EP3890888A2 - Flüssigkeitsdosiervorrichtung zur ballistischen abgabe von dosiermengen im nanoliterbereich, flüssigkeitsdosierverfahren und pipettierspitze hierfür - Google Patents

Flüssigkeitsdosiervorrichtung zur ballistischen abgabe von dosiermengen im nanoliterbereich, flüssigkeitsdosierverfahren und pipettierspitze hierfür

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EP3890888A2
EP3890888A2 EP19813503.0A EP19813503A EP3890888A2 EP 3890888 A2 EP3890888 A2 EP 3890888A2 EP 19813503 A EP19813503 A EP 19813503A EP 3890888 A2 EP3890888 A2 EP 3890888A2
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EP
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deformation
liquid
tip
pipetting
dosing
Prior art date
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Pending
Application number
EP19813503.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg Pochert
Andreas Ernst
Nils Lass
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Hamilton Bonaduz AG
Biofluidix GmbH
Original Assignee
Hamilton Bonaduz AG
Biofluidix GmbH
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Publication date
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Definitions

  • Liquid dosing device for ballistic delivery of dosing quantities in the nanoliter range, liquid dosing method and pipette tip for this
  • the present invention relates to a liquid dosing device for ballistic delivery of a discrete dosing amount of dosing liquid in a dosing volume range from 0.3 nl to 900 nl from a dosing liquid supply, comprising:
  • a pipette tip receiving device which, at least in a ready-to-dose operating position of the liquid metering device, defines a receiving space which extends along a virtual receiving axis and is designed to receive a section of a pipetting tip
  • a trigger plunger which is movable relative to the pipette tip receiving device and which can be displaced between a standby position which is more withdrawn from the receiving space and a trigger position which projects more strongly into the receiving space
  • a with the release tappet coupled motion-transmitting publishing drive which is designed to shift the release tappet we at least in a jerky manner from the ready position to the release position
  • a control device which is connected to the transmission drive to control the operation of the relocation drive
  • Such a liquid metering device is known from WO 2006/076957 A1.
  • This document discloses to accommodate pipette tips specially designed for this liquid metering device with a tube or tube section at their longitudinal end in a pipette tip receiving device.
  • the longitudinal metering end has a metering opening through which metering liquid is dispensed in a metered manner.
  • hose or tube section By means of short mechanical impulses, which are exerted by the tappet on the specially designed hose or tube section of the pipette tip, discrete dosing liquid quantities in the nl range can be thrown out of the hose or tube section.
  • the hose or pipe section has preferably along a hose or tube axis a cross-section which is essentially constant in size and shape.
  • the metered quantity thrown off by the mechanical impulse transfer covers a distance in free flight as metering drops, which is why this dispensing of the metered quantity is referred to in the present case as "ballistic".
  • the pipetting tip has a coupling formation which is designed for coupling to a pipetting channel of a pipetting device.
  • the latter longitudinal end is therefore referred to below as the "coupling longitudinal end”.
  • the known pipette tip which he stretches along a virtual tip axis, has a reservoir space in which a dosing liquid supply can be accommodated axially with respect to the tip axis between the coupling longitudinal end and the hose or tube section close to the dosing longitudinal end.
  • the known liquid dosing device uses the incompressibility of dosing liquids.
  • a pressure wave induced in the dosing liquid by the mechanical impulse propagates in the dosing liquid in two opposite directions along the tip axis.
  • the metering liquid supply accommodated in the reservoir space rests above the hose or pipe section, which represents a large, inert mass compared to the smaller metering liquid quantity accommodated in the hose or pipe section. Therefore, the mechanical impulse leads to the metering opening as the location the least mechanical and fluid mechanical resistance to detach a discrete dosing amount that leaves the pipette tip in the axial direction.
  • a disadvantage of the known liquid metering device is the need to use specially designed pipetting tips, namely those that have the described hose or tube section with a substantially constant, small cross section between their free metering opening and the reservoir space.
  • the object of the present invention to provide a technical teaching which improves the aforementioned fluid metering device in such a way that it can be operated with commercially available pipetting tips which are not specifically designed for use in the liquid metering device must be designed.
  • the technical teaching provided by the present invention is intended to enable the use of commercially available pipette tips, the metering opening of which is not at a free end of a tube or tube section with a constant and, compared to the other cross sections of the pipette tip, outside the tube or tube portion cut, small cross-sections with a cross-sectional area in the range of 0.075 to 0.75 mm 2 and with a length of more than 2 mm.
  • the commercially available conventional pipetting tip can have a short cylindrical collar at the longitudinal metering end, which is formed between the tapering region between the longitudinal metering end and the coupling longitudinal end and the metering opening.
  • this collar has no length of more than 2 mm and is therefore unsuitable for mechanical impulse transmission.
  • conventional pipette tips preferably taper right up to the metering opening.
  • a liquid metering device of the type mentioned which has a first and a second deformation formation, the first and the second deformation formation between them being an axial longitudinal region of the receiving space extending along the virtual axis
  • the trigger plunger is in its trigger position in the deformation area of the receiving space.
  • the basic idea of the present invention is to deform an axial section of conventional pipette tips, which do not have a section, which is designed for mechanical pulse transmission for the purpose of delivering a discrete metering quantity, by the two deformation formations of the liquid metering device as a deformation section such that the thus deformed section of the pipette tip can be used for dosing dosing volumes in the nano-liter range by mechanical impulse transmission by means of the trigger plunger.
  • an originally arbitrarily shaped and configured pipette tip can be deformed at least in sections by deformation by means of relative approximation of the first and second deformation formation to one another for a predetermined period of time, in which the trigger plunger transmits a mechanical pulse to the deformation section of the pipette tip and since a discrete dosing quantity can be thrown out of the dosing liquid in a manner known per se from the pipette tip through its dosing opening.
  • the liquid metering device of the present invention differs significantly from that of the above-mentioned prior art by the first and the second deformation formation, so that the definition of the liquid metering device does not initially depend on whether a pipette tip is actually received in the pipette tip receiving device or whether the pipette tip receiving device is only designed to receive a pipette tip.
  • the trigger plunger is in its release position in the deformation region of the receiving space causing a recorded pipette tip to ensure that the trigger plunger trigger the dosing quantities to transmit the mechanical impulse to the pipette tip received in the pipette tip receiving device where the pipette tip can move in this way is shaped or deformable that a metering amount in the nanoliter range can be metered by the transmission of the mechanical impulse from the trigger plunger to the deforming section of the pipetting tip.
  • the first and the second deformation formation can be moved relative to one another between a more distant one Loading position in which the pipette tip receiving device for receiving a pipette tip into the pipette tip receiving device and / or for removing a pipette tip from the pipette tip receiving device direction is configured, and a more closely approximated deformation position, in which a portion located in the deformation region of a pipette tip received in the receiving space is deformed by the first and second deformation deformations.
  • An undeformed conventional pipette tip which usually extends along a virtual tip axis between its coupling longitudinal end and its metering longitudinal end, does not allow metering of metering amounts in the nanoliter range due to transfer from outside due to undesirably high internal friction in relation to the metered quantity of large metering liquid quantities in its reservoir space mechanical impulses.
  • Such a liquid metering is rather made possible by liquid spaces which have a small clear width of at least 1 mm or less in at least one spatial direction orthogonal to the tip axis, so that a mechanically induced pressure wave in such a narrow metering liquid area spreads along the tip axis of the pipetting tip can and when the meniscus near the metering opening is reached, throws off a drop from the metering liquid supply provided.
  • the clear width between the first and the second deformation formation is preferably smaller in the deformation position in at least one spatial direction orthogonal to the receiving axis in the deformation area than in the receiving area of the receiving space located axially with respect to the virtual receiving axis on both sides of the deformation area.
  • the deformation area can be distinguished from the other receiving areas and can be recognized as a deformation area.
  • the deformation region thus forms a constriction of the receiving space in the at least one spatial direction orthogonal to the receiving axis.
  • the control device is preferably designed to drive the trigger plunger for displacement from the ready position into the trigger position only when the first and the second deformation deformation are in the deformation position.
  • the deformation area in the receiving space is changed in such a way that a section of a pipetting tip accommodated therein has a shape which allows metering of a metering liquid in the nanoliter range by external transmission of a mechanical impulse by means of the trigger plunger.
  • the change in shape caused by the two deformation formations in the receiving space is therefore a deformation of a pipetting tip that prepares a dosage.
  • the liquid metering device is preferably designed to deform a portion of a pipette tip accommodated in the receiving space in the deformation region over a deformation period which is long compared to the displacement period which the displacement movement of the trigger plunger takes from the standby position to the trigger position.
  • the deformation duration defined by the arrangement of the first and the second deformation formation in the deformation position lasts for at least several seconds , preferably for at least one minute, while the displacement of the trigger plunger from the ready position to the trigger position takes less than 1 second, preferably less than 0.25 seconds and particularly preferably less than 0.05 seconds.
  • the deformation duration is therefore at least preferred three times, particularly preferably at least thirty times as long as the relocation time.
  • the trigger plunger is preferably not only shifted from the ready position to the trigger position, but is immediately moved back from the trigger position back to the ready position, so that the trigger plunger does not remain in the trigger position, but rather the trigger position merely a reversal dead center of the trigger shift Release plunger is.
  • the control device and / or the displacement drive can be designed to hold the trigger plunger in the trigger position for a predetermined or a predeterminable period of time before its return to the ready position begins.
  • the liquid metering device can have an input / output device in order to transmit data to it or to input it manually or to have it retrieved by it, for example the above-mentioned holding period of the trigger plunger in the trigger position or one or more operating parameters of the metering.
  • the release plunger can be provided separately from the first and second deformation deformation, which in particular facilitates the formation of the release plunger with low mass and, as a result, its acceleration to high displacement speeds in a short time.
  • the trigger plunger in the deformation region of the receiving space defined by the first and the second deformation formation is to transmit force, it is preferred if the trigger plunger is at least part of the first deformation formation, since this is already arranged on the deformation region.
  • the trigger plunger is preferably the first deformation formation to reduce the number of components required to form the liquid metering device.
  • the trigger plunger can initially be used to deform the contribute to the pipetting tip and, when the first and the second deformation formation are in the deformation position, are abruptly shifted relative to the second deformation formation into the trigger position.
  • the position of the trigger plunger, which it assumes in the deformation position relative to the second deformation formation is then preferably the ready position.
  • the trigger plunger can be movable in a first deformation movement for deforming a pipetting tip received in the receiving space, so that the pipetting tip is deformed into its ready position by moving the trigger plunger from a starting position which is further retracted from the receiving space. After the ready position has been reached, the trigger plunger can then be abruptly displaced into the trigger position for the ballistic delivery of a metered quantity. Preferably, however, the trigger plunger can only be shifted between the ready position and the trigger position.
  • the second deformation formation which is preferably opposite the trigger plunger in a direction orthogonal to the receiving axis, comprises a wall section delimiting the receiving space.
  • An outer wall section of a pipetting tip can then be placed against this wall section, for example in a nesting manner, when the first and the second deformation formation are moved relative to one another from the loading position into the deformation position.
  • the pipette tip receiving device can have a first device part closer to the trigger plunger and a second device part further away from the trigger plunger.
  • the first or the second device part can, in addition to the trigger plunger, cause a pipette tip received in the receiving space to deform, for example to locally increase a flow resistance of the pipette tip along the tip axis.
  • the first and / or the second device tion part with respect to the receiving axis axial distance from the trigger plunger have a constriction section, in which the receiving space, at least in the deformation position, has a smaller cross-sectional area than axially un indirectly on both sides of the constriction section.
  • the above-mentioned first deformation formation can thus include both the trigger plunger and the, preferably first, device part with the constriction section.
  • the first device part can be arranged in a fixed position relative to a device frame of the liquid dosing device, that is to say fixed to the frame.
  • a device frame of the liquid dosing device that is to say fixed to the frame.
  • the trigger plunger is preferably also fixed to the frame in its ready position. The deformation movement is then carried out only by the second part of the device and the triggering displacement only by the trigger plunger.
  • a spatially compact pipette tip receiving device with the smallest possible space requirement can be obtained in that the first part of the device is penetrated or enforceable by the trigger plunger.
  • the second deformation formation can advantageously be formed on the second device part.
  • the two deformation formations can be moved manually between their loading position and their deformation position, the liquid metering device preferably having a guide formation which leads the two device formations relative to one another to their movement between the loading position and the deformation position.
  • the liquid metering device can have a movement drive which drives the two deformation formations relative to one another to their movement in at least one direction between the loading position and the deformation position, preferably in both directions.
  • the second deformation formation is preferably coupled to the motion drive alone.
  • the liquid metering device preferably has a motion drive coupled to the second device part, through which the second device part between an opening position further away from the first device part and one to the first device part closer closed position is movable.
  • the first and the second deformation formation are preferably in the loading position relative to one another when the second device part is in the open position, and then when the second device part is in the closed position , in the deformed position.
  • the second device part In order to prevent the movement drive from being energized or generally supplied with energy for the entire duration of the deformation of a pipette tip in the deformation region of the receiving space, provision can be made for the second device part to be biased into one of its positions.
  • the second device part is biased into the closed position, so that a biasing device providing the bias, such as a mechanical and / or pneumatic or / and hydraulic spring arrangement, also provides the deformation force by which a pipette tip received in the receiving space is deformed in sections. Then the movement drive only needs to be provided with energy for a short time in order to move the second device part into the open position or the first and the second deformation formation relative to one another into the loading position.
  • the trigger plunger can be preloaded in one of its positions by a preloading device, for example in turn by a mechanical or / and pneumatic or / and hydraulic spring arrangement.
  • the trigger plunger is preferably preloaded into the ready position, so that it only needs to be shifted into the release position abruptly against the preloading force of the preloading device by the displacement drive and after reaching the release position immediately by switching off the relocation drive to the standby position.
  • a particularly short displacement period and, in particular, a particularly short dwell time of the trigger plunger in the trigger position can be achieved.
  • the trigger position of the trigger plunger can be defined by a mechanical stop for the most precise possible pulse transmission from the trigger plunger to a deformation section of a pipetting tip accommodated in the receiving space.
  • the stop for adjusting the liquid metering device to different metering liquids and / or to different metering quantities along the displacement path of the trigger plunger is adjustable.
  • the displacement path of the trigger plunger can thus also be changeable.
  • a particularly effective pulse transfer from the trigger plunger to a deformation section of a pipetting tip can be achieved if a displacement path along which the trigger plunger can be displaced between its ready position and its triggering position has a virtual angle in the range from 70 ° to 110 ° with the virtual receiving axis includes.
  • the included angle is preferably a right angle, so that the trigger plunger can strike the deformation section of a pipetting tip as orthogonally as possible with the tip axis which is at least parallel or even collinear with the receiving axis.
  • a movement path, along which the first and second device parts are approachable to one another includes an angle in the range of 70 ° to with the virtual receiving axis 110 ° on.
  • the angle is preferably a right angle to advantageously avoid deformation components acting along the receiving or tip axis.
  • the displacement path and the movement path lie at least in sections, preferably completely, in two mutually parallel planes or on a common level.
  • the liquid metering device comprises a pipette tip.
  • a pipetting tip has a coupling longitudinal end, which has a coupling formation which is designed for coupling to a pipetting channel of a pipetting device, and has a metering longitudinal end opposite the coupling longitudinal end, which has a metering opening through which the discrete metered quantity can be dispensed.
  • the pipette tip further has a reservoir space between the coupling longitudinal end and the longitudinal dosing end, in which the dosing liquid supply can be received.
  • the pipette tip extends between its coupling end and its dosing end along a virtual tip axis.
  • the pipette tip projects axially relative to the deformation area with respect to the tip axis, preferably on both sides.
  • a deformed section of the pipetting tip that is actually deformed by the first and the second deformation formation is adjoined on both sides by undeformed pipetting tip sections.
  • These are preferably at least in sections rotationally symmetrical with the tip axis as a rotational symmetry axis.
  • the reservoir space preferably projects axially beyond the deformation region on both sides.
  • the pressure wave induced by the trigger plunger in the dosing liquid of the deformed pipette tip spreads from the point of impact of the trigger plunger to a deformation section of the pipette tip arranged in the deformation region of the receiving space.
  • the pressure wave is damped along the propagation path by internal friction in the dosing liquid.
  • the deformation region is closer to the dosing end than to the coupling end. Then the pressure wave reaches the meniscus of the metering liquid closer to the metering opening as undamped as possible.
  • the deformation region is preferably located completely in the half of the axial extension region of the pipetting tip that extends from the longitudinal end of the dosing.
  • the pipette tip in its state accommodated in the receiving space, with the first and the second deformation formation being in the deformation position, has a deformation section located in the deformation region of the receiving space with two inner wall surface sections opposite one another via a gap in the interior of the pipetting tip.
  • the gap produced by the deformation formations on the pipette tip has a gap width of at least 20 mm, preferably of at least 50 pm and particularly preferably of at least 70 pm in the direction orthogonal to the tip axis.
  • the gap width is not larger than 900 pm, preferably not larger than 500 pm and particularly preferably not larger than 200 pm. In tests, a gap width of 100 pm has proven to be particularly advantageous.
  • the trigger plunger contacts the deformation section of the pipette tip in the release position.
  • the release plunger can contact the deformation section before reaching the release position, so that the release plunger deforms for a short time from contacting the deformation section until reaching the release position.
  • This trigger deformation which extends over a considerably shorter period of time than the deformation of the deformation section by the deformation formations, is added to the latter, a dosage-preparing deformation for a short time, for example for a period in the two-digit or low three-digit millisecond range.
  • the release deformation is preferably an exclusively elastic deformation.
  • the deformation preparing the dosage has a plastic deformation component because of its higher degree of deformation compared to the release deformation and the longer deformation duration.
  • the object mentioned at the outset is also achieved by a pipetting device with a pipetting channel which extends along a virtual channel path and which is at least partially filled with a working fluid which is different from the metering liquid and which has a coupling formation at its free longitudinal end for temporary use , Detachable coupling of a pipetting tip thereon, the pipetting device further comprising: a pressure change device which is designed to change the pressure of the working fluid in the pipetting channel,
  • a pressure sensor which is designed and arranged to detect the pressure of the working fluid in the pipetting channel
  • a pipetting control device which is connected to control the operation of the pressure change device for signal transmission with both the pressure sensor and the pressure change device, and which is designed to control the operation of the pressure change device at least in accordance with an actual working fluid pressure detected by the pressure sensor, and
  • the pipetting device comprises a liquid metering device configured according to the above description, the pipetting tip with its coupling formation being coupled or connectable to the coupling design of the pipetting channel, and furthermore the pipetting control device is designed to operate the pressure changing device at least in accordance with the actual value detected by the pressure sensor.
  • Working fluid pressure preferably taking into account at least one predetermined target working fluid pressure value.
  • the pipetting control device is controlled by a corresponding control of the pressure changing device by mechanical impulse transfer from the deformation section of the dosing liquid from a dosing liquid supply located axially between the coupling formation and the deformation section can lead into the deformation section.
  • the above object is also achieved by a pipetting tip for use in a device as described above. wrote configured liquid metering device which extends along a virtual tip axis, the pipetting tip having:
  • a dosing longitudinal end axially distant from the coupling longitudinal end, with respect to the tip axis, with a dosing opening through which a discrete dosing quantity can be dispensed from a dosing liquid supply received in the pipetting tip,
  • a section of the pipette tip located between the metering opening and the coupling formation has, as the deformation section, two inner wall surface sections opposite one another via a gap in the interior of the pipette tip, the gap being at least five times in a first larger direction of extension orthogonal to the tip axis parallel to the opposite inner wall surface sections, preferably has at least ten times, particularly preferably at least 50 times as large a clear width as in a second smaller extension direction orthogonal both to the tip axis and to the first direction of extension.
  • Such a pipette tip is designed for use in the described liquid metering device, regardless of whether the deformation section is already formed on the pipette tip before being accommodated in the receiving space of the pipette tip receptacle or whether it is only deformed by means of the first and the second deformation forma tion is generated.
  • the dimension of the gap along the tip axis is at least 0.5 times its size maximum clear width along the first direction of extent.
  • the dimension of the gap along the tip axis should not be more than 0.8 times, preferably not more than 0.5 times, particularly preferably not more than a third of the axial length of the pipette tip.
  • the coupling formation can be located far enough from the deformation section in order not to be undesirably deformed.
  • the pipette tip preferably has a rotationally symmetrical body section on at least one axial (with respect to the tip axis) side of the deformation section, preferably axially on both sides of the deformation section.
  • the deformation section in order to have a sufficient size for the mechanical pulse transmission and the resulting introduction of a pressure wave into the dosing liquid in the deformation section, along the first direction of extension at least one, with respect to the tip axis, axially adjoining body portion of the pipetting tip radially tower over.
  • the deformation section preferably projects radially in each of two opposite radial directions from a body section axially adjoining the deformation section.
  • the gap formed in the deformation section is preferably thin, with a gap width of less than one millimeter. Therefore, a, with respect to the tip axis, axially adjoining the deformation section of the body portion of the pipette tip radially protrude beyond the deformation section along the second direction of extension. Preferably, each of two axially on both sides of the deformation section on these adjoining body sections projects radially beyond the deformation section along the second direction of extension.
  • the above-mentioned object is also achieved by a method for the ballistic delivery of a discrete one Dosing quantity of dosing liquid in a dosing volume range from 0.3 nl to 900 nl from a dosing liquid supply, comprising the following steps:
  • a pipette tip extending along a virtual tip axis with a coupling formation formed on a, with respect to the tip axis, axial longitudinal end for coupling to a pipetting animal device, with a metering opening formed at an axial distance from the coupling formation for dispensing the metered quantity, and with an intermediate the coupling formation and the metering opening located reservoir space for receiving the metering liquid supply,
  • the step of exerting the impulse-like impulse transmission has a further deformation of the deformation section beyond the dosage-preparatory deformation of the reservoir space section to form the deformation section through the first and the second deformation formation, the duration of the further deformation of the deformation section being preferably not more than a third wise is not more than a tenth of the duration of the dosage-preparatory deformation to form the deformation section.
  • dosing quantities of 0.3 nl to 5 nl can be dosed repeatedly. With somewhat larger dimensions, such as the gap size in the deformation section of the pipette tip, dosing quantities in the range from 5 nl to 20 nl can be dosed repeatedly.
  • a next more robust embodiment of the liquid dosing device can dispense dosing quantities in the range from 20 nl to 70 nl exactly. It is also possible with a liquid dosing device to dispense dosing quantities in the range from 70 nl to 500 nl exactly as single drops. The delivery of quantities in the range from 500 nl to 900 nl is also exactly possible, but here the risk increases that a drop of fluff forms in the metered amount of liquid and separate satellite drops form from this, which is not always acceptable.
  • FIG. 1 is a side view of an embodiment of a liquid metering device according to the invention with a pipette tip, a first and a second part of the device of the liquid metering device being shown in an exploded view of a fluff body of the device, and the pipette tip being coupled to a pipetting channel of a pipetting device,
  • Fig. 2 is a perspective view of the embodiment of Fig. 1 without
  • FIGS. 1 to 3 shows the first and second device parts used in FIGS. 1 to 3 in a perspective view of their surfaces to be pointed towards one another during operation
  • 5A is a view of a conventional undeformed pipette tip
  • FIG. 5B is a side view of the pipette tip of FIG. 5A in a state deformed by the first and the second deformation formation
  • Fig. 5C the pipette tip of Fig. 5A in a deformed shape in a front view of the deformation section.
  • an embodiment of a liquid metering device according to the invention is generally designated 10.
  • the liquid metering device 10 comprises a housing 12 which is generally stationary during operation, for example fixed to the frame, on which a pipette tip receiving device 14 is provided.
  • the pipette tip receiving device 14 comprises, for example, a first device part 16 which is generally fixed to the housing or frame and a second device part 18 which is movable relative to the first.
  • the liquid metering device 20 has two manually operable screws 24a and 24b.
  • the screws 24a and 24b can be used to bring the second device part 18 closer to the first device part 16 into the closed position with a defined force.
  • the movement drive 24 can have an actuating actuator which can be coupled along the movement path B for the joint movement with the second device part 18.
  • the movement drive 24 can be a pneumatically or hydraulically actuated movement drive, the piston rod or piston rods of which can be coupled to the second device part 18 for joint movement.
  • the movement drive 24 can be an electromotive movement drive, for example a spindle drive, to take up the functional principle of the screws 24a and 24b shown as examples.
  • a threaded rod of the spindle drive can be screw-engaged with an internal thread of an opening passing through the second device part 18 parallel to the movement path B, so that the second device part 18 acts as a nut which, when the at least one threaded rod rotates along the thread, along the longitudinal axis of the rod corresponding to the speed and the pitch of the thread used on the threaded rod is moved along the movement path B.
  • the first device part 16 can also be driven by a movement drive for movement along the movement path B, but this would only increase the number of movement drives to be provided without the associated benefit being appreciably increased.
  • the second device part 18 could be housing or set test and only the first device part 16 could be displaceable along the movement path B by a movement drive.
  • the first and second Vorrich device part 16 and 18 will be discussed in more detail below in connection with FIG. 4. First, however, the functionality of the liquid metering device 10 is to be explained further.
  • the liquid metering device 10 has a trigger plunger 26 which can be displaced along a displacement path V between a standby position drawn further back into the housing 12 and a trigger position pushed further out of the housing 12.
  • the displacement path V and the movement path B are preferably collinear or at least parallel.
  • the flub of the trigger plunger 26 between its two operating positions mentioned is considerably smaller than the relative movement path of the first device part 16 and the second device part 18 along the movement path B between their operating positions: open position and closed position. While the relative movement path of the first and second device parts 16 and 18 is at least in the single-digit millimeter range, the stroke of the trigger plunger 26 between its stated operating positions: ready position and trigger position, usually less than 50 miti, preferably less than 40 miti , particularly preferably less than 36 miti.
  • the information on the stroke of the trigger plunger and on the relative movement of the first and second Vorrich device part 16 and 18 apply not only to the exemplary embodiment shown in FIGS. 1 to 3 of the present invention, but in general for the liquid metering device present invention.
  • the stroke of the trigger plunger is preferably always smaller, approximately at least a factor of 5 smaller than the path of movement of the device parts 16 and 18 between their operating positions.
  • the liquid metering device 10 has a better clarity because of the control device 28 shown only in FIGS. 1 and 3 in dashed lines in the housing 12.
  • the Steuerervor device 28 is connected to a displacement drive 30 in the exemplary form of a piezo actuator through line 32 in signal transmission connection.
  • a displacement drive 30 in the exemplary form of a piezo actuator through line 32 in signal transmission connection.
  • connection sockets 34a and 34b energy, in the example shown electrical energy through the connection socket 34a, and data, in the example shown through the connection socket 34b in the form of an RJ45 socket, can be transmitted into the interior of the housing 12.
  • the energy can be supplied as drive energy by the control device 28 via the line 32 to the piezo actuator of the displacement drive 30.
  • the housing 12 can be spatially aligned with respect to a frame and / or with respect to the pipetting device 60 shown in FIG. 1.
  • the displacement drive 30 can comprise an electromagnet, which generates or does not generate a magnetic field by energizing or not energizing, which displaces the trigger plunger 26.
  • the trigger plunger 26 can comprise a permanent magnet or a soft magnetic armature, which can be displaced along the displacement path V together with the trigger plunger 26 carrying it, due to the magnetic field generated by the electromagnetic displacement drive depending on its energization state.
  • the trigger plunger 26 protrudes into a recess 38 which penetrates the first device part 16 and penetrates it both in its ready position and in its trigger position.
  • first device part 16 and second device part 18 are explained in more detail:
  • the mutually facing surfaces 16a and 18a of the two device parts 16 and 18 have a contour such that when the two device parts 16 and 18 along the movement path B are in their approximate closed position between the two device parts 16 and 18 18 a receiving space 40 is defined, in which at least one axial section of a pipette animal tip 42 can be accommodated.
  • the receiving space 40 extends along a virtual receiving axis A, which coincides with a virtual tip axis S of a pipetting tip 42 received in the receiving space 40.
  • the Vorrich device parts 16 and 18 are in their closed position.
  • the trigger plunger 26, the first device part 16 penetrated by it and the second device part 18 have deformation formations which define a deformation area 44 on the pipette tip receiving device 14, in which a conventional pipette tip 42 accommodated in the receiving space 40 is mechanically deformed in sections. when the first and second parts 16 and 18 are in the closed position.
  • the deformation deformations mentioned comprise a first deformation formation 46 closer to the housing 12 and a second deformation formation 48 realized on the second device part 18.
  • the first deformation formation 46 comprises the end face 46a of the trigger plunger 26 pointing towards the second device part 18 (see FIG. 1) and comprises a constriction section 46b provided along the receiving axis A at a distance from the through opening 38 on the first device part 16.
  • the second deformation formation 48 comprises an essentially flat surface 48a on the second device part 18 and orthogonal to the movement path B. a step section 48b, with which a clear width between the surfaces 16a and 18a of the device parts 16 and 18 to be pointed towards one another is gradually tapered in the deformation region 44.
  • the step region 48b can alternatively also be formed entirely or partially by an inclined surface.
  • the deformation formation 46 is formed on the release plunger 26 and on the first device part 16, since the deformation formation 48 is formed on the second device part 18 and finally the release plunger 26 remains in its standby position at least until the first and the second device part 16 or 18 are in their closed position, the deformation formations 46 and 48 are then in a deformed position deforming a pipette tip 42 when the first and second device parts 16 and 18 are in the closed position and the trigger plunger 26 is in the ready position . Further, the deformation formations 46 and 48 are then in a loading position which facilitates the taking up or removal of a pipette tip 42 from the pipette tip receiving device 14 when the first and second device parts 16 and 18 are in the open position.
  • the position of the release tappet 26 is not important. However, this will be in the standby position, since the control device 28 is designed to only move the trigger plunger 26 into the trigger position when the device parts 16 and 18 are in the closed position.
  • the release plunger 26 protrudes more strongly into the receiving space 40, in particular in its deformation region 44, than in its standby position.
  • the end face 46a of the trigger plunger 26 and the face 48a of the second device part 18 face each other and define a substantially flat gap with a constant gap dimension to be measured along the movement path B over the entire area through the end face 46a of the illustrated example Trigger plunger 26 defined gap area.
  • the end face 46a of the trigger plunger 26 or / and the face 48a of the second deformation formation 48 can have a contour that deviates from a flat shape. Manufacturing technically simpler, however, is the generation of flat surfaces to share the construction mentioned.
  • the constriction section 46b is intended to constrict a pipetting tip 42 received in the receiving space 40 on the side of the through-opening 38 which is further away from a metering opening 50 of the pipetting tip 42. With this constriction, the clear width inside the pipette tip 42 is to be reduced and thereby the flow resistance of metering liquid in the pipette tip 42 is to be increased, starting from the deformation region 44 in the direction away from the metering opening 50.
  • the aim of this is to ensure that when the trigger plunger 26 mechanically exerts a short mechanical pulse with a duration in the two-digit or low three-digit millisecond range on a deformed section of the pipette tip 42 in the deformation region 44 of the pipette tip receiving device 14, one of them Pressure wave induced in the dosing liquid of the pipetting tip 42 leads to a dosing drop being thrown off through the dosing opening 50 and not, for example, to a liquid movement away from the dosing opening 50 towards larger cross sections of the pipetting tip 42 tapering conically towards the dosing opening 50.
  • conventional pipetting tips 42 can advantageously be used for metering metering liquid in metered quantities in the nanometer range, although the conventional pipetting tips 42 in the undeformed initial state are only designed for metering metering liquids in the so-called “air displacement” method are, with no dosing amounts in the nanoliter range being dosed in the dosing method mentioned.
  • a conventional pipette tip 42 in its undeformed state before receiving a portion of the same in the receiving space 40 of the pipette tip receiving device 14 and before moving the device parts 16 and 18 into the closed position is shown in FIGS. 1, 2 and 5A.
  • Such a conventional pipette tip 42 has at its metering longitudinal end 52 the metering opening 50 and at its opposite coupling longitudinal end 54 has a coupling formation 56 for coupling to a pipetting channel 58 shown in FIG. 1 of a pipetting device 60.
  • the pipetting tip 42 which extends along the virtual tip axis S intended to penetrate it centrally, has a reservoir space 62 between the coupling longitudinal end 54 and the longitudinal dosing end 52, in which a dosing liquid supply can be received, for example by aspiration through the dosing opening 50.
  • constriction section 46b in the first device part 16 forms in the closed position of the device parts 16 and 18 a constriction in the reser voirraum 62 on the section protruding from the gap formed between the release plunger 26 and the surface 48a in the direction of the coupling end 54 Pipette tip 42.
  • the deformation area 44 of the pipetting tip receiving device 14 and the trigger plunger 26 is formed as a deformation section 64 on the pipetting tip 42.
  • the pipetting tip 42 is preferably designed to be rotationally symmetrical with respect to its tip axis S as a rotational symmetry axis in the undeformed state.
  • FIG. 5C As can be seen from the slightly different deformation of the pipette tip 42 'in FIG. 5C compared to the pipette tip 42 of FIG. 5B, these figures show different pipette tips 42 and 42'. Identical and functionally identical sections of the pipette tip 42 'of FIG. 5C are therefore designated by the same reference symbols as on the pipette tip 42 of the other figures, but provided with an additional apostrophe.
  • the embodiment of FIG. 5C is described below only insofar as it differs from that of FIG. 5B, to the description of which reference is also otherwise made to explain embodiment 42 'of FIG. 5C.
  • the deformation section 64 has a substantially larger dimension in a first direction of extension E1 orthogonal to the tip axis S than in a second direction of extension E2 orthogonal to both the tip axis S and the first direction of extension E1.
  • the dimension of the deformation section 64 or 64 ′ in the first direction of extension E1 is preferably at least five times as large as the dimension in the second direction of extension E2.
  • the deformation section 64 or 64 ' projects radially with respect to the tip axis S the two directly undeformed body sections 66 and 68 or 66' and 68 'which are axially adjacent on both sides of the deformation section 64 or 64'.
  • the pipetting tip 42 or 42 'in the deformation section 64 or 64' is deformed radially to such an extent that the undeformed body sections 66 and 68 adjacent to the deformation section 64 or 64 'along the second extension direction E2 deform the deformation section 64 or 64 'protrude radially.
  • the second extension direction E2 runs parallel to the movement path B and thus also parallel to the displacement path V.
  • the first extension direction E1 runs both orthogonally to the second extension direction E2 and orthogonally to the tip axis S or to the receiving axis A.
  • the deformation section 64 has at least on its outer side two parallel flat surface sections 64a and 64b.
  • the gap space formed internally by the deformation section 64 or 64 ′ can likewise be formed by flat or / and mutually parallel inner surface sections. This is possible in particular when the wall thickness of the pipette animal tip 42 or 42 'is constant along its axial extent or at least along the reservoir space 62 or 62'.
  • the gap space formed in the interior of the pipetting tip 42 or 42 'in the deformation section 64 or 64' preferably has a clear width in the second direction of extension of approximately 100 pm. This value is only mentioned as an example. In contrast, in the first direction of extension E1, the gap can have a clear width of 5 mm or more.
  • the deformation space 64 or 64' is formed along the tip axis S with the largest dimension. This also applies to the formed by the deformation section 64 or 64 ' th gap. It can be formed along the tip axis S at least twice as long as along the first direction of extension E1.
  • the deformation section 64 or 64 'of the pipette tip 42 or 42' is the triggering section, in which the trigger plunger 26 transmits a brief mechanical shock-like impulse to the metering liquid received in the pipette tip 42 or 42 'in order to determine a metered quantity in If the nanoliter area is ballistically thrown through the metering opening 50 or 50 ', the deformation section 64 or 64' is preferably arranged closer to the metering opening 50 or 50 'than at the coupling formation 56 or 56'.
  • the deformation section 64 or 64 ' is preferably formed completely in the axial extension half of the pipette tip 42 extending from the metering opening 50.
  • the liquid metering device 10 is excellently suitable for aliquoting, in which, for example, the displacement drive 30 is operated by the control device 28.
  • the metering of metered liquid quantities in the nanoliter range can also be supported by the pipetting device 60 shown by way of example and roughly in FIG. 1.
  • the pipetting device 60 with its pipetting channel 58 can be coupled to the coupling formation 56 of the pipetting tip 42 via a coupling formation 70, which is only indicated in FIG. 1.
  • Gas is present as working fluid in the pipetting channel 58, the pressure of which can be detected by a pressure sensor 72.
  • the pressure of the working fluid in the pipetting channel 58 can be changed in a manner known per se by a pressure changing device 74, which can comprise, for example, a pipette animal piston 76 which can be displaced along a channel axis K in the pipetting channel 58.
  • the pressure changing device 74 can have an adjustment drive 78 beyond the pipetting piston 76, through which the pipetting piston 76 can be adjusted along the channel path K in the pipetting channel 58 and consequently the pressure of the working fluid in the pipetting channel 58 can be changed.
  • a pipetting control device 80 which is connected to both the pressure sensor 72 and the adjusting drive 78 of the pipetting piston 76 for signal transmission, can adjust the pipetting piston 76 as a function of an actual working fluid pressure measured by the pressure sensor 72 and possibly further as a function of one in one Storage device of the pipetting control device 80 cause the desired working fluid pressure to be deposited by appropriate actuation of the adjustment drive 78.
  • the pipetting control device 80 can be connected in terms of signal transmission to the control device 28 of the liquid metering device 10.

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Abstract

Eine Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) zur ballistischen Abgabe einer diskreten Dosiermenge an Dosierflüssigkeit in einem Dosiervolumenbereich von 0,3 nl bis 900 nl aus einem Dosierflüssigkeitsvorrat umfasst: - eine Pipettierspitzen-Aufnahmevorrichtung (14), welche wenigstens in einer dosierbereiten Betriebsstellung der Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) einen sich längs einer virtuellen Aufnahmeachse (A) erstreckenden Aufnahmeraum (40) definiert, der zur Aufnahme eines Abschnitts einer Pipettierspitze (42) ausgebildet ist, - einen relativ zur Pipettierspitzen-Aufnahmevorrichtung (14) beweglichen Auslösestößel (26), welcher verlagerbar ist zwischen einer weiter aus dem Aufnahmeraum (40) zurückgezogenen Bereitschaftsstellung und einer weiter in den Aufnahmeraum (40) einragenden Auslösestellung, - einen mit dem Auslösestößel (26) bewegungsübertragend gekoppelten Verlagerungsantrieb (30), und - eine Steuervorrichtung (28) zur Steuerung des Betriebs des Verlagerungsantriebs (30). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) eine erste (46) und eine zweite Verformungsformation (48) aufweist, wobei die erste (46) und die zweite Verformungsformation (48) zwischen sich einen axialen Längsbereich des Aufnahmeraums (40) als Verformungsbereich (44) definieren, in welchem die erste (46) und die zweite Verformungsformation (48) aneinander annäherbar und voneinander entfernbar sind, wobei sich der Auslösestößel (26) in seiner Auslösestellung im Verformungsbereich (44) des Aufnahmeraums (40) befindet.

Description

Flüssigkeitsdosiervorrichtung zur ballistischen Abgabe von Dosiermengen im Nanoliterbereich, Flüssigkeitsdosierverfahren und Pipettierspitze hierfür
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsdosiervorrichtung zur ballistischen Abgabe einer diskreten Dosiermenge an Dosierflüssigkeit in einem Dosiervolumen bereich von 0,3 nl bis 900 nl aus einem Dosierflüssigkeitsvorrat, umfassend:
eine Pipettierspitzen-Aufnahmevorrichtung, welche wenigstens in einer dosier bereiten Betriebsstellung der Flüssigkeitsdosiervorrichtung einen sich längs einer virtuellen Aufnahmeachse erstreckenden Aufnahmeraum definiert, der zur Aufnahme eines Abschnitts einer Pipettierspitze ausgebildet ist,
einen relativ zur Pipettierspitzen-Aufnahmevorrichtung beweglichen Auslöse- stößel, welcher verlagerbar ist zwischen einer stärker aus dem Aufnahmeraum zurückgezogenen Bereitschaftsstellung und einer stärker in den Aufnahme raum einragenden Auslösestellung,
einen mit dem Auslösestößel bewegungsübertragend gekoppelten Verlage rungsantrieb, welcher dazu ausgebildet ist, den Auslösestößel stoßartig we nigstens von der Bereitschaftsstellung in die Auslösestellung zu verlagern, und eine Steuervorrichtung, welche zur Steuerung des Betriebs des Verlagerungs antriebs signalübertragungsmäßig mit dem Verlagerungsantrieb verbunden ist.
Eine derartige Flüssigkeitsdosiervorrichtung ist aus der WO 2006/076957 A1 be kannt. Diese Druckschrift offenbart, eigens für diese Flüssigkeitsdosiervorrichtung ausgestaltete Pipettierspitzen mit einem Schlauch- oder Rohrabschnitt an ihrem Dosierlängsende in einer Pipettierspitzen-Aufnahmevorrichtung aufzunehmen. Das Dosierlängsende weist eine Dosieröffnung auf, durch welche Dosierflüssigkeit dosiert abgegeben wird.
Mittels kurzer mechanischer Impulse, die durch den Auslösestößel auf den eigens hierfür ausgebildeten Schlauch- bzw. Rohrabschnitt der Pipettierspitze ausgeübt wer den, können diskrete Dosierflüssigkeitsmengen im nl-Bereich aus dem Schlauch oder Rohrabschnitt abgeschleudert werden. Der Schlauch- bzw. Rohrabschnitt weist bevorzugt längs einer Schlauch- oder Rohrachse einen in Größe und Gestalt im Wesentlichen konstanten Querschnitt auf. Die durch den mechanischen Impuls übertrag jeweils abgeschleuderte Dosiermenge legt als Dosiertropfen eine Strecke im freien Flug zurück, weshalb diese Abgabe der Dosiermenge vorliegend als "ballis tisch" bezeichnet ist.
An dem anderen Längsende der Pipettierspitze weist die Pipettierspitze eine Kopp lungsformation auf, welche zur Kopplung mit einem Pipettierkanal einer Pipettiervor richtung ausgebildet ist. Das letztgenannte Längsende ist daher nachfolgend als "Kopplungslängsende" bezeichnet.
Die bekannte Pipettierspitze, welche sich längs einer virtuellen Spitzenachse er streckt, weist axial bezogen auf die Spitzenachse zwischen dem Kopplungslängs ende und dem dem Dosierlängsende nahen Schlauch- bzw. Rohrabschnitt einen Reservoirraum auf, in welchem ein Dosierflüssigkeitsvorrat aufgenommen sein kann.
Die bekannte Flüssigkeitsdosiervorrichtung nutzt die Inkompressibilität von Dosier flüssigkeiten aus. Durch zeitlich sehr kurze mechanische Schläge mittels des Aus- lösestößels auf den dem Dosierlängsende nahen Schlauch- bzw. Rohrabschnitt wer den auf den mit Dosierflüssigkeit gefüllten Schlauch- bzw. Rohrabschnitt mecha nische Impulse übertragen. Aufgrund der Inkompressibilität der im Schlauch- bzw. Rohrabschnitt vorhandenen Dosierflüssigkeit wird durch den mechanischen Impuls auf den Abschnitt ein Druckimpuls in die Dosierflüssigkeit induziert, der im Bereich der Dosieröffnung zum Abschleudern eines Tropfens führt.
Zwar breitet sich eine durch den mechanischen Impuls in die Dosierflüssigkeit indu zierte Druckwelle in der Dosierflüssigkeit in zwei entgegengesetzte Richtungen längs der Spitzenachse aus. In einer zum Kopplungslängsende hinweisenden axialen Rich tung ruht über dem Schlauch- bzw. Rohrabschnitt der im Reservoirraum aufgenom mene Dosierflüssigkeitsvorrat, welcher verglichen mit der kleineren im Schlauch- bzw. Rohrabschnitt aufgenommenen Dosierflüssigkeitsmenge eine große träge Mas se darstellt. Daher führt der mechanische Impuls an der Dosieröffnung als dem Ort des geringsten mechanischen und strömungsmechanischen Widerstands zu einer Ablösung einer diskreten Dosiermenge, die die Pipettierspitze in axialer Richtung verlässt.
Durch Veränderung der zeitlichen Länge des mechanischen Impulses und durch Ver lagerung der Auslösestellung des Auslösestößels lassen sich die bei einem mecha nischen Impulsübertrag auf die Dosierflüssigkeit im Schlauch- bzw. Rohrabschnitt durch die Dosieröffnung abgegebenen Dosiermengen gezielt verändern.
Nachteilig an der bekannten Flüssigkeitsdosiervorrichtung ist die Notwendigkeit, be sonders gestaltete Pipettierspitzen zu verwenden, nämlich solche, die zwischen ihrer freien Dosieröffnung und dem Reservoirraum den beschriebenen Schlauch- bzw. Rohrabschnitt mit im Wesentlichen konstanten geringen Querschnitt aufweisen.
Zum weiteren technischen Hintergrund der Dosierung von Flüssigkeiten im nl- Bereich mittels mechanischer Impulsübertragung auf einen Schlauch- bzw. Rohr abschnitt wird außerdem auf die WO 2005/016534 A1 verwiesen.
Den obigen Darlegungen des Standes der Technik folgend, ist es Aufgabe der vorlie genden Erfindung, eine technische Lehre anzugeben, welche die eingangs genannte Fluiddosiervorrichtung derart verbessert, dass sie mit handelsüblichen Pipettier spitzen betrieben werden kann, die nicht eigens für die Verwendung in der Flüssig keitsdosiervorrichtung ausgestaltet sein müssen. Insbesondere soll die von der vor liegenden Erfindung bereitgestellte technische Lehre die Verwendung von handels üblichen Pipettierspitzen ermöglichen, deren Dosieröffnung nicht an einem freien Ende eines Schlauch- bzw. Rohrabschnitts mit konstantem und, verglichen mit den übrigen Querschnitten der Pipettierspitze außerhalb des Schlauch- bzw. Rohrab schnitts, geringen Querschnitten mit einer Querschnittsfläche im Bereich von 0,075 bis 0,75 mm2 und mit einer Länge von mehr als 2 mm gelegen ist.
Handelsübliche herkömmliche Pipettierspitzen verjüngen sich üblicherweise kontinu ierlich von ihrem Kopplungslängsende oder einem dem Kopplungslängsende näher als dem Dosierlängsende gelegenen Ort längs ihrer Spitzenachse bis zur Dosier öffnung. Der sich verjüngende Abschnitt ist in vielen Fällen konisch ausgebildet. Eine solche herkömmliche Pipettierspitze kann längs ihrer axialen Erstreckung Bereiche mit unterschiedlichen Konuswinkeln aufweisen.
Die handelsübliche herkömmliche Pipettierspitze kann am Dosierlängsende einen kurzen zylindrischen Bund aufweisen, welcher zwischen dem sich verjüngenden Be reich zwischen Dosierlängsende und Kopplungslängsende und der Dosieröffnung ausgebildet ist. Jedoch weist dieser Bund keine Länge von mehr als 2 mm auf und ist daher für einen mechanischen Impulsübertrag ungeeignet. Bevorzugt verjüngen sich herkömmliche Pipettierspitzen jedoch unmittelbar bis zur Dosieröffnung.
Die oben genannte Aufgabe löst die vorliegende Erfindung gemäß einem Vorrich tungsaspekt durch eine Flüssigkeitsdosiervorrichtung der eingangs genannten Art, welche eine erste und eine zweite Verformungsformation aufweist, wobei die erste und die zweite Verformungsformation zwischen sich einen längs der virtuellen Auf nahmeachse erstreckenden axialen Längsbereich des Aufnahmeraums als Verfor mungsbereich definieren, in welchem die erste und die zweite Verformungsformation zur Verformung einer im Aufnahmeraum aufgenommenen Pipettierspitze aneinander annäherbar und voneinander entfernbar sind. Der Auslösestößel befindet sich in sei ner Auslösestellung im Verformungsbereich des Aufnahmeraums.
Grundidee der vorliegenden Erfindung ist, einen axialen Abschnitt herkömmlicher Pipettierspitzen, die über keinen Abschnitt verfügen, welcher konstruktiv für eine mechanische Impulsübertragung zum Zwecke einer Abgabe einer diskreten Dosier menge ausgebildet ist, durch die beiden Verformungsformationen der Flüssigkeits dosiervorrichtung als Verformungsabschnitt derart zu verformen, dass der so ver formte Abschnitt der Pipettierspitze für eine Dosierung von Dosiervolumina im Nano- literbereich durch eine mechanische Impulsübertragung mittels des Auslösestößels verwendet werden kann. So kann eine ursprünglich beliebig geformte und ausgestaltete Pipettierspitze durch Verformung mittels relativer Annäherung der ersten und der zweiten Verformungs formation aneinander für eine vorbestimmte Zeitdauer zumindest abschnittsweise in eine Gestalt verformt werden, in welcher der Auslösestößel stoßartig einen mechani schen Impuls auf den Verformungsabschnitt der Pipettierspitze übertragen und da durch in an sich bekannter Weise eine diskrete Dosiermenge aus dem Dosierflüssig keitsvorrat der Pipettierspitze durch deren Dosieröffnung abschleudern kann.
Die Flüssigkeitsdosiervorrichtung der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von jener des oben genannten Stands der Technik maßgeblich durch die erste und die zweite Verformungsformation, so dass es zur Definition der Flüssigkeitsdosiervor richtung zunächst nicht darauf ankommt, ob in der Pipettierspitzen-Aufnahmevorrich- tung eine Pipettierspitze tatsächlich aufgenommen ist oder ob die Pipettierspitzen- Aufnahmevorrichtung lediglich zur Aufnahme einer Pipettierspitze ausgebildet ist.
Der Auslösestößel befindet sich in seiner Auslösestellung in dem eine Verformung einer aufgenommenen Pipettierspitze bewirkenden Verformungsbereich des Aufnah meraums, um sicherzustellen, dass der Auslösestößel den Dosiermengen auslösen den mechanischen Impuls dort auf die in der Pipettierspitzen-Aufnahmevorrichtung aufgenommene Pipettierspitze übertragen kann, wo die Pipettierspitze derart ver formt bzw. verformbar ist, dass durch die Übertragung des mechanischen Impulses von dem Auslösestößel auf den Verformungsabschnitt der Pipettierspitze eine Dosiermenge im Nanoliterbereich dosierbar ist.
Zur einfachen Handhabbarkeit der Flüssigkeitsdosiervorrichtung und insbesondere zur leichten Beladbarkeit der Pipettierspitzen-Aufnahmevorrichtung mit einer unver brauchten und daher unverformten Pipettierspitze ist gemäß einer bevorzugten Wei terbildung der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die erste und die zweite Verformungsformation relativ zueinander bewegbar sind zwischen einer weiter von einander entfernten Ladestellung, in welcher die Pipettierspitzen-Aufnahmevorrich- tung zur Aufnahme einer Pipettierspitze in die Pipettierspitzen-Aufnahmevorrichtung oder/und zur Entnahme einer Pipettierspitze aus der Pipettierspitzen-Aufnahmevor- richtung konfiguriert ist, und einer einander stärker angenäherten Verformungs stellung, in welcher ein im Verformungsbereich gelegener Abschnitt einer im Auf nahmeraum aufgenommenen Pipettierspitze durch die erste und die zweite Ver formungsformation verformt ist.
Eine unverformte herkömmliche Pipettierspitze, die sich üblicherweise längs einer virtuellen Spitzenachse zwischen ihrem Kopplungslängsende und ihrem Dosierlängs ende erstreckt, gestattet aufgrund unerwünscht hoher innerer Reibung in im Verhält nis zur dosierten Menge großen Dosierflüssigkeitsmengen in ihrem Reservoirraum keine Dosierung von Dosiermengen im Nanoliterbereich durch von außen über tragene mechanische Impulse. Eine solche Flüssigkeitsdosierung wird vielmehr durch Flüssigkeitsräume ermöglicht, welche in wenigstens einer zur Spitzenachse orthogonalen Raumrichtung eine geringe lichte Weite von etwa 1 mm oder weniger aufweisen, so dass sich eine mechanisch von außen induzierte Druckwelle in einem solchen schmalen Dosierflüssigkeitsbereich längs der Spitzenachse der Pipettier spitze ausbreiten kann und bei Erreichen des dosieröffnungsnahen Meniskus einen Tropfen aus dem bereitgestellten Dosierflüssigkeitsvorrat abschleudert.
Die lichte Weite zwischen der ersten und der zweiten Verformungsformation ist in der Verformungsstellung in wenigstens einer zur Aufnahmeachse orthogonalen Raum richtung bevorzugt im Verformungsbereich kleiner als in axial bezogen auf die virtu elle Aufnahmeachse beiderseits des Verformungsbereichs gelegenen Aufnahmebe reichen des Aufnahmeraums. Dadurch ist der Verformungsbereich von den übrigen Aufnahmebereichen unterscheidbar und als Verformungsbereich erkennbar. Der Ver formungsbereich bildet somit in der wenigstens einen zur Aufnahmeachse orthogo nalen Raumrichtung eine Engstelle des Aufnahmeraums.
Dann, wenn die Pipettierspitzen-Aufnahmevorrichtung mit einer Pipettierspitze bela den ist, sind die virtuelle Spitzenachse und die virtuelle Aufnahmeachse parallel oder bevorzugt kollinear. Da aus den oben genannten Gründen eine durch einen mechanischen Impuls be wirkte ballistische Abgabe nur dann besonders gut funktioniert, wenn eine im Aufnah meraum aufgenommene Pipettierspitze durch die Verformungsformationen im Ver formungsbereich zu einem oben genannten schmalen Flüssigkeitsraum verformt ist, wenn sich also mithin die erste und die zweite Verformungsformation in ihrer einan der angenäherten Verformungsstellung befinden, ist bevorzugt die Steuervorrichtung dazu ausgebildet, den Auslösestößel nur dann zur Verlagerung von der Bereit schaftsstellung in die Auslösestellung anzutreiben, wenn sich die erste und die zwei te Verformungsformation in der Verformungsstellung befinden.
Wie oben bereits beschrieben wurde, wird zunächst im Verlauf einer Annäherungs- Relativbewegung der ersten und der zweiten Verformungsformation der Verfor mungsbereich im Aufnahmeraum derart verändert, dass ein darin aufgenommener Abschnitt einer Pipettierspitze eine Gestalt aufweist, welche eine Dosierung einer Dosierflüssigkeit im Nanoliterbereich durch äußere Übertragung eines mechanischen Impulses mittels des Auslösestößels ermöglicht. Die durch die beiden Verformungs formationen im Aufnahmeraum bewirkte Gestaltänderung ist daher eine eine Dosie rung vorbereitende Verformung einer Pipettierspitze. Daher ist bevorzugt die Flüssig keitsdosiervorrichtung dazu ausgebildet, im Verformungsbereich einen im Aufnahme raum aufgenommenen Abschnitt einer Pipettierspitze über eine Verformungsdauer hinweg zu verformen, welche verglichen mit der Verlagerungsdauer, die die Verla gerungsbewegung des Auslösestößels von der Bereitschaftsstellung in die Auslöse stellung dauert, lang ist. Da die hier diskutierte Flüssigkeitsdosiervorrichtung auch zu einem Aliquotierbetrieb in der Lage ist, in welchem der Auslösestößel mehrfach hin tereinander stoßartig am Verformungsbereich in die Auslösestellung verlagert wird, hält die durch Anordnung der ersten und der zweiten Verformungsformation in der Verformungsstellung definierte Verformungsdauer wenigstens über mehrere Sekun den, bevorzugt über wenigstens eine Minute an, während die Verlagerung des Aus lösestößels von der Bereitschaftsstellung in die Auslösestellung weniger als 1 Sekunde, bevorzugt weniger als 0,25 Sekunden und besonders bevorzugt weniger als 0,05 Sekunden dauert. Bevorzugt ist daher die Verformungsdauer wenigstens dreimal, besonders bevorzugt wenigstens dreißigmal so lange wie die Verlagerungs dauer.
Bevorzugt wird der Auslösestößel nicht nur von der Bereitschaftsstellung in die Aus- lösestellung verlagert, sondern umgehend von der Auslösestellung wieder zurück in die Bereitschaftsstellung verlagert, so dass der Auslösestößel nicht in der Auslöse stellung verharrt, sondern die Auslösestellung lediglich ein Umkehr-Totpunkt der Auslöseverlagerung des Auslösestößels ist.
Die Steuervorrichtung oder/und der Verlagerungsantrieb können dazu ausgebildet sein, den Auslösestößel eine vorbestimmte oder eine vorbestimmbare Zeitdauer in der Auslösestellung zu halten, bevor dessen Rückstellung in die Bereitschafts stellung beginnt.
Die Flüssigkeitsdosiervorrichtung kann eine Eingabe-/Ausgabevorrichtung aufwei sen, um Daten an sie zu übertragen bzw. manuell einzugeben oder von ihr abzurufen von ihr ausgeben zu lassen, beispielsweise die oben genannte Haltedauer das Aus lösestößels in der Auslösestellung oder einen oder mehrere Betriebsparameter der Dosierung.
Grundsätzlich kann der Auslösestößel gesondert von der ersten und der zweiten Ver formungsformation vorgesehen sein, was insbesondere die Ausbildung des Auslö sestößels mit geringer Masse und in der Folge seine Beschleunigung auf hohe Ver lagerungsgeschwindigkeiten in kurzer Zeit erleichtert.
Da der Auslösestößel in dem von der ersten und der zweiten Verformungsformation definierten Verformungsbereich des Aufnahmeraums kraftübertragend wirken soll, ist es bevorzugt, wenn der Auslösestößel wenigstens ein Teil der ersten Verformungs formation ist, da diese ohnehin bereits am Verformungsbereich angeordnet ist. Be vorzugt ist der Auslösestößel zur Verringerung der zur Bildung der Flüssigkeits dosiervorrichtung benötigten Bauteileanzahl die erste Verformungsformation. So kann der Auslösestößel zunächst zur Verformung der im Aufnahmeraum aufgenom- menen Pipettierspitze beitragen und dann, wenn die erste und die zweite Verfor mungsformation sich in der Verformungsstellung befinden, relativ zur zweiten Verfor mungsformation stoßartig in die Auslösestellung verlagert werden. Die Stellung des Auslösestößels, die er in der Verformungsstellung relativ zur zweiten Verformungs formation einnimmt, ist dann bevorzugt die Bereitschaftsstellung.
Grundsätzlich kann der Auslösestößel in einer ersten Verformungsbewegung zur Verformung einer im Aufnahmeraum aufgenommenen Pipettierspitze beweglich sein, so dass die Pipettierspitze durch eine Bewegung des Auslösestößels von einer noch weiter aus dem Aufnahmeraum zurückgezogenen Ausgangsstellung in seine Bereit schaftsstellung verformt wird. Nach Erreichen der Bereitschaftsstellung kann der Auslösestößel dann zur ballistischen Abgabe einer Dosiermenge stoßartig in die Auslösestellung verlagert werden. Bevorzugt ist der Auslösestößel jedoch nur zwi schen der Bereitschaftsstellung und der Auslösestellung verlagerbar.
Um eine Pipettierspitze möglichst sicher und mit eindeutiger Orientierung im Auf nahmeraum aufnehmen zu können, kann vorgesehen sein, dass die zweite Verfor mungsformation, welche bevorzugt dem Auslösestößel in einer Richtung orthogonal zur Aufnahmeachse gegenüberliegt, einen den Aufnahmeraum begrenzenden Wand abschnitt umfasst. An diesen Wandabschnitt kann sich dann ein Außenwand abschnitt einer Pipettierspitze anlegen, etwa schmiegend anlegen, wenn die erste und die zweite Verformungsformation relativ zueinander von der Ladestellung in die Verformungsstellung bewegt werden.
Zur möglichst sicheren und eindeutigen Festlegung einer Pipettierspitze im Auf nahmeraum der Pipettierspitzen-Aufnahmevorrichtung kann die Pipettierspitzen-Auf- nahmevorrichtung ein dem Auslösestößel näher gelegenes erstes Vorrichtungsteil und ein vom Auslösestößel weiter entfernt gelegenes zweites Vorrichtungsteil auf weisen. Das erste oder auch das zweite Vorrichtungsteil kann zusätzlich zum Aus lösestößel eine Verformung einer im Aufnahmeraum aufgenommenen Pipettierspitze bewirken, etwa um lokal einen Strömungswiderstand der Pipettierspitze längs der Spitzenachse zu erhöhen. Hierzu kann das erste oder/und das zweite Vorrich- tungsteil mit bezogen auf die Aufnahmeachse axialem Abstand vom Auslösestößel einen Einschnürungsabschnitt aufweisen, in welchem der Aufnahmeraum zumindest in der Verformungsstellung eine geringere Querschnittsfläche aufweist als axial un mittelbar beiderseits des Einschnürungsabschnitts. Die oben genannte erste Verfor mungsformation kann also sowohl den Auslösestößel als auch das, bevorzugt erste, Vorrichtungsteil mit dem Einschnürungsabschnitt umfassen.
Zur Bereitstellung einer einfach realisierbaren und wartbaren Kinematik kann das erste Vorrichtungsteil relativ zu einem Vorrichtungsgestell der Flüssigkeitsdosiervor richtung ortsfest, also gestellfest angeordnet sein. Zur Bewegung der ersten und der zweiten Vorrichtungsformation relativ zueinander zwischen der Ladestellung und der Verformungsstellung reicht es dann vorteilhaft aus, wenn das zweite Vorrichtungsteil vom gestellfesten ersten Vorrichtungsteil entfernbar und an dieses annäherbar ist. Der Auslösestößel ist in seiner Bereitschaftsstellung bevorzugt ebenfalls gestellfest. Die Verformungsbewegung wird dann nur vom zweiten Vorrichtungsteil ausgeführt und die Auslöseverlagerung nur vom Auslösestößel.
Eine räumlich kompakte Pipettierspitzen-Aufnahmevorrichtung mit möglichst gerin gem Bauraumbedarf kann dabei dadurch erhalten werden, dass das erste Vorrich tungsteil vom Auslösestößel durchsetzt oder durchsetzbar ist. Die zweite Verfor mungsformation kann vorteilhaft am zweiten Vorrichtungsteil ausgebildet sein.
Grundsätzlich können die beiden Verformungsformationen manuell zwischen ihrer Ladestellung und ihrer Verformungsstellung bewegbar sein, wobei die Flüssigkeits dosiervorrichtung bevorzugt eine Führungsformation aufweist, welche die beiden Vorrichtungsformationen relativ zueinander zu ihrer Bewegung zwischen Ladestel lung und Verformungsstellung führt.
Zur Erhöhung ihrer Produktivität kann die Flüssigkeitsdosiervorrichtung einen Bewe gungsantrieb aufweisen, welcher die beiden Verformungsformationen relativ zuein ander zu ihrer Bewegung in wenigstens einer Richtung zwischen Ladestellung und Verformungsstellung antreibt, vorzugsweise in beide Richtungen antreibt. Wie oben beschrieben ist, ist bevorzugt alleine die zweite Verform ungsformation mit dem Be wegungsantrieb gekoppelt. Dann, wenn die Pipettierspitzen-Aufnahmevorrichtung das oben beschriebene zweite Vorrichtungsteil aufweist, weist die Flüssigkeitsdosier vorrichtung bevorzugt einen mit dem zweiten Vorrichtungsteil gekoppelten Bewe gungsantrieb auf, durch welchen das zweite Vorrichtungsteil zwischen einer vom ers ten Vorrichtungsteil weiter entfernt gelegenen Öffnungsstellung und einer an das erste Vorrichtungsteil stärker angenäherten Schließstellung bewegbar ist. Dann, wenn die zweite Verformungsformation am zweiten Vorrichtungsteil ausgebildet ist, befinden sich bevorzugt die erste und die zweite Verformungsformation dann, wenn das zweite Vorrichtungsteil in der Öffnungsstellung ist, relativ zueinander in der Ladestellung, und dann, wenn sich das zweite Vorrichtungsteil in der Schließstellung befindet, in der Verformungsstellung.
Um zu verhindern, dass der Bewegungsantrieb für die gesamte Dauer der Verfor mung einer Pipettierspitze im Verformungsbereich des Aufnahmeraums bestromt oder allgemein mit Energie versorgt werden muss, kann vorgesehen sein, dass das zweite Vorrichtungsteil in eine seiner Stellungen vorgespannt ist. Bevorzugt ist das zweite Vorrichtungsteil in die Schließstellung vorgespannt, so dass eine die Vorspan nung bereitstellende Vorspanneinrichtung, etwa eine mechanische oder/und pneu matische oder/und hydraulische Federanordnung, auch die Verformungskraft liefert, durch welche eine im Aufnahmeraum aufgenommene Pipettierspitze abschnittsweise verformt wird. Dann braucht der Bewegungsantrieb nur kurzzeitig mit Energie ver sorgt zu werden, um das zweite Vorrichtungsteil in die Öffnungsstellung bzw. die erste und die zweite Verformungsformation relativ zueinander in die Ladestellung zu bewegen.
Ebenso kann der Auslösestößel durch eine Vorbelastungseinrichtung in eine seiner Stellungen vorbelastet sein, etwa wiederum durch eine mechanische oder/und pneu matische oder/und hydraulische Federanordnung. Vorzugsweise ist der Auslöse stößel in die Bereitschaftsstellung vorbelastet, so dass er durch den Verlagerungs antrieb nur stoßartig gegen die Vorbelastungskraft der Vorbelastungseinrichtung in die Auslösestellung verlagert zu werden braucht und nach Erreichen der Auslösestel- lung durch Abschalten des Verlagerungsantriebs sofort wieder in die Bereitschafts stellung zurückverlagert wird. So kann eine besonders kurze Verlagerungsdauer und insbesondere eine besonders kurze Verweildauer des Auslösestößels in der Auslö- sestellung erzielt werden.
Zum möglichst präzisen Impulsübertrag vom Auslösestößel auf einen Verformungs abschnitt einer im Aufnahmeraum aufgenommenen Pipettierspitze kann die Auslöse- stellung des Auslösestößels durch einen mechanischen Anschlag definiert sein. Vor zugsweise ist der Anschlag zur Anpassung der Flüssigkeitsdosiervorrichtung an unterschiedliche Dosierflüssigkeiten oder/und an unterschiedliche Dosiermengen längs der Verlagerungsbahn des Auslösestößels verstellbar. Somit kann auch der Verlagerungsweg des Auslösestößels veränderbar sein.
Ein besonders effektiver Impulsübertrag vom Auslösestößel auf einen Verformungs abschnitt einer Pipettierspitze kann dann erreicht werden, wenn eine Verlagerungs bahn, längs welcher der Auslösestößel zwischen seiner Bereitschaftsstellung und seiner Auslösestellung verlagerbar ist, mit der virtuellen Aufnahmeachse einen Win kel im Bereich von 70° bis 110° einschließt. Bevorzugt ist der eingeschlossene Win kel ein rechter Winkel, so dass der Auslösestößel möglichst orthogonal zu der dann mit zur Aufnahmeachse wenigstens parallelen oder sogar kollinearen Spitzenachse auf den Verformungsabschnitt einer Pipettierspitze auftreffen kann.
Zur möglichst effektiven Nutzung einer verfügbaren Verformungskraft zur Verfor mung einer im Aufnahmeraum aufgenommenen Pipettierspitze schließt gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung eine Bewegungsbahn, längs welcher das erste und das zweite Vorrichtungsteil aneinander annäherbar sind, mit der virtuellen Aufnahmeachse einen Winkel im Bereich von 70° bis 110° ein. Wie derum ist der Winkel zur vorteilhaften Vermeidung von längs der Aufnahme- bzw. Spitzenachse wirkenden Verformungsanteilen vorzugsweise ein rechter Winkel.
Folglich liegen die Verlagerungsbahn und die Bewegungsbahn wenigstens ab schnittsweise, vorzugsweise vollständig, in zwei zueinander parallelen Ebenen bzw. in einer gemeinsamen Ebene. Eine vorteilhaft schlanke Flüssigkeitsdosiervorrichtung mit einem schlanken Betriebsraum, in welchem sich ihre beweglichen Bauteile bewe gen, kann dabei dann erhalten werden, wenn die Verlagerungsbahn und die Bewe gungsbahn zueinander parallel sind.
Wenngleich die Flüssigkeitsdosiervorrichtung oben ohne auswechselbare Pipettier spitze definiert wurde und eine Pipettierspitze nur erwähnt wurde, um die Beschrei bung der mit der Pipettierspitze verformend wechselwirkenden Flüssigkeitsdosiervor richtung zu erleichtern, soll nicht ausgeschlossen sein, dass die Flüssigkeitsdosier vorrichtung eine Pipettierspitze umfasst. Eine solche Pipettierspitze hat ein Kopp lungslängsende, welches eine Kopplungsformation aufweist, die zur Kopplung mit einem Pipettierkanal einer Pipettiervorrichtung ausgebildet ist, und hat ein dem Kopplungslängsende entgegengesetztes Dosierlängsende, welches eine Dosieröff nung aufweist, durch welche die diskrete Dosiermenge abgebbar ist. Die Pipettier spitze weist weiter zwischen dem Kopplungslängsende und dem Dosierlängsende einen Reservoirraum auf, in welchem der Dosierflüssigkeitsvorrat aufnehmbar ist. Für vorteilhafte Weiterbildungen der Ausgestaltung der Pipettierspitze der Flüssig keitsdosiervorrichtung gilt außerdem das oben zu herkömmlichen Pipettierspitzen Gesagte.
Wie oben bereits erwähnt, erstreckt sich die Pipettierspitze zwischen ihrem Kopp lungslängsende und ihrem Dosierlängsende längs einer virtuellen Spitzenachse. In einem im Aufnahmeraum aufgenommenen Zustand der Pipettierspitze überragt die Pipettierspitze den Verformungsbereich axial bezogen auf die Spitzenachse bevor zugt beiderseits. Dies bedeutet, dass längs der Spitzenachse an einen tatsächlich durch die erste und die zweite Verformungsformation verformten Verformungsab schnitt der Pipettierspitze beiderseits unverformte Pipettierspitzenabschnitte an schließen. Diese sind bevorzugt wenigstens abschnittsweise rotationssymmetrisch mit der Spitzenachse als Rotationssymmetrieachse. Um zu vermeiden, dass die zur Ankopplung an einen Pipettierkanal einer Pipettiervorrichtung erforderliche Kopp lungsformation durch die Verformungsformationen verformt wird, überragt bevorzugt der Reservoirraum den Verformungsbereich axial zu beiden Seiten. Die vom Auslösestößel in der Dosierflüssigkeit der verformten Pipettierspitze indu zierte Druckwelle breitet sich vom Auftreffort des Auslösestößels auf einen im Ver formungsbereich des Aufnahmeraums angeordneten Verformungsabschnitt der Pipettierspitze allseitig aus. Längs des Ausbreitungswegs wird die Druckwelle durch innere Reibung in der Dosierflüssigkeit gedämpft. Um mit dem Auslösestößel mög lichst sicher und reproduzierbar eine ballistische Abgabe der gewünschten Dosier menge im Nanoliterbereich bewirken zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Verfor mungsbereich näher am Dosierlängsende als am Kopplungslängsende gelegen ist. Dann erreicht die Druckwelle den dosieröffnungsnäheren Meniskus der Dosierflüs sigkeit möglichst ungedämpft. Bevorzugt ist der Verformungsbereich vollständig in der vom Dosierlängsende ausgehenden Hälfte des axialen Erstreckungsbereichs der Pipettierspitze gelegen.
Die Pipettierspitze weist in ihrem im Aufnahmeraum aufgenommenen Zustand, wobei sich dabei die erste und die zweite Verformungsformation in der Verformungsstellung befinden, einen im Verformungsbereich des Aufnahmeraums gelegenen Verfor mungsabschnitt mit zwei einander über einen Spalt im inneren der Pipettierspitze hinweg gegenüberliegenden Innenwandflächenabschnitten auf. Der durch die Ver formungsformationen an der Pipettierspitze erzeugte Spalt weist in Richtung ortho gonal zur Spitzenachse eine Spaltweite von wenigstens 20 miti, bevorzugt von wenigstens 50 pm und besonders bevorzugt von wenigstens 70 pm auf. Ebenso ist die Spaltweite nicht größer als 900 pm, vorzugsweise nicht größer als 500 pm und besonders bevorzugt nicht größer als 200 pm. In Versuchen hat sich eine Spaltweite von 100 pm als besonders vorteilhaft erwiesen. Ein solcher Spalt in den obigen Ab messungsgrenzen bildet für nahezu alle Dosierflüssigkeiten den weiter oben be schriebenen notwendigen schmalen Dosierflüssigkeitsbereich, in dem durch mecha nischen Impulsübertrag mittels des Auslösestößels Druckwellen induziert werden können, die am Dosierlängsende zum Abschleudern der gewünschten kleinen Dosiermenge führen. Wenngleich die konkrete Gestalt des Spalts und der ihn bildenden Innenwandflächen der Pipettierspitze grundsätzlich innerhalb der oben genannten Dimensionen beliebig gewählt sein kann, sind die längs der Spaltweite einander gegenüberliegenden Innenwandflächen zur Erzielung von Dosierergebnissen mit hoher Genauigkeit und Wiederholgenauigkeit, insbesondere beim Aliquotieren, vorzugsweise eben oder/und zueinander parallel.
Zur sicheren Übertragung des mechanischen Impulses vom Auslösestößel auf den Verformungsabschnitt und von dort auf die Dosierflüssigkeit in der Pipettierspitze kontaktiert der Auslösestößel in der Auslösestellung den Verformungsabschnitt der Pipettierspitze. Der Auslösestößel kann den Verformungsabschnitt schon vor Errei chen der Auslösestellung kontaktieren, so dass der Auslösestößel ab Kontaktierung des Verformungsabschnitts bis zum Erreichen der Auslösestellung kurzzeitig ver formt. Diese Auslöseverformung, die sich zeitlich über eine erheblich kürzere Dauer erstreckt als die Verformung des Verformungsabschnitts durch die Verformungsfor mationen, tritt zu der letztgenannten, eine Dosierung vorbereitenden Verformung noch kurzzeitig, etwa für eine Zeitdauer im zweistelligen oder niedrigen dreistelligen Millisekundenbereich, hinzu.
Die Auslöseverformung ist bevorzugt eine ausschließlich elastische Verformung. Die die Dosierung vorbereitende Verformung weist wegen ihres verglichen mit der Aus löseverformung höheren Umformgrads und der längeren Verformungsdauer bevor zugt einen plastischen Verformungsanteil auf.
Die eingangs genannte Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegen den Erfindung auch gelöst durch eine Pipettiervorrichtung mit einem sich längs einer virtuellen Kanalbahn erstreckenden Pipettierkanal, welcher wenigstens teilweise mit einem von der Dosierflüssigkeit verschiedenen Arbeitsfluid gefüllt ist und welcher an seinem freien Längsende eine Kopplungsausbildung zur temporären, lösbaren Kopp lung einer Pipettierspitze daran aufweist, wobei die Pipettiervorrichtung weiter auf weist: eine Druckveränderungsvorrichtung, welche dazu ausgebildet ist, den Druck des Arbeitsfluids im Pipettierkanal zu verändern,
einen Drucksensor, welcher zur Erfassung des Drucks des Arbeitsfluids im Pipettierkanal ausgebildet und angeordnet ist,
eine Pipettier-Steuervorrichtung, welche zur Steuerung des Betriebs der Druckveränderungsvorrichtung signalübertragungsmäßig sowohl mit dem Drucksensor als auch mit der Druckveränderungsvorrichtung verbunden ist, und welche dazu ausgebildet ist, den Betrieb der Druckveränderungsvor richtung wenigstens nach Maßgabe eines vom Drucksensor erfassten Ist- Arbeitsfluiddrucks zu steuern, und
eine Flüssigkeitsdosiervorrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, wobei die vom Pipettierkanal weg verlängert gedachte Kanalbahn mit der Aufnahmeachse parallel oder kollinear ist.
Die Pipettiervorrichtung umfasst eine gemäß obiger Beschreibung ausgestaltete Flüssigkeitsdosiervorrichtung, wobei die Pipettierspitze mit ihrer Kopplungsformation an die Kopplungsausbildung des Pipettierkanals angekoppelt oder ankoppelbar ist, und wobei weiter die Pipettier-Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, den Betrieb der Druckveränderungsvorrichtung wenigstens nach Maßgabe des vom Drucksensor erfassten Ist-Arbeitsfluiddrucks, vorzugsweise unter Berücksichtigung wenigstens eines vorgegebenen Soll-Arbeitsfluiddruckwerts, zu regeln. So kann insbesondere ein zuverlässiger, auch lange dauernder und zahlreiche Aliquotierzyklen umfassen der Aliquotierbetrieb aufrechterhalten werden, da die Pipettier-Steuervorrichtung durch eine entsprechende Ansteuerung der Druckveränderungsvorrichtung durch mechanischen Impulsübertrag aus dem Verformungsabschnitt entfernte Dosier flüssigkeit aus einem axial zwischen der Kopplungsformation und dem Verformungs abschnitt gelegenen Dosierflüssigkeitsvorrat in den Verformungsabschnitt nach führen kann.
Die obige Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung außerdem gelöst durch eine Pipettierspitze zur Verwendung in einer wie oben be- schrieben ausgestalteten Flüssigkeitsdosiervorrichtung, welche sich längs einer vir tuellen Spitzenachse erstreckt, wobei die Pipettierspitze aufweist:
ein Kopplungslängsende mit einer Kopplungsformation, welche zur Kopplung mit einem Pipettierkanal einer Pipettiervorrichtung ausgebildet ist,
ein vom Kopplungslängsende, bezogen auf die Spitzenachse, axial entfernt gelegenes Dosierlängsende mit einer Dosieröffnung, durch welche eine dis krete Dosiermenge aus einem in der Pipettierspitze aufgenommenen Dosier flüssigkeitsvorrat abgebbar ist,
einen Reservoirraum zwischen dem Kopplungslängsende und dem Dosier längsende, in welchem der Dosierflüssigkeitsvorrat aufnehmbar ist.
Ein zwischen der Dosieröffnung und der Kopplungsformation gelegener Abschnitt der Pipettierspitze weist als Verformungsabschnitt zwei einander über einen Spalt im Inneren der Pipettierspitze hinweg gegenüberliegende Innenwandflächenabschnitte auf, wobei der Spalt in einer zur Spitzenachse orthogonalen ersten größeren Er streckungsrichtung parallel zu den gegenüberliegenden Innenwandflächenabschnit ten eine wenigstens fünfmal, vorzugsweise wenigstens zehnmal, besonders bevor zugt wenigstens 50-mal so große lichte Weite aufweist wie in einer sowohl zur Spit zenachse als auch zur ersten Erstreckungsrichtung orthogonalen zweiten kleineren Erstreckungsrichtung. Eine derartige Pipettierspitze ist zur Verwendung in der be schriebenen Flüssigkeitsdosiervorrichtung ausgebildet, und zwar unabhängig davon, ob der Verformungsabschnitt bereits vor der Aufnahme in den Aufnahmeraum der Pipettierspitzen-Aufnahmevorrichtung an der Pipettierspitze ausgebildet ist oder ob dieser erst durch Verformung mittels der ersten und der zweiten Verformungsforma tion erzeugt wird.
Damit der im Verformungsabschnitt der Pipettierspitze gebildete Spalt eine durch den Auslösestößel induzierte Druckwelle bis zur ballistischen Abgabe einer Dosiermenge im Nanoliterbereich am dosieröffnungsnäheren Dosierflüssigkeitsmeniskus über tragen kann, ist es vorteilhaft, wenn die Abmessung des Spalts längs der Spitzen achse wenigstens das 0,5-Fache seiner maximalen lichten Weite längs der ersten Erstreckungsrichtung beträgt. Ebenso sollte zur Sicherstellung der Funktionsfähigkeit und vor allem der Ankoppel- barkeit der Pipettierspitze an einen Pipettierkanal einer Pipettiervorrichtung die Ab messung des Spalts längs der Spitzenachse nicht mehr als das 0,8-Fache, vorzugs weise nicht mehr als das 0,5-Fache, besonders bevorzugt nicht mehr als ein Drittel, der axialen Länge der Pipettierspitze betragen. So kann die Kopplungsformation aus reichend weit vom Verformungsabschnitt entfernt gelegen sein, um nicht uner wünscht mitverformt zu werden.
Die Pipettierspitze weist, wie oben bereits beschrieben, vorzugsweise auf wenigstens einer axialen (bezogen auf die Spitzenachse) Seite des Verformungsabschnitts einen rotationssymmetrischen, vorzugsweise axial beiderseits des Verformungsabschnitts je einen rotationssymmetrischen Körperabschnitt auf. Dabei kann der Verformungs abschnitt, um eine ausreichende Größe für den mechanischen Impulsübertrag und die daraus resultierende Einleitung einer Druckwelle in die Dosierflüssigkeit im Ver formungsabschnitt zu besitzen, längs der ersten Erstreckungsrichtung wenigstens einen, bezogen auf die Spitzenachse, axial an ihn anschließenden Körperabschnitt der Pipettierspitze radial überragen. Aus Symmetriegründen überragt der Verfor mungsabschnitt vorzugsweise in jeder von zwei entgegengesetzten radialen Rich tungen einen axial an den Verformungsabschnitt anschließenden Körperabschnitt radial.
Wie oben dargelegt wurde, ist der im Verformungsabschnitt gebildete Spalt vorzugs weise dünn, mit einer Spaltweite von weniger als einem Millimeter. Daher kann ein, bezogen auf die Spitzenachse, axial an den Verformungsabschnitt anschließender Körperabschnitt der Pipettierspitze den Verformungsabschnitt längs der zweiten Er streckungsrichtung radial überragen. Vorzugsweise überragt jeder von zwei axial beiderseits des Verformungsabschnitts an diesen anschließenden Körperabschnitten den Verformungsabschnitt längs der zweiten Erstreckungsrichtung radial.
Die oben genannte Aufgabe wird gemäß einem Verfahrensaspekt der vorliegenden Erfindung auch gelöst durch ein Verfahren zur ballistischen Abgabe einer diskreten Dosiermenge an Dosierflüssigkeit in einem Dosiervolumenbereich von 0,3 nl bis 900 nl aus einem Dosierflüssigkeitsvorrat, umfassend die folgenden Schritte:
Bereitstellen einer sich längs einer virtuellen Spitzenachse erstreckenden Pipettierspitze mit einer an einem, bezogen auf die Spitzenachse, axialen Längsende ausgebildeten Kopplungsformation zur Ankopplung an eine Pipet tiervorrichtung, mit einer in axialem Abstand von der Kopplungsformation aus gebildeten Dosieröffnung zur Abgabe der Dosiermenge, und mit einem zwi schen Kopplungsformation und Dosieröffnung gelegenen Reservoirraum zur Aufnahme des Dosierflüssigkeitsvorrats,
Aufnehmen eines Dosierflüssigkeitsvorrats in den Reservoirraum,
Verformen eines Abschnitts des Reservoirraums unter Annäherung von von einander mit Abstand angeordneten Innenwandflächenabschnitten des Reser voirraums mit einer Annäherungskomponente orthogonal zur Spitzenachse und dadurch Bilden eines Verformungsabschnitts der Pipettierspitze, während der Verformungsabschnitt gebildet ist und während zwischen den einander gegenüberliegenden Innenwandflächenabschnitten Dosierflüssigkeit aufgenommen ist: Ausüben eines stoßartigen Impulsübertrags auf den Verfor mungsabschnitt und dadurch Abschleudern der Dosiermenge an Dosier flüssigkeit durch die Dosieröffnung, wobei die Dauer des Impulsübertrags ver glichen mit der Dauer der Verformung des Verformungsabschnitts kurz ist.
Dabei weist der Schritt des Ausübens des stoßartigen Impulsübertrags ein über das dosierungsvorbereitende Verformen des Reservoirraumabschnitts zur Bildung des Verformungsabschnitts durch die erste und die zweite Verformungsformation hinaus reichendes weiteres Verformen des Verformungsabschnitts auf, wobei die Dauer des weiteren Verformens des Verformungsabschnitts nicht mehr als ein Drittel, vorzugs weise nicht mehr als ein Zehntel der Dauer des dosierungsvorbereitenden Verfor mens zur Bildung des Verformungsabschnitts beträgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wurde oben in der Beschreibung der erfindungs- gemäßen Flüssigkeitsdosiervorrichtung, an welcher das Verfahren bevorzugt aus geführt wird, beschrieben. In seiner Ausführungsform mit dem geringsten Dosiervolumen können Dosiermen gen von 0,3 nl bis zu 5 nl wiederholbar dosiert werden. Mit etwas größeren Abmes sungen etwa des Spaltmaßes im Verformungsabschnitt der Pipettierspitze können Dosiermengen im Bereich von 5 nl bis 20 nl wiederholgenau dosiert werden. Eine nächst-robustere Ausführungsform der Flüssigkeitsdosiervorrichtung kann Dosier mengen im Bereich von 20 nl bis 70 nl exakt dispensieren. Ebenso ist es möglich mit einer Flüssigkeitsdosiervorrichtung Dosiermengen im Bereich von 70 nl bis 500 nl exakt als Einzeltropfen zu dispensieren. Die Abgabe von Mengen im Bereich von 500 nl bis zu 900 nl ist zwar ebenfalls exakt möglich, jedoch steigt hier das Risiko, dass sich in der dosierten Flüssigkeitsmenge ein Flaupttropfen und von diesem sepa rate Satellitentropfen bilden, was nicht immer akzeptabel ist.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben werden. Es stellt dar:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Flüs sigkeitsdosiervorrichtung mit Pipettierspitze, wobei ein erster und ein zwei ter Vorrichtungsteil der Flüssigkeitsdosiervorrichtung in explosionsartiger Darstellung von einem Flauptkörper der Vorrichtung getrennt dargestellt ist und wobei die Pipettierspitze an einen Pipettierkanal einer Pipettier vorrichtung angekoppelt ist,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Ausführungsform von Fig. 1 ohne
Pipettiervorrichtung,
Fig. 3 die Ausführungsform in der Ansicht von Fig. 1 , mit der ersten und der zwei ten Vorrichtungsformation in der Verformungsstellung, wiederum ohne Pipettiervorrichtung,
Fig. 4 das in den Fig. 1 bis 3 verwendete erste und zweite Vorrichtungsteil in per spektivischer Ansicht ihrer im Betrieb aufeinander zu weisenden Flächen, Fig. 5A eine Ansicht einer herkömmlichen unverformten Pipettierspitze,
Fig. 5B eine Seitenansicht der Pipettierspitze von Fig. 5A in einem durch die erste und die zweite Verformungsformation verformten Zustand,
Fig. 5C die Pipettierspitze von Fig. 5A in verformter Gestalt in Vorderansicht auf den Verformungsabschnitt.
In den Fig. 1 bis 3 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Flüssigkeits dosiervorrichtung allgemein mit 10 bezeichnet. Die Flüssigkeitsdosiervorrichtung 10 umfasst ein im Betrieb in der Regel ortsfestes, beispielsweise gestellfestes, Gehäuse 12, an welchem eine Pipettierspitzen-Aufnahmevorrichtung 14 vorgesehen ist.
Die Pipettierspitzen-Aufnahmevorrichtung 14 umfasst im dargestellten Ausführungs beispiel ein in der Regel gehäuse- bzw. gestellfestes erstes Vorrichtungsteil 16 und ein relativ zu diesem bewegliches zweites Vorrichtungsteil 18.
Die Bewegung des zweiten Vorrichtungsteils 18 ist durch Führungsmittel, beispiels weise zwei parallele Führungsstangen 20 und 22, geführt, welche das erste Vorrich tungsteil 16 durchsetzen. Das zweite Vorrichtungsteil 18 ist längs einer zur Zeichen ebene der Fig. 1 parallelen Bewegungsbahn B zwischen einer weiter vom ersten Vorrichtungsteil 16 entfernt gelegenen Öffnungsstellung (siehe beispielsweise Fig. 1 und 2) und einer stärker an das erste Vorrichtungsteil 16 angenäherten Schließ stellung (siehe Fig. 3) bewegbar.
Als Bewegungsantrieb 24 des zweiten Vorrichtungsteils 18 wenigstens von der Öff nungsstellung in die Schließstellung weist die Flüssigkeitsdosiervorrichtung 20 zwei manuell betätigbare Schrauben 24a und 24b auf. Mit den Schrauben 24a und 24b kann das zweite Vorrichtungsteil 18 mit definierter Kraft an das erste Vorrichtungsteil 16 bis in die Schließstellung angenähert werden. Im entgegengesetzten Drehsinn wird zumindest eine Beweglichkeit des zweiten Vorrichtungsteils 18 längs der Bewe- gungsbahn B in Richtung vom ersten Vorrichtungsteil 16 weg hergestellt. Somit kann eine Bewegung des zweiten Vorrichtungsteils 18 von der Schließ- in die Öffnungs stellung mittels manuellen Bedienangriffs am zweiten Vorrichtungsteil 18 durch eine Bedienperson ausgeführt werden.
Es ist dem Durchschnittsfachmann jedoch ohne weiteres klar, dass anstelle der lediglich beispielhaft gezeigten Schrauben 24a und 24b des Bewegungsantriebs 24 der Bewegungsantrieb 24 einen Stellaktuator aufweisen kann, welcher zur gemein samen Bewegung mit dem zweiten Vorrichtungsteil 18 längs der Bewegungsbahn B gekoppelt sein kann. Beispielsweise kann der Bewegungsantrieb 24 ein pneumatisch oder hydraulisch betätigbarer Bewegungsantrieb sein, dessen Kolbenstange bzw. Kolbenstangen mit dem zweiten Vorrichtungsteil 18 zur gemeinsamen Bewegung gekoppelt sein können. Alternativ kann der Bewegungsantrieb 24 ein elektromotori scher Bewegungsantrieb sein, beispielsweise ein Spindeltrieb, um das Funktions prinzip der beispielhaft dargestellten Schrauben 24a und 24b aufzugreifen. Hierzu kann eine Gewindestange des Spindeltriebs mit einem Innengewinde einer das zwei te Vorrichtungsteil 18 parallel zur Bewegungsbahn B durchsetzenden Öffnung in Schraubeingriff sein, so dass das zweite Vorrichtungsteil 18 gleichsam als Mutter wirkt, die bei Rotation der wenigstens einen Gewindestange längs der Gewinde stangenlängsachse entsprechend der Drehzahl und der Steigung des an der Gewin destange verwendeten Gewindes entlang der Bewegungsbahn B bewegt wird.
Abweichend von der oben beschriebenen Kinematik kann zusätzlich zum zweiten Vorrichtungsteil 18 auch das erste Vorrichtungsteil 16 durch einen Bewegungsantrieb zur Bewegung längs der Bewegungsbahn B antreibbar sein, jedoch würde dies nur die Anzahl an vorzusehenden Bewegungsantrieben erhöhen, ohne dass der damit verbundene Nutzen nennenswert steigen würde.
Alternativ könnte das zweite Vorrichtungsteil 18 gehäuse- bzw. gestelltest sein und könnte nur das erste Vorrichtungsteil 16 durch einen Bewegungsantrieb längs der Bewegungsbahn B verlagerbar sein. Auf die weiteren Funktionen und Wirkungen des ersten und des zweiten Vorrich tungsteils 16 bzw. 18 wird weiter unten im Zusammenhang mit Fig. 4 näher einge gangen werden. Zunächst soll jedoch die Flüssigkeitsdosiervorrichtung 10 in ihrer Funktionalität weiter erläutert werden.
Die Flüssigkeitsdosiervorrichtung 10 weist einen Auslösestößel 26 auf, welcher längs einer Verlagerungsbahn V zwischen einer weiter in das Gehäuse 12 zurückgezo genen Bereitschaftsstellung und einer weiter aus dem Gehäuse 12 ausgeschobenen Auslösestellung verlagerbar ist. Die Verlagerungsbahn V und die Bewegungsbahn B sind vorzugsweise kollinear oder wenigstens parallel.
Der Flub des Auslösestößels 26 zwischen seinen beiden genannten Betriebsstel lungen ist erheblich kleiner als der relative Bewegungsweg des ersten Vorrichtungs teils 16 und des zweiten Vorrichtungsteils 18 längs der Bewegungsbahn B zwischen ihren Betriebsstellungen: Öffnungsstellung und Schließstellung. Während der Rela tivbewegungsweg des ersten und des zweiten Vorrichtungsteils 16 und 18 wenigs tens im einstelligen Millimeterbereich gelegen ist, beträgt der Hub des Auslöse stößels 26 zwischen seinen genannten Betriebsstellungen: Bereitschaftsstellung und Auslösestellung, in der Regel weniger als 50 miti, vorzugsweise weniger als 40 miti, besonders bevorzugt weniger als 36 miti. Die Angaben über den Hub des Auslöse stößels sowie über den Relativbewegungsweg des ersten und des zweiten Vorrich tungsteils 16 bzw. 18 gelten nicht nur für die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte beispiel hafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, sondern ganz allgemein für die Flüssigkeitsdosiervorrichtung der vorliegenden Erfindung. Der Hub des Auslöse stößels ist bevorzugt stets kleiner, etwa wenigstens um den Faktor 5 kleiner, als der Bewegungsweg der Vorrichtungsteile 16 und 18 zwischen ihren Betriebsstellungen.
Zur Steuerung der Bewegung des Auslösestößels 26 weist die Flüssigkeitsdosier vorrichtung 10 eine der besseren Übersichtlichkeit wegen nur in den Fig. 1 und 3 strichliniert im Gehäuse 12 dargestellte Steuervorrichtung 28 auf. Die Steuervor richtung 28 steht mit einem Verlagerungsantrieb 30 in beispielhafter Gestalt eines Piezoaktuators durch die Leitung 32 in Signalübertragungsverbindung. Durch Anschlussbuchsen 34a und 34b können Energie, im dargestellten Beispiel elektrische Energie durch die Anschlussbuchse 34a, und Daten, im dargestellten Beispiel durch die Anschlussbuchse 34b in Gestalt einer RJ45-Buchse, in das Innere des Gehäuses 12 übertragen werden. Die Energie kann als Antriebsenergie durch die Steuereinrichtung 28 über die Leitung 32 dem Piezoaktuator des Verlagerungs antriebs 30 zugeführt werden. So kann durch Bestromung des Verlagerungsantriebs 30 der Auslösestößel 26 gegen die vorspannende Vorbelastung einer ihn zurück stellenden Feder 36 (siehe Fig. 3) aus dem Gehäuse 12 in die Auslösestellung ver lagert werden. Bei Unterbrechung der Stromzufuhr zum Piezoaktuator des Verlage rungsantriebs 30 wird der Auslösestößel 26 mittels der Vorbelastung durch die Schraubenfeder 36 unverzüglich in die stärker in das Gehäuse 12 eingefahrene Bereitschaftsstellung verlagert.
Über Positionierpins 36a und 36b kann das Gehäuse 12 bezüglich eines Gestells oder/und bezüglich der in Fig. 1 gezeigten Pipettiervorrichtung 60 räumlich ausge richtet werden.
Anstelle eines Piezoaktuators kann der Verlagerungsantrieb 30 einen Elektromag neten umfassen, welcher durch Bestromung oder Nichtbestromung ein Magnetfeld erzeugt oder nicht erzeugt, das den Auslösestößel 26 verlagert. In dem Falle einer elektromagnetischen Verlagerungskraft kann der Auslösestößel 26 einen Permanent magneten oder einen weichmagnetischen Anker umfassen, welcher durch das vom elektromagnetischen Verlagerungsantrieb abhängig von dessen Bestromungszu- stand erzeugte Magnetfeld längs der Verlagerungsbahn V gemeinsam mit dem ihn tragenden Auslösestößel 26 verlagerbar ist.
Der Auslösestößel 26 ragt im dargestellten Ausführungsbeispiel in eine das erste Vorrichtungsteil 16 durchsetzende Ausnehmung 38 ein und durchsetzt diese sowohl in seiner Bereitschaftsstellung als auch in seiner Auslösestellung. Es werden nun zum besseren Verständnis der Funktionsweise der Flüssigkeits dosiervorrichtung 10 die in Fig. 4 dargestellten Vorrichtungsteile: erstes Vorrichtungs teil 16 und zweites Vorrichtungsteil 18, näher erläutert:
Die aufeinander zu weisenden Flächen 16a und 18a der beiden Vorrichtungsteile 16 und 18 weisen eine Kontur auf, derart, dass dann, wenn sich die beiden Vorrich tungsteile 16 und 18 längs der Bewegungsbahn B in ihrer einander angenäherten Schließstellung befinden, zwischen den beiden Vorrichtungsteilen 16 und 18 ein Auf nahmeraum 40 definiert ist, in welchem zumindest ein axialer Abschnitt einer Pipet tierspitze 42 aufgenommen sein kann. Der Aufnahmeraum 40 erstreckt sich längs einer virtuellen Aufnahmeachse A, die mit einer virtuellen Spitzenachse S einer im Aufnahmeraum 40 aufgenommenen Pipettierspitze 42 zusammenfällt. Die Vorrich tungsteile 16 und 18 befinden sich dabei in ihrer Schließstellung.
Der Auslösestößel 26, das von ihm durchsetzte erste Vorrichtungsteil 16 und das zweite Vorrichtungsteil 18 weisen Verformungsformationen auf, welche an der Pipet- tierspitzen-Aufnahmevorrichtung 14 einen Verformungsbereich 44 definieren, in wel chem eine im Aufnahmeraum 40 aufgenommene herkömmliche Pipettierspitze 42 abschnittsweise mechanisch verformt wird, wenn sich das erste und das zweite Vor richtungsteil 16 bzw. 18 in der Schließstellung befinden.
Die genannten Verformungsformationen umfassen eine erste näher beim Gehäuse 12 gelegene Verformungsformation 46 und eine zweite am zweiten Vorrichtungsteil 18 realisierte zweite Verformungsformation 48.
Die erste Verformungsformation 46 umfasst die zum zweiten Vorrichtungsteil 18 hin weisende Stirnfläche 46a des Auslösestößels 26 (siehe Fig. 1 ) und umfasst einen längs der Aufnahmeachse A mit Abstand von der Durchsetzungsöffnung 38 am ers ten Vorrichtungsteil 16 vorgesehenen Einschnürungsabschnitt 46b.
Die zweite Verformungsformation 48 umfasst eine im Wesentlichen ebene und zur Bewegungsbahn B orthogonale Fläche 48a am zweiten Vorrichtungsteil 18 sowie einen Stufenabschnitt 48b, mit welchem eine lichte Weite zwischen den aufeinander zu weisenden Flächen 16a und 18a der Vorrichtungsteile 16 und 18 im Verformungs bereich 44 stufenweise verjüngt wird. Der Stufenbereich 48b kann alternativ ganz oder teilweise auch durch eine Schrägfläche gebildet sein.
Da die Verformungsformation 46 am Auslösestößel 26 und am ersten Vorrichtungs teil 16 ausgebildet sind, da die Verformungsformation 48 am zweiten Vorrichtungsteil 18 ausgebildet ist und da schließlich der Auslösestößel 26 wenigstens solange in seiner Bereitschaftsstellung verbleibt, bis sich das erste und das zweite Vor richtungsteil 16 bzw. 18 in ihrer Schließstellung befinden, befinden sich die Verfor mungsformationen 46 und 48 dann in einer eine aufgenommene Pipettierspitze 42 verformenden Verformungsstellung, wenn sich das erste und das zweite Vorrich tungsteil 16 und 18 in der Schließstellung befinden und sich der Auslösestößel 26 in der Bereitschaftsstellung befindet. Weiter befinden sich die Verformungsformationen 46 und 48 dann in einer eine Aufnahme oder Entnahme einer Pipettierspitze 42 aus der Pipettierspitzen-Aufnahmevorrichtung 14 erleichternden Ladestellung, wenn sich das erste und das zweite Vorrichtungsteil 16 und 18 in der Öffnungsstellung befin den. Wegen des betragsmäßig erheblich kleineren Hubs des Auslösestößels 26 im Vergleich zu den Vorrichtungsteilen 16 und 18 kommt es auf die Stellung des Auslö sestößels 26 nicht an. Dieser wird sich jedoch in der Bereitschaftsstellung befinden, da die Steuervorrichtung 28 dazu ausgebildet ist, den Auslösestößel 26 nur dann in die Auslösestellung zu verlagern, wenn sich die Vorrichtungsteile 16 und 18 in der Schließstellung befinden.
In seiner Auslösestellung ragt der Auslösestößel 26 stärker in den Aufnahmeraum 40, insbesondere in dessen Verformungsbereich 44, ein als in seiner Bereitschafts stellung.
Im Betrieb liegen die Stirnfläche 46a des Auslösestößels 26 und die Fläche 48a des zweiten Vorrichtungsteils 18 einander gegenüber und definieren einen im Wesent lichen ebenen Spalt mit im dargestellten Beispiel konstantem, längs der Bewegungs bahn B zu messendem Spaltmaß über die gesamte durch die Stirnfläche 46a des Auslösestößels 26 definierte Spaltfläche. Tatsächlich kann die Stirnfläche 46a des Auslösestößels 26 oder/und kann die Fläche 48a der zweiten Verformungsformation 48 eine von einer ebenen Gestalt abweichende Kontur aufweisen. Fertigungstech nisch einfacher ist jedoch die Erzeugung ebener Flächen an den genannten Bau teilen.
Der Einschnürungsabschnitt 46b soll eine Einschnürung einer im Aufnahmeraum 40 aufgenommenen Pipettierspitze 42 auf der von einer Dosieröffnung 50 der Pipettier spitze 42 weiter entfernt gelegenen Seite der Durchsetzungsöffnung 38 bewirken. Mit dieser Einschnürung soll die lichte Weite im Inneren der Pipettierspitze 42 verringert und dadurch der Strömungswiderstand von Dosierflüssigkeit in der Pipettierspitze 42 ausgehend vom Verformungsbereich 44 in Richtung von der Dosieröffnung 50 weg erhöht werden. Flierdurch soll sichergestellt werden, dass dann, wenn der Auslöse- stößel 26 einen kurzen mechanischen Impuls mit einer Dauer im zweistelligen oder niedrigen dreistelligen Millisekundenbereich mechanisch auf einen verformten Ab schnitt der Pipettierspitze 42 im Verformungsbereich 44 der Pipettierspitzen-Auf- nahmevorrichtung 14 ausübt, eine dadurch in der Dosierflüssigkeit der Pipettierspitze 42 induzierte Druckwelle zu einem Abschleudern eines Dosiertropfens durch die Dosieröffnung 50 führt und nicht etwa zu einer Flüssigkeitsbewegung von der Dosier öffnung 50 weg hin zu größer werdenden Querschnitten der sich konisch zur Dosier öffnung 50 hin verjüngenden Pipettierspitze 42.
Mit der Flüssigkeitsdosiervorrichtung 10 können in vorteilhafter weise herkömmliche Pipettierspitzen 42 zur Dosierung von Dosierflüssigkeit in Dosiermengen im Nano- literbereich verwendet werden, obwohl die herkömmlichen Pipettierspitzen 42 im un verformten Ausgangszustand nur zum Dosieren von Dosierflüssigkeiten im so ge nannten "Air-Displacement" -Verfahren ausgebildet sind, wobei in dem genannten Dosierverfahren gerade keine Dosiermengen im Nanoliterbereich dosierbar sind. Eine herkömmliche Pipettierspitze 42 in ihrem unverformten Zustand vor Aufnahme eines Abschnitts derselben im Aufnahmeraum 40 der Pipettierspitzen -Aufnahmevor richtung 14 und vor Verlagerung der Vorrichtungsteile 16 und 18 in die Schließstel lung ist in den Fig. 1 , 2 und 5A gezeigt. Eine solche herkömmliche Pipettierspitze 42 weist an ihrem Dosierlängsende 52 die Dosieröffnung 50 auf und weist an ihrem ent gegengesetzten Kopplungslängsende 54 eine Kopplungsformation 56 zur Ankopp lung an einen in Fig. 1 gezeigten Pipettierkanal 58 einer Pipettiervorrichtung 60 auf.
Die Pipettierspitze 42, die sich längs der sie zentral durchsetzend gedachten virtu ellen Spitzenachse S erstreckt, weist zwischen dem Kopplungslängsende 54 und dem Dosierlängsende 52 einen Reservoirraum 62 auf, in welchem, beispielsweise durch Aspiration durch die Dosieröffnung 50 hindurch, ein Dosierflüssigkeitsvorrat aufnehmbar ist.
Der zuvor erwähnte Einschnürungsabschnitt 46b im ersten Vorrichtungsteil 16 bildet in der Schließstellung der Vorrichtungsteile 16 und 18 eine Einschnürung im Reser voirraum 62 auf der dem in Richtung zum Kopplungslängsende 54 hin aus dem zwi schen dem Auslösestößel 26 und der Fläche 48a gebildeten Spalt ausragenden Ab schnitt der Pipettierspitze 42.
Dann, wenn die Pipettierspitze 42 im Aufnahmeraum 40 aufgenommen ist und die Vorrichtungsteile 16 und 18 sich in der Schließstellung befinden, bildet sich der Ver formungsbereich 44 der Pipettierspitzen-Aufnahmevorrichtung 14 und des Auslöse- stößels 26 als Verformungsabschnitt 64 an der Pipettierspitze 42 ab.
Die Pipettierspitze 42 ist vorzugsweise bezüglich ihrer Spitzenachse S als Rotations symmetrieachse im unverformten Zustand rotationssymmetrisch ausgebildet.
Da nur der Verformungsabschnitt 64 der Pipettierspitze 42 durch die Verformungsfor mationen 46 und 48 verformt wird, befindet sich axial beiderseits des Verformungs abschnitts 64 weiterhin ein rotationssymmetrischer Körperabschnitt 66 bzw. 68 der Pipettierspitze 42. Es handelt sich bei diesen rotationssymmetrischen Körperab schnitten 66 und 68 um dem Verformungsabschnitt 64 axial unmittelbar benachbarte unverformte Abschnitte der Pipettierspitze 42. Die Fig. 5B und 5C zeigen geringfügig unterschiedlich verformte Pipettierspitzen 42 und 42' einmal bei Betrachtung längs der Verlagerungsbahn V (Fig. 5C) und einmal orthogonal sowohl zur Verlagerungsbahn V als auch zur Aufnahmeachse A (Fig. 5B).
Wie an der geringfügig unterschiedlichen Verformung der Pipettierspitze 42' in Fig. 5C im Vergleich zur Pipettierspitze 42 von Fig. 5B zu erkennen ist, zeigen diese Figuren unterschiedliche Pipettierspitzen 42 und 42'. Gleiche und funktionsgleiche Abschnitte der Pipettierspitze 42' von Fig. 5C sind daher mit den gleichen Bezugs zeichen wie an der Pipettierspitze 42 der übrigen Figuren bezeichnet, jedoch verse hen mit einem zusätzlichen Apostroph. Die Ausführungsform der Fig. 5C wird nach folgend nur insofern beschrieben, wie sie sich von jener der Fig. 5B unterscheidet, auf deren Beschreibung ansonsten auch zur Erläuterung der Ausführungsform 42' der Fig. 5C verwiesen wird.
Zu erkennen ist in der 5C, dass der Verformungsabschnitt 64' in einer ersten Erstrec kungsrichtung E1 orthogonal zur Spitzenachse S eine wesentlich größere Abmes sung aufweist als in einer sowohl zur Spitzenachse S als auch zur ersten Erstrec kungsrichtung E1 orthogonalen zweiten Erstreckungsrichtung E2. Dies gilt auch für den Verformungsabschnitt 64 der Pipettierspitze 42. Die Abmessung des Verfor mungsabschnitts 64 bzw. 64' in der ersten Erstreckungsrichtung E1 ist vorzugsweise wenigstens fünfmal so groß wie die Abmessung in der zweiten Erstreckungsrichtung E2.
In der ersten Erstreckungsrichtung E1 überragt der Verformungsabschnitt 64 bzw. 64' radial bezogen auf die Spitzenachse S die beiden unmittelbar sich beiderseits des Verformungsabschnitts 64 bzw. 64' axial anschließenden unverformten Körper abschnitte 66 und 68 bzw. 66' und 68'.
Ebenso ist die Pipettierspitze 42 bzw. 42' im Verformungsabschnitt 64 bzw. 64' so stark radial verformt, dass die axial dem Verformungsabschnitt 64 bzw. 64' benach barten unverformten Körperabschnitte 66 und 68 längs der zweiten Erstreckungs richtung E2 den Verformungsabschnitt 64 bzw. 64' radial überragen. Bei Betrachtung der in der Pipettierspitzen-Aufnahmevorrichtung 14 aufgenommenen Pipettierspitze 42 verläuft die zweite Erstreckungsrichtung E2 parallel zur Bewe gungsbahn B und somit auch parallel zur Verlagerungsbahn V. Die erste Erstrec kungsrichtung E1 verläuft sowohl orthogonal zur zweiten Erstreckungsrichtung E2 als auch orthogonal zur Spitzenachse S bzw. zur Aufnahmeachse A.
Im Inneren der Pipettierspitze 42 bzw. 42' ist durch den Verformungsabschnitt 64 bzw. 64' ein Spaltraum gebildet, welcher um die Wandstärke der Pipettierspitze 42 bzw. 42' im Verformungsabschnitt 64 bzw. 64' kleinere Abmessungen längs der Er streckungsrichtungen E1 und E2 aufweist als die Verformungsabschnitte 64 bzw. 64' selbst.
Der Verformungsabschnitt 64 weist aufgrund der ihn bildenden ebenen und paral lelen Flächen 46a und 48a zumindest an seiner Außenseite zwei zueinander paral lele ebene Flächenabschnitte 64a und 64b auf.
Der im Inneren durch den Verformungsabschnitt 64 bzw. 64' gebildete Spaltraum kann ebenfalls durch ebene oder/und zueinander parallele Innenflächenabschnitte gebildet sein. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn die Wandstärke der Pipet tierspitze 42 bzw. 42' längs ihrer axialen Erstreckung oder wenigstens längs des Reservoirraums 62 bzw. 62' konstant ist.
Bevorzugt weist der im Inneren der Pipettierspitze 42 bzw. 42' im Verformungs abschnitt 64 bzw. 64' gebildete Spaltraum eine lichte Weite in der zweiten Erstrec kungsrichtung von etwa 100 pm auf. Dieser Wert ist nur beispielhaft genannt. In der ersten Erstreckungsrichtung E1 kann der Spalt dagegen eine lichte Weite von 5 mm oder mehr aufweisen.
In der dargestellten Ausführungsform der Pipettierspitze 42 bzw. 42' ist der Verfor- mungsraum 64 bzw. 64' längs der Spitzenachse S mit der größten Abmessung aus gebildet. Dies gilt auch für den durch den Verformungsabschnitt 64 bzw. 64' gebilde- ten Spaltraum. Er kann längs der Spitzenachse S etwa wenigstens doppelt so lang ausgebildet sein wie längs der ersten Erstreckungsrichtung E1 .
Da der Verformungsabschnitt 64 bzw. 64' der Pipettierspitze 42 bzw. 42' der Auslöse- abschnitt ist, in welchem der Auslösestößel 26 einen kurzen mechanischen stoßarti gen Impuls auf die in der Pipettierspitze 42 bzw. 42' aufgenommene Dosierflüssigkeit überträgt, um eine Dosiermenge im Nanoliterbereich durch die Dosieröffnung 50 bzw. 50' ballistisch abzuschleudern, ist der Verformungsabschnitt 64 bzw. 64' bevor zugt näher an der Dosieröffnung 50 bzw. 50' angeordnet als an der Kopplungsfor mation 56 bzw. 56'.
Bevorzugt ist der Verformungsabschnitt 64 bzw. 64' vollständig in der von der Dosier öffnung 50 ausgehenden axialen Erstreckungshälfte der Pipettierspitze 42 ausge bildet.
Da die Pipettierspitzen 42 bzw. 42' ohnehin Einweg-Pipettierspitzen sind, die zur Ver meidung von Kontaminationen nach einmaliger Verwendung entsorgt werden, ist die dauerhafte abschnittsweise Verformung der Pipettierspitze 42 bzw. 42' durch die Ver formungsformationen 46 und 48 im Betrieb unerheblich.
Die Flüssigkeitsdosiervorrichtung 10 ist hervorragend zum Aliquotieren geeignet, in dem beispielsweise der Verlagerungsantrieb 30 durch die Steuervorrichtung 28 pul sierend betrieben wird.
Die Dosierung von Dosierflüssigkeitsmengen im Nanoliterbereich kann noch durch die beispielhaft und grobschematisch in Fig. 1 dargestellte Pipettiervorrichtung 60 unterstützt werden. Flierzu kann die Pipettiervorrichtung 60 mit ihrem Pipettierkanal 58 über eine in Fig. 1 lediglich angedeutete Kopplungsausbildung 70 mit der Kopp lungsformation 56 der Pipettierspitze 42 gekoppelt werden. Im Pipettierkanal 58 ist Gas als Arbeitsfluid vorhanden, dessen Druck durch einen Drucksensor 72 erfassbar ist. Der Druck des Arbeitsfluids im Pipettierkanal 58 ist in an sich bekannter Weise durch eine Druckveränderungsvorrichtung 74 veränderbar, welche beispielsweise einen längs einer Kanalachse K verlagerbar im Pipettierkanal 58 aufgenommenen Pipet tierkolben 76 umfassen kann.
Die Druckveränderungsvorrichtung 74 kann über den Pipettierkolben 76 hinaus einen Verstellantrieb 78 aufweisen, durch welchen der Pipettierkolben 76 längs der Kanal bahn K im Pipettierkanal 58 verstellbar und folglich der Druck des Arbeitsfluids im Pipettierkanal 58 veränderbar ist. Eine Pipettier-Steuervorrichtung 80, welche sowohl mit dem Drucksensor 72 wie auch mit dem Verstellantrieb 78 des Pipettierkolbens 76 signalübertragungsmäßig verbunden ist, kann die Verstellung des Pipettierkolbens 76 abhängig von einem vom Drucksensor 72 gemessenen Ist-Arbeitsfluiddruck und ggf. weiter abhängig von einem in einer Speichervorrichtung der Pipettier-Steuervor richtung 80 hinterlegten Soll-Arbeitsfluiddruck durch entsprechende Ansteuerung des Verstellantriebs 78 bewirken.
Die Pipettier-Steuervorrichtung 80 kann signalübertragungsmäßig mit der Steuerein richtung 28 der Flüssigkeitsdosiervorrichtung 10 verbunden sein.

Claims

Ansprüche
1. Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) zur ballistischen Abgabe einer diskreten Dosiermenge an Dosierflüssigkeit in einem Dosiervolumenbereich von 0,3 nl bis 900 nl aus einem Dosierflüssigkeitsvorrat, umfassend:
eine Pipettierspitzen-Aufnahmevorrichtung (14), welche wenigstens in einer dosierbereiten Betriebsstellung der Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) einen sich längs einer virtuellen Aufnahmeachse (A) erstreckenden Aufnahmeraum (40) definiert, der zur Aufnahme eines Abschnitts einer Pipettierspitze (42; 42') ausgebildet ist,
einen relativ zur Pipettierspitzen-Aufnahmevorrichtung (14) beweglichen Auslösestößel (26), welcher verlagerbar ist zwischen einer weiter aus dem Aufnahmeraum (40) zurückgezogenen Bereitschaftsstellung und einer weiter in den Aufnahmeraum (40) einragenden Auslösestellung, einen mit dem Auslösestößel (26) bewegungsübertragend gekoppelten Verlagerungsantrieb (30), welcher dazu ausgebildet ist, den Auslöse stößel (26) stoßartig wenigstens von der Bereitschaftsstellung in die Aus lösestellung zu verlagern, und
eine Steuervorrichtung (28), welche zur Steuerung des Betriebs des Ver lagerungsantriebs (30) signalübertragungsmäßig mit dem Verlagerungs antrieb (30) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) eine erste (46) und eine zweite Verformungsformation (48) aufweist, wobei die erste (46) und die zweite Verformungsformation (48) zwischen sich einen axia len Längsbereich des Aufnahmeraums (40) als Verformungsbereich (44) defi nieren, in welchem die erste (46) und die zweite Verformungsformation (48) aneinander annäherbar und voneinander entfernbar sind, wobei sich der Aus lösestößel (26) in seiner Auslösestellung im Verformungsbereich (44) des Auf nahmeraums (40) befindet.
2. Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste (46) und die zweite Verformungsfor- mation (48) relativ zueinander bewegbar sind zwischen einer weiter vonein ander entfernten Ladestellung, in welcher die Pipettierspitzen-Aufnahmevor- richtung (14) zur Aufnahme einer Pipettierspitze (42; 42') in die Pipettier- spitzen-Aufnahmevorrichtung (14) oder/und zur Entnahme einer Pipettier spitze (42; 42') aus der Pipettierspitzen-Aufnahmevorrichtung (14) konfiguriert ist, und einer einander stärker angenäherten Verformungsstellung, in welcher ein im Verformungsbereich (44) gelegener Abschnitt einer im Aufnahmeraum (40) aufgenommenen Pipettierspitze (42; 42') durch die erste (46) und die zweite Verformungsformation (48) verformt ist, wobei die Steuervorrichtung (30) dazu ausgebildet ist, den Auslösestößel (26) nur dann zur Verlagerung von der Bereitschaftsstellung in die Auslösestellung anzutreiben, wenn sich die erste (46) und die zweite Verformungsformation (48) in der Verformungs stellung befinden.
3. Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, im Verformungsbereich (44) einen im Aufnahmeraum (40) auf genommenen Abschnitt einer Pipettierspitze (42; 42') über eine Verformungs dauer hinweg zu verformen, wobei die Verformungsdauer verglichen mit der Verlagerungsdauer, die die Verlagerungsbewegung des Auslösestößels (26) von der Bereitschaftsstellung in die Auslösestellung dauert, lang ist.
4. Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprü che,
dadurch gekennzeichnet, dass der Auslösestößel (26) wenigstens ein Teil der ersten Verformungsformation (46) ist, vorzugsweise die erste Verfor mungsformation (46) ist.
5. Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprü che,
dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verformungsformation (48) einen den Aufnahmeraum (40) begrenzenden Wandabschnitt (48a, 48b) umfasst.
6. Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprü che,
dadurch gekennzeichnet, dass die Pipettierspitzen-Aufnahmevorrichtung (14) ein dem Auslösestößel (26) näher gelegenes, vorzugsweise vom Aus- lösestößel (26) durchsetztes oder durchsetzbares, erstes Vorrichtungsteil (16) und ein vom Auslösestößel (26) weiter entfernt gelegenes zweites Vorrich tungsteil (18) aufweist, wobei das zweite Vorrichtungsteil (18) vom ersten Vor richtungsteil (16) entfernbar und an dieses annäherbar ist.
7. Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) nach den Ansprüchen 5 und 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verformungsformation (48) am zweiten Vorrichtungsteil (18) ausgebildet ist.
8. Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) einen mit dem zweiten Vorrichtungsteil (18) gekoppelten Bewegungsantrieb (24) auf weist, durch welchen das zweite Vorrichtungsteil (18) zwischen einer vom ersten Vorrichtungsteil (16) weiter entfernt gelegenen Öffnungsstellung und einer an das erste Vorrichtungsteil (16) stärker angenäherten Schließstellung bewegbar ist.
9. Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Vorrichtungsteil (18) in eine sei ner Stellungen, vorzugsweise in die Schließstellung, vorgespannt ist.
10. Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprü che,
dadurch gekennzeichnet, dass der Auslösestößel (26) in eine seiner Stel lungen, vorzugsweise in die Bereitschaftsstellung, vorbelastet ist.
11. Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprü che,
dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösestellung des Auslösestößels (26) durch einen mechanischen Anschlag, vorzugsweise durch einen längs der Verlagerungsbahn (V) des Auslösestößels (26) verstellbaren Anschlag, defi niert ist.
12. Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprü che,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Verlagerungsbahn (V), längs welcher der Auslösestößel (26) zwischen seiner Bereitschaftsstellung und seiner Aus lösestellung verlagerbar ist, mit der virtuellen Aufnahmeachse (A) einen Win kel im Bereich von 70° bis 110°, vorzugsweise einen rechten Winkel ein schließt.
13. Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprü che, unter Einbeziehung des Anspruchs 6,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewegungsbahn (B), längs welcher das erste (16) und das zweite Vorrichtungsteil (18) aneinander annäherbar sind, mit der virtuellen Aufnahmeachse (A) einen Winkel im Bereich von 70° bis 110°, vorzugsweise einen rechten Winkel einschließt.
14. Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) nach den Ansprüchen 12 und 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerungsbahn (V) und die Bewe gungsbahn (B) wenigstens abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, zuein ander parallel sind.
15. Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprü che,
dadurch gekennzeichnet, dass sie weiter umfasst: eine Pipettierspitze (42; 42') mit einem Kopplungslängsende (54; 54'), welches eine Kopplungs formation (56; 56') aufweist, die zur Kopplung mit einem Pipettierkanal (58) einer Pipettiervorrichtung (60) ausgebildet ist, und mit einem dem Kopplungs längsende (54; 54') entgegengesetzten Dosierlängsende (52; 52'), welches eine Dosieröffnung (50; 50') aufweist, durch welche die diskrete Dosiermenge abgebbar ist, wobei die Pipettierspitze (42; 42') zwischen dem Kopplungs längsende (54; 54') und dem Dosierlängsende (52; 52') einen Reservoirraum (62; 62') aufweist, in welchem der Dosierflüssigkeitsvorrat aufnehmbar ist.
16. Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass die Pipettierspitze (42; 42') sich zwischen ihrem Kopplungslängsende (54; 54') und ihrem Dosierlängsende (52; 52') längs einer virtuellen Spitzenachse (S) erstreckt, wobei in einem im Auf nahmeraum (40) aufgenommenen Zustand der Pipettierspitze (42; 42') die Pipettierspitze (42; 42'), insbesondere ihr Reservoirraum (62; 62'), den Verfor mungsbereich (44) axial bezogen auf die Spitzenachse (S) beiderseits über ragt.
17. Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungsbereich (44) näher am Dosierlängsende (52; 52') als am Kopplungslängsende (54; 54') gelegen ist, wobei bevorzugt der Verformungsbereich (44) vollständig in der vom Dosier längsende (52; 52') ausgehenden Hälfte des axialen Erstreckungsbereichs der Pipettierspitze (42; 42') gelegen ist.
18. Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 15 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass die Pipettierspitze (42; 42') in ihrem im Auf nahmeraum (40) aufgenommenen Zustand einen im Verformungsbereich (44) gelegenen Verformungsabschnitt (64; 64') mit zwei einander über einen Spalt im inneren der Pipettierspitze (42; 42') hinweg gegenüberliegende, vorzugs weise ebene oder/und parallele, Innenwandflächenabschnitte aufweist.
19. Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet, dass der Auslösestößel (26) in der Auslösestellung den Verformungsabschnitt (64; 64') der Pipettierspitze (42; 42') kontaktiert.
20. Pipettiervorrichtung (60) mit einem sich längs einer virtuellen Kanalbahn (K) erstreckenden Pipettierkanal (58), welcher wenigstens teilweise mit einem von der Dosierflüssigkeit verschiedenen Arbeitsfluid gefüllt ist und welcher an sei nem freien Längsende eine Kopplungsausbildung (70) zur temporären, lösba ren Kopplung einer Pipettierspitze (42; 42') daran aufweist, wobei die Pipettier vorrichtung (60) weiter aufweist:
eine Druckveränderungsvorrichtung (74), welche dazu ausgebildet ist, den Druck des Arbeitsfluids im Pipettierkanal (58) zu verändern, einen Drucksensor (72), welcher zur Erfassung des Drucks des Arbeits fluids im Pipettierkanal (58) ausgebildet und angeordnet ist, eine Pipettier-Steuervorrichtung (80), welche zur Steuerung des Betriebs der Druckveränderungsvorrichtung (74) signalübertragungsmäßig sowohl mit dem Drucksensor (72) als auch mit der Druckveränderungsvor richtung (74) verbunden ist, und welche dazu ausgebildet ist, den Betrieb der Druckveränderungsvorrichtung (74) wenigstens nach Maßgabe eines vom Drucksensor (72) erfassten Ist-Arbeitsfluiddrucks zu steuern, und eine Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vom Pipettierkanal (58) weg verlängert gedachte Kanalbahn (K) mit der virtuellen Aufnahmeachse (A) parallel oder kol- linear ist.
21. Pipettiervorrichtung (60) nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche unter Einbeziehung des An spruchs 15 umfasst, wobei die Pipettierspitze (42; 42') mit ihrer Kopplungsfor- mation (56; 56') an die Kopplungsausbildung des Pipettierkanals (58) ange koppelt oder ankoppelbar ist, und wobei weiter die Pipettier-Steuervorrichtung (80) dazu ausgebildet ist, den Betrieb der Druckveränderungsvorrichtung (74) wenigstens nach Maßgabe des vom Drucksensor (72) erfassten Ist- Arbeitsfluiddrucks unter Berücksichtigung wenigstens eines vorgegebenen Soll-Arbeitsfluiddruckwerts zu regeln.
22. Pipettierspitze (42; 42') zur Verwendung in einer Flüssigkeitsdosiervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, welche sich längs einer virtuellen Spitzenachse (S) erstreckt, wobei die Pipettierspitze (42; 42') aufweist:
ein Kopplungslängsende (54; 54') mit einer Kopplungsformation (56; 56'), welche zur Kopplung mit einem Pipettierkanal (58) einer Pipettiervorrich tung (60) ausgebildet ist,
ein vom Kopplungslängsende (54; 54'), bezogen auf die Spitzenachse (S), axial entfernt gelegenes Dosierlängsende (52; 52') mit einer Dosier öffnung (50; 50'), durch welche eine diskrete Dosiermenge aus einem in der Pipettierspitze (42; 42') aufgenommenen Dosierflüssigkeitsvorrat ab- gebbar ist,
einen Reservoirraum (62; 62') zwischen dem Kopplungslängsende (54; 54') und dem Dosierlängsende (52; 52'), in welchem der Dosierflüssig keitsvorrat aufnehmbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen Dosieröffnung (50; 50') und Kopplungsformation (56; 56') gelegener Abschnitt als Verformungsabschnitt (64; 64') zwei einander über einen Spalt im Inneren der Pipettierspitze (42; 42') hinweg gegenüberliegende Innenwandflächenabschnitte aufweist, wobei der Spalt in einer zur Spitzenachse (S) orthogonalen ersten Erstreckungs richtung (E1 ) parallel zu den gegenüberliegenden Innenwandflächenab schnitten eine wenigstens fünfmal, vorzugsweise wenigstens zehnmal, beson ders bevorzugt wenigstens 50-mal so große lichte Weite aufweist wie in einer sowohl zur Spitzenachse (S) als auch zur ersten Erstreckungsrichtung (E1 ) orthogonalen zweiten Erstreckungsrichtung (E2).
23. Pipettierspitze (42; 42') nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessung des Spalts längs der Spit zenachse (S) wenigstens das 0,5-Fache seiner maximalen lichten Weite längs der ersten Erstreckungsrichtung (E1 ) beträgt.
24. Pipettierspitze (42; 42') nach Anspruch 22 oder 23,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessung des Spalts längs der Spit zenachse (S) nicht mehr als das 0,8-Fache, vorzugsweise nicht mehr als das 0,5-Fache, besonders bevorzugt nicht mehr als ein Drittel, der axialen Länge der Pipettierspitze (42; 42') beträgt.
25. Pipettierspitze (42; 42') nach einem der Ansprüche 22 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, dass die Pipettierspitze (42; 42') auf wenigstens einer Seite des Verformungsabschnitts (64; 64') einen rotationssymmetri schen, vorzugsweise beiderseits des Verformungsabschnitts (64; 64') je einen rotationssymmetrischen Körperabschnitt (66, 68; 66', 68') aufweist.
26. Pipettierspitze (42; 42') nach einem der Ansprüche 22 bis 25,
dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungsabschnitt (64; 64') längs der ersten Erstreckungsrichtung (E1 ) wenigstens einen, bezogen auf die Spitzen achse (S), axial anschließenden Körperabschnitt der Pipettierspitze (42; 42') radial überragt, vorzugsweise in jeder von zwei entgegengesetzten radialen Richtungen radial überragt.
27. Pipettierspitze (42; 42') nach einem der Ansprüche 22 bis 26,
dadurch gekennzeichnet, dass ein, bezogen auf die Spitzenachse (S), axial an den Verformungsabschnitt (64; 64') anschließender Körperabschnitt der Pipettierspitze (42; 42') den Verformungsabschnitt (64; 64') längs der zweiten Erstreckungsrichtung (E2) radial überragt, vorzugsweise jeder von zwei axial beiderseits des Verformungsabschnitts (64; 64') an diesen anschließenden Körperabschnitten den Verformungsabschnitt (64; 64') längs der zweiten Er streckungsrichtung (E2) radial überragt.
28. Verfahren zur ballistischen Abgabe einer diskreten Dosiermenge an Dosier flüssigkeit in einem Dosiervolumenbereich von 0,3 nl bis 900 nl aus einem Dosierflüssigkeitsvorrat, umfassend die folgenden Schritte:
Bereitstellen einer sich längs einer virtuellen Spitzenachse (S) erstrec kenden Pipettierspitze (42; 42') mit einer an einem, bezogen auf die Spit zenachse (S), axialen Längsende (54; 54') ausgebildeten Kopplungs formation (56; 56') zur Ankopplung an eine Pipettiervorrichtung (60), mit einer in axialem Abstand von der Kopplungsformation (56; 56') ausgebil deten Dosieröffnung (50; 50') zur Abgabe der Dosiermenge, und mit einem zwischen Kopplungsformation (56; 56') und Dosieröffnung (50; 50') gelegenen Reservoirraum (62; 62') zur Aufnahme des Dosierflüssig keitsvorrats,
Aufnehmen eines Dosierflüssigkeitsvorrats in den Reservoirraum (62; 62'),
Verformen eines Abschnitts (64; 64') des Reservoirraums (62; 62') unter Annäherung von voneinander mit Abstand angeordneten Innenwand flächenabschnitten des Reservoirraums (62; 62') mit einer Annäherungs komponente orthogonal zur Spitzenachse (S) und dadurch Bilden eines Verformungsabschnitts (64; 64') der Pipettierspitze (42; 42'), während der Verformungsabschnitt (64; 64') gebildet ist und während zwischen den einander gegenüberliegenden Innenwandflächenabschnit ten Dosierflüssigkeit aufgenommen ist: Ausüben eines stoßartigen Im pulsübertrags auf den Verformungsabschnitt (64; 64')und dadurch Ab schleudern der Dosiermenge an Dosierflüssigkeit durch die Dosier öffnung (50; 50'), wobei die Dauer des Impulsübertrags verglichen mit der Dauer der Verformung des Verformungsabschnitts (64; 64') kurz ist.
29. Verfahren nach Anspruch 28,
dadurch gekennzeichnet, dass der stoßartige Impulsübertrag ein über das Verformen des Reservoirraumabschnitts zur Bildung des Verformungsab schnitts (64; 64') hinausreichendes weiteres Verformen des Verformungs- abschnitts (64; 64')aufweist, wobei die Dauer des weiteren Verformens des Verformungsabschnitts (64; 64') verglichen mit der Dauer des Verformens zur Bildung des Verformungsabschnitts (64; 64') kurz ist.
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