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Die
Erfindung betrifft eine Labor-Pumpeinheit mit einer Pumpe, die saug-
und/oder druckseitig mit einer Pipette oder dergleichen Fluidaufnahme lösbar verbindbar
ist, zum Ansaugen oder Ausstoßen eines
Fluids.
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Labor-Pumpeinheiten
der eingangs erwähnten
Art sind bereits bekannt, um in den Labors Bakterien, Viren und
sonstige Krankheitserreger und andere, mit lebensgefährlichen
Inhaltsstoffen kontaminierten Flüssigkeiten
zum Zwecke weiterer Untersuchungen beispielsweise in eine Pipette
saugen zu können, ohne
das Leben und die Gesundheit des untersuchenden Laborpersonals zu
gefährden.
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So
ist beispielsweise bereits eine Labor-Pumpeinheit bekannt, bei der
die Pumpe, die dazugehörige
netzunabhängige
Stromversorgung und die zur Steuerung der Pumpe und des Ansaugvorgangs
benötigten
Bedienelemente in einem pistolengriffartigen Gehäuse untergebracht sind. Diese
vorbekannte Pumpeinheit ist jedoch derart schwer, dass das untersuchende
Laborpersonal mit dieser Pumpeinheit nicht über einen längeren Zeitraum ständig hantie ren
kann.
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Man
hat daher auch bereits eine Labor-Pumpeinheit geschaffen, die in
ein Hand- und einen Pumpenteil funktional aufgeteilt ist, um dabei
das Handteil möglichst
leicht und entsprechend bedienungsfreundlich ausgestalten zu können.
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Bei
einigen der vorbekannten Labor-Pumpeinheiten wird die Pumpleistung
durch eine Querschnittsveränderung
in der Saugleitung an das vergleichsweise geringe maximale Aufnahmevolumen der
verwendeten Pipette oder dergleichen Fluidaufnahme angepasst. Eine
solche Querschnittsverengung lässt
anschließend
jedoch nur wenig Spielraum, um mittels eines in die Saugleitung
zwischengeschalteten Regelventils eine Feinregulierung vorzunehmen.
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Labor-Pumpeinheiten,
deren Bestandteile in einem pistolengriffartigen Gehäuse zusammengefasst
sind, haben darüber
hinaus den Nachteil, dass die in der Pipette angesaugte Flüssigkeit
nach Durchführung
der Untersuchungen aus der Pipette entfernt und probenweise getrennt
von der Labor-Pumpeinheit jeweils einzeln entsorgt werden müssen.
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Es
besteht daher insbesondere die Aufgabe, eine Labor-Pumpeinheit der
eingangs erwähnten
Art zu schaffen, die eine wesentlich einfachere und anwenderfreundliche
Handhabung erlaubt.
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Eine
erfindungsgemäße Lösung dieser
Aufgabe sieht insbesondere vor, dass an die mit der Pipette oder
dergleichen Fluidaufnahme einerseits und der Pumpe andererseits
verbundene Saug- und/oder Druckleitung eine Nebenleitung angeschlossen
ist, die zur Atmosphäre
hin offen ausgebildet ist und die zur Begrenzung der angesaugten
oder ausgestoßenen
Luftmenge eine Drosselstelle aufweist. Durch die zumindest eine
erfindungsgemäß vorgesehene Nebenleitung
wird die Ansaug- und/oder Ausstoßgeschwindigkeit in der Saug-
und/oder Druckleitung auf einen maximalen Wert begrenzt. Zum genauen
Pipettieren darf nämlich
die Ansauggeschwindigkeit einen maximalen Wert nicht überschreiten;
deshalb wird bei der erfindungsgemäßen Labor-Pumpeinheit der zum
Ansaugen erforderliche Unterdruck auf einen maximalen Wert begrenzt.
Dieser Unterdruck kann mittels der Drosselstelle erzeugt und konstant gehalten
werden, die in der zur Saugleitung führenden Nebenleitung vorgesehen
ist. Um auch beim Entleerungsvorgang insbesondere eine flüssige Probe nicht
in die Umgebung spritzen zu lassen, darf auch die Ausstoßgeschwindigkeit
einen maximalen Wert nicht überschreiten.
Deshalb wird auch der zum Ausstoßen erforderliche Überdruck
auf einen maximalen Wert begrenzt. Dieser Überdruck wird mittels der Drosselstelle
erzeugt und konstant gehalten, die in der von der Druckleitung abgehenden
Nebenleitung vorgesehen ist. Die Pumpe der erfindungsgemäßen Labor-Pumpeinheit
wird somit saug- und druckseitig im „offenen" Pumpenbetrieb mit einem genau eingestellten
Leitungsdruck in der Saug- und/oder der Druckleitung betrieben,
der von der Pumpe nicht über-
beziehungsweise unterschritten werden kann.
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Um
beim Pipettieren die Ansauggeschwindigkeit an die verschiedenen
Größen der
Pipetten oder dergleichen Fluidaufnahmen anpassen zu können, ist
es vorteilhaft, wenn in die Saugleitung in Strömungsrichtung vor dem mit der
Nebenleitung verbundenen Leitungsknoten ein Regelventil angeordnet
ist, welches als Drosselventil eine Querschnittsveränderung
in der Saugleitung erlaubt.
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Um
auch beim Entleeren der Pipette die Ausstoßgeschwindigkeit an die verschiedenen
Größen der
Pipetten oder dergleichen Fluidaufnahmen anpassen zu können, ist
es zweckmäßig, wenn
in die Druckleitung in Strömungsrichtung
nach dem mit der Nebenleitung verbundenen Leitungsknoten ein Regelventil
angeordnet ist, welches als Drosselventil eine Querschnittsveränderung
im Bereich der Druckleitung erlaubt. So kann die Pipettiergeschwindigkeit exakt
zwischen Null und einem, durch die Drosselstelle eingestellten Maximal-
oder Minimalwert eingeregelt werden.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn im Bereich des zur Atmosphäre hin offenen
Leitungsendbereiches der Nebenleitung(en) ein Luftfilter und/oder
Geräuschdämpfer vorgesehen
ist. Im Laborbereich empfiehlt sich insbesondere eine Geräuschdämpfer, um
das zu untersuchende Laborpersonal nicht durch einen hohen Lärmpegel
unnötig
zu stören.
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Nach
einem weiteren Lösungsvorschlag
von eigener schutzwürdiger
Bedeutung ist insbesondere vorgesehen, dass die Pumpe saugseitig
wahlweise mit der Pipette oder dergleichen Fluidaufnahme oder mit
einer Absaugleitung verbindbar ist, die mit einem Sammelbehälter und/oder
mit einer Filtriereinrichtung verbunden ist. Mit Hilfe dieser erfindungsgemäßen Labor-Pumpeinheit
kann nicht nur ein Pipettieren, d.h. ein Ansaugen der Probe in die
Pipette und ein Entleeren der Probe aus der Pipette, erfolgen, – vielmehr
lassen sich diese Proben nach der Untersuchung im Sammelbehälter zwischenlagern
und anschließend
bequem entsorgen.
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Sehr
oft müssen
gerade im bio-chemischen Labor Nährlösungen gereinigt,
d.h. filtriert werden. Bei entsprechender pneumatischer Verschaltung kann
daher die erfindungsgemäße Labor-Pumpeinheit
auch als Vakuumeinheit für
Filtrationsprozesse benutzt werden, wenn die Absaugleitung mit einer dazu
benötigten
Filtriereinrichtung verbunden wird. Danach wird die Nährlösung beispielsweise
pipettiert und auf eine Probenlösung
gebracht, um anhand dieser Probe beispielsweise die Wirksamkeit
verschie dener Antibiotika oder anderer Wirkstoffe zu testen.
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Die
einfache Handhabbarkeit der erfindungsgemäßen Labor-Pumpeinheit wird
begünstigt,
wenn in die Saugleitung ein Zwei- oder Mehrwegeventil zwischengeschaltet
ist, welches die Pumpe saugseitig wahlweise entweder mit der Pipette
oder dergleichen Fluidaufnahme oder mit der Absaugleitung verbindet.
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Um
die Handhabbarkeit der erfindungsgemäßen Labor-Pumpeinheit noch
zusätzlich
zu vereinfachen, ist es zweckmäßig, wenn
die Ansaugöffnung
der Saugleitung und die Auslassöffnung
der Druckleitung in einem mit der Pipette oder dergleichen Fluidaufnahme
verbindbaren und vorzugsweise pistolengriffförmig ausgestalteten Adapter
angeordnet sind und wenn der Adapter zumindest ein Ventil hat zur
wahlweisen Verbindung der Pipette oder dergleichen Fluidaufnahme
mit der Saug- oder der Druckleitung.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
gemäß der Erfindung
sieht vor, dass die Pumpe als Membranpumpe, insbesondere als Formmembranpumpe, ausgestaltet
ist. Eine solche Membranpumpe zeichnet sich durch ihren geräuscharmen
Lauf aus und eignet sich daher besonders für den Laborbereich.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles
in Verbindung mit den Ansprüchen
sowie der Zeichnung. Die einzelnen Merkmale können je für sich oder zu mehreren bei
einer Ausführungsform
gemäß der Erfindung
verwirklicht sein.
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In
der einzigen Figur ist eine Labor-Pumpeinheit 1 dargestellt,
die funktional in ein pistolengriffförmiges Handteil 2 und
ein Pumpenteil aufgeteilt ist. Durch diese funktionale Aufteilung
kann das Handteil 2 besonders leicht ausgestaltet und bequem
zu handhaben sein.
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Die
hier dargestellte Labor-Pumpeinheit 1 ist zum Absaugen
eines insbesondere mit Krankheitserregern oder anderen lebensgefährlichen
Inhaltsstoffen kontaminierten, gasförmigen oder flüssigen Fluids
bestimmt; sie weist dazu eine vorzugsweise als Membranpumpe und
insbesondere als Formmembranpumpe ausgestaltete Pumpe 3 auf,
die saugseitig mit einer Pipette 4 oder dergleichen Fluidaufnahme lösbar verbindbar
ist.
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Die
hier dargestellte Labor-Pumpeinheit 1 hat eine mit der
Saugseite der Pumpe 3 verbundene Saugleitung 6 und
eine an die Druckseite der Pumpe 3 angeschlossene Druckleitung 7.
Sowohl die Ansaugöffnung
der Saugleitung 6 als auch die Auslassöffnung der Druckleitung 7 sind
in dem als Adapter dienenden Handteil 2 angeordnet, das
mit der Pipette 4 oder dergleichen Fluidaufnahme lösbar verbindbar ist.
In den im Handteil geführten
Leitungsabschnitten der Saug- und der Druckleitung 6, 7 ist
jeweils ein Sperrventil zwischengeschaltet, welches Sperrventile
wechselweise betätigbar
sind.
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Wird
das in die Saugleitung 6 zwischengeschaltete Sperrventil
im Handteil 2 geschlossen, ist gleichzeitig die Druckleitung 7 freigeschaltet,
um das in der Pipette 4 oder dergleichen Fluidaufnahme
befindliche Fluid auszustoßen.
Ist demgegenüber
das in der Druckleitung 7 angeordnete Sperrventil geschlossen,
wird gleichzeitig die Saugleitung 6 freigeschaltet, um
eine flüssige
oder gasförmige
Probe in die Pipette 4 oder dergleichen Fluidaufnahme ansaugen
zu können.
An die jeweils mit der Pipette 4 einerseits und der Pumpe 3 andererseits
verbundenen Saug- und Druckleitungen 6, 7 sind
Nebenleitungen 9, 10 angeschlossen, die zur Atmosphäre hin offen ausgebildet
sind und die zur Begrenzung der angesaugten oder ausgestoßenen Luftmenge
jeweils eine Drosselstelle 11, 12 aufweisen. Durch
diese Nebenleitungen 9, 10 und die darin vorgesehenen
Drosselstellen 11, 12 wird die Ansauggeschwindigkeit
in der Saugleitung 6 beziehungsweise die Ausstoßgeschwindigkeit
in der Druckleitung 7 auf einen maximalen Wert begrenzt.
Zum genauen Pipettieren darf nämlich
die Ansauggeschwindigkeit in der Saugleitung 6 einen maximalen
Wert nicht überschreiten,
so dass der zum Ansaugen erforderliche Unterdruck auf einen maximalen
Wert (x bis y mbar), zum Beispiel auf 100 mbar zu begrenzen ist.
Dieser Unterdruck in der Saugleitung wird mittels der Drosselstelle 11 erzeugt
und konstant gehalten.
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Damit
beim Entleerungsvorgang die in der Pipette befindliche Fluid-Probe
nicht in die Umgebung spritzen kann, darf die Ausstoßgeschwindigkeit in
der Druckleitung 7 einen maximalen Wert nicht überschreiten.
Deshalb wird auch der zum Ausstoßen erforderliche Überdruck
auf einen maximalen Wert (x-y mbar), zum Beispiel auf 50 mbar, begrenzt. Dieser Überdruck
in der Druckleitung 7 wird mittels der Drosselstelle 12 erzeugt
und konstant gehalten.
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Während des
Ansaugvorganges wird die zu untersuchende Flüssigkeit über die Saugleitung 6 in die
Pipette 4 gesaugt, wobei die dabei angesaugte Luft über die
Druckleitung 7 und die Nebenleitung 10 durch die
Drosselstelle 12 und den Geräuschdämpfer 15 ausgestoßen wird.
Während
des Entleerens der Pipette 4 wird die zum Entleeren benötigte Luft durch
die Drosselstelle 11 und den ihr zugeordneten Geräuschdämpfer 15 durch
die Nebenleitung 9 und die Saugleitung 6 angesaugt
und durch die Druckleitung 7 in die mit dem Handteil 2 lösbar verbundene Pipette 4 eingeblasen.
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In
die Saugleitung 6 ist in Strömungsrichtung vor dem mit der
Nebenleitung 9 verbundenen Leitungsknoten ein Regelventil 13 angeordnet. Über das Regelventil 13 läßt sich
der Querschnitt in der Saugleitung 6 derart verändern, dass
die Ansauggeschwindigkeit in der Saugleitung 6 an die verschiedenen
Größen der
Pipetten oder dergleichen Fluidaufnahmen anzupassen ist oder angepaßt werden
kann.
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Auch
in die Druckleitung 7 ist in Strömungsrichtung nach dem mit
der Nebenleitung 10 verbundenen Leitungsknoten ein Regelventil 14 angeordnet,
dass zur Querschnittsveränderung
in der Druckleitung 7 und zur Anpassung der Ausstoßgeschwindigkeit
an die verschiedenen Pipettengrößen bestimmt
ist.
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Im
Bereich der zur Atmosphäre
hin offenen Leitungsendbereiche der Nebenleitungen 9, 10 ist sind
die Geräuschdämpfer 15 vorgesehen,
die auch als Luftfilter ausgestaltet sein können.
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Mit
Hilfe eines in die Saugleitung 6 zwischengeschalteten Mehrwege-Ventils 5 kann
die Pumpe 3 saugseitig wahlweise entweder mit der Pipette 4 oder dergleichen
Fluidaufnahme oder mit einer Absaugleitung 8 verbunden
werden, in die ein Tropfenabscheider und/oder Sammelbehälter 16 zwischengeschaltet
ist. Bei entsprechender Verschaltung des Mehrwege-Ventils 5 kann
die Labor-Pumpeinheit 1 auch als
Vakuumeinheit für
allgemeine Filtrationsprozesse benutzt werden, wenn die Absaugleitung 8 an
ihrem der Pumpe 3 abgewandten Leitungsende mit einer Filtriereinrichtung
verbunden ist. Durch die strichpunktierten Linien ist angedeutet,
dass diese Filtriereinrichtung bedarfsweise auch in Strömungsrichtung vor
dem Sammelbehälter 16 angeordnet
sein kann. Zweckmäßig ist
es, wenn zwischen dem Sammelbehälter 16 und
der Filtriereinrichtung ein hier nicht weiter dargestelltes Regelventil
zwischengeschaltet ist.
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Die
Ansaugöffnung
der Saugleitung 6 und die Auslassöffnung der Druckleitung 7 sind
in dem als pistolengriffförmigen
Handteil 2 ausgestalteten Adapter angeordnet. Durch Umschalten
der im Handteil 2 vorgesehenen und über zwei Druckknöpfe betätigbaren
Ventile kann wahlweise entweder der Ansaugvorgang oder der Entleerungsvorgang
begonnen oder abgeschlossen werden.
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Während das
pistolengriffförmige
Handteil 2 leicht ausgestaltet und bequem zu handhaben
ist, kann das Pumpenteil beispielsweise unter dem Labortisch integriert
und/oder als fahrbare mobile Station ausgestaltet werden. Durch
eine übersichtliche
Funktionsanzeige und durch vorteilhaft ausgestaltete und platzierte
Bedienelemente wird die leichte Bedienbarkeit der Labor-Pumpeinheit 1 sowohl
für Rechts- als
auch für
Linkshändler
begünstigt.
Durch die der Saug- und der Druckleitung 6, 7 zugeordneten
Nebenleitungen 9, 10 und den darin angeordneten Drosselstellen 11, 12 lässt sich
bei der hier dargestellten Labor-Pumpeinheit 1 die
Pipettiergeschwindigkeit besonders leicht und exakt in einem vergleichsweise
großen
Einstellbereich variieren.
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Dabei
ist die Pipettiergeschwindigkeit auf jede Größe der verwendeten Pipetten
oder dergleichen Flüssigkeitsaufnahmen
individuell derart einstellbar, dass stets die optimale Füll- und
Ausstoßgeschwindigkeit
schnell und bequem zu finden ist. Die hohe Leistungsfähigkeit
der Labor-Pumpeinheit 1 und die leichte Ausgestaltung ihres
Handteiles 2 ohne eine im Handteil 2 integrierte
Pumpe oder Batterie begünstigt
ein ermüdungsfreies
Arbeiten.
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Da
das Pumpenteil der Labor-Pumpeinheit unter dem Labortisch integriert
und beispielsweise auch am Netz angeschlossen werden kann, sind
keine Ladephasen zum Aufladen einer Batterie erforderlich. Da die
Labor-Pumpeinheit 1 ein Entsorgen der unter suchten Proben
im Sammelbehälter 16 erlaubt, ist
ein hoher Sicherheitsstandard erreichbar. Dieser hohe Sicherheitsstandard
wird noch begünstigt, wenn
der Sammelbehälter 16 als
ausschüttsichere und/oder
autoklavierbare Glasflasche ausgestaltet ist. Vorteilhaft ist es,
wenn die Labor-Pumpeinheit 1 einen Sterilfilter hat, der
ein Einsaugen von Flüssigkeit
in die Labor-Pumpeinheit 1 und
insbesondere in dessen Pumpenteil verhindert.
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Bevorzugt
wird eine Ausführungsform,
bei der die Labor-Pumpeinheit 1 eine chemiefeste und entsprechend
langlebige Membranpumpe 2 aufweist, die sich auch durch
ihre leise Betriebsweise auszeichnet. Es ist ein besonderer Vorteil
der hier dargestellten Labor-Pumpeinheit 1, dass diese
sowohl das Pipettieren als auch das Ausstoßen der verwendeten Flüssigkeitsproben
und das Entsorgen dieser Proben nach durchgeführter Untersuchung erlaubt
und somit drei Geräte
in einer Geräteeinheit
zusammenfasst.
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Dabei
wird die Labor-Pumpeinheit 1 saug- und druckseitig im „offenen" Pumpenbetrieb mit
einem genau eingestellten Leitungsdruck in der Saug- und/oder Druckleitung
(6, 7) betrieben, der von der Pumpe (3)
nicht über-
oder unterschritten werden kann.