des Zapfens verlagerbar im Pipettengehäuse geführte Hubstange mit einer axialen Bohrung und einem Loch am unteren Ende zum Einführen des oberen Endes der Kolbenstange und zum Verlagern eines abdichtend in einem Kolbenlaufbereich zwischen einer Spitzenöffnung am unteren Ende und dem Sitzbereich des Spitzenzylinders geführten Kolbens des Spitzenkolbens und
    • eine Klemmeinrichtung umfassend mindestens einen zur axialen Bohrung hin geöffneten Klemmschlitz am Außenumfang der Hubstange und eine auf dem Außenumfang der Hubstange sitzende, mit einem Schenkel in den Klemmschlitz eingreifende und in die axiale Bohrung hineinragende Klemmfeder zum Festklemmen der eine Einführschräge und/oder eine Klemmnut aufweisenden Kolbenstange in der axialen Bohrung der Hubstange.
  • Ferner wird die Aufgabe durch eine Pipettenspitze gemäß Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsarten der Pipettenspitze sind in Unteransprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Pipettenspitze für den Gebrauch mit einer Pipette umfasst
    • einen Spitzenzylinder und
    • einen Spitzenkolben,
    • wobei der Spitzenzylinder einen rohrförmigen Körper mit einer Spitzenöffnung am unteren Ende, einer Aufstecköffnung am oberen Ende, einem Sitzbereich am inneren Umfang zum Aufklemmen auf einen Zapfen mit einer Durchgangsbohrung einer Pipette und einem zylindrischen Kolbenlaufbereich zwischen Spitzenöffnung und Sitzbereich aufweist,
    • der Spitzenkolben einen abdichtend im Kolbenlaufbereich geführten Kolben und eine nach oben vorstehende Kolbenstange zum Einführen in die Durchgangsbohrung des Zapfens und Einklemmen in einer axialen Bohrung mit einem Loch am unteren Ende einer auf die Durchgangsbohrung ausgerichteten Hubstange der Pipette aufweist und
    • die Kolbenstange einen zylindrischen ersten Stangenabschnitt und einen zylindrischen zweiten Stangenabschnitt unter dem ersten Stangenabschnitt
    • und eine umlaufende Einführschräge zwischen dem ersten Stangenabschnitt und dem zweiten Stangenabschnitt und eine am Außenumfang umlaufende Klemmnut zum Festklemmen einer Klemmeinrichtung der Pipette mit einer mit mindestens einem Schenkel durch einen Klemmschlitz der Hubstange in die axiale Bohrung der Hubstange hineinragenden Klemmfeder aufweist und
    • der zweite Stangenabschnitt die Klemmnut für das Eingreifen des mindestens einen Schenkels der Klemmfeder und das formschlüssige Festlegen des Spitzenkolbens an der Hubstange aufweist.
  • Der Spitzenkolben wird durch die Klemmfeder fest in der Hubstange fixiert. Hierzu ragt mindestens ein Schenkel der Klemmfeder in die axiale Bohrung der Hubstange hinein. Nach dem Einsetzen der Kolbenstange in die axiale Bohrung der Hubstange wirkt die Druckkraft der Klemmfeder auf die Kolbenstange. Um den Kolben mit möglichst wenig Kraftaufwand in der Hubstange festklemmen zu können, ist an diesem eine umlaufende Einführschräge vorgesehen. Durch die Einführschräge wird die Klemmfeder beim Einsetzen der Kolbenstange in die axiale Bohrung gespreizt. Anschließend wirkt die Klemmfeder mit entsprechend hoher Druckkraft auf die Kolbenstange. Hierdurch wird die Haftreibung zur Kolbenstange stark erhöht und diese kraftschlüssig in der Hubstange fixiert. Zusätzlich zur Einführschräge oder stattdessen kann der Spitzenkolben eine Klemmnut aufweisen, in der die Klemmfeder eingreift. Dies bewirkt einen Formschluss und eine hohe Haltekraft. Durch die elastisch verformbare Klemmfeder in Verbindung mit der Einführschräge und der Klemmnut wird ein möglichst einfaches Festklemmen des Kolbens an der Hubstange erreicht. Bei der Kombination von Einführschräge und Klemmnut bewirkt die Einführschräge ein einfaches Einfahren der Klemmfeder in die Klemmnut.
  • Beim Gebrauch der Pipette und der Pipettenspitze zeigt sich das Festklemmen der Klemmeinrichtung an der Kolbenstange deutlich an einer Veränderung der beim Aufschieben der Hubstange auf die Kolbenstange wirkenden Klemmkraft. Die deutliche Veränderung der Klemmkraft beruht darauf, dass entsprechend der Federkurve der Klemmfeder die Klemmkraft eindeutig von der Verformung der Klemmfeder abhängt und mit einer Klemmfeder starke Änderungen der Klemmkraft möglich sind. Hierdurch wird angezeigt, dass die Klemmeinrichtung die Kolbenstange in der Hubstange sicher festklemmt. Bei manuell angetriebenen Pipetten erhält der Anwender eine taktile Rückmeldung und bei elektrisch angetriebenen Pipetten kann das Festklemmen durch Kontrollieren des Verlaufs der Klemmkraft beim Aufklemmen der Pipettenspitze überwacht werden.
  • Die Pipette und die Pipettenspitze ermöglichen mit geringem baulichem Aufwand eine sichere Befestigung der Kolbenstange in der Hubstange. Die aufzuwendende Kraft für das Festklemmen der Pipettenspitze an der Pipette kann durch die Klemmfeder und die Einführschräge und die Klemmnut gering gehalten werden. Das Festklemmen der Kolbenstange in der Hubstange kann gleichzeitig mit dem Aufklemmen des Spitzenzylinders auf dem Zapfen der Pipette erfolgen. Hierfür ist es nicht erforderlich, die Hubstange zusätzlich nach unten zu verlagern. Infolgedessen kann die Pipette sogleich nach dem Aufklemmen der Pipettenspitze für das Pipettieren bereit sein. Zum Aufnehmen von Flüssigkeit in die aufgeklemmte Pipettenspitze muss nur die Hubstange nach oben verlagert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsart der Pipette ist der Klemmschlitz senkrecht zur axialen Bohrung der Hubstange ausgerichtet, d.h. seine Längsachse erstreckt sich senkrecht zur axialen Bohrung der Hubstange. Hierdurch wird insbesondere eine genaue Ausrichtung der Klemmfeder auf eine kreisförmig umlaufende Klemmnut der Kolbenstange erreicht.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist die Hubstange zwei einander diametral gegenüberliegende Klemmschlitze am Außenumfang und eine mit zwei Schenkeln in die Klemmschlitze eingreifende, in die axiale Bohrung hineinragende und zwischen den beiden Schenkeln auf dem Außenumfang der Hubstange sitzende Klemmfeder auf. Mit dieser Ausführungsart kann eine besonders sichere Verbindung mit der Pipette mit der Pipettenspitze erreicht werden, da die Klemmfeder die Kolbenstange zwischen beiden Schenkeln festklemmt. Bevorzugt greifen hierfür die beiden Schenkel von verschiedenen Seiten in eine Klemmnut der Kolbenstange ein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist die Hubstange am Außenumfang eine umlaufende Klemmfedernut auf, befindet sich der Klemmschlitz am Grund der Klemmfedernut und sitzt die Klemmfeder in der Klemmfedernut auf dem Außenumfang der Hubstange. Durch die Klemmfedernut wird die Klemmfeder zusätzlich an der Hubstange gesichert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart hat die Hubstange eine Klemmfedernut mit zwei diametral einander gegenüberliegenden Klemmschlitzen am Grund, hat die Klemmfeder zwei Schenkel und greifen beide Schenkel in die Klemmschlitze ein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist die Klemmfeder eine U-Form auf. Der gebogene Überbrückungsabschnitt der U-Form sitzt auf dem Außenumfang der Hubstange und verbindet die beiden Schenkel miteinander. Mindestens einer der Schenkel greift in einen Klemmschlitz ein. Bevorzugt greifen beide Schenkel in Klemmschlitze ein. Gemäß einer weiteren Ausführungsart hat die Klemmfeder eine einfallende U-Form, so dass sich der Abstand zwischen den beiden Schenkeln zu den freien Enden der Schenkel hin verringert. Durch die einfallende U-Form kann die Klemmfeder gegen ein seitliches Abrutschen von der Hubstange gesichert werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Klemmfeder ein Sprengring oder ein anderer Sicherungsring. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Klemmfeder aus einem Federstahl-Draht gebogen. Gemäß einer anderen Ausführungsart ist die Klemmfeder aus einem Blech aus Federstahl herausgestanzt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Antriebseinrichtung der Pipette eine manuell antreibbare, mechanische Antriebseinrichtung. Diese Antriebseinrichtung wird beim Pipettieren manuell vom Benutzer der Pipette angetrieben. Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist die mechanische Antriebseinrichtung ein vom Pipettengehäuse vorstehendes, relativ zum Pipettengehäuse in axialer Richtung der Hubstange verlagerbares und mit der Hubstange gekoppeltes Bedienelement auf. Durch manuelles Betätigen des Bedienelementes wird die Pipette angetrieben.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist die Antriebseinrichtung eine mit der Hubstange und dem Bedienelement gekoppelte Übertragungsmechanik auf, die ausgebildet ist, bei aufeinanderfolgenden Verlagerungen des Bedienelements nach unten, zwischen denen das Bedienelement nach oben verlagert wird, die Hubstange abwechselnd nach oben und nach unten zu verlagern. Diese Ausführungsart ist vorteilhaft bei einem Bedienelement, das zum Antreiben der Antriebseinrichtung in Längsrichtung des Zapfens verlagerbar ist. Beispielsweise befindet sich beim Festklemmen der Pipettenspitze auf die Pipette die Hubstange in einer unteren Stellung. Bei der ersten Verlagerung des Bedienelementes nach unten wird die Hubstange aus der unteren Stellung nach oben in die obere Stellung verlagert und kann Flüssigkeit in die Pipettenspitze eingesaugt werden. Bei der nachfolgenden Verlagerung des Bedienelementes nach oben behält die Hubstange ihre obere Stellung bei. Bei der darauf folgenden Verlagerung des Bedienelementes nach unten wird die Hubstange zurück in die untere Stellung verlagert und hierbei kann die aufgenommene Flüssigkeit abgegeben werden. Diese Abfolge kann beliebig oft wiederholt werden.
  • Falls sich beim Festklemmen des Spitzenzylinders die Hubstange in einer oberen Stellung befindet, kann bei der ersten Verlagerung des Bedienelements nach unten die Hubstange in die untere Stellung verlagert und die Kolbenstange festgeklemmt werden. Bei der nachfolgenden Verlagerung des Bedienelements nach oben behält die Hubstange ihre untere Stellung bei. Erst bei der nachfolgenden Verlagerung des Bedienenelementes nach unten wird die Hubstange nach oben verlagert und kann Flüssigkeit in die Pipettenspitze eingesaugt werden. Der weitere Ablauf bis zur Abgabe der Flüssigkeiten erfolgt wie bei dem vorstehenden Beispiel.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Antriebseinrichtung eine elektrisch angetriebene Antriebseinrichtung. Diese Antriebseinrichtung umfasst einen Elektromotor, der die Hubstange antreibt. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist der Elektromotor über eine Übertragungsmechanik mit der Hubstange gekoppelt. Die Übertragungsmechanik ist eine Mechanik, welche die vom Elektromotor erzeugten Drehbewegungen in eine lineare Bewegung der Hubstange umwandelt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart umfasst die elektrisch angetriebene Antriebseinrichtung eine mit dem Elektromotor gekoppelte elektronische Steuerungseinrichtung, wobei die elektronische Steuerungseinrichtung ausgebildet ist, die Kraft für die Verlagerung der Hubstange zu messen und anhand von Änderungen der Kraft zu ermitteln, welche Pipettenspitze aus einer verschiedene Pipettenspitzentypen umfassenden Pipettenspitzenfamilie, die durch unterschiedlich hohe Kolbenstangen gekennzeichnet sind, durch Aufschieben der Hubstange mit der axialen Bohrung und der Klemmeinrichtung auf die Kolbenstange festgeklemmt wird. Diese Ausführungsart macht sich zu Nutze, dass beim Aufschieben der Hubstange auf die Kolbenstange veränderliche Reibkräfte zwischen der Hubstange und der Kolbenstange wirksam sind. Wie bereits erwähnt, sind die Änderungen der Reibkräfte aufgrund der Klemmfeder besonders ausgeprägt. Beispielsweise ist beim Aufschieben auf einen zylindrischen oberen Kolbenstangenabschnitt eine konstante Reibkraft wirksam, die beim Verschnappen der Klemmeinrichtung mit der Klemmnut der Kolbenstange sprunghaft abfällt, um danach wieder sprunghaft anzusteigen, wenn die Klemmeinrichtung den Spitzenkolben in seine tiefste Stellung im Spitzenzylinder drückt. Infolgedessen hängt der Verlauf der für die Verlagerung der Hubstange aufzubringenden Kraft von der Länge des von der Klemmnut nach oben vorstehenden Stangenabschnitts der Kolbenstange ab. Die elektronische Steuereinrichtung ermittelt durch Auswertung des Verlaufs der Kraft zur Verlagerung der Hubstange den Spitzentyp der auf die Pipette aufgeklemmten Pipettenspitze.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die elektronische Steuerungseinrichtung so ausgebildet, dass vor dem Aufklemmen einer Pipettenspitze die Hubstange in einer oberen Stellung angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsart wird zunächst der Spitzenzylinder auf den Zapfen aufgeklemmt. Danach kann durch Aufschieben der Hubstange auf die Kolbenstange die Kolbenstange in der Hubstange festgeklemmt werden. Die Hubstange kann nach dem Einschalten der Pipette und/oder nach dem Abwerfen einer Pipettenspitze automatisch in die obere Stellung verlagert werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart wird die Kraft für die Verlagerung der Hubstange ausgehend von einem definierten Startpunkt gemessen, von dem aus die Hubstange zum Ankoppeln an die Kolbenstange heranfährt. Bei dieser Ausführungsart kann durch den ersten Anstieg der Kraft für die Verlagerung der Hubstange das Auftreffen der Hubstange auf das obere Ende der Kolbenstange erfasst und eine weitere Information für die Ermittlung des Spitzentyps gewonnen werden.
  • Bei einer weiteren Ausführungsart wird als Maß für die Kraft zur Verlagerung der Hubstange die Stromaufnahme des Elektromotors bei der Verlagerung der Hubstange gemessen. Eine Erhöhung der Kraft ist mit einem entsprechenden Anstieg des Stromverbrauches verbunden. Durch Auswertung des Verlaufs des Stromverbrauchs ist die Höhe der Kolbenstange und damit der aufgeklemmte Spitzentyp ermittelbar. Diese Ermittlung des Spitzentyps kommt ohne zusätzliche Sensoren aus, ist robust und wenig störanfällig.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die elektronische Steuerungseinrichtung ausgebildet, die Kraft für die Verlagerung der Hubstange beim Abwerfen der Pipettenspitze von der Pipette zu messen. Durch Auswertung des Kraftverlaufs beim Abwerfen der Pipettenspitze ist feststellbar, dass der Abwurf der Pipettenspitze von der Pipette korrekt erfolgt ist. Dies ist insbesondere von Vorteil für die Überwachung des Betriebs von ferngesteuerten oder automatisch arbeitender Pipetten und von Pipetten in ferngesteuerten oder automatisch arbeitenden Systemen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Pipette eine Einkanalpipette. Die Einkanalpipette weist nur einen einzigen Zapfen und eine einzige Hubstange für den Gebrauch mit einer einzigen Pipettenspitze auf. Gemäß einer anderen Ausführungsart ist die Pipette eine Mehrkanalpipette. Eine Mehrkanalpipette weist mehrere Ansätze und Zapfen für den gleichzeitigen Gebrauch mit mehreren Pipettenspitzen auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Pipette eine Handpipette. Hierbei handelt es um eine Pipette, die vom Anwender beim Pipettieren mit einer Hand gehalten und bedient werden kann. Gemäß einer weiteren Ausführungsart hat die Pipette ein stielförmiges Pipettengehäuse. Ein stielförmiges Pipettengehäuse ist insbesondere von Vorteil, wenn die Pipette als Handpipette ausgeführt ist, da das stielförmige Pipettengehäuse günstig für die Handhabung durch den Anwender ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist der Zapfen am unteren Ende des Pipettengehäuses angeordnet. Gemäß einer anderen Ausführungsart ist die Pipette Teil eines Dosierautomaten oder eines Laborautomaten.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart hat der Zapfen eine bestimmte Form. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist der Zapfen ein konischer, zylindrischer, balliger (z.B. tonnenförmiger) oder abschnittsweise konischer und/oder zylindrischer und/oder balliger Vorsprung.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist der Zapfen mehrere konische Abschnitte mit verschiedenen Konuswinkeln auf. Zusätzlich kann der Zapfen mindestens einen zylindrischen Abschnitt aufweisen.
  • Bei der erfindungsgemäßen Pipettenspitze weist der zweite Stangenabschnitt eine Klemmnut für das Eingreifen des mindestens einen Schenkels der Klemmfeder und das formschlüssige Festlegen des Spitzenkolbens an der Hubstange auf. Durch das Eingreifen der Klemmfeder in die Klemmnut, die die Haltekraft weiter erhöht, wird das Abfallen des Spitzenkolbens während der Anwendung noch wirksamer verhindert.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Kolbenstange zylindrisch, vorzugsweise kreiszylindrisch. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist der erste Stangenabschnitt und der zweite Stangenabschnitt kreiszylindrisch. Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist die Einführschräge konisch.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist der Spitzenkolben eine zwischen Kolben und Klemmnut und/oder zweiten Stangenabschnitt angeordnete Scheibe und der Spitzenzylinder unterhalb des Sitzbereiches am inneren Umfang einen umlaufenden Absatz oder Rippen auf, auf dem oder denen die Scheibe in der tiefsten Stellung des Spitzenkolbens im Spitzenzylinder mit ihrer Unterseite aufsitzt. Der Absatz ist der Übergang zwischen einem Zylinderabschnitt mit einem größeren Innendurchmesser zu einem darunter angeordneten Zylinderabschnitt mit einem geringeren Innendurchmesser des Spitzenzylinders. Die Rippen stehen radial vom inneren Umfang in das Innere des Spitzenzylinders vor, erstrecken sich in axialer Richtung des Spitzenzylinders und die Scheibe sitzt in der tiefsten Stellung des Spitzenkolbens mit ihrer Unterseite auf dem oberen Ende der Rippen auf. Durch das Aufsitzen der Scheibe auf dem Absatz oder den Rippen wird der Spitzenkolben in einer definierten Position abgestützt und ein Festklemmen des Spitzenkolbens im Spitzenzylinder beim Aufklemmen der Hubstange auf die Kolbenstange verhindert. Ferner kann die Scheibe dazu dienen, den Spitzenkolben zu zentrieren, sodass die Kolbenstange nicht an der Wand des Zylinders anliegt und durch Aufklemmen der Hubstange gegriffen werden kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart ist der Spitzenkolben nadelförmig ausgebildet. Diese Ausführungsart ist insbesondere bei Pipettenspitzen mit kleinerem Nennvolumen von Vorteil, bei denen der Spitzenkolben einen nadelförmigen Kolben umfasst, der im Kolbenlaufbereich abdichtend geführt ist. Ohne die Abstützung des Spitzenkolbens über die Scheibe auf dem Absatz oder den Rippen könnte der nadelförmige Kolben aufgrund seiner geringen Konizität beim Aufklemmen der Hubstange auf die Kolbenstange im Kolbenlaufbereich festgeklemmt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist der Spitzenkolben unterhalb der Scheibe einen Konusabschnitt auf, der sich mit seinem Außenumfang am Innendurchmesser des umlaufenden Absatzes oder der Rippen abstützt, wenn die Scheibe auf dem Absatz oder den Rippen aufsitzt. Hierdurch wird der Spitzenkolben zusätzlich im Spitzenzylinder zentriert. Hierdurch wird das Aufschieben der Hubstange auf die Kolbenstange erleichtert.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist der Spitzenkolben am unteren Ende einen konischen, sich nach unten verjüngenden Kolben auf, der sich in der tiefsten Stellung des Spitzenkolbens im Spitzenzylinder auf einem konischen Spitzenabschnitt am unteren Ende des Spitzenzylinders abstützt. Hierdurch wird der Spitzenkolben in einer definierten Stellung im Spitzenzylinder abgestützt und ein Festklemmen des Spitzenkolbens im Spitzenzylinder beim Aufklemmen der Hubstange vermieden. Diese Ausführungsart ist insbesondere bei Pipettenspitzen mit größerem Nennvolumen von Vorteil.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist der Spitzenkolben unterhalb der Klemmnut und/oder des zweiten Stangenabschnittes und oberhalb des konischen Kolbens eine Scheibe auf, die sich mit ihrem Außenumfang am Innenumfang des Spitzenzylinders abstützt. Durch die Scheibe wird der Spitzenkolben zusätzlich im Spitzenzylinder zentriert. Hierdurch wird das Aufschieben der Hubstange auf die Kolbenstange erleichtert.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist der Spitzenkolben eine Scheibe und einen konischen Kolben auf, wobei in der tiefsten Kolbenstellung die Scheibe mit der Unterseite auf dem Absatz oder auf den Rippen aufsitzt und der konische Kolben auf dem konischen Spitzenabschnitt des Spitzenzylinders aufsitzt. Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist der Spitzenkolben unterhalb der Scheibe einen Konusabschnitt auf, der den Spitzenkolben zusätzlich am Innendurchmesser des umlaufenden Absatzes oder der Rippen zentriert. Der Innendurchmesser des umlaufenden Absatzes ist der Innendurchmesser des Zylinderabschnittes des Spitzenzylinders, der sich vom Absatz aus nach unten erstreckt. Der Innendurchmesser der Rippen ist der Innendurchmesser eines Kreises mit dem Mittelpunkt auf der Mittelachse des Spitzenzylinders, der die Rippen am inneren Rand an der Innenseite berührt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart hat der Spitzenkolben unterhalb der Klemmnut und/oder des zweiten Stangenabschnitts einen Anschlag zum Abstützen am Rand des Loches am unteren Ende der Hubstange. Der Anschlag verhindert, dass die Kolbenstange so tief in die Aufnahme der Hubstange hineingedrückt wird, dass von der Pipettenspitze aufgenommene Flüssigkeit nicht vollständig abgegeben werden kann. Ohne den Anschlag würde dies beispielsweise eintreten, wenn hochviskose Flüssigkeit pipettiert wird. Beim Abgeben der hochviskosen Flüssigkeit aus der Pipettenspitze wirkt aufgrund des hohen Fließwiderstandes der Flüssigkeit eine hohe Kraft auf den Kolben, wodurch dieser tiefer in die Aufnahme hineingedrückt werden könnte. Dies wird durch Anlage des Anschlages am Rand des Loches am unteren Ende der Hubstange verhindert. Hierdurch werden Pipettierfehler vermieden.
  • Gemäß einer Ausführungsart hat der Kolben unterhalb des Dichtbereichs eine Spitze, die einen steileren Winkel aufweist als die Spitze des Zylinders.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart weist der Sitzbereich der Pipettenspitzen einen am inneren Umfang des Spitzenzylinders umlaufenden Wulst zum Verschnappen mit einer am äußeren Umfang des Zapfens einer Pipette umlaufenden Ringnut des Zapfens auf und/oder weist der Sitzbereich der Pipettenspitzen eine am inneren Umfang umlaufende Ringnut zum Verschnappen mit einem am äußeren Umfang des Zapfens einer Pipette umlaufenden Wulst auf. Hierdurch werden die Pipettenspitzen sicher auf dem Zapfen gehalten. Ferner kann hierdurch die Einhaltung einer definierten Position der Pipettenspitzen auf dem Zapfen sichergestellt werden. Dies trägt dazu bei, dass die Pipettenspitze nur mit einer darauf abgestimmten Pipette gebraucht werden kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart besteht die Pipettenspitze aus einem oder mehreren Kunststoffen. Gemäß einer weiteren Ausführungsart besteht die Pipettenspitze aus Polypropylen und/oder aus Polyethylen, gegebenenfalls mit Additiven. Gemäß einer weiteren Ausführungsart bestehen die Spitzenzylinder aus Polypropylen und die Spitzenkolben aus Polyethylen oder PET.
  • Ferner betrifft die Erfindung eine Pipettenspitzenfamilie umfassend Pipettenspitzen unterschiedlichen Spitzentyps nach einem der Ansprüche 9 bis 15 oder nach einer der vorstehend zusätzlich beschriebenen Ausführungsarten der Pipettenspitzen, wobei die Kolbenstange um eine für den jeweiligen Spitzentyp kennzeichnende Höhe bezüglich der Klemmnut oder der Einführschräge nach oben vorsteht. Bei der Pipettenspitzenfamilie unterscheiden sich die Pipettenspitzen unterschiedlichen Spitzentyps durch die Höhe der Kolbenstange bezüglich der Klemmnut oder der Einführschräge. Somit ist anhand der Höhe der Kolbenstange bezüglich der Klemmnut oder der Einführschräge der Spitzentyp der Pipettenspitze ermittelbar.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsart unterscheiden sich Pipettenspitzen verschiedenen Spitzentyps voneinander durch eines oder mehrere der folgenden Merkmale: Nennvolumen, Form, Abmessungen, Material, Beschichtung der Oberfläche, ohne oder mit Behandlung der Oberfläche, elektrisch isolierend oder elektrisch leitend, Reinheitsgrad. Gemäß einer weiteren Ausführungsart weisen die Pipettenspitzen verschiedenen Spitzentyps verschiedene Nennvolumen auf.
  • Schließlich betrifft die Erfindung ein Pipettensystem umfassend eine Pipette nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder nach einer der zuvor beschriebenen zusätzlichen Ausführungsarten der Pipette und eine Pipettenspitze nach einem der Ansprüche 9 bis 15 oder nach einer der zuvor beschriebenen zusätzlichen Ausführungsarten der Pipettenspitze oder eine Pipettenspitzenfamilie nach Anspruch 16 oder nach einer der zuvor beschriebenen zusätzlichen Ausführungsarten der Pipettenspitzenfamilie.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der anliegenden Zeichnungen eines Ausführungsbeispieles erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine Direktverdrängerpipette mit einer auf dem Zapfen aufgesteckten Pipettenspitze teilweise geschnitten in einer Perspektivansicht;
    Fig. 2
    geschlitzter Zapfen mit innenliegender Sperrhülse derselben Direktverdrängerpipette mit aufgesteckter Pipettenspitze in einer vergrößerten Perspektivansicht;
    Fig. 3
    dieselbe Anordnung in einer Seitenansicht;
    Fig. 4
    dieselbe Anordnung einen Längsschnitt;
    Fig. 5
    Direktverdrängerpipette von Fig. 1 in einem Sprengbild;
    Fig. 6
    Direktverdrängerpipette von Fig. 1 in einem Sprengbild ohne Pipettengehäuse;
    Fig. 7a-d
    Hubstange mit Klemmfeder derselben Direktverdrängerpipette in einer Seitenansicht (Fig. 7a), einer um 90° gedrehten Seitenansicht (Fig. 7b), einem Längsschnitt entlang der Linie c-c von Fig. 7a (Fig. 7c) und einem Längsschnitt entlang der Linie d-d von Fig. 7b (Fig. 7d);
    Fig. 8
    dieselbe Hubstange mit Klemmfeder in einer Vorderansicht;
    Fig. 9
    dieselbe Klemmfeder in einer Draufsicht;
    Fig. 10
    Drehhülse mit Abwurfstange und der Sperrhülse derselben Direktverdrängerpipette in der Pipettierstellung in einer Perspektivansicht;
    Fig. 11
    dieselbe Direktverdrängerpipette unter teilweise Weglassung von Bauteilen in der Pipettierstellung in einer Seitenansicht;
    Fig. 12
    dieselbe Direktverdrängerpipette beim Pipettieren teilweise geschnitten in einer Vorderansicht;
    Fig. 13
    dieselbe Direktverdrängerpipette beim Abwerfen teilweise geschnitten in einer Vorderansicht;
    Fig. 14
    dieselbe Direktverdrängerpipette in einer Vorderansicht;
    Fig. 15a-e
    Pipettenspitzenfamilie umfassend eine Pipettenspitze mit einem Nennvolumen von 10 µl (Fig. 15a), 25 µl (Fig. 15b), 100 µl (Fig. 15c), 250 µl (Fig. 15d) und 1000 µl (Fig. 15e) jeweils in einem Längsschnitt;
    Fig. 16a-d
    unteres Ende der Hubstange und oberes Ende einer Kolbenstange vor dem Aufschieben der Hubstange auf die Kolbenstange (Fig. 16a), bei auf die Kolbenstange aufgeschobener Hubstange und Anlage eines Klemmringes am oberen Ende der Kolbenstange (Fig. 16b), beim Gleiten des Klemmringes über die Kolbenstange (Fig. 16c) und beim Einrasten des Klemmringes in eine Klemmnut der Kolbenstange (Fig. 16d), jeweils in einem Längsschnitt;
    Fig. 17
    Stromaufnahme eines Elektromotors und Weg der Hubstange beim Verlagern der Hubstange gemäß Fig. 16 über der Zeit in einem Diagramm;
    Fig. 18
    unteres Ende der Direktverdrängerpipette mit einer auf den Zapfen aufgesteckten Pipettenspitze mit Anschlag in einem Längsschnitt.
  • In der vorliegenden Anmeldung beziehen sich die Angaben "oben" und "unten" sowie "vertikal" und "horizontal" und davon abgeleitete Begriffe wie z.B. "oberhalb" und "unterhalb", "aufrecht stehend" und "auf den Kopf gestellt" sowie "übereinander" auf eine Anordnung der Pipette, bei der der Zapfen vertikal ausgerichtet ist und sich am nach unten weisenden Ende des Pipettengehäuses befindet. Hinsichtlich der Pipettenspitzen beziehen sich diese Angaben auf eine vertikale Ausrichtung der Mittelachse der Pipettenspitzen, wobei die Spitzenöffnung unten und die Aufstecköffnung oben angeordnet ist.
  • Gemäß Fig. 1 weist eine als Direktverdrängerpipette ausgebildete Pipette 1 ein stangenförmiges (z.B. zylindrisches) Pipettengehäuse 2 auf. Vom unteren Ende des Pipettengehäuses 2 steht ein hohlzylindrischer Schaft 3 nach unten vor. Vom unteren Ende des Schaftes 3 steht ein Zapfen 4 nach unten vor, der gemäß Fig. 1 und 4 eine Durchgangsbohrung 5 mit einem Durchgangsloch am unteren Ende aufweist. Der Innendurchmesser der Durchgangsbohrung 5 ist kleiner als der Innendurchmesser des Schaftes 3.
  • Der Zapfen 4 weist einen oberen Zapfenabschnitt 6 mit der Form eines Hohlkegels und darunter einen unteren Zapfenabschnitt 7 mit der Form eines Hohlkegels auf.
  • Der obere Zapfenabschnitt 6 hat einen kleineren Konuswinkel als der untere Zapfenabschnitt 7. Zwischen dem oberen Zapfenabschnitt 6 und dem unteren Zapfenabschnitt 7 läuft auf dem äußeren Umfang des Zapfens 4 eine Ringnut 8 um.
  • Der obere Zapfenabschnitt 6, die Ringnut 8 und der untere Zapfenabschnitt 7 bilden erste Mittel zum formschlüssigen Verbinden der Pipette mit einer Pipettenspitze. Die Ringnut 8 bildet einen Klemmbereich 9 für einen entsprechenden Wulst einer Pipettenspitze.
  • Ferner weist der Zapfen 4 in seiner Längsrichtung verlaufende Schlitze 10, 11 auf, bevorzugt drei, die einander diametral gegenüberliegen. Die Schlitze 10, 11 erstrecken sich vom unteren Ende über die gesamte Länge des Zapfens 4.
  • Gemäß Fig. 1, 5 und 6 ist im Pipettengehäuse 2 eine Antriebseinrichtung 12 vorhanden, die ein Übertragungselement 13 in Form einer Übertragungsstange 14, eine Übertragungsmechanik 15 und ein Antriebselement 16 in Form einer Hubstange 17 umfasst. Ferner umfasst die Antriebseinrichtung 12 ein Bedienelement 18 in Form eines Bedienhebels 19, der über einen Steg 20 mit einer Trägerplatte 21 fest verbunden ist.
  • Gemäß Fig. 6 hat die Trägerplatte 21 eine ovaläre Form mit einem breiten gerundeten Ende und einem schmalen gerundeten Ende, wobei der Bedienhebel 19 vom Rand des schmalen gerundeten Endes vorsteht. Neben diesem Rand weist die Trägerplatte 21 einen ersten gekrümmten Schlitz 22 auf, der etwa parallel zur Kontur des schmalen gerundeten Endes verläuft. Ferner hat die Trägerplatte 21 in der Mitte des ersten gekrümmten Schlitzes 22 auf der Seite des schmalen gerundeten Endes eine rechteckige erste Randaussparung 23.
  • Gemäß Fig. 1 und 5 ist die Hubstange 17 von oben in den Schaft 3 und den Zapfen 4 hineingeführt. Gemäß Fig. 4 ist sie hohl und mit einer axialen Bohrung 24 versehen, die bis zu einem Loch 25 im unteren Ende der Hubstange 17 reicht. Ferner weist sie zwei einander gegenüberliegende, von ihrem oberen Ende ausgehend in Längsrichtung verlaufende und vor ihrem unteren Ende endende Längsschlitze 26 auf. Das untere Ende der Hubstange 17 bildet eine Aufnahme 27 für das obere Ende einer Kolbenstange. Anstatt der beiden Längsschlitze 26 kann die Hubstange auch mit nur einem einzigen Längsschlitz 26 versehen sein, sodass sie einen C-förmigen Querschnitt aufweist.
  • Gemäß Fig. 7 und 8 hat die Hubstange 17 im ungeschlitzten Bereich neben ihrem unteren Ende am Außenumfang eine umlaufende Klemmfedernut 28. Innerhalb der Klemmfedernut 28 befinden sich an zwei diametral gegenüberliegenden Seiten in der Hubstange 17 Klemmschlitze 29.1, 29.2, in denen die Klemmfedernut 28 zur axialen Bohrung 24 der Hubstange 17 hin geöffnet ist. Jeder Klemmschlitz 29.1, 29.2 erstreckt sich von Grund der Klemmfedernut 28 aus bis zur axialen Bohrung 24. Die Längsachsen der Klemmschlitze sind senkrecht zu der axialen Bohrung 24 und parallel zueinander ausgerichtet. Die Klemmfedernut 28 und die Klemmschlitze 29.1, 29.2 haben übereinstimmende Höhen, d.h. ihre Ausdehnung in Längsrichtung der Hubstange 17 stimmt überein.
  • Eine Klemmfeder 30 ist in die Klemmfedernut 28 eingesetzt und greift durch die Klemmschlitze 29.1, 29.2 hindurch in den Innenquerschnitt der Hubstange 17 ein.
  • Gemäß Fig. 9 hat die Klemmfeder 30 eine U-Form. Der Überbrückungsabschnitt 30.1 des U ist entsprechend der Klemmfedernut 28 gebogen. Auf beiden Seiten des Überbrückungsabschnitts schließen sich zwei Schenkel 30.2,30.3 an, die sich zu ihren freien Enden hin aneinander annähern. Die Schenkel 30.2, 30.3 schließen beispielsweise einen Winkel im Bereich von 10° bis 30°, vorzugsweise etwa 15°, miteinander ein. Die Klemmfeder 30 ist aus einem Draht aus Federstahl gebogen. Der Durchmesser des Drahtes stimmt mit der Höhe der Klemmfedernut 28 und der Klemmschlitze 29.1, 29.2 überein oder unterschreitet diese geringfügig.
  • Gemäß Fig. 7 und 8 erstrecken sich die beiden Schenkel 30.2, 30.3 in den Klemmschlitzen 29.1, 29.2 und ragen in die axiale Bohrung 24 hinein. Gemäß Fig. 8 verlaufen die beiden Schenkel 30.2, 30.3 wie Kreissehnen durch einander gegenüberliegende Randbereiche der axialen Bohrung 24. Durch die einfallende U-Geometrie wird die Klemmfeder 30 an einem seitlichen Heraustreten aus der Klemmfedernut 28 gehindert.
  • Die Übertragungsmechanik 15 ist so ausgebildet, dass bei aufeinanderfolgenden Verlagerungen des Bedienhebels 19 nach unten, zwischen denen der Bedienhebel 19 nach oben verlagert wird, die Hubstange 17 abwechselnd nach unten und nach oben verlagert wird. Infolgedessen kann durch Drücken des Bedienhebels 19 nach unten die Hubstange 17 aus einer oberen Stellung in eine untere Stellung verlagert werden, behält die Hubstange 17 die untere Stellung bei der nachfolgenden Verlagerung des Bedienhebels 19 nach oben bei und wird die Hubstange 17 durch ein nachfolgendes Drücken des Bedienhebels 19 nach unten wieder nach oben verlagert. Dies kann beliebig oft wiederholt werden.
  • Gemäß Fig. 1, 5 und 6 ist die Pipette 1 mit einer Abwurfeinrichtung 31 versehen. Diese umfasst einen drehbar in Pipettengehäuse 2 gelagerten Kurventräger 32, der als hohlzylindrische Drehhülse 33 ausgebildet ist. Die Drehhülse 33 ist beispielsweise mit ihrem äußeren Umfang am inneren Umfang des Pipettengehäuses 2 drehbar gelagert und am oberen und am unteren Ende zwischen Absätzen von Stufen am inneren Umfang des Pipettengehäuses 2 abgestützt, sodass sie nicht in axialer Richtung im Pipettengehäuse 2 verlagerbar ist. Die Drehachse der Drehhülse 33 fällt mit der Längsachse des Pipettengehäuses 2 und der Längsachse des Zapfens 4 zusammen.
  • Die Drehhülse 33 hat an zwei diametral einander gegenüberliegenden Seiten zu ihrer Drehachse parallele Aussparungen 34, 35, die sich vom oberen Rand der Drehhülse 33 aus erstrecken und in einem Abstand von ihrem unteren Rand enden. Unterhalb der Aussparungen besteht die Drehhülse 33 somit aus einer kreisringförmigen Basis 36 und darüber besteht sie aus zwei einander diametral gegenüberliegenden Sektoren 37, 38 eines Kreisringes, welche die beiden Aussparungen 34, 35 seitlich begrenzen.
  • Auf dem äußeren Umfang der kreisförmigen Basis 36 der Drehhülse 33 sind eine erste Kurve 32 und eine zweite Kurve 40 angeordnet. Die erste Kurve 39 ist als erste Nut 41 in Form eines umgedrehten (auf den Kopf gestellten) Y ausgebildet. Der vertikale Teil 42 des Y erstreckt sich weit nach oben auf einem Sektor 37 bis kurz vor dem oberen Rand des Sektors 37. Die zweite Kurve 40 ist eine zweite Nut 43 auf dem äußeren Umfang der Basis 36 der Drehhülse 33 mit der Form eines aufrecht stehenden V. Die erste Kurve 39 und die zweite Kurve 40 sind um 90° zueinander versetzt auf dem Umfang der Drehhülse angeordnet. Die erste Kurve 39 und die zweite Kurve 40 erstrecken sich jeweils über einen Winkelbereich von weniger als 90° über den Umfang der Drehhülse 33.
  • Gemäß Fig. 1, 5 und 6 umfasst die Abwurfeinrichtung 31 eine Abwurfstange, die einen streifenförmigen oberen Abwurfstangenabschnitt 45 und einen zylindrischen unteren Abwurfstangenabschnitt 46 umfasst. Anstatt der Abwurfstange kann auch ein entsprechend gebogener, durchgängiger Draht verwendet werden. Der obere und der untere Abwurfstangenabschnitt 45, 46 sind parallel zueinander und seitlich zueinander versetzt angeordnet. Das untere Ende des oberen Abwurfstangenabschnitts 45 ist mit dem oberen Ende des unteren Abwurfstangenabschnitts 46 über einen schräg zu den beiden Abwurfstangenabschnitten geneigtes streifenförmiges Verbindungsstangenabschnitt 47 verbunden. Von der Innenseite des oberen Abwurfstangenabschnittes 45 steht senkrecht ein erstes Abtastelement 48 in Form eines ersten Führungszapfens 49 vor. Die Abwurfstange 44 ist vorzugsweise einteilig ausgebildet, beispielsweise aus einem steifen Kunststoff oder aus Metall.
  • Gemäß Fig. 1, 4 und 10 ist die Abwurfstange 44 mit dem ersten Führungszapfen 49 in der ersten Nut 41 geführt, durchgreift mit dem Verbindungsstangenabschnitt 47 den Längsschlitz 26 der Hubstange 17 und erstreckt sich mit dem unteren Abwurfstangenabschnitt 46 innerhalb der Hubstange 17 bis kurz vor dem unteren Ende derselben.
  • Gemäß Fig. 1, 4, 5 und 6 umfasst die Pipette 1 eine Sperreinrichtung 50, die eine Sperrhülse 51 und eine dazu parallele, streifenförmige Steuerstange 52 umfasst. Das obere Ende der Sperrhülse 51 und das untere Ende der Steuerstange 52 sind über einen zweiten Verbindungsstangenabschnitt 53 miteinander verbunden, der schräg zur Sperrhülse 51 und zur Steuerstange 52 geneigt ist. Von der Innenseite der Steuerstange 52 steht ein zweites Abtastelement 54 in Form eines zweiten Führungszapfens 55 vor.
  • Gemäß Fig. 1 und 10 ist der zweite Führungszapfen 55 in der zweiten Nut 43 geführt. Gemäß Fig. 1 und 4 ist die Sperrhülse 51 von oben in den Schaft 3 eingesetzt und liegt an der Innenseite des Zapfens 4 an. Die Hubstange 17 und die Abwurfstange 44 sind von oben in die Sperrhülse 51 eingesetzt.
  • Das Bedienelement 18 ist mit dem ersten gekrümmten Schlitz 22 auf den Sektor 37 der Drehhülse 33 aufgeschoben, auf dem sich die erste Nut 41 erstreckt. Gemäß Fig. 1, 6 und 10 ist die Drehhülse 33 oben mit einem Stützring 56 verbunden, der die beiden Sektoren 37, 38 überbrückt und die Drehhülse 33 stabilisiert. Der Stützring 56 hat am äußeren Rand einen nach unten vorstehenden Mantel 57, der die beiden Sektoren 37, 38 an den äußeren Rändern seitlich umfängt. Ferner weist er einen zweiten gekrümmten Schlitz 58 auf, der den oberen Rand des Sektors 38 aufnimmt, der nicht mit einer Nut 41, 43 versehen ist. Auf der diametral gegenüberliegenden Seite ist an dem Mantel 57 eine nach unten geöffnete rechteckige zweite Randaussparung 59 vorhanden, die ausgebildet ist, den Steg 20 zwischen Bedienhebel 19 und Trägerplatte 21 aufzunehmen.
  • Der Stützring 56 ist beispielsweise durch Kleben und/oder formschlüssig mit der Drehhülse 33 verbunden.
  • Die Drehhülse 33 und die Sperrhülse 51 sowie das Bedienelement 18 sind beispielsweise aus einem oder mehreren steifen Kunststoffen und/oder aus Metall gefertigt. Die Drehhülse 33, der Stützring 56, das Bedienelement 18 und/oder die Sperrhülse 51 sind vorzugsweise jeweils einteilig ausgebildet. Ein Bedienknopf des Bedienelementes 18 kann auch aus einem elastischen oder weichelastischen Kunststoff oder Gummi hergestellt sein.
  • Gemäß Fig. 14 steht der Bedienhebel 19 durch einen quer zur Längsachse des Pipettengehäuses 2 verlaufenden ersten Gehäuseschlitz 60, der sich über einen Teil des Umfanges des Pipettengehäuses 2 erstreckt, aus dem Pipettengehäuse 2 heraus, sodass er von außen bedient werden kann. Der erste Gehäuseschlitz 60 ist in der Mitte mit einem in Längsrichtung des Pipettengehäuses 2 nach unten verlaufenden zweiten Gehäuseschlitz 61 verbunden.
  • Der Bedienhebel 19 ist entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung vom Stützring 56 aus entlang des zweiten Gehäuseschlitzes 61 nach unten verlagerbar, wobei er mit dem ersten gekrümmten Schlitz 22 auf dem Sektor 37 der Drehhülse 33 gleitet. Nach Entlastung verlagert die Federeinrichtung den Bedienhebel 19 selbsttätig nach oben zurück.
  • Auf dem Schaft 3 ist außen ein hülsenförmiges drittes Abtastelement 62 geführt. Eine Federeinrichtung in Form einer auf dem Schaft geführten Schraubenfeder 63 stützt sich an der Unterseite des Pipettengehäuses 2 und an der Oberseite des dritten Abtastelementes 62 ab. Durch die Schraubenfeder 63 wird das dritte Abtastelement 62 von oben gegen ein Anschlagelement auf dem Schaft 3 oder Zapfen 4 gedrückt.
  • Auf der Oberseite des Pipettengehäuses 2 ist ein Einstellknopf 64 zum Einstellen eines Dosiervolumens angeordnet. Durch Drehen des Einstellknopfes 64 ist das Dosiervolumen einstellbar. Ein darunter im Pipettengehäuse 2 angeordnetes Zählwerk 65 zeigt das jeweils eingestellte Dosiervolumen an. Der Einstellknopf 64 und/oder das Zählwerk 65 ist mit der Übertragungsmechanik 15 gekoppelt. Die Übertragungsmechanik 15 ist ausgebildet, entsprechend dem jeweils eingestellten Dosiervolumen den Hub der Hubstange 17 zu verändern, der durch die Verlagerung des Bedienelementes 18 nach unten ausgeführt wird.
  • Gemäß Fig. 1 bis 4 ist auf den Zapfen 4 eine Pipettenspitze 66 aufgesteckt, die einen Spitzenzylinder 67 und einen Spitzenkolben 68 umfasst. Der Spitzenzylinder 67 hat einen rohrförmigen Körper 69, der eine Spitzenöffnung 70 am unteren Ende, einen eine Aufstecköffnung 71 aufweisenden Kragen 72 am oberen Ende und am inneren Umfang des Kragens 72 einen Verbindungsbereich 73 zum Aufklemmen auf den Zapfen 4 aufweist. Der Verbindungsbereich 73 hat eine zum Zapfen 4 komplementäre Kontur, die unten einen konischen unteren Verbindungsabschnitt 74 zum Aufnehmen des konischen unteren Zapfenabschnittes 7, darüber einen umlaufenden Wulst 75 zum Eingreifen in die Ringnut 8 des Zapfens 4 und darüber einen konischen oberen Verbindungsabschnitt 76 zum Aufnehmen des zylindrischen oberen Zapfenabschnittes 6 aufweist. Der untere Verbindungsabschnitt 74, der Wulst 75 und der obere Verbindungsabschnitt 76 bilden zweite Mittel zum formschlüssigen Verbinden der Pipettenspitze 66 mit der Pipette 1.
  • Unterhalb des Verbindungsbereiches 73 weist der rohrförmige Körper 69 einen zylindrischen Kolbenlaufbereich 77 auf. Darunter hat der rohrförmige Körper 69 einen nach unten sich verjüngenden Spitzenabschnitt 78 mit der Form eines Hohlkegelstumpfes. Der Spitzenabschnitt 78 ist in Fig. 4 gezeigt und in den übrigen Zeichnungen aus Vereinfachungsgründen weggelassen.
  • In den rohrförmigen Körper 69 ist der Spitzenkolben 68 eingesetzt. Dieser umfasst einen Kolben 79, der in dem Kolbenlaufbereich 77 geführt ist. Von dem Kolben 79 steht eine Kolbenstange 80, die einen geringeren Durchmesser als der Kolben 79 aufweist, nach oben vor. Die Kolbenstange 80 hat oben einen zylindrischen ersten Stangenabschnitt 81 und darunter einen zylindrischen zweiten Stangenabschnitt 82 mit einem gegenüber dem ersten Stangenabschnitt 81 größeren Durchmesser. Darunter hat die Kolbengange 80 einen zylindrisch dritten Stangenabschnitt 83 mit demselben Durchmesser wie der erste Stangenabschnitt 81. Zwischen dem ersten Stangenabschnitt 81 und dem zweiten Stangenabschnitt 82 weist die Kolbenstange 80 eine umlaufende Einführschräge 84 auf. Im Bereich der Einführschräge 84 erweitert sich der Durchmesser allmählich vom Durchmesser des ersten Stangenabschnittes 81 auf den Durchmesser des zweiten Stangenabschnittes 82. Im Ausführungsbeispiel ist die Einführschräge 84 konisch ausgebildet. Auf dem zweiten Stangenabschnitt 82 hat die Kolbenstange 80 eine außen umlaufende Klemmnut 85.
  • Gemäß Fig. 15 umfasst eine Pipettenspitzenfamilie fünf verschiedene Pipettenspitzentypen. Hierbei handelt es sich um Pipettenspitzen 66.1 bis 66.5 mit unterschiedlichen Nennvolumen von 10 µl (Fig. 15a), 25 µl (Fig. 15b), 100 µl (Fig. 15c), 250 µl (Fig. 15d) und 1000 µl (Fig. 15e). Bei sämtlichen Pipettenspitzen 66.1 bis 66.5 von Fig. 15 befindet sich der Spitzenkolben 68.1 bis 68.5 in einer Position, in der er so tief wie möglich in den Spitzenzylinder 67.1 bis 67.5 eingeschoben ist.
  • Das Einschieben des Spitzenkolbens 68.1 bis 68.3 in den Spitzenzylinder 67.1 bis 67.3 ist bei den kleineren Pipettenspitzen 66.1 bis 66.3 mit einem Nennvolumen von 10, 25 und 100 µl durch das Aufsitzen einer am Spitzenkolben 68.1 bis 68.3 zwischen Klemmnut 85.1 bis 85.3 und Kolben 79.1 bis 79.3 angeordneten Scheibe 86.1 bis 86.3 auf einem Absatz 87.1 bis 87.3 im Spitzenzylinder 67.1 bis 67.3 begrenzt. Durch die Abstützung der Spitzenkolben 68.1 bis 68.3 über die Scheiben 86.1 bis 86.3 an den Absätzen 68.1 bis 68.3 wird verhindert, dass die schlanken bzw. nadelförmigen Kolben 79.1 bis 79.3 beim Aufschieben der Hubstange 17 auf die Kolbenstangen 80.1 bis 80.3 in den Kolbenlaufbereichen 77.1 bis 77.3 festgeklemmt werden. Unterhalb der Scheiben 86.1 bis 86.3 haben die Spitzenkolben 68.1 bis 68.3 einen ersten Konusabschnitt 88.1 bis 88.3, der am Innenumfang des Absatzes 87.1 bis 87.3 anliegt und den Spitzenkolben 68.1 bis 68.3 im Spitzenzylinder 67.1 bis 67.3 zentriert. Die beiden größeren Pipettenspitzen 66.4, 66.5 mit einem Nennvolumen von 250 µl und 1000 µl haben ebenfalls eine Scheibe 86.4, 86.5. Hierdurch werden die Spitzenkolben 68.4, 68.5 im Spitzenzylinder 67.4, 67.5 zentriert. Bei den Pipettenspitzen 66.3 bis 66.5 wird die tiefste Stellung des Spitzenkolbens 68.3 bis 68.5 (zusätzlich) durch das Aufsetzen eines konischen Kolbens 79.3 bis 79.5 auf einem konischen Spitzenabschnitt 78.3 bis 78.5 am unteren Ende des Spitzenzylinders 67.3 bis 67.5 definiert.
  • Die verschiedenen Pipettenspitzentypen sind durch unterschiedlich hohe Kolbenstangen 80.1 bis 80.5 gekennzeichnet. Bei der Höhe der Kolbenstangen handelt es sich um die Länge, um die die Kolbenstangen 80.1 bis 80.5 bezüglich der Klemmnut 85.1 bis 85.5 in vertikaler Richtung nach oben vorstehen.
  • Die Pipettenspitze 66 von Fig. 4 entspricht im Wesentlichen der Pipettenspitze 66.4 von Fig. 15d. Die Pipettenspitze 66.4 von Fig. 15d ist eine Weiterentwicklung der Pipettenspitze 66 von Fig. 4 mit zusätzlichen Details. Die Pipettenspitzen von Fig. 15 werden wie die Pipettenspitzen 66 von Fig. 4 auf die Pipette 1 aufgeklemmt.
  • Gemäß Fig. 4 ist der Wulst 75 ist mit der Ringnut 8 verschnappt. Der Wulst 75 bildet einen Sitzbereich 89, der auf dem Klemmbereich 9 der Pipette 1 festgeklemmt ist. Zudem ist die Klemmfeder 30 mit der Klemmnut 85 verschnappt. Hierdurch ist die Pipettenspitze 66 sicher an der Pipette 1 fixiert. Ein Abtrennen der Pipettenspitze 66 von der Pipette 1 kann dadurch erreicht werden, dass durch Verlagern der Abwurfstange 44 nach unten die Kolbenstange 80 aus der Hubstange 17 herausgedrückt und der Spitzenzylinder 67 vom Zapfen 4 abgedrückt wird.
  • Durch die unterschiedlichen Höhen der Kolbenstangen 80 ist der jeweilige Spitzentyp detektierbar. Das Prinzip wird durch Fig. 16 veranschaulicht. Gemäß Fig. 16a wird zunächst die Pipette 1 in eine Startposition gebracht, in der die Hubstange 17 auf die Kolbenstange 80 ausgerichtet ist.
  • Dann wird gemäß Fig. 16b die Hubstange 17 auf die Kolbenstange 80 aufgeschoben. Für das Aufschieben ist eine Kraft erforderlich, die von der Reibung zwischen der Hubstange 17 und der Kolbenstange 80 abhängt. Bei Anlage der Klemmfeder 80 am oberen Ende der Kolbenstange 80 erhöht sich die Kraft für das weitere Aufschieben.
  • Gemäß Fig. 16c gleitet in einer dritten Phase die Klemmfeder 30 über das obere Ende der Kolbenstange 80. Wegen der Reibung zwischen Klemmfeder 30 und Kolbenstange 80 ist hierfür ein erhöhter Kraftaufwand erforderlich.
  • Gemäß Fig. 16d schnappt die Klemmfeder 30 in der Klemmnut 85 ein. In diesem Moment verringert sich die Aufschiebekraft schlagartig, so dass der geringe Strom die Endposition markiert.
  • Gemäß Fig. 17 werden die Aufschiebekräfte durch den gemessenen Motorstrom beim Aufschieben der Hubstange 17 veranschaulicht. In diesem Diagramm ist der Motorstrom über der Zeit aufgetragen. Hierbei handelt es sich um die Kurve mit dem unregelmäßigen Verlauf. Ferner ist dort die Verlagerung der Hubstange 17 über der Zeit durch eine gerade Linie dargestellt.
  • Zu Beginn der Verlagerung der Hubstange 17 nach unten wird ein Bereich 1 vom linken Rand bis zum ersten vertikalen Strich der Leerlaufstrom des Elektromotors gemessen. Der Motorstrom in der Phase des anfänglichen Aufschiebens der Hubstange auf die Kolbenstange ist in dem Bereich 2 zwischen dem ersten und dem zweiten vertikalen Strich angegeben. Hier steigt der Motorstrom bis zum Auftreffen der Klemmfeder 30 auf das obere Ende der Kolbenstange 80 an. Wenn die Klemmfeder 30 auf die Kolbenstange 80 aufgeschoben ist, fällt der Motorstrom wieder ab. In der darauf folgenden Phase, in der die Klemmfeder 30 über die Kolbenstange 80 gleitet, ist der Motorstrom annähernd konstant auf erhöhtem Niveau. Dies ist in dem Bereich 3 zwischen dem zweiten und dem dritten vertikalen Strich gezeigt. Beim Einschnappen der Klemmfeder 30 in die Klemmnut 85 fällt der Motorstrom innerhalb kurzer Zeit stark ab, wie in dem Bereich 4 zwischen dem dritten und dem vierten vertikalen Strich gezeigt. Danach steigt der Motorstrom in dem Bereich 5 bis zum Erreichen des Endanschlages wieder stark an. Danach wird der Elektromotor abgeschaltet.
  • Durch automatisches Analysieren des Verlaufs des Motorstroms für verschiedene Spitzentypen mittels einer elektronischen Steuerungseinrichtung lässt sich der jeweilige aufgesteckte Spitzentyp automatisch ermitteln. Der ermittelte Spitzentyp kann angezeigt werden und/oder beim Betrieb der Pipette berücksichtigt werden, beispielsweise um die Pipette so zu steuern, dass ein bestimmtes Flüssigkeitsvolumen pipettiert wird.
  • Die Pipette 1 kann folgendermaßen verwendet werden:
    Gemäß Fig. 1 und 11 ist in einer Pipettierstellung eine Pipettenspitze 66 an der Pipette 1 gehalten. Der Sitzbereich 88 ist durch Eingreifen des Wulstes 75 in die Ringnut 8 formschlüssig mit dem Zapfen 4 verbunden. Das Bedienelement 18 befindet sich in der Pipettierstellung am oberen Ende des zweiten Gehäuseschlitzes, in der in beiden Richtungen in den ersten Gehäuseschlitz hineindrehbar ist. Der maximale Drehwinkel ist begrenzt durch die Ausdehnung der ersten und zweiten Nuten 41, 43 in Umfangsrichtung oder des ersten Gehäuseschlitzes, je nachdem, welche Ausdehnung geringer ist.
  • Die Sperrhülse 51 ist gemäß Fig. 4 in der tiefsten Stellung angeordnet, sodass sie ein unbeabsichtigtes Ablösen der Pipettenspitze 66 vom Zapfen 4 verhindert. Für die Auflösung der formschlüssigen Verbindung wäre nämlich eine radiale Verengung des Zapfens 4 erforderlich, welche die Sperrhülse 51 in dieser Stellung nicht zulässt. Der Spitzenkolben 68 ist mit dem oberen Stangenabschnitt 82 in der Aufnahme 27 der Hubstange 17 festgeklemmt.
  • Das dritte Abtastelement 62 wird von der vorgespannten Schraubenfeder 63 gegen den oberen Rand der Pipettenspitze 66 gedrückt. Die Position des dritten Abtastelementes 62 hängt von der Höhe des Kragens 72 der aufgesteckten Pipettenspitze 66 ab bzw. von der Länge, um die der Kragen 72 bezüglich des Wulstes 75 vorsteht. Die Höhe des Kragens 72 ist kennzeichnend für das Nennvolumen der verwendeten Pipettenspitze 66. Das dritte Abtastelement 62 ist über einen nicht gezeigten Schieber oder eine andere Übertragungseinrichtung mit einer Blende oder einer anderen Bereichseinstelleinrichtung am Zählwerk 65 gekoppelt. Infolgedessen zeigt das Zählwerk 65 das Volumen an, das bei dem mittels des Bedienelementes 18 eingestellten Hub mit der jeweils aufgesteckten Pipettenspitze 66 pipettiert werden kann. Ausführungsarten der Pipette, die eine Abtasteinrichtung zum Abtasten der Höhe des Kragens der Pipettenspitze aufweist, sowie einer Pipettenspitzenfamilie, bei der Pipettenspitzen unterschiedlichen Typs (z.B. mit unterschiedlichem Nennvolumen) unterschiedlich hohe Kragen aufweisen, sind in der europäischen Patentanmeldung EP 18 168 763.3 beschrieben.
  • Für die Aufnahme von Flüssigkeit wird die Pipette 1 mit dem unteren Ende der daran gehalten Pipettenspitze 66 in eine Flüssigkeit eingetaucht. Danach wird das Bedienelement 18 nach unten gedrückt. Diese Bewegung wird von der Übertragungseinrichtung 15 in eine Hubbewegung der Hubstange 17 umgesetzt. Infolgedessen wird der Spitzenkolben 68 nach oben verlagert. Hierbei nimmt der erste Stangenabschnitt 81 das erste Abtastelement 44 mit, sodass der erste Führungszapfen 49 im vertikalen Teil 42 der Y-förmigen ersten Nut 41 nach oben gleitet. Währenddessen behält die Sperrhülse 45 ihre Position bei. Dies ist in Fig. 12 gezeigt.
  • Wenn das Bedienelement 18 den eingestellten Hub ausgeführt hat, ist die Pipettenspitze 66 mit einer bestimmten Flüssigkeitsmenge gefüllt. Danach wird das Bedienelement 18 entlastet und durch die Federeinrichtung zurück nach oben bis zur Anlage am Stützring 56 verlagert. Für die Abgabe dieser Flüssigkeitsmenge kann die Pipette 1 mit der Pipettenspitze 66 auf ein anderes Gefäß ausgerichtet werden. Durch erneutes Drücken des Bedienelementes 18 nach unten wird die Hubstange 17 nach unten verlagert und die Flüssigkeitsmenge abgegeben. Hierbei gleitet der erste Führungszapfen 49 nach unten bis zum Knotenpunkt der ersten Nut 41.
  • Bei der Aufnahme und Abgabe von Flüssigkeit wird vom Bedienelement 18 ein voller Bedienhub ausgeführt. Der ausgeführte Hub hängt von der eingestellten Flüssigkeitsmenge ab.
  • Die Aufnahme und Abgabe von Flüssigkeit kann mehrfach durchgeführt werden.
  • Zum Abwerfen der Pipettenspitze 66 wird das Bedienelement 18 aus der Pipettierstellung nach rechts oder nach links in eine Abwurfstellung geschwenkt. Hierdurch wird die Drehhülse 33 gedreht, sodass die zweite Nut 43 den zweiten Führungszapfen 55 und damit die Sperrhülse 51 nach oben verlagert, bis die Sperrhülse 51 den Zapfen 4 soweit freigegeben hat, dass dieser radial nach innen verformbar ist. Hierfür wird vorzugsweise die Sperrhülse 51 aus der Durchgangsbohrung 5 herausgezogen. Ferner wird durch das Drehen der Drehhülse 33 der erste Führungszapfen 49 in einem der beiden seitlichen Abschnitte des unteren Teils der ersten Nut 41 nach unten verlagert, sodass das erste Abtastelement 44 gegen den Spitzenkolben 68 drückt, der unten am Spitzenabschnitt 78 abgestützt ist. Hierbei übt der Wulst 75 eine radiale Kraft auf den Zapfen 4 aus, sodass dieser verengt und die formschlüssige Verbindung zwischen Pipettenspitze 66 und Zapfen 4 aufgelöst wird. Hierdurch wird die Pipettenspitze 66 vom Zapfen 4 gelöst. Dies ist in Fig. 13 gezeigt. Das Abstreifen der Pipettenspitze 66 vom Zapfen 4 kann noch durch das vierte Abtastelement 62 unterstützt werden, das von der vorgespannten Schraubenfeder 63 gegen den oberen Rand der Pipettenspitze 66 gedrückt wird.
  • Wenn die gebrauchte Pipettenspitze 66 vom Zapfen 4 gelöst ist, kann eine neue Pipettenspitze 66 mit dem Zapfen 4 verbunden werden. Hierfür kann die Pipette 1 mit dem Zapfen 4 in die Aufstecköffnung 71 einer in einem Träger bereitgehalten Pipettenspitze 66 eingeführt werden. Hierbei wird das dritte Abtastelement 62 nach oben verlagert und die Schraubenfeder 63 vorgespannt. Hierdurch zeigt das Zählwerk 65 das Nennvolumen der aufgesteckten Pipettenspitze 66 an. Ferner drückt der erste Stangenabschnitt 81 gegen die Unterseite des ersten Abtastelements 44, sodass der erste Führungszapfen 49 bis zur ersten Verzweigungsstelle der ersten Nut 41 gleitet. Hierbei wird die Drehhülse 33 im Pipettengehäuse 2 gedreht, bis sich das Bedienelement 18 in der Pipettierstellung befindet. Zugleich gleitet hierbei der zweite Führungszapfen 55 zum Tiefpunkt in der zweiten Nut 43. Hierdurch wird die Sperrhülse 51 in die Sperrposition von Fig. 4 verlagert, in der sie ein Ablösen der Pipettenspitze 66 vom Zapfen 4 verhindert.
  • Das Verbinden des Spitzenkolbens 68 mit der Hubstange 17 sowie das Pipettieren kann in der zuvor beschriebenen Weise erfolgen.
  • In Fig. 18 ist eine Pipettenspitze 66.6 gezeigt, die sich von der Pipettenspitze 66.5 von Fig. 17e dadurch unterscheidet, dass die Kolbenstange 80.6 unterhalb der Klemmnut 85.6 am unteren Ende des zweiten Stangenabschnitts 82.6 einen Anschlag 90 aufweist. Der Anschlag 90 ist durch die Oberseite eines sich nach oben erweiternden, zweiten Konusabschnittes 91 gebildet. Alternativ ist der Anschlag 90 durch die Oberseite einer Scheibe oder durch mehrere auf derselben Höhe über den Umfang der Kolbenstange 80 verteilte, nach außen vorstehende Vorsprünge gebildet.
  • Der Anschlag 90 ist so positioniert, dass die Kolbenstange 80 so weit in die Aufnahme 27 eingeschoben werden kann, bis die Klemmfeder 30 in die Klemmnut 85 eingreift. Durch die Anlage des Anschlages 90 am Rand des Loches 25 wird ein weiteres Einschieben der Kolbenstange 80 in die Aufnahme 27 verhindert. Ein Herausziehen des Spitzenkolbens 68.6 aus der Aufnahme 27 ist nur unter Überwindung der Klemmkraft der Klemmfeder 30 möglich. Infolgedessen wird der Spitzenkolben 68 sowohl nach oben als auch nach unten unverrückbar von der Hubstange 17 gehalten. Pipettierfehler beim Aufnehmen und Abgeben von Flüssigkeit werden hierdurch vermieden.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Pipette
    2
    Pipettengehäuse
    3
    Schaft
    4
    Zapfen
    5
    Durchgangsbohrung
    6
    oberer Zapfenabschnitt
    7
    unterer Zapfenabschnitt
    8
    Ringnut
    9
    Klemmbereich
    10
    Schlitz
    11
    Schlitz
    12
    Antriebsrichtung
    13
    Übertragungselement
    14
    Übertragungsstange
    15
    Übertragungsmechanik
    16
    Antriebselement
    17
    Hubstange
    18
    Bedienelement
    19
    Bedienhebel
    20
    Steg
    21
    Trägerplatte
    22
    erster gekrümmter Schlitz
    23
    erste Randaussparung
    24
    axiale Bohrung
    25
    Loch
    26
    Längsschlitz
    27
    Aufnahme
    28
    Klemmfedernut
    29.1
    Klemmschlitz
    29.2
    Klemmschlitz
    30
    Klemmfeder
    30.1
    Überbrückungsabschnitt
    30.2
    Schenkel
    30.3
    Schenkel
    31
    Abwurfeinrichtung
    32
    Kurventräger
    33
    Drehhülse
    34
    Aussparung
    35
    Aussparung
    36
    Basis
    37
    Sektor
    38
    Sektor
    39
    erste Kurve
    40
    zweite Kurve
    41
    erste Nut
    42
    vertikaler Teil
    43
    zweite Nut
    44
    Abwurfstange
    45
    oberer Abwurfstangenabschnitt
    46
    unterer Abwurfstangenabschnitt
    47
    Verbindungsstangenabschnitt
    48
    erstes Abtastelement
    49
    erster Führungszapfen
    50
    Sperreinrichtung
    51
    Sperrhülse
    52
    Steuerstange
    53
    zweiter Verbindungsstangenabschnitt
    54
    zweites Abtastelement
    55
    zweiter Führungszapfen
    56
    Stützring
    57
    Mantel
    58
    zweiter gekrümmter Schlitz
    59
    zweite Randaussparung
    60
    erster Gehäuseschlitz
    61
    zweiter Gehäuseschlitz
    62
    drittes Abtastelement
    63
    Schraubenfeder
    64
    Einstellknopf
    65
    Zählwerk
    66
    Pipettenspitze
    67
    Spitzenzylinder
    68
    Spitzenkolben
    69
    Körper
    70
    Spitzenöffnung
    71
    Aufstecköffnung
    72
    Kragen
    73
    Verbindungsbereich
    74
    unterer Verbindungsabschnitt
    75
    Wulst
    76
    oberer Verbindungsabschnitt
    77
    Kolbenlaufbereich
    78
    Spitzenabschnitt
    79
    Kolben
    80
    Kolbenstange
    81
    erster Stangenabschnitt
    82
    zweiter Stangenabschnitt
    83
    dritter Stangenabschnitt
    84
    Einführschräge
    85
    Klemmnut
    86
    Scheibe
    87
    Absatz
    88
    erster Konusabschnitt
    89
    Sitzbereich
    90
    Anschlag
    91
    zweiter Konusabschnitt

Claims (16)

  1. Pipette für den Gebrauch mit einer Pipettenspitze umfassend
    • ein Pipettengehäuse (2),
    • einen vom Pipettengehäuse (62) nach außen vorstehenden Zapfen (4) zum Aufklemmen eines Sitzbereiches (89) am inneren Umfang eines eine Aufstecköffnung (71) am oberen Ende aufweisenden Spitzenzylinders (67) einer Pipettenspitze (66), wobei der Zapfen (4) eine Durchgangsbohrung (5) zum Einführen einer Kolbenstange (80) eines Spitzenkolbens (68) der Pipettenspitze (66) aufweist,
    • eine Antriebseinrichtung (12) umfassend eine auf die Durchgangsbohrung (5) ausgerichtete und in Längsrichtung des Zapfens (4) verlagerbar in Pipettengehäuse (2) geführte Hubstange (17) mit einer axialen Bohrung (24) und einem Loch (25) am unteren Ende zum Einführen des oberen Endes der Kolbenstange (80) und zum Verlagern eines abdichtend in einem Kolbenlaufbereich (77) zwischen einer Spitzenöffnung (70) am unteren Ende und dem Sitzbereich (89) des Spitzenzylinders (67) geführten Kolbens (79) des Spitzenkolbens (68) und
    • eine Klemmeinrichtung umfassend mindestens einen zur axialen Bohrung hin geöffneten Klemmschlitz (29.1, 29.2) am Außenumfang der Hubstange (17) und eine auf dem Außenumfang der Hubstange (17) sitzende, mit einem Schenkel (30.2, 30.3) in den Klemmschlitz (29.1, 29.2) eingreifende und in die axiale Bohrung hineinragende Klemmfeder (30) zum Festklemmen der eine Einführschräge (84) und/oder eine Klemmnut (85) aufweisenden Kolbenstange (80) in der axialen Bohrung (24) der Hubstange (17).
  2. Pipette nach Anspruch 1, bei der die Hubstange (17) zwei einander diametral gegenüberliegende Klemmschlitze (29.1, 29.2) am Außenumfang und eine mit zwei Schenkeln (30.2, 30.3) in die Klemmschlitze (29.1, 29.2) eingreifende, in die axiale Bohrung (24) hineinragende und zwischen den beiden Schenkeln (30.2, 30.3) auf dem Außenumfang der Hubstange (17) sitzende Klemmfeder (30) aufweist.
  3. Pipette nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Hubstange (17) am Außenumfang eine umlaufende Klemmfedernut (28) aufweist, der mindestens eine Klemmschlitz (29.1, 29.2) am Grund der Klemmfedernut (28) angeordnet ist und die Klemmfeder (30) in der Klemmfedernut (28) auf dem Außenumfang der Hubstange (17) sitzt.
  4. Pipette nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Klemmfeder (30) eine einfallende U-Form aufweist.
  5. Pipette nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Antriebseinrichtung (12) eine manuell antreibbare mechanische Antriebseinrichtung mit einem vom Pipettengehäuse (2) vorstehenden, relativ zur Pipettengehäuse (2) in axialer Richtung der Hubstange (17) verlagerbaren und mit der Hubstange (17) gekoppelten Bedienelement (18) oder bei der die Antriebseinrichtung (12) eine elektrisch angetriebene Antriebseinrichtung mit einem mit der Hubstange (17) gekoppelten Elektromotor und einer elektronischen Steuerungseinrichtung mit einer Benutzerschnittstelle für die Bedienung der Pipette ist.
  6. Pipette nach einen der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Antriebseinrichtung (12) eine mit der Hubstange (17) und dem Bedienelement (18) gekoppelte Übertragungsmechanik (15) aufweist, die ausgebildet ist, bei aufeinanderfolgenden Verlagerungen des Bedienelements (18) nach unten, zwischen denen das Bedienelemente (18) nach oben verlagert wird, die Hubstange (17) abwechselnd nach oben und nach unten zu verlagern.
  7. Pipette nach Anspruch 5, bei der die elektronische Steuerungseinrichtung ausgebildet ist, die Kraft für die Verlagerung der Hubstange (17) zu messen und anhand von Änderungen der Kraft zu ermitteln, welche Pipettenspitze (66) aus einer verschiedene Pipettenspitzentypen umfassenden Pipettenspitzenfamilie, die durch unterschiedlich hohe Kolbenstangen (80) gekennzeichnet sind, durch Aufschieben der Hubstange (17) mit der axialen Bohrung (24) und der Klemmeinrichtung (28, 29, 30) auf die Kolbenstange (80) verbunden wird.
  8. Pipette nach Anspruch 7, bei der als Maß für die Kraft zur Verlagerung der Hubstange (17) die Stromaufnahme des Elektromotors bei der Verlagerung der Hubstange gemessen mithilfe des gemessenen Verlaufs der Stromaufnahme des Elektromotors der Pipettenspitzentyp ermittelt wird.
  9. Pipettenspitze für den Gebrauch mit einer Pipette umfassend
    • einen Spitzenzylinder (67) und
    • einen Spitzenkolben (68),
    • wobei der Spitzenzylinder (67) einen rohrförmigen Körper (69) mit einer Spitzenöffnung (70) am unteren Ende, eine Aufstecköffnung (71) am oberen Ende, einem Sitzbereich (89) am inneren Umfang zum Aufklemmen auf einen Zapfen (4) mit einer Durchgangsbohrung (5) einer Pipette (1) und einem zylindrischen Kolbenlaufbereich (77) zwischen Spitzenöffnung (70) und Sitzbereich (89) aufweist,
    • der Spitzenkolben (68) einen abdichtend im Kolbenlaufbereich (77) geführten Kolben (79) und eine nach oben vorstehende Kolbenstange (80) zum Einführen in die Durchgangsbohrung (5) des Zapfens (4) und Einklemmen in einer axialen Bohrung (24) mit einem Loch (25) am unteren Ende einer auf die Durchgangsbohrung (5) ausgerichteten Hubstange (17) der Pipette (1) aufweist und
    • die Kolbenstange (80) einen ersten Stangenabschnitt (81) und einen zweiten Stangenabschnitt (82) unter dem ersten Stangenabschnitt (81) und eine umlaufende Einführschräge (84) zwischen dem ersten Stangenabschnitt (81) und dem zweiten Stangenabschnitt (82) und eine am Außenumfang umlaufende Klemmnut (85) zum Festklemmen einer Klemmeinrichtung (28, 29, 30) der Pipette (1) mit einer mit mindestens einem Schenkel (30.1, 30.2) durch einen Klemmschlitz (29.1, 29.2) der Hubstange (17) in die axiale Bohrung (24) der Hubstange (17) hineinragenden Klemmfeder (30) aufweist und
    • der zweite Stangenabschnitt (82) die Klemmnut (85) für das Eingreifen des mindestens einen Schenkels (30.1, 30.2) der Klemmfeder (30) und das formschlüssige Festlegen des Spitzenkolbens (68) an der Hubstange (17) aufweist.
  10. Pipettenspitze nach Anspruch 9, bei der der Spitzenkolben (68) eine zwischen Kolben (79) und Klemmnut (85) und/oder zweitem Stangenabschnitt (82) angeordnete Scheibe (86) und der Spitzenzylinder (67) unterhalb des Sitzbereiches (89) am inneren Umfang einen umlaufenden Absatz (87) oder Rippen aufweist, auf dem oder denen die Scheibe (86) in der tiefsten Stellung des Spitzenkolbens (68) in dem Spitzenzylinder (67) mit ihrer Unterseite aufsitzt.
  11. Pipettenspitze nach Anspruch 10, bei dem der Spitzenkolben (68) unterhalb der Scheibe (86) einen Konusabschnitt (88) aufweist, der sich mit seinem Außenumfang am Innendurchmesser des umlaufenden Absatzes (87) oder der Rippen abstützt, wenn die Scheibe (86) auf dem Absatz (87) oder den Rippen aufsitzt.
  12. Pipettenspitze nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei der der Spitzenkolben (68) am unteren Ende einen konischen, sich nach unten verjüngenden Kolben (79) aufweist, der sich in der tiefsten Stellung des Spitzenkolbens (68) im Spitzenzylinder (67) auf einem konischen Spitzenabschnitt (78) am unteren Ende des Spitzenzylinders (67) abstützt.
  13. Pipettenspitze nach Anspruch 12, bei der der Spitzenkolben (68) unterhalb der Klemmnut (85) und/oder des zweiten Stangenabschnitts (82) und oberhalb des Kolbens (79) eine Scheibe (86) aufweist, die sich mit ihrem Außenumfang am Innenumfang des Spitzenzylinders (67) abstützt.
  14. Pipettenspitze nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei der der Spritzenkolben (68) unterhalb der Klemmnut (85) und/oder des zweiten Stangenabschnittes (82) einen Anschlag zum Abstützen am Rand des Loches (25) am unteren Ende der Hubstange (17) aufweist.
  15. Pipettenspitzenfamilie umfassend Pipettenspitzen (1) unterschiedlichen Spitzentyps nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die Kolbenstange (80) um eine für den jeweiligen Spitzentyp kennzeichnende Höhe bezüglich der Klemmnut (85) oder der Einführschräge (84) nach oben vorsteht.
  16. Pipettensystem umfassend eine Pipette (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und eine Pipettenspitze (66) nach einem der Ansprüche 9 bis 14 oder eine Pipettenspitzenfamilie nach Anspruch 15.
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