CH656709A5

CH656709A5 - Vorrichtung zum abmessen kleiner fluessigkeitsmengen.

Info

Publication number: CH656709A5
Application number: CH413881A
Authority: CH
Inventors: Gerd Broechler; Ralf Guenther; Klaus Kunzmann; Lothar Wille
Original assignee: Medizin Labortechnik Veb K
Priority date: 1980-10-13
Filing date: 1981-06-23
Publication date: 1986-07-15
Also published as: CS244512B1; DD158310A3; HU193023B; DE3120763A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abmessen kleiner Flüssigkeitsmengen mit digitaler Vorwahl des abzugebenden Volumens, die mit einer Pumpe, einem über Impulsgenerator Steuer-, Rechen- und Vergleicherschaltung mit einem Vorwahlelement verbundenen Schrittmotor, einem Antrieb sowie einem an der Pumpe mit einem Einlassund Auslasskanal versehenen Ventil ausgerüstet ist, insbesondere zur Verwendung in analytischen Laboratorien.

Das Abmessen kleiner Flüssigkeitsmengen hat mit der Entwicklung der biologischen und medizinischen Wissenschaft an Bedeutung gewonnen. Die Mediziner arbeiten zunehmend mit Informationen, die aus Analyseergebnissen gewonnen werden. Aus einer einzigen Probe werden eine Vielzahl verschiedener Analysen vorgenommen. Das Bestreben geht dahin, die für die Durchführung einer jeden Analyse benötigte Flüssigkeitsmenge zu verringern, damit die dem Patienten entnommene Probe so klein wie möglich gehalten werden kann. Den Anwendern stehen aus Kostengründen oft nur sehr geringe Mengen der hohe Aktivitäten entwickelnden Reagenzien zur Verfügung. Die Verwendung kleiner konzentrierter Proben und Reagenzien ermöglicht höhere Reaktionsgeschwindigkeiten und damit einen grösseren Wirkungsgrad im Laoratorium. Daneben fordert nicht zuletzt die zunehmende Zahl der durchzuführenden Analysen, die Abmessungen der Instrumente und Geräte zu verkleinern, um die Raumprobleme lösen zu können. Um mit Analysen derart kleiner Flüssigkeitsmengen weiterhin Ergebnisse erzielen zu können, die die für den Zweck gestellten sehr strengen Genauigkeitsforderungen erfüllen, muss das Verhältnis der im Reaktionsbehälter zusammengebrachten Flüssigkeitsmengen einwandfrei exakt sein. Aus diesem Grunde ist das Dosiergerät eines der Elemente, die die Qualität einer Analyse bestimmen.

Aus DE 2 658 486 (G 01 F, 11/04) ist eine Pipettier- und Verdünnungsvorrichtung bekannt, die aus einer Einheit von zwei unabhängig voneinander arbeitenden und austauschbaren Kolbenverdrängerpumpen besteht. Die Kolben werden mittels Übertragungselemente durch impulsgesteuerte Schrittmotoren angetrieben. Im Kopf der Pumpenzylinder sind Umschaltventile vorhanden, die die Einlass- und Auslasskanäle öffnen oder schliessen. Durch die Steuer-,

Rechen- und Vergleicherschaltung erfolgt die Berechnung des Kolbenweges in Abhängigkeit von einer digital vorgewählten Flüssigkeitsmenge und von den Abmessungen des jeweils benutzten Kolben-Zylinder-Systems. In einer wei-s teren Ausgestaltung erfolgt die Berechnung des Kolbenweges mittels eines Mikroprozessors.

Der Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, dass der Schrittmotor von der Steuer-, Rechen- und Vergleicherschaltung bzw. vom Mikroprozessor Signale erhält, io die die möglichen Fehler des Kolbenantriebes und der Kolbenbewegung, wie z.B. Bauabweichungen innerhalb des Toleranzbereiches, Verschleiss der Bauteile, Lockerung im Motor und im Getriebe infolge vorherigen Laufes in die entgegengesetzte Richtung usw., nicht berücksichtigen. Diese 15 Fehler gehen unbeachtet in den Dosiervorgang ein.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der alle möglichen Fehler des Kolbenantriebes und der Kolbenbewegung erfasst und ausgewertet werden, so dass diese Fehler nicht als Dosierfehler auftreten. 20 Die technische Aufgabe besteht darin, die Bewegung des Kolbens innerhalb des Zylinders so zu steuern und zu regeln, dass das Ziel erreicht wird. Die Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, dass der von allen Fehlern des Kolbenantriebes und der Kolbenbewegung behaftete, also tatsächlich 25 zurückgelegte Weg des Kolbens im Zylinder durch eine Längenmesseinrichtung erfasst und in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, anschliessend das Signal in der Steuer-, Rechen- und Vergleicherschaltung ausgewertet und mit dem errechneten Kolbenweg verglichen wird und abschliessend 30 der Motor, ausgelöst von der Steuer-, Rechen- und Vergleicherschaltung, von einem Impulsgenerator mit einer von der Anzahl der Impulse zum Zurücklegen des errechneten Kolbenweges entsprechend der aufgetretenen Differenz zwischen tatsächlich zurückgelegtem und errechnetem Kol-35 benweg abweichenden oder nicht abweichenden Anzahl in Impulsen beauflagt wird.

Die Längenmesseinrichtung mit dem beweglichen Taster ist an einer Stelle der Vorrichtung angeordnet, die von allen auftretenden Fehlern beeinflusst wird. Die Längenmessein-40 richtung mit dem Taster ist nach den Fehler verursachenden Mitteln des Kolbenantriebes, nämlich Motor, Getriebe, Gewindespindel und Antriebsbalken, und vor den Fehler verursachenden Mitteln der Kolbenbewegung, nämlich Kolben und Zylinder, so angeordnet, dass der Taster den 45 Antriebsbalken, damit das Mittel, dessen Bewegung durch alle auftretenden Fehler beeinflusst wird, berührt. Gewindespindel und Antriebsbalken sind durch Gewinde zueinander verstellbar verbunden.

Der Kolben ist mit der Kolbenstange und die Kolben-50 stange ist mit dem Antriebsbalken für die Kolbenstange so verbunden, dass keine unerwünschte Bewegung möglich ist.

Die Längenmesseinrichtung erfasst vorzugsweise als kleinste Einheit des tatsächlich zurückgelegten Weges des Kolbens ein Mikrometer.

55 Für das Berechnen des Kolbenweges in Abhängigkeit von der vorgewählten Flüssigkeitsmenge und von den Abmessungen des Kolben-Zylinder-Siytems, für die Auswertung des von der Längenmesseinrichtung erfassten tatsächlich zurückgelegten Kolbenweges, für den Vergleich und die Dif-60 ferenzbildung zwischen errechnetem und tatsächlich zurückgelegtem Kolbenweg und für die entsprechende Steuerung des Impulsgenerators kann ein Mikroprozessor vorgesehen sein.

Im folgenden soll an Hand einer Zeichnung beispielhaft 65 eine Ausführung der Realisierung der Erfindung in vereinfachter Darstellung geschidlert werden.

Die Pumpe besteht aus dem Kolben 1 und dem Zylinder 2. Auf dem Zylinder 2 ist das Ventil 3 zum Öffnen oder

3

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Schliessen des Einlasskanales 4 und des Auslasskanales 5 angeordnet. Am Zylinder 2 ist das das verwendete Kolben-Zylinder-Siystem kennzeichnende Teil 6 mit nicht dargestellten Kodierstiften angebracht, das im eingebauten Zustand des Zylinders 2 über ein ebenfalls nicht dargestelltes Gegenstück mittels der Leitung 7 mit der Steuer-, Rechen-und Vergleicherschaltung 8 - nachfolgend kurz Schaltung 8 genannt - verbunden ist. Die Schaltung 8 ist mittels der Leitung 9 über den Impulsgenerator 10 mit dem Schrittmotor 11, es ist ein handelsüblicher impulsgesteuerter Motor, verknüpft. Dem Motor 11 ist das untersetzende Getriebe 12 nachgeordnet. Ein nicht näher bezeichnetes Zahnrad des Getriebes 12 ist auf der mit einem Aussengewinde geringer Steigung versehenen Gewindespindel 13 befestigt. Diese trägt den mit einem entsprechenden Mutterngewinde ausgerüsteten Antriebsbalken 14. Zur Umwandlung der vom Motor 11 erzeugten und vom Getriebe 12 auf die Gewindespindel 13 übertragenen Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung besitzt der Antriebsbalken 14 eine Bohrung, durch die der Haltestab 15 ragt. Durch diese Anordnung wird das Verdrehen des Antriebsbalkens 14 verhindert, und dieser bewegt sich nach oben oder unten, je nach Drehrichtung des Motors 11. Am Antriebsbalken 14 ist die Kolbenstange 16 s fest angeschlossen. Ebenfalls fest verbunden ist die Kolbenstange 16 mit dem Kolben 1. Unterhalb des Antriebsbalkens 14 befindet sich die Längenmesseinrichtung 17, die mit dem Taster 18 den Antriebsbalken 14 berührt. Die handelsübliche Längenmesseinrichtung 17 hat eine Genauigkeit von ± io einem Mikrometer. Die Längenmesseinrichtung 17 ist über die Leitung 19 mit der Schaltung 8 verbunden. Das dreistellige Vorwahlelement 20, das über die Leitung 21 mit der Schaltung 8 verknüpft ist, gestattet die Vorwahl der zu dosierenden Flüssigkeitsmenge in digitaler Darstellung des 15 Betrages.

Die Schaltung 8 ist in einer bevorzugten Ausführung eine Minimalrechnereinheit auf der Basis des Z 80 der Fa. Zilog, USA, bzw. des U 880 der Fa. Funkwerk, Erfurt, DDR.

B

1 Blatt Zeichnungen

Claims

656709 PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Abmessen kleiner Flüssigkeitsmengen, die mit einer Pumpe, einem über Impulsgenerator, Steuer-, Rechen- und Vergleicherschaltung mit einem Vorwahlelement verbundenen Schrittmotor, einem Antrieb sowie einem an der Pumpe mit einem Einlass- und Auslasskanal versehenen Ventil ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Taster (18) einer an der Steuer-, Rechen-und Vergleicherschaltung (8) anliegenden Längenmessein-richtung (17) an einem mit einer zur Pumpe gehörenden Kolbenstange (16) fest verbundenen Antriebsbalken (14) anliegt, der Impulsgenerator (10) zwischen der Steuer-, Rechen- und Vergleicherschaltung (8) und dem über das Getriebe (12) mit der Gewindespindel (13) in Verbindung stehenden Schrittmotor (11) angeordnet ist und dass die Gewindespindel (13) und der Antriebsbalken (14) durch Gewinde zueinander verstellbar verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längenmesseinrichtung (17) ein Mikrometer als kleinste Einheit erfasst.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Steuer-, Rechen-und Vergleicherschaltung (8) ein Mikroprozessor integriert ist.