CH722090A1 - Pipettierhilfe mit stufenloser Bedienung - Google Patents

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist eine Pipettiervorrichtung (11) zur Aufnahme einer Pipette, wobei die Pipette für die Aspiration und die Dispensation einer Flüssigkeit vorgesehen ist. Die Pipettiervorrichtung (11) umfasst eine Aufnahmevorrichtung für eine Pipette, eine Pumpe (121mit einer vorzugsweise stufenlos einstellbaren Pumpleistung und mindestens ein Ventil zur Steuerung der Pumprichtung derart, dass die Pumpe (121) im Betrieb abhängig von der Stellung des Ventils einen Überdruck oder einen Unterdruck in der Aufnahmevorrichtung erzeugt. Des Weiteren umfasst die Pipettiervorrichtung (11) mindestens eine Betätigungstaste (14a) zum Einschalten der Pumpe (121) und zum Steuern des Ventils. Die Pipettiervorrichtung (11) zeichnet sich dadurch aus, dass die Betätigungstaste (14a) in Verbindung mit einem Sensor, der mit einer Steuereinheit in Verbindung steht, ausgelegt ist, ein Signal zu erzeugen, das eine Vielzahl von Werten zwischen null und einem bestimmten maximalen Pegel annehmen kann, wobei die Steuereinheit die Pumpleistung der Pumpe (121) abhängig vom jeweils angenommenen Pegel des Signals steuert.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

[0001] Die Erfindung betrifft eine Pipettierhilfe gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

[0002] Die Pipettierhilfe ist ein Laborgerät, welches die Dosierung einer Flüssigkeit durch eine Pipette vereinfacht. Die Pipette weist eine obere und eine untere Öffnung auf. Beim Pipettieren wird zuerst eine bestimmte Flüssigkeitsmenge aspiriert und diese anschliessend als Ganzes oder in kleineren Dosen wieder abgegeben. Der Volumenstrom durch die untere Öffnung der Pipette wird durch den Volumenfluss der Luft an ihrer oberen Öffnung gesteuert. Das aus der oberen Öffnung der Pipette abgeführte Volumen muss durch ihre untere Öffnung eingeführt werden und umgekehrt. Das gilt, wenn Luft angesaugt oder abgegeben wird. Bewegt man hingegen eine Flüssigkeit, z.B. Wasser, an, dann ist das Luftvolumen, damit es exakt einem bestimmten aspirierten oder dispensierten Flüssigkeitsvolumen entspricht, diversen physikalischen Gesetzen unterworfen, die das Volumen beeinflussen (Temperatur, Unterdruck/Überdruck, Dichte der Flüssigkeit etc.).

[0003] Bei Verwendung einer Pipettierhilfe wird diese an die obere Öffnung der Pipette angeschlossen. Die Pipettierhilfe bestimmt den Volumenfluss an der oberen Öffnung und steuert damit auch den Volumenfluss an der unteren Öffnung. Das gilt sowohl für die Flüssigkeitsaufnahme (Aspiration) wie auch für die Flüssigkeitsabgabe (Dispensation). Motorische Pipettierhilfen besitzen eine Pumpe, die in der Regel durch Betätigen eines Knopfes an der Pipettierhilfe in Betrieb gesetzt wird. Die Pumpe sorgt für einen Unterdruck, wenn Flüssigkeit angesaugt werden soll, d.h. die Pipette mit einem bestimmten Volumen gefüllt werden soll. Bei der Aspiration wird Luft durch die obere Pipettenöffnung angesaugt, sodass Flüssigkeit in die Pipette strömt, wenn die Pipettenspitze in eine Flüssigkeit eingetaucht ist. Die Pumpe kann auch dafür verwendet werden, bei der Dispensation einen Überdruck in der Verbindungsleitung zu erzeugen.

[0004] Als Pumpe wird üblicherweise eine Membranpumpe verwendet. Diese ist derart konzipiert, dass sie eine vorbestimmte mechanische Pumpleistung abrufen kann und optional die Änderung dieser mechanischen Leistung über eine Einstellvorrichtung erlaubt.

[0005] Abgesehen von der Verwendung einer Einstellvorrichtung weist die Pumpe somit lediglich zwei Betriebszustände auf, nämlich „Aus“ oder „Pumpen“. Dafür kann ein einfacher Ein/ Aus-Schalter verwendet werden. Ein Nachteil bei der Verwendung einer solchen Pumpe ist, dass die Pipettierhilfe eine untere Minimalpumpleistung aufweist, die nicht unterschritten werden kann. Das bedeutet, dass bei der Aspiration der Volumenfluss ohne Zuhilfenahme von Nadelventilen oder ähnlichen mechanischen Flussreglern nicht von Null an kontinuierlich steigen kann, sondern sprunghaft nach dem Start der Pumpe einen minimalen Volumenflussannimmt. Dann spricht man von einer stufenbehafteten Pumpe. Um einen stufenlosen Betrieb einer solchen Pumpe zu ermöglichen, ist es bekannt, die stufenbehaftete Pumpe mit einem stufenlos einstellbaren Ventil zu kombinieren. Dies ist jedoch aufwendig, weil zusätzliche mechanische Komponenten erforderlich sind, die ebenfalls gesteuert werden müssen.

AUFGABE

[0006] Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Pipettierhilfe zur Verfügung zu stellen, welche eine gleichmässige und somit stufenlose Aspiration und Dispensation ermöglicht, ohne dass ein stufenloses Ventil nötig ist. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Pipettierhilfe zur Verfügung zu stellen, welche erlaubt ein vom Benutzer eingestelltes Volumen exakt und repetitiv abzugeben, und dem Benutzer somit zu ermöglichen schneller, einfacher und präzisere repetitive Abgaben von Flüssigkeit auszuführen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es das Überfüllen einer Pipette, bei bekanntem Volumen derselben zu verhindern, um eine Beschädigung des Geräts oder ein aufwändiges Reinigen der Pipettierhilfe zu vermeiden.

BESCHREIBUNG

[0007] Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einer Pipettierhilfe durch die im kennzeichnenden Abschnitt des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale. Weiterbildungen und/oder vorteilhafte Ausführungsvarianten sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

[0008] Die Erfindung bezieht sich auf eine Pipettierhilfe zur Aufnahme einer Pipette, wobei die Pipette für die Aspiration und Dispensation einer Flüssigkeit vorgesehen ist. Die Pipettierhilfe umfasst eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme einer Pipette, eine Pumpe mit einem vorzugsweise stufenlosen Betriebsverlauf und mindestens ein Ventil zur Steuerung der Pumprichtung derart, dass die Pumpe bei Betrieb abhängig von der Stellung des Ventils einen Überdruck oder einen Unterdruck in der Pipettierhilfe erzeugt. Des Weiteren umfasst die Pipettierhilfe eine Leitung zwischen der Aufnahmevorrichtung und der Pumpe, und mindestens eine Betätigungstaste zum Betreiben der Pumpe und zum Steuern des Ventils. Die Pipettierhilfe zeichnet sich dadurch aus, dass die mindestens eine Betätigungstaste in Verbindung mit einem Sensor ausgelegt ist, ein Signal zu erzeugen, das eine Vielzahl von Werten zwischen null und einem bestimmten maximalen Pegel annehmen kann, wobei die Steuereinheit die Pumpleistung der Pumpe abhängig vom jeweils angenommenen Wert des Signals steuert.

[0009] Das Betätigen der Betätigungstaste bewirkt den Betrieb der Pumpe und das Öffnen oder Schliessen des Ventils. Das Ventil stellt die Pumprichtung der Pumpe ein. Die Pumprichtung bestimmt, ob der Betrieb der Pumpe einen Überdruck oder einen Unterdruck in der Pipettierhilfe erzeugt. Der durch die Pumpe erzeugte Unter- oder Überdruck wird mittels der Leitung zur Aufnahmevorrichtung und einer in der Aufnahmevorrichtung aufgenommenen Pipette weitergeleitet. Der dadurch zustande kommende Druckunterschied am oberen und am unteren Ende der Pipette führt somit zur Aufnahme oder Abgabe einer Flüssigkeit in oder aus der Pipette. Ein Unterdruck bewirkt dabei eine Aufnahme einer Flüssigkeit, während ein Überdruck zur Abgabe der Flüssigkeit aus der Pipette führt. Es versteht sich von selbst, dass bei der Aspiration das vordere Pipettenende in die zu aspirierende Flüssigkeit eingetaucht sein muss, und dass bei der Dispensation die Pipettenspitze über einem Behälter platziert wird, der eine bestimmte Menge der dispensierten Flüssigkeit aufnehmen soll.

[0010] Vorzugsweise steht die Betätigungstaste mit einem druckempfindlichen Sensor in Verbindung, und das Signal verändert sich mit der Druckstärke. Dies ist eine einfache Anordnung, die beispielsweise mit Hilfe eines Dehnungsmessstreifens realisiert werden kann. Die Verwendung eines Dehnungsmessstreifens hat den Vorteil, dass dieser seinen elektrischen Widerstand proportional zur mechanischen Dehnung ändert, die auf ihn wirkt. Diese Widerstandsänderung kann mit einer Wheatstone-Brückenschaltung gemessen werden, die normalerweise mit einer konstanten Gleichspannung (DC) versorgt wird. Dementsprechend ist das Ausgangssignal eines Dehnungsmessstreifens primär ein Gleichstromsignal (DC), dessen Pegel oder Spannung sich mit der mechanischen Belastung verändert.

[0011] Vorteilhaft ist die Betätigungstaste beweglich und erzeugt in Verbindung mit dem Sensor ein Signal, dessen Wert in Abhängigkeit des Tastenhubs resp. Bewegungsweg variiert. Dabei kann der Tastenhub in Verbindung mit einer Feder eine variable Kraft auf einen druckempfindlichen Sensor, z.B. einen Dehnungsmessstreifen, ausüben.

[0012] Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erzeugt der Sensor ein analoges Signal, und die Pumpleistung der Pumpe ist an den Pegel des analogen Signals gekoppelt. Je grösser der Bewegungsweg der Betätigungstaste ist, umso grösser ist der Pegel des analogen Signals. Das analoge Signal wiederum wird direkt oder indirekt über einen in der Pipettierhilfe eingebauten Prozessor zur Pumpe übertragen.

[0013] Vorteilhaft ist die Betätigungstaste mit einer Druckfeder in die Ruhelage vorgespannt. Dies hat den Vorteil, dass der Benutzer durch den progressiven Widerstand eine haptische Rückkopplung (oder haptisches Feedback) erfährt. Im Fall der federbelasteten Betätigungstaste spürt der Benutzer eine Veränderung des Widerstands, was ein direktes Gefühl für die Interaktion vermittelt.

[0014] Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stützt sich die Druckfeder auf einer Biegelasche ab. Diese kann Teil einer Leiterplatte sein. Hergestellt kann die Biegelasche werden, indem eine U-förmige Lasche oder Zunge aus der Leiterplatte ausgeschnitten wird. Dort, wo sich die Biegelasche biegt, ist der Dehnungsmessstreifen auf die Leiterplatte, z.B. mittels einer Löt- oder Klebeverbindung, aufgebracht.

[0015] Vorzugsweise weist die Pipettierhilfe einen Gasflusssensor in der Leitung zwischen der Aufnahmevorrichtung und der Pumpe auf, und der Massen- oder Volumenstrom in dieser Leitung ist über die Steuereinheit an den Pegel des Signals gekoppelt. Dies hat den Vorteil, dass die Pumpleistung durch den variablen Tastendruck stufenlos geregelt werden kann. Dabei kann der Massen- oder Volumenstrom auf einem Display beispielsweise als ein Balken dargestellt werden, dessen Grösse sich in Abhängigkeit des Massen- oder Volumenstroms verändert.

[0016] Vorteilhaft weist Pumpe eine stufenlos einstellbare Pumpleistung auf, wobei der Wert des zur Pumpe übertragenen Signals den Betriebspunkt resp. Pumpleistung der Pumpe bestimmt. Die Koppelung des Tastenhubs der Betätigungstaste mit dem Betriebspunkt der Pumpe ermöglicht ein stufenloses Aspirieren und Dispensieren von Flüssigkeit zwischen 0% und 100% Pumpleistung durch den Benutzer. Zugleich kann das Dispensations- und Aspirationsverhalten durch die Pumpe bestimmt werden. Die Grösse des Über- oder Unterdrucks bestimmt den Volumenstrom in die Pipette oder aus dieser heraus und somit die Fliessgeschwindigkeit der zu aspirierenden oder zu dispensierenden Flüssigkeit. Der Benutzer erhält damit ein besseres Bedienungsgefühl bei der Benutzung der Pipettiervorrichtung, da die Bewegung der Betätigungstaste eine direkte Auswirkung auf den Volumenfluss der Flüssigkeit hat. Der stufenlose Betrieb der Pumpe kann alternativ auch durch die Kombination einer stufenbehafteten Pumpe mit einem stufenlos einstellbaren Ventil sowie optional mit einem pneumatischen Dämpfer erzielt werden.

[0017] Die Verwendung einer stufenlosen Pumpe bringt jedoch den Vorteil mit sich, dass eine Flüssigkeit mit minimalem Volumenfluss mittels einer erfindungsmässigen Pipettierhilfe aspiriert oder dispensiert werden kann, wobei der Volumenfluss im Gegensatz zu den heute gängigen Ausführungsformen nicht ruckartig auf null gesenkt wird.

[0018] In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Pipettierhilfe einen Gasdurchflussensor an der Leitung zwischen der Aufnahmevorrichtung und der Pumpe auf und der Gasfluss in dieser Leitung ist an den Pegel des analogen Signals gekoppelt. Der Gassflusssensor misst den sich in der Leitung einstellenden Volumen- oder Massenstrom des Gasgemisches. Dieser Volumen- oder Massenstrom ist vom Druckunterschied, welcher durch die Pumpe erzeugt wird, abhängig. Somit lässt sich der Gasfluss durch Steuern der Pumpe einstellen. Der Benutzer kann mit der beweglichen Betätigungstaste den Betriebspunkt der Pumpe und somit den Volumenstrom der zu aspirierenden oder zu dispensierenden Flüssigkeit bestimmen. Der Pegel oder Wert des Signals, das vom druckempfindlichen Sensor erzeugt wird, bestimmt die Grösse des Volumenstroms.

[0019] Alternativ kann der Gasfluss entweder durch eine Massenfluss- oder eine Volumenflussmessung erfolgen. Für eine etwaige Umrechnung der Messwerte kann der Prozessor unter Einbeziehung diverser Messgrössen wie Druck und Temperatur und optional Feuchtigkeit, etc. eingesetzt werden. Alternativ können die Messwerte in bereits umgerechneter Form von einem entsprechend ausgebildeten Sensor bezogen werden.

[0020] Vorteilhafterweise weist die Steuereinheit einen Mikroprozessor und einen Speicher auf, in welchem ein Programm abgelegt ist, welches das analoge Sensorsignal in ein digitales Signal umwandelt. Wichtig bei der Umwandlung des analogen Signals in ein digitales Signal ist, dass dabei keine Informationen des analogen Signals verloren gehen. Die Umwandlung in ein digitales Signal hat den Vorteil, dass dieses einfacher übertragen, bearbeitet und anderen Geräten, wie zum Beispiel einer Pumpe, zugeführt werden kann. Es ist jedoch auch denkbar, die Pumpe mit einem analogen Signal zu steuern. Ein digitales Signal hat jedoch den Vorteil, dass es störungsunempfindlicher ist, und einfacher manipuliert werden kann.

[0021] Vorzugsweise ist Programm ausgelegt, das Signal so umzuwandeln, dass die Übertragungsfunktion zur Pumpleistung linear ist. Eine lineare Übertragungsfunktion hat den Vorteil, dass diese eine direkt proportionale Beziehung zwischen dem Tastenhub der Betätigungstaste und dem durch die Pumpe geförderten Volumenstrom herstellt.

[0022] In einer alternativen Ausführungsform ist jedoch denkbar, dass Programm ausgelegt ist, das Signal so umzuwandeln, dass die Übertragungsfunktion zur Pumpleistung nicht-linear, insbesondere exponentiell, ist. Mit einer nicht-linearen Übertragungsfunktion kann eine erhöhte Empfindlichkeit des Pumpenbetriebs gegenüber dem Tastenhub der Betätigungstaste erzeugt werden. Eine exponentielle Übertragungsfunktion ermöglicht bei kleinem Tastenhub eine beinahe lineare Beziehung zwischen dem Tastenhub der Betätigungstaste und dem durch die Pumpe geförderten Massen- oder Volumenstrom, wobei diese Beziehung sich mit zunehmendem Tastenhub ändert, so dass bei einem bestimmten Bewegungsweg der Betätigungstaste ein grösserer Massen- oder Volumenstrom gefördert wird als bei einer linearen Übertragungsfunktion. Damit bewirkt eine kleine Änderung des Hubs der Betätigungstaste bei einem grossen Massen- oder Volumenstrom eine erhebliche Änderung des Massen- oder Volumenstroms und bei kleinen Massen- oder Volumenströmen kann eine bessere Kontrolle erreicht werden, da grössere Bewegungen einen kleineren Einfluss haben.

[0023] Vorzugsweise umfasst die Pipettierhilfe einen Griff und die Betätigungstaste(n) ist/ sind am Griff angeordnet. Die Anordnung der Betätigungstaste am Griff ermöglicht es einem Benutzer, die Pipettierhilfe mit nur einer Hand zu halten und gleichzeitig die Dispensation oder Aspiration einer Flüssigkeit vorzunehmen. Somit muss weder die zweite Hand zu Hilfe genommen werden, noch die Handstellung während dem Halten der Pipettierhilfe verändert werden. Der Griff ist vorzugsweise ergonomisch geformt, sodass ein Benutzer die Pipettierhilfe mit einer Hand am Griff halten und bedienen kann.

[0024] In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Betätigungstaste mit einer Druckfeder in die Ruhelage vorgespannt. Zur Betätigung der Betätigungstaste muss diese vom Benutzer gegen die Kraft der Druckfeder bewegt werden. Damit erhält der Benutzer bei der Bedienung der Betätigungstaste eine taktile Rückmeldung über den Bewegungsweg der Betätigungstaste, wenn der Anpressdruck mit zunehmendem Bewegungsweg zunimmt. Vorzugsweise ist der Betriebspunkt der Pumpe durch die Federkraft der Druckfeder der Betätigungstaste bestimmt.

[0025] Die Pumpe ist vorteilhafterweise eine Membran-Pumpe. Die Membran-Pumpe eignet sich für den Einsatz in der erfindungsgemässen Pipettierhilfe aufgrund ihrer grossen Zuverlässigkeit.

[0026] Vorzugsweise ist die Pumpe zur Erzeugung des Unter- oder Überdrucks eine piezoelektrische Pumpe. Die Verwendung einer piezoelektrischen Pumpe hat den Vorteil, dass dadurch unter anderem ein stufenloser Betrieb ermöglicht ist, was für den Einsatz in einer Pipettierhilfe von grossem Vorteil ist. Darüber hinaus ist eine piezoelektrische Pumpe klein und weist ein geringes Gewicht auf, wodurch sie für den Einsatz in einem tragbaren Pipettiergerät besonders gut geeignet ist. Beim Betrieb ist die piezoelektrische Pumpe leise, was wiederum den Komfort bei der Arbeit mit einer Pipettierhilfe, welche eine piezoelektrische Pumpe aufweist, erhöht.

[0027] Eine piezoelektrische Pumpe ist eine Mikromembranpumpe, die scheibenförmige Piezoaktoren verwendet. Die mechanischen Eigenschaften von Piezoelektrizität wird genutzt, um Flüssigkeiten oder Gase zu bewegen. Der generelle Aufbau einer piezoelektrischen Mikromembranpumpe ist wie folgt: Ein oder mehrere scheibenförmige Piezoaktoren sind auf einer flexiblen Membran befestigt. Dieser Piezoaktor dient als Antriebselement der Pumpe. Die Membran ist oft aus einem elastischen Material hergestellt, das sich biegen oder verformen kann. Optionale Einlass- und Auslassventile kontrollieren dabei den Fluss des Mediums in die Pumpenkammer und aus der Pumpenkammer heraus. Bei doppelwirkenden piezoelektrischen Membranpumpen sind anstatt nur einer zwei Pumpenkammern vorgesehen.

[0028] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Pipettierhilfe eine zweite Betätigungstaste auf, welche ein zweites Signal in Abhängigkeit des Tastenhubs erzeugt, wobei das erste Signal der ersten Betätigungstaste einen Unterdruck und das zweite Signal der zweiten Betätigungstaste einen Überdruck in der Pipettiervorrichtung bewirkt. Durch Drücken der ersten Betätigungstaste wird beispielsweise der Aspirationsmodus aktiviert und durch Drücken der zweiten Betätigungstaste die Dispensation der Flüssigkeit veranlasst.

[0029] Die beiden Signale der Betätigungstasten können für die Steuerung eines oder mehrerer Ventile vorgesehen sein, mit welchem die Pumprichtung der Pumpe eingestellt wird und abhängig von der Stellung des Ventils bei Betrieb der Pumpe entweder der Druck in der Pipettierhilfe erhöht oder reduziert wird. Unter anderem können zwei 3/2 Wegventile (drei Anschlüsse, zwei Positionen) als Ventile angeordnet sein, aber auch ein 5/3 Wegventil (5 Anschlüsse, drei Positionen) ist denkbar. Der Benutzer kann den Betrieb der Pumpe mit dem Tastenhub der Betätigungstasten in beide Richtungen steuern.

[0030] Die Pipettierhilfe weist bevorzugt eine dritte Betätigungstaste auf, mit deren Hilfe ein Schalter betätigbar ist, der die Dispensation einer vorbestimmten Flüssigkeitsmenge (Aliquot) veranlasst oder den Unterdruck in der Pipettierhilfe auflöst, sodass die ganze Flüssigkeitsmenge dispensiert wird. Bei der Betätigung der dritten Betätigungstaste kann ein digitales Signal erzeugt werden, das eine Auflösung des Unterdrucks oder einen Überdruck in der Pipettiervorrichtung bewirkt, wobei die Auflösung des Unterdrucks in der Pipettiervorrichtung vorübergehend ist und der Unterdruck nach einer vordefinierten Zeitdauer oder nach Durchfluss eines vordefinierten Volumens oder einer vordefinierten Masse wieder erzeugt wird.

[0031] Alternativ kann bei der Betätigung der dritten Betätigungstaste kann ein digitales Signal erzeugt werden, das eine Erhöhung des Unterdrucks in der Pipettiervorrichtung bewirkt, wobei die Erhöhung des Unterdrucks in der Pipettiervorrichtung vorübergehend ist und der ursprüngliche Unterdruck nach einer vordefinierten Zeitdauer oder nach Durchfluss eines vordefinierten Volumens oder einer vordefinierten Masse wieder erzeugt wird.

[0032] Die dritte Betätigungstaste kann für eine vorübergehende und somit zeitlich begrenzte Auflösung des Unterdrucks sorgen, wodurch es zur Abgabe einer genau bestimmten Flüssigkeitsmenge aus der Pipette kommt. Entweder bestimmt die Dauer der Auflösung des Unterdrucks das Flüssigkeitsvolumen, das dispensiert wird, oder das auszugebende Flüssigkeitsvolumen bestimmt die Dauer der Auflösung des Unterdrucks. Zur Bestimmung der abzugebenden Flüssigkeitsmenge wird der Gasfluss in der Leitung zwischen der Aufnahmevorrichtung und der Pumpe gemessen und geregelt. Bei einer vordefinierten Zeitdauer kann durch deren Variierung das Dispensationsvolumen eingestellt werden. Falls die zu dispensierende Menge an Flüssigkeit bekannt ist, kann die Dauer der Unterbrechung des Unterdrucks von dieser Menge abhängig gemacht werden. Nach der Dispensation der gewünschten Menge wird in jenem Fall die Auflösung des Unterdrucks aufgehoben und mit dem Wiederherstellen des Unterdrucks die Dispensation gestoppt.

[0033] Im Unterschied zu den ersten beiden Betätigungstasten ist die dritte Betätigungstaste vorzugsweise nicht mit dem Tastenhub gekoppelt. Das heisst, dass der Befehl zur Auflösung eines Unterdrucks oder zum Erzeugen eines Überdrucks durch einfaches Betätigen der dritten Betätigungstaste gegeben wird. Durch wiederholtes Betätigen kann dieser Effekt beliebig oft wiederholt werden, wodurch beispielsweise eine repetitive Abgabe einer konstanten Flüssigkeitsteilmenge erzielt wird. Das oben beschriebene Prozedere kann in analoger Form auch für die Aufnahme einer ganz bestimmten Flüssigkeitsmenge genutzt werden.

[0034] Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Pipettierhilfe gemäss Oberbegriff von Anspruch 19, der dadurch gekennzeichnet ist, dass in der Leitung ein Sensor zur Messung des Massen- oder Volumenstromes vorgesehen ist. Das Vorsehen eines Gasflusssensors zur Messung des Massen- oder Volumenstroms hat den Vorteil, dass sich die Flüssigkeitsmenge, die aspiriert oder dispensiert werden soll, bei Kenntnis des vorherrschenden Druckes berechnen lässt. Das bedeutet, dass nicht mehr der Benutzer für die Einhaltung der abzugebenden Flüssigkeitsmenge verantwortlich ist, sondern dies der Pipettiervorrichtung überlassen werden kann. Das Einzige, was der Benutzer noch tun muss, ist der Steuereinheit mitzuteilen, welche Flüssigkeitsmenge aspiriert oder dispensiert werden soll.

[0035] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Pipettierhilfe gemäss Oberbegriff von Anspruch 21, die dadurch gekennzeichnet ist, dass an die Leitung ein erster Drucksensor angeschlossen ist und die Pipettiervorrichtung einen zweiten Drucksensor zur Messung des Umgebungsdruckes aufweist. Mit Hilfe der Bestimmung des vorherrschenden Differenzialdrucks ist es möglich, die aktuelle Flüssigkeitsmenge in der Pipette zu berechnen und optional anzuzeigen.

[0036] Vorteilhaft steht die Steuerung mit einem Beschleunigungssensor in Verbindung. Mit Hilfe des Beschleunigungssensor kann beispielsweise die Lage der Pipette relativ zur Vertikalen bestimmt werden, was wiederum in die Berechnung der aufzunehmenden oder abzugebenden Flüssigkeitsmenge einfliessen kann.

[0037] Im Weiteren kann die Leitung zusätzlich mit einem Gasflusssensor in Verbindung stehen, der seinerseits an die Steuereinheit angeschlossen ist. Vorzugsweise steht die Steuereinheit ausserdem mit einem Temperatursensor, der die Temperatur in der Leitung zwischen der Pumpe und der Aufnahmevorrichtung misst, in Verbindung.

[0038] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zum Betreiben einer Pipettiervorrichtung, insbesondere zur Aspiration oder Dispensation einer Flüssigkeit, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Massen- oder Volumenstrom und der Druck in der Leitung zwischen der Pumpe und der Pipettenaufnahme der Pipettiervorrichtung gemessen und daraus die aspirierte oder die dispensierte Flüssigkeitsmenge berechnet wird. Dies hat den Vorteil, dass der Benutzer nicht mehr auf Augenmass dispensieren muss, sondern dies der erfindungsgemässen Pipettiervorrichtung überlassen kann.

[0039] Gemäss einer vorteilhaften Variante des Verfahrens wird bei der Berechnung der aspirierten oder dispensierten Flüssigkeitsmenge zusätzlich die Abweichung der Pipettenlängsachse von der Vertikalen berücksichtigt. Dies hat den Vorteil, dass der Benutzer nicht mehr darauf achten muss, dass die Pipette bei der Dispensation vertikal angeordnet ist.

[0040] Denkbar ist, in der Leitung zusätzlich die Temperatur zu messen. Dies ist dann von Vorteil, wenn zwischen der Umgebungstemperatur und der Temperatur in der Aspirationsleitung der Pipettiervorrichtung merkliche Unterschiede bestehen.

[0041] Um eine hohe Pipettiergenauigkeit zu erreichen, wird vorzugsweise die Pipettiervorrichtung mit dem Gasflusssensor vorgängig mittels eines geeichten externen Massen- oder Volumenstromsensors kalibriert.

[0042] Vorzugsweise werden bei der Berechnung der aspirierten oder dispensierten Flüssigkeitsmenge der Aussendruck und der Innendruck berücksichtigt.

[0043] Genannte optionale Merkmale können in beliebiger Kombination verwirklicht werden, soweit sie sich nicht gegenseitig ausschliessen. Insbesondere dort, wo bevorzugte Bereiche angegeben sind, ergeben sich weitere bevorzugte Bereiche aus Kombinationen der in den Bereichen genannten Minima und Maxima.

[0044] Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben. Es zeigt:

Figur 1: einen Schnitt durch eine Aufnahmevorrichtung einer Pipettierhilfe des Stands der Technik;

Figur 2: Eine perspektivische Ansicht einer Pipettiervorrichtung bestehend aus einer Pipettierhilfe und einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Pipettenaufnahmevorrichtung;

Figur 3: eine perspektivische Ansicht nur der Pipettierhilfe von Fig. 2, bei welcher die Pipettenaufnahmevorrichtung entfernt wurde;

Figur 4: ein perspektivische Ansicht nur der Aufnahmevorrichtung von Fig. 2 in vergrössertem Massstab und passend zur Pipettierhilfe der Fig. 3;

Figur 5: eine Explosionsdarstellung der Aufnahmevorrichtung von Figur 4;

Figur 6: Einen Längsschnitt durch den vorderen Teil einer Pipettierhilfe mit Aufnahmevorrichtung;

Figur 7: Einen Querschnitt durch die Aufnahmevorrichtung von Fig. 6 von vorne;

Figur 8: eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemässen Aufnahmevorrichtung mit Pipette;

Figur 9: Eine perspektivische Ansicht einer teilweise aufgeschnittenen Aufnahmevorrichtung mit einem leicht geänderten Design der Klemmblöcke.

Fig. 10: Eine schematische Darstellung der Komponenten der Pipettiervorrichtung, wobei die Ventile in der Aspirationsstellung gezeigt sind.

Fig. 11: Eine Seitenansicht der Pipettiervorrichtung, bei welcher eine Gehäusehälfte entfernt ist; und

Fig. 12: Die Einrichtung zur Messung des Anpressdruckes der Bedientasten auf einen Dehnungsmessstreifen.

[0045] Die in Figur 1 gezeigte Aufnahmevorrichtung 211 einer Pipettierhilfe gemäss heutigem Stand ist bereits in der Beschreibungseinleitung beschrieben. Deren Hauptnachteil ist, dass im Pipettenhalter aufgenommene Pipetten keinen festen Halt haben, sondern bei der Handhabung hin- und herschwingen können.

[0046] Die in den Figuren 2 bis 8 gezeigte Pipettiervorrichtung 11 setzt sich aus einer motorisch angetriebenen Pipettierhilfe 13 und einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Pipetten-Aufnahmevorrichtung 15 zusammen. In der Figur 2 ist zur Veranschaulichung eine Pipette 16 in der Aufnahmevorrichtung 15 aufgenommen. Die Pipettierhilfe 13 besitzt einen Griff 12 und Bedientasten 14, mit welchen die Aspiration oder Dispensation einer Flüssigkeit gesteuert werden kann.

[0047] Die wesentlichen Bestandteile der erfindungsgemässen Aufnahmevorrichtung 15 sind ein Pipettenhalter 17, ein daran anschliessender Filter 19 und eine Klemmeinrichtung 21, welche einer im Pipettenhalter 17 aufgenommenen Pipette einen zusätzlichen Halt verleiht. Die genannten Bestandteile der Aufnahmevorrichtung 15 sind in einem Gehäuse 23 aufgenommen, das einen in etwa halbkreisförmigen Zylindermantel 25 und einen daran angeordneten kreisrunden Boden 27 umfasst. Der Boden 27 besitzt eine zentrale kreisrunde Öffnung 29, durch welche das hintere Ende einer Pipette, das bei Pipetten mit grösseren Volumina ein im Durchmesser verjüngter, kreiszylindrischer Hals ist, in den Pipettenhalter 17 eingeführt werden kann.

[0048] Ein Kopfteil 31, an dem auch das Gehäuse 23 festgemacht werden kann, dient der Aufnahme des Pipettenhalters 17 und gleichzeitig als Verbindungsmittel mit der Pipettierhilfe 13. Das Kopfteil 31 besitzt einen im Wesentlichen rechteckigen Rahmen mit zwei Seitenwänden 33a, 33b, einer Bodenwand 35 und einer Deckwand 37. In kurzem Abstand von der Bodenwand 35 befindet sich eine Zwischenbodenwand 39. Der Raum 41 zwischen der Deckwand 37 und der Zwischenbodenwand 39 dient der passgenauen Aufnahme des Pipettenhalters 17. In der Zwischenbodenwand 39 ist eine kreisrunde Aussparung 41 vorgesehen, die im Durchmesser etwas grösser als die Einführöffnung 43 des Pipettenhalters 17 sein kann (Fig. 6). Die Seitenwände 33a, 33b weisen angrenzend an die Zwischenbodenwand 39 im Schnitt rechteckige, seitlich nach aussen ragende Ausbuchtungen 45 auf. Diese dienen der Aufnahme von am Fuss des Pipettenhalters 17 angeformten, nach aussen abstehenden Halteflanschen 47. Durch diese Formschlussverbindung kann der Pipettenhalter 17 beim Einspannen einer Pipette nicht verrutschen.

[0049] Eine Neuheit der beschriebenen Aufnahmevorrichtung ist, dass eine Pipette nicht nur durch den Pipettenhalter 17 allein, sondern auch durch eine zusätzliche Klemmeinrichtung 21 gehalten ist, die zwischen dem Boden 27 des Gehäuses 23 und der Bodenwand 35 des Kopfteils 31 angeordnet ist. Die Klemmeinrichtung 21 umfasst im gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel drei Klemmbacken 49, die jeweils ein kurzes gerades Mittelteil 51 und zwei vom Mittelteil 51 in einem Winkel von ungefähr 120 Grad abstehende Flügel 53 umfassen. An der Rückseite der Klemmbacken 53 sind zwei in Abstand voneinander angeordnete, parallele Stege 55 vorgesehen, zwischen denen eine Feder 57 platzierbar ist.

[0050] Am Umfang des Bodens 27 des Gehäuses 23 ist ein umlaufender, nach oben abstehender Rand 59 angeformt, von welchem in radialer Richtung Paare von beabstandeten, in etwa viertelkreisrunden Wänden 61 abstehen, die mit den Stegen 55 zusammenwirken, um die Klemmbacken 49 und die zwischen den Stegen 55 angeordneten Federn 57 zu begrenzen. Die Federn 57 spannen die Klemmbacken 49 in radialer Richtung vor, sodass diese sich in der Ruhelage berühren.

[0051] Um das Einführen und Klemmen von Pipetten unterschiedlichen Durchmessers zu ermöglichen, ist an den Klemmbacken 49 eine Schrägfläche 63 vorgesehen derart, dass unten eine grosse Einführöffnung und oben eine kleine Austrittsöffnung gegeben ist, wobei die Einführöffnung ungefähr 10 mm und die Austrittsöffnung zwischen 3 und 4 mm betragen kann. Damit ist ein leichtes Einführen der Pipetten ohne grossen Widerstand und ein Klemmen von Pipetten kleinen Durchmessers von bis zu 4 mm sichergestellt.

[0052] Im zusammengebauten Zustand ruht die Bodenwand 35 des Kopfteils 31 auf den Wänden 59 und weiteren Abstandshaltern 65, sodass zwischen dem Gehäuseboden 27 und der Bodenwand 35 ein Raum für die Aufnahme der Klemmeinrichtung 21 vorhanden ist.

[0053] Zur lösbaren Verbindung des Kopfteils 31 mit der Pipettierhilfe 13 sind eine Rast- oder Schnappverbindung und eine Formschlussverbindung vorgesehen. Zur Realisierung der Formschlussverbindung sind auf der Deckwand 37 zwei auf dem Kopf stehende, L-förmige Stege angeformt, deren kurze Schenkel 69 seitlich nach aussen orientiert sind. Die Schenkel 69 passen in laterale Einschubfächer 71, die am Gehäuse der Pipettierhilfe 13 ausgebildet sind. Vorliegend sind lateralen Einschubfächer 71 zwischen einer Gehäusedecke 73 der Pipettierhilfe und zwei Stegen 75, die in kurzem Abstand zur Gehäusedecke 73 von der Gehäuseinnenwand nach innen ragen. Zwischen den zueinander orientierten Stege 75 besteht ein Abstand, der unwesentlich grösser ist als der Abstand der beiden winkelförmigen Stege 67 des Kopfteils 31 voneinander.

[0054] Die Rastverbindung ist durch zwei Drucktasten 77 realisiert, die an der Aussenseite der Seitenwände 33a, 33b angeordnet sind. Die Drucktasten 77 stehen mit L-förmigen Riegeln 79 in Verbindung, deren nach aussen orientierte Schenkel 81 in Hinterschneidungen 85 der Pipettierhilfe eingreifen können, die an den lateralen Gehäusewänden 83 vorgesehenen sind. Die Drucktasten 77 sind jeweils mit in den Figuren nicht gezeigten Federmitteln in Richtung nach aussen vorgespannt. Denkbar ist, dass das Kunststoffteil selbst federnd ausgebildet sein kann und die Drucktasten 77 und die Schenkel 81 z.B. an einem federnden Kunststoffbalken angeordnet sein können. Durch Betätigen der Drucktaste können die Riegel 79 so weit nach innen bewegt werden, dass die Rastverbindung zwischen der Aufnahmevorrichtung 15 und der Pipettierhilfe 13 aufgelöst ist und die Pipetten-Aufnahmevorrichtung 15 von der Pipettierhilfe 13 abgezogen werden kann.

[0055] Aus den Schnittansichten der Figuren 6 und 7 ist das Innenleben der Aufnahmevorrichtung näher im Detail dargestellt. Es ist erkennbar, dass am Kopfteil 31 ein nach vorne abstehender Haken 87 angeformt ist, der mit einem an der Innenseite des Gehäuses 23 vorgesehenen Winkelteil 89 eine Formschlussverbindung eingehen kann, um das Gehäuse 23 am Kopfteil 31 zu befestigen.

[0056] Gemäss einem separaten unabhängigen Aspekt der Erfindung wird eine kompakte Bauweise der Aufnahmevorrichtung 15 dadurch erreicht, dass das flache Filtergehäuse 91 des Filters 19 nicht mehr senkrecht zu einer Mittelachse 93 der Aufnahmevorrichtung 15 angeordnet ist, sondern parallel zu dieser. Dies wird dadurch erreicht, dass der Pipetten-Aufnahmekanal 95 und der Leitungsabschnitt 97, der der Aufnahme eines Anschlussstutzens 99 des Filters 19 dient, in einem rechten Winkel zueinander angeordnet werden (Fig. 6). Diese Anordnung hat den Vorteil, dass der Filter 19 gut zugänglich ist und kein Gehäuseteil mehr abgeschraubt werden muss, um den Filter 19 auszutauschen. Es versteht sich von selbst, dass der Leitungsabschnitt 97 und der Anschlussstutzen 99 ganz leicht konisch und/oder mit Dichtlippen ausgebildet sind, um einen festen Sitz des Filters 19 im Pipettenhalter 17 zu erreichen und eine gasdichte Verbindung zwischen Pipettenhalter 17 und Filter 19 zu gewährleisten. Alternativ oder zusätzlich können Dichtlippen vorgesehen sein, um eine gute Abdichtung zu erreichen.

[0057] Zwischen der Zwischenbodenwand 39 und der Bodenwand 35 ist ein Zwischenraum 103 vorgesehen werden kann, wo ein mehrere Millimeter langer Abschnitt des Pipettenhalses 105 freigelegt ist und von vorne resp. von der Pipettierhilfe her optisch zugänglich ist. Ein in der Pipettierhilfe gegenüberliegend dem Zwischenraum 103 eingebauter Sensor 107 kann so das Vorhandensein einer am Pipettenhals entsprechend markierten Pipette 16 detektieren (Fig. 7 und 8). In Kombination mit einer geeigneten Markierung an der Pipette, z.B. Strichcode oder Ähnliches, kann beispielsweise der Pipettentyp (maximales Füllvolumen) festgestellt werden.

[0058] In Figur 6 ist erkennbar, dass der zweite Anschlussstutzen 109 des Filtergehäuses 91 im betriebsbereiten Zustand der Pipettiervorrichtung in ein elastisch verformbares Anschlussteil 111 der Pipettierhilfe eingesetzt ist.

[0059] In Figur 9 ist eine leicht modifizierte zweite Ausführungsform einer Klemmeinrichtung 21 dargestellt. Diese unterscheidet sich von der oben beschriebenen Klemmeinrichtung dadurch, dass die Klemmbacken 49 in der Draufsicht die Gestalt eines Trapezes aufweisen. An der Oberseite der trapezförmigen Klemmbacken 49 ist je eine längliche Führungsleiste 60 vorhanden, die mit einer Führungsnut 62 an der Unterseite der Zwischenbodenwand zusammenwirken kann, um die Klemmbacken 49 in radialer Richtung zu führen

[0060] Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung der Bestandteile einer Pipettiervorrichtung. In der gezeigten Figur sind die pneumatischen Leitungen mit durchgezogenen Linien und die elektrischen Leitungen in unterbrochenen Linien dargestellt. Die Pipettiervorrichtung 11 weist eine Pumpe 121 auf, die einerseits über eine Leitung 123 mit einem Mehrwegventil 125 und andererseits über eine Leitung 127 mit einem Mehrwegventil 129 in Verbindung steht. Die Mehrwegventile 125, 127 wiederum sind über eine Leitung 131 miteinander und auch mit zwei Einwegventilen 133, 135 verbunden. Denkbar ist, dass die beiden Funktion in einem einzigen Bauteil vereinigt sind. Von den Einwegventilen führt eine Leitung 137 via den Filter 19 zum Pipettenhalter 17. Das Einwegventil 135 öffnet sich dabei selbsttätig, wenn Luft angesaugt, d.h. aspiriert, wird, das Einwegventil 133, wenn Flüssigkeit abgegeben, d.h. dispensiert, wird. Die Figur 10 zeigt die Mehrwegventile 125,129 in der Aspirationsstellung, d.h. das Mehrwegventil 125 ist geöffnet und das Mehrwegventil 129 geschlossen, sodass Luft über die Leitungen 123,131 und 137 angesaugt wird.

[0061] In der Leitung 137 sind Sensoren zur Messung der physikalischen Eigenschaften der die Leitung durchströmenden Luft angebracht. Die Sensoren können beispielsweise ein Temperatursensor 139, ein Drucksensor 141 und ein Massenflusssensor 143 sein.

[0062] Zur Steuerung der Mehrwegventile 125,129 und der Pumpe 121 ist eine Steuereinheit 145 mit einer Speichereinheit 147 vorgesehen. Die Steuereinheit 145 steht über Steuerleitungen 149 einerseits mit den Bedientasten 14a,14b und 14c und andererseits mit den Mehrwegventilen 125, 129 und der Pumpe 121 in Verbindung. Gespiesen werden der Motor für die Pumpe und die Steuereinheit von einer aufladbaren Batterie (im Schema nicht gezeigt). Eine Schnittstelle 151 erlaubt die Kommunikation mit der Steuereinheit 145. Als Schnittstelle kann beispielsweise eine Tastatur, ein berührungsempfindliches Display oder eine drahtlose Kommunikationsverbindung vorgesehen sein.

[0063] Wie dem Schema von Figur 10 zu entnehmen ist, misst der Massensensor 143 den Volumenstrom nicht direkt in der Leitung 137, sondern in einer Bypass-Leitung 153. Der Volumenstrom in der Bypassleitung beträgt nur ein Bruchteil, typischerweise zwischen 1 und 10 Prozent des Volumenstroms in der Leitung 137. Dadurch ist es überhaupt erst möglich, einen Gasdurchflussensor in einem batteriebetriebenen Hand-Pipettiergerät unterzubringen, denn heutzutage verfügbare Gasdurchflussensoren zur Messung eines Volumenstroms bis zu mehreren hundert ml/s sind für die Integration in einem Hand-pipettiergerät schlichtweg zu gross.

[0064] Neben den oben bereits beschriebenen Sensoren verfügt die Pipettiervorrichtung 11 noch über einen zweiten Drucksensor 155 zur Messung des Umgebungsdrucks und einen Beschleunigungssensor 157. Bei Kenntnis des Umgebungsdrucks und des Druckes in der Leitung 137 kann der Druckunterschied bei der Berechnung der zu aspirierenden oder zu dispensierenden Flüssigkeitsmenge unter Anwendung der allgemeineinen Gasgleichung (P·V=n·R·T) berücksichtigt werden.

[0065] Figur 11 zeigt das Innenleben der Pipettiervorrichtung 11 näher im Detail. Die Bedientasten 14a und 14b sind mittels eines Fusses 159 an einer Leiterplatte 161 angeordnet. Die Bedientasten 14a und 14b sind senkrecht zur Leiterplatte 161 beweglich durch eine Feder 163 in die Ruhestellung vorgespannt. Die Feder 163 stützt sich jeweils auf einer Biegelasche 165 ab, auf welcher ein Dehnungsmessstreifen 167 angeordnet und mit der Leiterplatte 161, z.B. über eine Lötverbindung, fest verbunden ist (Figur 12). Im Griff 12 ist auch noch eine wiederaufladbare Batterie 169 zur Speisung der Elektronik vorgesehen.

[0066] Die Pipettiervorrichtung funktioniert wie folgt: In Fig. 10 ist die Aspirationsstellung der Pipettiervorrichtung gezeigt. In dieser Stellung wird über die Leitung 123, Mehrwegventil 125 und die Leitungen 131 und 137 Luft aus der Umgebung angesaugt und über die Leitung 127 und das Mehrwegventil 129 wieder an die Umgebung abgegeben.

[0067] Werden beide Mehrwegventile 125, 129 in die andere Stellung gebracht, saugt die Pumpe 121 Umgebungsluft über das Mehrwegventil 125 und die Leitung 123 and und befördert diese über die Leitung 127, das Mehrwegventil 129, die Leitung 131 und das Einwegventil 133 und die Leitung 137 in eine im Pipettenhalter 17 aufgenommene Pipette 17 gepresst (Dispensation).

[0068] Mit den Bedientasten 14a, 14b und 14c kann die Aspiration (z.B. Bedientaste 14a), die Dispensation (z.B. Bedientaste 14b) oder die dosierte Abgabe einer bestimmten Flüssigkeitsmenge (z.B. Bedientaste 14c) vorgenommen werden. Im Unterschied zu den Bedientasten 14a, 14b steht die Bedientaste 14c lediglich mit einem einfachen Ein-/Aus-Schalter 171 in Verbindung. Wird der Schalter 171 betätigt, wird eine zuvor über die Schnittstelle eingegebene oder in einem Speicher abgelegte Flüssigkeitsmenge dispensiert.

[0069] Zur Berechnung der aspirierten Flüssigkeitsmenge dienen die eingebauten Sensoren (Massen- oder Volumenstrom- und Drucksensor und optional Temperatursensor). Bei zusätzlicher Kenntnis des spezifischen Gewichts der Flüssigkeit kann die aspirierte oder dispensierte Flüssigkeitsmenge genau berechnet und eingestellt werden. Mit dem vorhandenen Beschleunigungssensor kann zudem die Schräglage der Pipette (Abweichung der Pipettenlängsachse von der Vertikalen) und Veränderung des Flüssigkeitsgewichts berücksichtigt werden.. Um eine hohe Genauigkeit zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die Pipettiervorrichtung mit dem Flusssensor mit Hilfe eines externen, kalibrierten Flussensors kalibriert wird. Für Flüssigkeiten mit von Wasser abweichender Viskosität und Dichte kann ein Korrekturfaktor durch den Benutzer ermittelt werden.

[0070] Zusammenfassung: Eine Pipettiervorrichtung hat eine Aufnahme für eine Pipette, die für die Aspiration und die Dispensation einer Flüssigkeit vorgesehen ist. Die Pipettiervorrichtung 11 umfasst eine Aufnahmevorrichtung 17 für eine Pipette., eine Pumpe 121 mit einer vorzugsweise stufenlos einstellbaren Pumpleistung und mindestens ein Ventil zur Steuerung der Pumprichtung derart, dass die Pumpe 121 im Betrieb abhängig von der Stellung des Ventils einen Überdruck oder einen Unterdruck in der Aufnahmevorrichtung 17 erzeugt. Des Weiteren umfasst die Pipettiervorrichtung 11 mindestens eine Betätigungstaste 14a zum Einschalten der Pumpe 121 und zum Steuern des Ventils. Die Pipettiervorrichtung 11 zeichnet sich dadurch aus, dass die Betätigungstaste 14a in Verbindung mit einem Sensor, der mit einer Steuereinheit in Verbindung steht, ausgelegt ist, ein Signal zu erzeugen, das eine Vielzahl von Werten zwischen null und einem bestimmten maximalen Pegel annehmen kann, wobei die Steuereinheit die Pumpleistung der Pumpe abhängig vom jeweils angenommenen Pegel des Signals steuert.

BEZUGSZEICHENLISTE:

[0071] 11 Pipettiervorrichtung 12 Griff 13 Pipettierhilfe 14 Bedientasten 15 Aufnahmevorrichtung für Pipetten 16 Pipette 17 Pipettenhalter 19 Filter 21 Klemmeinrichtung 23 Gehäuse 25 Zylindermantel 27 Boden 29 Öffnung des Bodens 31 Kopfteil 33a, 33b Seitenwände 35 Bodenwand 37 Deckwand 39 Zwischenbodenwand 40 Raum für die Aufnahme des Pipettenhalters 41 Aussparung 43 Einführöffnung des Pipettenhalters 45 Ausbuchtung in den Seitenwänden 33a,33b 47 Halteflanschen 49 Klemmbacken 51 Mittelteil 53 Flügeln 55 Stege 57 Feder 59 Rand 60 Führungsleiste 61 Wände 62 Führungsnut 63 Schrägfläche der Klemmbacken 65 Abstandshalter 67 L-förmige Stege 69 Schenkel 71 Einschubfächer 73 Gehäusedecke 75 Stege 77 Drucktasten 79 Riegel 81 Schenkel 83 Seitliche Gehäusewand 85 Hinterschneidung 87 Haken 89 Winkelteil 91 Filtergehäuse 93 Mittelachse 95 Pipetten-Aufnahmekanal 97 Leitungsabschnitt 99 Erster Anschlussstutzen 101 Längsachse 103 Raum zwischen Zwischenbodenwand und Gehäuseboden 105 Pipettenhals 107 Sensor 109 zweiter Anschlussstutzen 111 Anschlussteil 121 Pumpe 123, 127, 131, 137 Leitungen 125, 129 Mehrwegventile 133,135 Einwegventile 139 Temperatursensor 141 Erster Drucksensor 143 Gasflusssensor 145 Steuereinheit 147 Datenspeicher 149 Steuerleitungen 151 Schnittstelle 153 Bypass-Leitung 155 Zweiter Drucksensor 157 Beschleunigungssensor 159 Fuss der Bedientasten 161 Leiterplatte 163 Feder 165 Biegelasche 167 Dehnungsmessstreifen 169 Batterie 171 Schalter

Claims (28)

1. Pipettiervorrichtung zur Aufnahme einer Pipette (16), wobei die Pipette für die Aspiration und Dispensation einer Flüssigkeit vorgesehen ist, mit – einer Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme einer Pipette, – einer Pumpe (121), die über eine Leitung mit der Aufnahmevorrichtung (15) pneumatisch in Verbindung steht, – mindestens einem in der Leitung angeordneten ersten Ventil (125) zur Unterbrechung des Volumenstromes von der Aufnahmevorrichtung (15) zur Pumpe (121) – einer Steuereinheit (145), die mit der Pumpe (121) in Verbindung steht, und – sowie mindestens einer Betätigungstaste (14a), die ebenfalls mit der Steuereinheit (145) in Verbindung steht, zum Steuern der Pumpe (121) und des Ventils (125),dadurch gekennzeichnet, dass – die mindestens eine Betätigungstaste (14a) in Verbindung mit einem Sensor ausgelegt ist, ein Signal zu erzeugen, das eine Vielzahl von Werten annehmen kann, wobei die Steuereinheit (145) die Pumpleistung der Pumpe (121) abhängig vom jeweils angenommenen Wert des Signals steuert.

2. Pipettiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungstaste (14a) mit einem druckempfindlichen Sensor (167) in Verbindung steht und das Signal sich mit der Druckstärke verändert.

3. Pipettiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungstaste (14a) beweglich ist und in Verbindung mit dem Sensor (167) ein Signal erzeugt, dessen Wert in Abhängigkeit ihres Tastenhubs (Bewegungsweg) variiert.

4. Pipettiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (167) ein analoges Signal erzeugt und die Pumpleistung der Pumpe (121) an den Pegel des analogen Signals gekoppelt ist.

5. Pipettiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungstaste (14a) mit einer Druckfeder (163) in die Ruhelage vorgespannt ist.

6. Pipettiervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (163) sich auf einer Biegelasche (165) abstützt.

7. Pipettiervorrichtung nach nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegelasche (165) mit einem Dehnungsmessstreifen in (167) Verbindung steht.

8. Pipettiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Pipettiervorrichtung einen Gasflusssensor (143) in der Leitung zwischen der Aufnahmevorrichtung (15) und der Pumpe (121) aufweist und der Massen- oder Volumenstrom in dieser Leitung an den Pegel des Signals gekoppelt ist.

9. Pipettiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (145) einen Mikroprozessor und einen Speicher (147) aufweist, in welchem ein Programm abgelegt ist, welches das analoge Sensorsignal in ein digitales Signal umwandelt.

10. Pipettiervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Programm ausgelegt ist, das Sensorsignal so umzuwandeln, dass die Übertragungsfunktion zur Pumpleistung linear ist.

11. Pipettiervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Programm ausgelegt ist, das Signal so umzuwandeln, dass die Übertragungsfunktion zur Pumpleistung nicht-linear, insbesondere exponentiell, ist.

12. Pipettiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Pipettiervorrichtung einen Griff (12) umfasst und die Betätigungstaste (14a) am Griff angeordnet ist.

13. Pipettiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebspunkt der Pumpe (121) vom Tastenhub der Betätigungstaste (14a) bestimmt ist.

14. Pipettiervorrichtung 11 nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (121) eine Membran-Pumpe ist.

15. Pipettiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (121) eine piezoelektrische Pumpe ist.

16. Pipettiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Pipettiervorrichtung eine zweite Betätigungstaste (14b) aufweist, welche ein zweites Signal in Abhängigkeit des Tastenhubs erzeugt, wobei das erste Signal der ersten Betätigungstaste (14a) einen Unterdruck und das zweite Signal der zweiten Betätigungstaste (14b) einen Überdruck in der Pipettiervorrichtung bewirkt.

17. Pipettiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Pipettiervorrichtung eine dritte Betätigungstaste (14c) aufweist, deren Betätigung ein digitales Signal erzeugt, wobei dieses Signal eine Auflösung des Unterdrucks oder einen Überdruck in der Pipettiervorrichtung bewirkt, wobei die Auflösung des Unterdrucks in der Pipettiervorrichtung vorübergehend ist und der Unterdruck nach einer vordefinierten Zeitdauer oder nach Durchfluss eines vordefinierten Volumens oder einer vordefinierten Masse wieder erzeugt wird.

18. Pipettiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Pipettiervorrichtung eine dritte Betätigungstaste (14c) aufweist, deren Betätigung ein digitales Signal erzeugt, wobei dieses Signal eine Erhöhung des Unterdrucks in der Pipettiervorrichtung bewirkt, wobei die Erhöhung des Unterdrucks in der Pipettiervorrichtung vorübergehend ist und der ursprüngliche Unterdruck nach einer vordefinierten Zeitdauer oder nach Durchfluss eines vordefinierten Volumens oder einer vordefinierten Masse wieder erzeugt wird.

19. Pipettiervorrichtung zur Aufnahme einer Pipette, wobei die Pipette für die Aspiration und Dispensation einer Flüssigkeit vorgesehen ist, mit – einer Aufnahmevorrichtung (15) zur Aufnahme einer Pipette (16), – einer Pumpe (121), die über eine Leitung mit der Aufnahmevorrichtung (15) pneumatisch in Verbindung steht, – mindestens einem in der Leitung angeordneten ersten Ventil (125) zur Unterbrechung des Volumenstromes von der Aufnahmevorrichtung (15) zur Pumpe (121) – einer Steuereinheit (145), die mit der Pumpe (121) in Verbindung steht, und – sowie mindestens einer ersten Betätigungstaste (14a), die ebenfalls mit der Steuereinheit (145) in Verbindung steht, zum Betreiben der Pumpe (121) und zum Steuern des Ventils (125),dadurch gekennzeichnet,dass

– in der Leitung ein Gasflusssensor (143) zur Messung des Massen- oder Volumenstromes vorgesehen ist.

20. Pipettiervorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung mit einer Bypass-Leitung (153) in Verbindung steht und der Gasflusssensor (143) den Massen- oder Volumenstrom in der Bypass-Leitung (153) misst.

21. Pipettiervorrichtung zur Aufnahme einer Pipette, wobei die Pipette für die Aspiration und Dispensation einer Flüssigkeit vorgesehen ist, mit – einer Aufnahmevorrichtung (15) zur Aufnahme einer Pipette, – einer Pumpe (121), die über eine Leitung mit der Aufnahmevorrichtung (15) in Verbindung steht, – mindestens einem in der Leitung angeordneten ersten Ventil (125) zum Zu- oder Wegschalten der Pumpe (121), – einer Steuereinheit (145), die mit der Pumpe (121) in Verbindung steht, sowie mindestens – einer Betätigungstaste (14a), die ebenfalls mit der Steuereinheit (145) in Verbindung steht, zum Steuern der Pumpe (121) und des Ventils (125),dadurch gekennzeichnet,dass

– an die Leitung ein erster Drucksensor (141) angeschlossen ist und die Pipettiervorrichtung einen zweiten Drucksensor (155) zur Messung des Umgebungsdruckes aufweist.

22. Pipettiervorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung zusätzlich mit einem Gasflusssensor (143) in Verbindung steht.

23. Pipettiervorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (145) mit einem Temperatursensor, der die Temperatur in der Leitung zwischen der Pumpe (121) und der Aufnahmevorrichtung (15) misst, in Verbindung steht.

24. Verfahren zum Betreiben einer Pipettiervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der Massen- oder Volumenstrom und der Druck in der Leitung zwischen der Pumpe (121) und der Pipettenaufnahme (15) der Pipettiervorrichtung gemessen und daraus die aspirierte oder die dispensierte Flüssigkeitsmenge berechnet wird.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung der aspirierten oder dispensierten Flüssigkeitsmenge zusätzlich die Abweichung der Pipettenlängsachse (93) von der Vertikalen berücksichtigt wird.

26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leitung zusätzlich die Temperatur gemessen wird.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Pipettiervorrichtung mit Gasflusssensor (143) vorgängig mittels eines geeichten externen Massen- oder Volumensensors kalibriert wird.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung der aspirierten oder dispensierten Flüssigkeitsmenge der Aussendruck und der Innendruck berücksichtigt werden.