NO844093L - Engangs-pipettspiss - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår engangs-spisser for pipetter for å ta opp og avgi nøyaktige små flytende mengder ved et hvilket som helst nivå.

Mere spesielt angår oppfinnelsen en pipette-spiss som automatisk kan fanges opp av og avgis fra en dertil egnet pipette. En slik spiss er fortrinnsvis tillaget av et ikke-fuktende plastmateriale med en konisk opptaksspissdel som ved sin bunnende slutter i en generelt sylindrisk del for å være tilpassbar med pipetteløpet. Den sylindriske del har (1) et anslag, fortrinnsvis en skulder ved forbindelsen med den koniske spiss, som definerer et sete for enden av pipetteløpet og som gir en kjent og reproduserbar avstand fra enden av pipetteløpet til opptaks- og avgivel-sesnivå for spissen, og (2) en integral, indre omkrets-løpende forsegling mellom anslaget og den åpne ende av sy-linderen for å gi en lufttett forsegling rundt pipette-løpet med lav friksjon.

Pipetter for å behandle nøyaktige små mengder væske er kjent på områder for kjemi, biologi og biokjemi. De er spesielt brukbare for å avgi og å overføre mikrolitermeng-der av kulturmedia, fortynningsmidler og andre væsker fra et sted til et annet.

Generelt omfatter slike pipetter en kanyle med et tilbake-trekkbart pumpestempel som arbeider i et løp for å suge væske fra eller støte væske inn i prøverør eller brønner til en mikrotiteranordning gjennom en erstattbar spiss. Slike pipetter er generelt brukt enten enkeltvis eller som gruppe for anvendelse for hånd.

Et automatisk væskeoverføringssystem som benytter pipetter er nylig utviklet av foreliggende søkere. Systemet er delvis rettet mot opptak av og anordning av en engangs-spiss efter hver væskeoverføring for å unngå kryssforu-rensning eller væskeoverføring fra et flytende volum, eller en prøve, til et annet. På grunn av at hele systemet er tilpasset sekvensautomatikk via et antall trinn, hvert av hvilke krever (1) en lufttett forbindelse mellom spissen og pipettetoppen eller løpet, med en på forhånd bestembar friksjon for lett installering og fjerning og (2) en gitt fiksert avstand fra innløpsenden av spissen til enden av pipetteløpet.

Det er tidligere kjent å tildanne pipettespisser med generelt konisk form for erstatning efter hver bruk for å unngå forurensning av væske enten under opptak eller utstøting av andre væsker. For f.eks. å fylle eller fortynne mikrobiologiske prøver er det hyppig ønskelig å benytte en spiss for en enkel anvendelse for å ta opp og avgi væske. Forskjellige friksjonsformer og låsetilpas-ninger mellom pipetteløpet og engangsspissene er foreslått av tidligere fagfolk, imidlertid har slike forbindelser primært vært egnet for sikring av en fluid tett forbindelse mellom løpet og spissen og å motstå tilfeldig forskyvning av spissen på grunn av fluidtrykket som utøves av pipettens pumpemekanisme. Videre har slike forbindelser ikke krevet noen på forhånd bestemt avstand mellom enden av pipetteløpet og inntaks- avgivelsesenden av spissen. Fordi slike pipetter og spisser primært er beregnet for manuell kontroll og betjening, enten alene eller som gruppe, er den totale friksjon mellom spiss og løp ikke viktig. Videre oppnås slike friksjonstilpasninger lett ved bruk av en konisk nese på pipetteløpet med det i det vesentlige samme skråstilling som den indre overflate av spissen. Imidlertid påvirkes sogar små variasjoner i dia-metere for han- og hunskrådelen sterkt den totale lengde for hele enheten. Med f.eks. en 5°'s (inkludert vinkel) skråkutting kan resultere en vinkelfeil i tilpasningen i en omtrent 11,4 ganger lengdefeil. Som nevnt ovenfor vil i tillegg den sammensatte lengde variere i henhold til inn-skyvningskraften. I henhold til dette kan automatisk innskyvning resultere i betydelig lengdefeil med en slik pakningsanordning. Fordi slike spisser vanligvis støpes av plastmaterialer må det forventes mindre variasjoner i skråskjæring og indre dimensjoner.

Kraften for å fjerne spissen fra pipetteløpet varierer også vesentlig med den koniske tetning. Selv om en lufttett tetning er vesentlig for egnet sug gjennom spissen for automatisk installering og fjerrning, må en slik friksjon også være lav og i det vesentlige reproduserbar for hver operasjon.

Foreliggende oppfinnelse angår en engangs-pipettespiss som omfatter et forlenget konisk rør, der den lille ende definerer en passasje for væske og den store ende mottar en pipetteende, og oppfinnelsen karakteriseres ved at spissen omfatter en generelt sylindrisk krave for å motta pipetteenden idet kraven er aksialt innrettet med og åpner seg mot den store ende av det koniske rør og har et anslag for samvirke med pipetten for å fiksere en nøyaktig kontrollert avstand fra enden av pipetten til den lille ende av pipettespissen, og en omkretspakning for til-• danning av en friksjonstetning med sideveggen av pipetten.

Som antydet gir anslaget i kraven et sete for enden av pipetten for å tilveiebringe en fiksert og kjent lengde for den totale sammensetning. På denne måte kan kapilær-avstander i størrelsesorden noen hundredels cm mellom innløpsenden av spissen og væskeoverflaten maskin-kontrolleres når spissen trekkes av. Videre kan innløpsenden av spissen nøyaktig posisjoneres til ethvert annet ønsket eller gitt nivå i en mikrotiterbrønn, slik som ved en olje- vanngrenseflate. Omkretspakningen mellom lumen av kraven og pipetteløpet sikrer minimal friksjon som sørger for lufttetning for spisser innen rimelige fremstillingstoleranser. Omkretsribbetetningen sikrer også lett fjerning av spissen for disponering efter en gangs bruk, spesielt der et antall pipetter settes sammen og en enkel stripper på samtidig måte skyter ut spissene av de respektive pipetter.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til de ledsagende tegninger der: Figur 1 er et sideriss av en utførelsesform av en engangspipettespiss, tildannet ifølge oppfinnelsen, båret i de ytre fester i en del av et pipettespissmagasin med opptakshull,

figur 2 er et tverrsnittsriss av spissen ifølge figur 1 anordnet i enden av et pipetteløp der innløps- og utslippsenden av spissen er vist i en mikrotiterbrønn;

figur 3 er et forstørret tverrsnitt av den øvre enden av spissen i figur 1 og 2 som viser konstruksjon av pipettenese-tetningskanten eller skulderen, den v-formede lufttetningsribbe i kraven og den ytre bærer;

figur 4 er et planriss av spissen ifølge figur 1 og 2 mot innløps- og utslippsenden;

figur 5 er et tverrsnitt av en del av krave-veggen av spissen i figurene 1 og 2 som viser en foretrukket utførelsesform av en integral i omkretsløpenes tette ribbe tildannet ved støping;

figur 6 er et tverrsnittsriss av en del av pipettenesen og kravedelen av spissen som viser en alaternativ tetnings- og neseanslagskantarrangement.

Som vist i figur 1 inkluderer en engangspipettespiss 10 en langstrakt, hul konisk rørdel 11 som slutter ved innløps-og utstøtningsenden 12 i rett vinkel 4 på aksen av den koniske del 11. Basisenden 13 av det koniske rør 11 munner 1 en sylindrisk opptakskrave 14. Slik det fremgår i figur

2 gir kravene 14 en monterings- og pakning med nesen 15 i pipetteløpet 16 som bæres av fastholdingsblokken 18. Som antydet er et pumpestempel 22 anordnet for frem og tilbakegående bevegelse i løpet 24 i pipetteløpet 16 for å suge opp eller støte ut væske gjennom enden 12 av spissen 10.

Ifølge oppfinnelsen hviler den nedre ende 19 av nesen 15 mot kanten eller kraven 17 tildannet ved overgangen mellom den koniske del 11 og den sylindriske boring 20 i kraven 14. Dette anlegg av enden 19 mot kanten 17 fikserer en nøyaktig avstand fra blokken 18 til spiss innløps-utstøtsåpningen 12. Det vil være klart at radial-projeksjoner av andre enn en kant eller en krave også kan benyttes for å tilveiebringe et aksialt anlegg for enden av pipetteløpet og at projeksjonen ikke behøver å være posisjonert ved overgangen mellom den koniske og den sylindriske del. I denne henseende kan anslaget være definert av en kant ved åpningen av den sylindriske del som er tilpasset inngrep med en radial krave eller en annen radial del av det ytre av pipetten. Som antydet ved posisjonen for åpningen 12 i brønnen 26 i mikrotiterplaten 27 er volumet for væske i slike brønner hyppig målt i mikroliter. I henholdet til dette er kapillarkrefter mellom væske i eller på spissen 11, spesielt nær åpningen 12 og brønnen 26, vesentlige for tilstrekkelig kontroll av volumet som overføres. Av denne grunn tillater anslaget av neseenden 19 mot kraven 17 kontroll av lengden av kapillærrøret slik som antydet ved 28 slik at lengden både er kjent og på forhånd bestembar for egnet automatisk bruk av pipetten.

I tillegg er det ved cellekulturer hyppig ønskelig å være istand til å trekke av eller å avgi væske i et nøyaktig nivå til en mikrotiterbrønn. Hvis f.eks. en cellekultur er i vann under et oljesjikt er det viktig å være istand til å overføre den vandige fase uten å forstyrre oljefasen, og omvendt. Videre, ifølge oppfinnelsen, inkluderer boringen 20 i kravene 14 en innebygd omkretsribbe eller ring 30. Som det fremgår av figur 3 og som vist forstørret i figur

5 har ribben 30 fortrinnsvis en aksialt deformert v-form i tverrsnitt. En slik konstruksjon tillater lav friksjonstilpasning mellom sideveggene av nesen 15 og boringen 20 av spissen 10, både for innføring og fjerning med samtidig tilpasning av stor fremstillingstoleranse (diverse 1000-dele av en cm) når det gjelder diameter og rundhet for boringen 20. Slike toleranser er spesielt vitale ved støping av spisser 10 fortrinnsvis tildannet av termo-plastisk eller termoherdende materialer slik som polypropylen, polyvinylklorid og fluorkarbonpolymerer. Samtidig sikres en lufttett tetning mellom spissen og pipetten for å tillate oppsuging av væske gjennom innløpsåpningen 12 uten lekkasje rundt enden 19 av nesen 15 eller å stole på en luftpakning mellom kraveflaten 17 og enden 19. Som et alternativ til ribben 30 kan den indre sidevegg av kraven ha en liten skråning som ikke påvirker virkningen av anslaget men forårsaker at pipetten danner en tetning med kravesideveggen.

For å tillate spissen 10 lett å kunne installeres og trekkes av fra nesen 15 har den øvre eller åpne ende 32 fortrinnsvis en klokkeformet munn som slutter i en for-sterket øvre kantdel 34. Denne klokkeformede munn tillater lett tilgang for enden 19 av nesen 15 slik at spissen ikke er i senter av hullet 31 slik som i fig.l, vil den sylindriske del av nesen 15 og boringen 20 lett innrettes med hverandre. Videre tilveiebringer kantdelen 34 en pressoverflate radialt forskjøvet fra pipetten 15 som lett kan komme i samvirke med en stripperdel 34 eller en automatisk stripperarm 36.

Erstattbare spisser ifølge oppfinnelsen, inkluderer i en foretrukket utførelsesform også et antall på tre eller flere, fortrinnsis fire, monteringshylser 37, tildannet integralt med den øvre del av den koniske del 11. Hylsene 37 tilveiebringer også skyvabsorberende midler slik at kraften av løpet 16 som trer inn i kraven og legger seg an mot kanten 17 ikke gir deformasjonsbelastninger på innløp- utstøtsenden 17 langs spissen. Som antydet strekker hylsene 37 seg fortrinnsis aksialt langs det ytre av delen 11 fra overgangsringen 39, akkurat under kraven eller skulderen 17, og hver slutter i den øvre fjerdedel eller mindre av den koniske del for å danne under-støttelsesanlegg for å holde spissen slik som vist. Fortrinnsvis er hylseendene 38 i det vesentlige rett vinkel mot aksen av spissen for å holde spissen i en slik vertikal posisjon ved anordning over hull 31 tildannet i en plate, et rør eller en boks, slik som 40, med flat topp. Som antydet er hullet 31 i elementet 40 noe større enn den største diameter av den koniske del 11 ved nivået for holdeendene 38, mens må nok til for å forhindre inntrengen hylsen 36 i hullet 31. Det vil også bemerkes at på denne måte gir splintene 37 også minimal friksjon for absorpsjonsstøt via ringen 39 eller den sylindriske del 14. Fortrinnsvis er lengden av elementene 37 slik at bunndelen 38 ligger akkkurat over det aksiale senter av tyngdepunktet av spissen 10 slik at spissen ikke beveger seg vesentlig som respons på horisontale bevegelser. Slike horisontale bevegelser er viktige ved høyhastighets automatisk væskeoverføring ved hjelp av spisser på pipet-teneser 15. Dette fordi overdreven bevegelse av spissen 10 når den ligger an mot nesen 15 vil gi en pause tilstrekkelig til å sikre innretting.

Slik fagmannen vil vite og spesielt han som er fagmann på støping av plastgjenstander slik som polypropylen, vil sylindriske deler slik som boringen 20 og klemmene 37 til-dannes ved hjelp av en vinkel på mindre enn 2° i forhold til aksen. På samme måte vil nesedelen 15 generelt inklu-dere en liten avdrivsvinkel langs den sylindriske del for å sikre lett inntrengen og avgivelse med henblikk på boringen 20 såvel som for pakningsvirkning rundt ribben 30. Fordi ribben 30 er istand til radial deformering for tilpasning til irregulariteter når det gjelder diameteren eller rundheten av sideveggen av nesen 15, oppnås en luft tett pakning uten kun å måtte stole på deformering av sideveggen av den sylindriske del 14 eller trykk mellom neseenden 19 og kraven 17.

Ved automatisk pipettering er det viktig å opprettholde en kontrollert avstand fra enden av pipettespissen til et kjent nivå i en mikrotiterbrønn. Det er viktig å trekke ut all væske fra en pipettespiss enten innen den koniske del 11, eller det som adherer til den ytre overflate, f or å oppnå reproduserbare resultater, spesielt med cellekultur-supernatanter. For å tillate slik virkning i et automatisk væskeoverføringssystem, der spissene ifølge oppfinnelsen er spesielt brukbar, benyttes kapillarkrefter mellom væske og engangsenden. Dette krever at avstanden både er kjent og reproduserbar innen noen hundredels cm. Det vi være klart fra det foregående at en slik nøyaktighet i aksial-avstanden lett kan oppnås uten utilbørlig friksjon mellom spiss og pipetteløp, enten for innføring i eller for-trengning fra pipetten. Samtidig er en slik friksjon mellom omkretsribben 30 og løpet 16 helt utilstrekkelig til å gi en luftpakning under ugunstige betingelser for å bibeholde fullt ut effektiv drift av pumpestemplet 22 til å ta inn eller avgi kjente mengder væske over områder fra et antall mikroliter eller mindre til noen hundre mikro-litre.

Figur 6 viser en alternativ utførelsesform av paknings- og anslagsarrangement ifølge oppfinnelsen. Som antydet i tverrsnitt kan anslagskraven 17 være tildannet som et antall skuldre 47 som er støpt inn i spissen 10 for å danne et fast endeanslag for enden 19. Fortrinnsvis tre eller flere og aller helst fire slike elementer 47 benyttes ved en slik utførelsesform. Som videre antydet kan tetning mellom boringen 20 og den sylindriske sidevegg av nesen 15 tilveiebringes ved hjelp av en boring 48 anordnet i spore 49 tildannet i nesen 15. Figur 6 viser også at nesen 15 kan være tildannet med en lett skrådd endedel 50 som kan ha en sfærisk konfigurasjon. Alternativt kan skrådelen av delen 50 være konisk og enden lett avrundet for å tillate lett innretting og passasje for neseenden 19 inn i spissen 10, inkludert en integrat tildannet tetningsribbe.

Det vil også være klart at hvis ønskelig kan 0-ringer være anordnet i sideveggene av boringen 10 i spissen 10 for å gi den nødvendige lavfriksjonsringpakning med løpnesen 15.

Mens i den foretrukne utførelsesform kun to omkretstet-ningsarrangementer er vist, vil det være klart at yderligere slike ribber med tilsvarende konfigurasjon kan innarbeides i boringsveggene 20 eller i nesen 15, forutsatt de totale friksjonsbegrensninger for innføring og avtrekking av spissene.

Claims (6)

1. Engangspipettespiss omfattende et langstrakt konisk rør hvis lille ende definerer en passasje for væske og den store mottar enden av en pipette,karakterisert vedat spissen inkluderer en generell sylindrisk krave for opptak av enden av pipetten idet kraven er aksialt innrettet med og åpner seg mot den store ende av det koniske rør og har et anslag for inngrep med pipetten for å fiksere en nøyaktig regulert avstand fra enden av pipetten mot den lille ende av pipettespissen, og en omkretspakning for å tildanne en friksjonstilpasning og tetning med sideveggen av pipetten.
2. 2. Engangs pipettespiss ifølge krav 1, yderligerekarakterisert vedat anslaget er (a) en skulder ved forbindelsen mellom den generelt sylindriske del og den store ende av det koniske rør; (b) en eller flere radiale utspring i kraven; eller (c) er definert ved en kant ved kravemunningen.
3. 3. Pipettespiss ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat omkretspakningen er (a) en ribbe eller (b) definert ved en slakk skråning i den indre sidevegg av kraven.
4. 4. Pipettespiss ifølge kravene 1 til 3,karakterisert vedat kraven har en større diameter enn den store ende av det koniske rør.
5. 5. Pipettespiss ifølge kravene 1 til 4,karakterisert vedat kraven har en av- driftsvinkel på mindre enn 2° mot munningen og at denne er klokkeformet for å oppta pipetten.
6. 6. Pipettespiss ifølge kravene 1 til 5,karakterisert vedat den ytre overflate av spissen har tre eller flere festespiler som i det vesentlige er parallelle med spissaksen og slutter akkurat over det aksiale gravitetssenter i spissen.