CH722093A1 - Aufnahmevorrichtung für Pipetten und Pipettiervorrichtung bestehend aus einer Pipettierhilfe und einer Aufnahmevorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aufnahmevorrichtung (15) für eine Pipette, die für die Aspiration und Dispensation einer Flüssigkeit vorgesehen ist. Die Aufnahmevorrichtung (15) ist an eine motorische Pipettierhilfe anschliessbar oder kann Teil einer solchen sein. Die Aufnahmevorrichtung (15) umfasst ein Gehäuse und eine erste Haltevorrichtung in Gestalt eines elastisch verformbaren Aufnahmekörpers (15), in welchen das hintere Ende einer Pipette einsteckbar ist derart, dass die Pipette an der Aufnahmevorrichtung (15) mittels Reibschluss gehalten ist. Im Weiteren zeichnet sich die Aufnahmevorrichtung (15) dadurch aus, dass im Gehäuse eine zweite Haltevorrichtung in Gestalt einer Klemmeinrichtung vorgesehen ist, die es erlaubt, Pipettenhälse unterschiedlichen Durchmessers festzuklemmen.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

[0001] Die Erfindung betrifft eine Aufnahmevorrichtung für eine Pipette, die für die Aspiration und Dispensation einer Flüssigkeit vorgesehen ist, mit den Merkmalen gemäss Oberbegriff von Anspruch 1, sowie eine Pipettiervorrichtung mit einer Pipettierhilfe und einer Aufnahmevorrichtung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

[0002] Die Pipettierhilfe ist ein Laborgerät, welches die Dosierung einer Flüssigkeit durch eine Pipette vereinfacht. Die Pipette weist in ihrer klassischen Form eine obere und eine untere Öffnung auf. Durch die untere Öffnung ist die Pipette vorgesehen, eine Flüssigkeit aufzunehmen und anschliessend abzugeben. Die Dosierung einer Flüssigkeit durch die untere Öffnung der Pipette kann durch den Volumenfluss an ihrer oberen Öffnung gesteuert werden. Das aus der oberen Öffnung der Pipette abgeführte Volumen muss durch ihre untere Öffnung eingeführt werden und umgekehrt. Bei Verwendung einer Pipettierhilfe ist diese an der oberen Öffnung der Pipette angeordnet. Die Pipettierhilfe bestimmt den Volumenfluss an der oberen Öffnung, wodurch sie zugleich einen entsprechenden Volumenfluss an der unteren Öffnung steuert. Durch den Volumenfluss an der oberen Öffnung kann die Bewegung der Flüssigkeit innerhalb der Pipette beeinflusst werden. Das Fluid an der oberen Öffnung ist in der Regel Luft, wodurch die Pipettierhilfe die Luftströmung durch die obere Öffnung in beide Richtungen bestimmt. Hierfür kann eine Pumpe in der Pipettierhilfe vorgesehen sein. Die Pumpe wird in der Regel durch Betätigen eines Knopfes an der Pipettierhilfe in Betrieb gesetzt. Die Pumpe sorgt bei Inbetriebnahme für einen Unterdruck, womit die Luft in der Pipette durch die obere Öffnung ausströmt und an der unteren Öffnung eine Saugwirkung entsteht, anhand welcher wiederum Flüssigkeit in die Pipette eingeführt wird. Das Einführen von Flüssigkeit in die Pipette wird auch als Aspiration bezeichnet. Das Ausführen von Flüssigkeit aus der Pipette wird als Dispensation bezeichnet. Als Pumpe wird üblicherweise eine Membranpumpe verwendet. Diese ist derart konzipiert, dass sie eine vorbestimmte mechanische Leistung abrufen kann und optional die Änderung dieser mechanischen Leistung über eine Einstellvorrichtung erlaubt. Abgesehen von der Verwendung einer Einstellvorrichtung weist die Pumpe somit lediglich zwei Betriebszustände auf. Deshalb kann für die Pumpe eine digitale Bedienung mit einem Knopf zum Einschalten der Pumpe eingesetzt werden. Ein Nachteil der Verwendung einer solchen Pumpe ist, dass die Pipettierhilfe eine untere Beförderungsgrenze aufweist. Das heisst, dass der Volumenfluss für die Aspiration nicht von Null an kontinuierlich steigen kann, sondern nach Betätigen des Knopfes und dem Start der Pumpe sprunghaft auf einen minimalen Volumenfluss springt.

[0003] Die heutzutage gängigen Pipettierhilfen für Laborpipetten besitzen üblicherweise eine Aufnahmevorrichtung 211, in welcher Pipetten unterschiedlicher Volumina eingespannt werden können. Dabei wird eine Pipette von unten in einen Pipettenhalter 213 eingeführt, der einen Aufnahmekanal 215 mit einem von unten nach oben verengendem Querschnitt hat. Der Pipettenhalter 213 muss derart ausgebildet sein, dass er Pipetten mit Pipettenenden unterschiedlichen Durchmessers aufnehmen und festhalten kann. In der Regel besteht der Pipettenhalter aus einem zylindrischen Silikonblock, in dessen Mitte sich der konische Aufnahmekanal 215 befindet. Zum Einspannen einer Pipette wird das hintere Pipettenende so weit in den mit zunehmender Eindringtiefe immer weiter sich verengenden Aufnahmekanal des Pipettenhalters eingeführt, bis der Aufnahmekanal vom Pipettenende aufgeweitet wird und dieses schliesslich so fest vom elastischen Pipettenhaltermaterial umschlossen ist, dass die Pipette gegen deren Schwerkraft in der Aufnahmevorrichtung gehalten ist.

[0004] Das hintere Ende des durchgängigen Aufnahmekanals 215 steht mit einem hydrophoben Filter 217 in Verbindung, der sicherzustellt, dass angesaugte Flüssigkeit nicht in das Innere der Pipettierhilfe gelangen kann. Wird die Pipette aus Versehen überfüllt und der Filter dadurch nass, muss er ausgewechselt werden.

[0005] Der Aufbau der zurzeit verwendeten Aufnahmevorrichtungen sieht die Anordnung des hydrophoben Filters 217 vertikal oberhalb des Pipettenhalters 213 vor. Damit der hydrophobe Filter keinen grossen Widerstand für den Gasdurchtritt bildet, muss der Filter eine relativ grosse Querschnittsfläche aufweisen. Das heisst, die Querschnittsfläche des Filters entspricht einem Vielfachen, meist dem mehr als Zwanzigfachen, der Querschnittsfläche der Zu- und Ableitungen des Filters. Entsprechend muss viel Platz für den Filter in der Aufnahmevorrichtung vorgesehen sein. In der Regel umfasst der Filter ein flaches und geschlossenes zylindrisches Gehäuse, in dessen Mitte der Filter angeordnet ist. Im Zentrum der beiden Flachseiten des Filtergehäuses befindet sich je ein Anschlussstutzen für den Anschluss der Zu- und Ableitung eines Gasstromes. Die Ausrichtung des Filtergehäuses ist dabei senkrecht zur Mittelachse des Aufnahmekanals des Pipettenhalters. Die lineare Anordnung des Pipettenhalters und des Filters erfordern ein relativ hohes Gehäuse für die Unterbringung der Komponenten der Aufnahmevorrichtung.

[0006] Wenn eine Pipette im Aufnahmekörper aufgenommen ist, wird diese nur an ihrem oberen Ende gehalten. Wegen der konischen Gestalt des Aufnahmekanals hat der Pipettenhals unterhalb der Einspannposition jedoch zwangsläufig etwas Spiel, sodass die Mittelachse der Pipette von der Mittelachse der Aufnahmevorrichtung abweichen kann. Das heisst, die Pipette kann je nach dem, wie die Aufnahmevorrichtung vom Bediener gehalten wird, einen Winkel zur Mittelachse der Aufnahmevorrichtung einnehmen. Während das obere Ende der Pipette fest eingespannt ist, kann die Pipette wegen der Nachgiebigkeit des elastischen Aufnahmeköpers eine Schwenkbewegung um die Einspannposition machen. Das heisst im Endergebnis, dass der Pipettenhalter keinen stabilen Halt für die Pipette bietet und letztere daher bei der Benutzung der Pipettiervorrichtung hin und her pendeln kann. Dies ist lästig, weil gerade die Pipettenspitze die grösste Auslenkung erfährt und deren präzise Platzierung beim Pipettieren sehr wichtig ist. Das erwähnte Pendeln der Pipette erschwert die Bedienung der Pipettierhilfe durch den Benutzer erheblich. Die Auslenkung einer eingespannten Pipette kann zudem umso grösser sein, je stärker der Durchmesser des Pipettenhalses sich vom mittleren Durchmesser des Aufnahmekanals unterscheidet.

AUFGABE

[0007] Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Aufnahmevorrichtung für Pipetten vorzuschlagen, welche einen besseren Halt für Pipetten bietet, sodass keine oder nur noch eine minimale Pendelbewegung möglich ist. Ein weiteres Ziel ist es, eine möglichst kompakt gebaute Aufnahmevorrichtung bereitzustellen, die nur eine geringe Bauhöhe aufweist. Ein weiteres Ziel ist es, eine Aufnahmevorrichtung vorzuschlagen, die eine Detektion des Vorhandenseins einer Pipette zulässt. Noch ein Ziel ist es, eine Pipettiervorrichtung vorzuschlagen, mit der eine Überfüllung der Pipette verhindert werden kann.

BESCHREIBUNG

[0008] Die Erfindung betrifft eine Aufnahmevorrichtung für eine Pipette zum Aspirieren und Dispensieren einer Flüssigkeit, die an eine motorische Pipettierhilfe anschliessbar oder Teil einer solchen ist. Eine solche Aufnahmevorrichtung umfasst eine erste Haltevorrichtung zur Erzeugung einer kraftschlüssigen Verbindung mit einer Pipette derart, dass die Pipette an der Aufnahmevorrichtung gehalten ist, wobei die erste Haltevorrichtung ein Pipettenhalter in Gestalt eines elastischen Aufnahmekörpers ist, in welchen das hintere Ende einer Pipette einsteckbar ist derart, dass die Pipette in einem Aufnahmekanal der Aufnahmevorrichtung mittels Reibschluss gehalten ist.

[0009] Die erfindungsgemässe Aufnahmevorrichtung ist weiter dadurch gekennzeichnet, dass entlang einer Mittelachse der Aufnahmevorrichtung im Abstand vom Pipettenhalter eine zweite Haltevorrichtung in Gestalt einer Klemmeinrichtung vorgesehen ist. Durch das Vorsehen von zwei in Abstand voneinander angeordneten Haltevorrichtungen kann das hintere Ende einer Pipette an zwei Stellen fixiert werden, wodurch ein Pendeln einer in die Aufnahmevorrichtung eingesetzten Pipette weitgehend verhindert ist. Beim Verbinden einer Pipette mit der Aufnahmevorrichtung wird deren hinteres Ende durch die Klemmeinrichtung geführt und im Pipettenhalter eingespannt. Der Pipettenhalter ist hauptsächlich für die Aufnahme der Gewichtskraft der Pipette zuständig, während die Klemmeinrichtung eine Auslenkung der Pipette in Querrichtung verhindert und somit für einen stabilen Halt der Pipette sorgt. Wie der Pipettenhalter ist auch die Klemmeinrichtung für die Aufnahme von unterschiedlichen Durchmessern ausgelegt. Üblicherweise können Pipettenhalter und Klemmeinrichtung Pipettendurchmesser zwischen ungefähr 4 und 10 mm aufnehmen.

[0010] Die im Folgenden angeführten vorteilhaften Ausführungsvarianten führen allein oder in Kombination miteinander zu weiteren Verbesserungen der erfindungsgemässen Aufnahmevorrichtung.

[0011] Vorzugsweise umfasst die Klemmeinrichtung bewegliche Klemmbacken, welche senkrecht zur Mittelachse aufeinander zu- und wegbewegbar sind, um einen Pipettenhals von verschiedenen Richtungen einzuklemmen. Eine solche Konstruktion kann kostengünstig realisiert werden und ist kaum störungsanfällig.

[0012] Vorteilhaft ist zwischen den Klemmbacken der Klemmeinrichtung eine Durchgangsöffnung vorgesehen, deren Weite alle Werte zwischen einem ersten kleinen Durchmesser bei sich vorzugsweise berührenden Klemmbacken, entsprechend einer Ausgangsstellung, und einem maximalen zweiten Durchmesser einnehmen kann. In der Ausgangsstellung kann die Durchgangsöffnung 3 mm oder noch weniger betragen. Die kleinste Durchgangsöffnung muss so gewählt werden, dass auch bei Pipetten mit dem geringsten Durchmesser noch eine Klemmkraft zustande kommt. Dies geschieht durch eine entsprechende Vorspannung der Federn, wodurch bereits im Ausgangszustand die Federkraft wirkt. Üblicherweise kann erste Durchmesser zwischen 3.5 und 4 mm und der zweite Durchmesser ungefähr 10 mm betragen.

[0013] Vorzugsweise umfasst die Klemmeinrichtung mindestens zwei, vorzugsweise jedoch mindestens drei bewegliche Klemmbacken, um ein Ausbrechen der Pipette auf eine Seite zu verhindern.

[0014] In einer zweckmässigen Ausführungsform sind die Federelemente Druckfedern, die sich mit einem ersten Ende am Gehäuse abstützen und mit dem zweiten Ende mit der Klemmbacke zusammenwirken. Eine solche Konstruktion ist einfach und kostengünstig herstellbar.

[0015] Zweckmässigerweise sind die Klemmbacken mittels eines oder mehrerer Federelemente radial nach innen, d.h. in die Ausgangsstellung, vorgespannt. Die Federelemente können durch Federn oder ein elastisches Material realisiert sein, das mit einer oder mit mehreren Klemmbacken zusammenwirkt.

[0016] Vorzugsweise weisen die Klemmbacken eine Schrägfläche aufweisen, um das Einführen von Pipetten unterschiedlichen Durchmessers zu ermöglichen. Die Schrägflächen sind so gewählt, dass die Durchgangsöffnung einen Konus darstellt, der unten einen Durchmesser von ca. 10 mm bis 11 mm und oben einen Durchmesser zwischen 3 und 4 mm aufweist. Es versteht sich von selbst, dass die Klemmbacken unter diesen Bedingungen eine bestimmte Höhe haben müssen, damit die Schrägflächen trotzdem relativ steil ausgebildet werden können und dadurch der Widerstand zur Überwindung der in die Ausgangslage vorgespannten Klemmbacken klein bleibt.

[0017] In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein in einem flachen Filtergehäuse angeordneter Filter als Flüssigkeitsbarriere in der Aufnahmevorrichtung in Ansaugrichtung nach dem Pipettenhalter angeordnet ist. Der Filter hat die Aufgabe, das Innere der Pipettierhilfe vor einem Flüssigkeitseinbruch zu schützen.

[0018] Vorzugsweise ist das Filtergehäuse im Wesentlichen parallel zur Mittelachse der Aufnahmevorrichtung ausgerichtet angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass man die Aufnahmevorrichtung viel kompakter gebaut sein kann als herkömmliche Pipetten-Aufnahmevorrichtungen.

[0019] Vorzugsweise hat der Pipettenhalter einen von unten nach oben sich verengenden Aufnahmekanal und einen mit diesem korrespondierenden Verbindungskanal, welcher der Aufnahme eines Anschlussstutzens des Filters dient. Der Verbindungskanal wie auch der Anschlussstutzen des Filters sind dabei vorzugsweise leicht konisch ausgebildet, um das Anstecken des Anschlussstutzens des Filters zu erleichtern. Im Übrigen weist der Aufnahmekanal eine Rillenstruktur auf, um die Pipettenenden fest umschliessen zu können.

[0020] In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Aufnahmekanal und der Verbindungskanal in einem Winkel von ungefähr 90 Grad zueinander angeordnet. Dies ermöglicht eine kompakte Bauweise der Aufnahmevorrichtung.

[0021] In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Pipettenhalter ein elastisches Material. Das elastische Material kann aufgrund der möglichen elastischen Verformung als Spannmittel dienen. Somit kommt die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Pipettenhalter und der Pipette durch die Rückstellkraft des elastischen Materials, mit der es seine ursprüngliche Form wieder einnehmen möchte, zustande. Vorzugsweise ist der Pipettenhalter aus einem Silikon hergestellt. Silikon ist ein elastisches Material, welches gegenüber vielen Flüssigkeiten eine hohe Widerstandsfähigkeit aufweist und keine Schadstoffe abgibt, welche die Proben verunreinigen könnten.

[0022] Vorzugsweise ist die Aufnahmevorrichtung lösbar an der Pipettierhilfe angebracht. Damit kann die Aufnahmevorrichtung einer Pipettierhilfe einfach ausgetauscht werden kann. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass im Falle eines Versagens oder Verschmutzung der Aufnahmevorrichtung lediglich die Aufnahmevorrichtung ausgewechselt werden muss. Zugleich können mehrere Aufnahmevorrichtungen für unterschiedliche Bedingungen oder Anwendungen bereitgestellt werden, welche jeweils mit der ein und derselben Pipettierhilfe bedient werden können.

[0023] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Pipettiervorrichtung mit einer Pipettierhilfe und einer erfindungsgemässen Aufnahmevorrichtung.

[0024] In einer bevorzugten Ausführungsform ist in der Pipettierhilfe gegenüberliegend dem Zwischenraum ein Sensor eingebaut ist, der ausgelegt ist, die An- oder Abwesenheit einer Pipette und/oder das Vorhandensein von aspirierter Flüssigkeit im überwachten Bereich des Pipettenhalses festzustellen. Dadurch hat die Pipettiervorrichtung eine Funktionalität, die bekannte Pipettiervorrichtungen nicht haben.

[0025] Alternativ kann ein Sensor auch direkt im Zwischenraum zwischen dem Pipettenhalter und der Klemmeinrichtung vorgesehen sein. Durch die Platzierung des Sensors nahe am Pipettenhals ist eine zuverlässige Detektion einer Pipette oder einer aspirierten Flüssigkeit ermöglicht.

[0026] 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.

[0027] 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: eine 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.

[0028] 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.

[0029] 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.

[0030] 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.

[0031] 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.

[0032] 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.

[0033] 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.

[0034] 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.

[0035] 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.

[0036] 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.

[0037] 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.

[0038] 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.

[0039] 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.

[0040] 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.

[0041] 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.

[0042] 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

[0043] 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.

[0044] 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.

[0045] 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.

[0046] 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 200 ml sind für die Integration in einem Handpipettiergerät schlichtweg zu gross.

[0047] 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.

[0048] 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.

[0049] 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.

[0050] 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).

[0051] 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-/AusSchalter 171 in Verbindung. Wird der Schalter 171 betätigt, wird eine zuvor über die Schnittstelle eingegebene oder in einem Speicher abgelegte Flüssigkeitsmenge dispensiert.

[0052] 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.

[0053] Zusammenfassugn: Die Erfindung betrifft eine Aufnahmevorrichtung 15 für eine Pipette, die für die Aspiration und Dispensation einer Flüssigkeit vorgesehen ist. Die Aufnahmevorrichtung 15 ist an eine motorisch angetriebene Pipettierhilfe 13 anschliessbar oder kann Teil einer solchen sein. Die Aufnahmevorrichtung 15 umfasst ein Gehäuse 23 und eine erste Haltevorrichtung in Gestalt eines elastisch verformbaren Aufnahmekörpers 15, in welchen das hintere Ende einer Pipette 16 einsteckbar ist derart, dass die Pipette an der Aufnahmevorrichtung 15 mittels Reibschluss gehalten ist. Im Weiteren zeichnet sich die Aufnahmevorrichtung 15 dadurch aus, dass im Gehäuse 23 eine zweite Haltevorrichtung in Gestalt einer Klemmeinrichtung 21 vorgesehen ist, die es erlaubt, Pipettenhälse unterschiedlichen Durchmessers festzuklemmen.

BEZUGSZEICHENLISTE:

[0054] 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 Massensensor 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 (18)

1. Aufnahmevorrichtung (15) für eine Pipette (16), die für die Aspiration und Dispensation einer Flüssigkeit vorgesehen ist und die Aufnahmevorrichtung (15) an eine motorische Pipettierhilfe (13) anschliessbar oder Teil einer solchen ist, mit – einem Gehäuse (23), – einer ersten Haltevorrichtung in Gestalt eines Pipettenhalters (17) ist, in welchen das hintere Ende einer Pipette (16) einsteckbar ist derart, dass die Pipette in einem Aufnahmekanal (95) der Aufnahmevorrichtung (15) mittels Reibschluss gehalten ist,dadurch gekennzeichnet,dass im Gehäuse (23) eine zweite Haltevorrichtung in Gestalt einer Klemmeinrichtung (21) vorgesehen ist.

2. Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmeinrichtung (21) bewegliche Klemmbacken (49) umfasst, welche senkrecht zur Mittelachse (93) aufeinander zu- und wegbewegbar sind.

3. Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Klemmbacken (49) der Klemmeinrichtung (21) eine Durchgangsöffnung vorgesehen ist, deren Weite alle Werte zwischen einem ersten kleinen Durchmesser bei sich vorzugsweise berührenden Klemmbacken (49) (Ausgangsstellung) und einem maximalen zweiten Durchmesser einnehmen kann.

4. Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass erste Durchmesser zwischen 3.5 und 4 mm und der zweite Durchmesser ungefähr 10 mm beträgt.

5. Aufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmeinrichtung (21) mindestens zwei, vorzugsweise jedoch mindestens drei bewegliche Klemmbacken (49) umfasst.

6. Aufnahmevorrichtung gemäss einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbacken (49) mittels eines oder mehrerer Federelemente (57) radial nach innen vorgespannt sind.

7. Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (57) Druckfedern sind, die sich mit einem ersten Ende am Gehäuse (23) abstützen und mit dem zweiten Ende mit der Klemmbacke (49) in Verbindung stehen.

8. Aufnahmevorrichtung gemäss einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbacken (49) eine Schrägfläche (63) aufweisen, um das Einführen von Pipettenhälsen unterschiedlichen Durchmessers zu ermöglichen.

9. Aufnahmevorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmeinrichtung (21) in Abstand vom Pipettenhalter (17) angeordnet ist.

10. Aufnahmevorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein in einem flachen Filtergehäuse (91) angeordneter Filter (19) als Flüssigkeitsbarriere in der Aufnahmevorrichtung in Ansaugrichtung nach dem Pipettenhalter (17) angeordnet ist, wobei das Filtergehäuse (91) im Wesentlichen parallel zur Mittelachse (93) der Aufnahmevorrichtung (15) ausgerichtet angeordnet ist.

11. Aufnahmevorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Pipettenhalter (17) einen von unten nach oben sich verengenden Aufnahmekanal (95) und einen mit diesem korrespondierenden Leitungsabschnitt (97) aufweist, welcher der Aufnahme eines Anschlussstutzens (99) des Filters (19) dient.

12. Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmekanal (95) und der Leitungsabschnitt (97), der zum Filter (19) führt, in einem Winkel von ungefähr 90 Grad zueinander angeordnet sind.

13. Aufnahmevorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (15) als separate Einheit hergestellt ist, die mit einer Pipettierhilfe (13) lösbar verbindbar ist.

14. Aufnahmevorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Pipettenhalter (17) in Ansaugrichtung gesehen nach der Klemmeinrichtung (21) angeordnet ist.

15. Aufnahmevorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Pipettenhalter (17) aus einem Elastomer, vorzugsweise einem Silikonmaterial, hergestellt ist.

16. Aufnahmevorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (15) als separate Einheit hergestellt ist, die lösbar an einer Pipettierhilfe (13) anbringbar ist.

17. Pipettiervorrichtung (11) mit einer Pipettierhilfe (13) und einer Aufnahmevorrichtung (15) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 16.

18. Pipettiervorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass in der Pipettierhilfe (13) gegenüberliegend dem Zwischenraum ein Sensor (107) eingebaut ist, der ausgelegt ist, die An- oder Abwesenheit einer Pipette (16) festzustellen.