ES2274349T3 - Dispositivo pipeteado seguro contra goteo y procedimiento de pipeteado seguro contra goteo. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de dosificación de líquido, en particular dispositivo de pipeteado para aspirar y dispensar líquidos (20), comprendiendo el dispositivo: - un recipiente (14, 16, 18) lleno al menos en parte de un gas (24) y que presenta una abertura (22) a través de la cual se recoge líquido (20) en el recipiente (14, 16, 18) o se le entrega desde éste, estando encerrada la cantidad (24) del gas por las paredes (14a, 16a, 18b) del recipiente y por el propio líquido (20) cuando este líquido (20) ha sido recogido, - un dispositivo (14, 32) de variación de la presión del gas para variar la presión del gas en el recipiente (14, 16, 18), - un dispositivo (26) de captación de magnitudes de estado para captar al menos una magnitud de estado del gas (24) en el recipiente (14, 16, 18), y - un dispositivo de control (30) que activa el dispositivo (14, 32) de variación de la presión del gas en función de la magnitud de estado captada por el dispositivo (26) de captación de magnitudes de estado, caracterizado porque el dispositivo de control (30) es un dispositivo de regulación (30) que está concebido para activar el dispositivo (14, 32) de variación de la presión del gas en función de la magnitud de estado captada, al menos durante un segmento de tiempo de regulación entre la recogida de líquido y la entrega de líquido, de tal manera que la presión real del gas en el recipiente (14, 16, 18) durante el segmento de tiempo de regulación sea mantenida sustancialmente en una presión de gas nominal prederminada.
Description
Dispositivo pipeteado seguro contra goteo y
procedimiento de pipeteado seguro contra goteo.
La presente invención concierne a un dispositivo
de dosificación de líquido, especialmente un dispositivo de
pipeteado para aspirar y dispensar líquidos, en donde el dispositivo
comprende:
- un recipiente lleno al menos parcialmente de
un gas, que presenta una abertura a través de la cual se recoge
líquido en el recipiente o se le entrega desde éste, estando
encerrada la cantidad del gas, con el líquido recogido, por medio
de paredes del recipiente y por el propio líquido,
- un dispositivo de variación de la presión del
gas para variar la presión del gas en el recipiente,
- un dispositivo de captación de magnitudes de
estado para captar al menos una magnitud de estado del gas en el
recipiente y
- un dispositivo de control que activa el
dispositivo de variación de la presión del gas en función de la
magnitud de estado captada por el dispositivo de captación de
magnitudes de estado.
Asimismo, la presente invención concierne a un
procedimiento para evitar pérdidas de gotas en dispositivos de
dosificación de líquido.
Un dispositivo de la clase citada al principio
es conocido por el documento DE 44 21 303 A1. Se revela allí un
dispositivo de pipeteado que aspira una cantidad de líquido hacia
adentro de un segmento de una punta de pipeteado o que la hace
salir de éste. Esto se realiza variando la presión de un gas
encerrado entre un pistón, paredes de cilindro y el líquido.
Para poder recoger la cantidad de líquido con la
mayor exactitud posible, se miden la presión de gas encerrado y la
presión ambiente reinante. A partir de los valores medidos se
calcula un valor de corrección teniendo en cuenta la configuración
geométrica del cilindro y de la punta de pipeteado para obtener del
modo más exacto posible el trayecto a recorrer por el pistón como
valor nominal para el control del movimiento del pistón. El sistema
de control induce seguidamente un movimiento del pistón sobre la
base del valor nominal corregido.
Asimismo, de conformidad con la descripción del
documento DE 44 21 303 1, puede pensarse en vigilar también la
presión del gas entre el pistón y la cantidad de líquido durante el
periodo de tiempo comprendido entre la terminación de la recogida
del líquido y el comienzo de la entrega del líquido para detectar
faltas de estanqueidad en la pipeta o similares.
Además, se conocen por el documento WO 97/02893
A1 un procedimiento y un dispositivo para corregir un error
dependiente de la temperatura en la dosificación de un líquido
entregado por una pipeta. El dispositivo comprende dos cámaras
unidas en serie una con otra por medio de un paso de gas,
concretamente una primera cámara en la punta de pipeteado y una
segunda cámara en el sistema de pistón-cilindro con
el que está unida la punta de pipeteado. La punta de pipeteado
provista de una abertura se sumerge en el líquido para recoger éste.
Una pared del recipiente de la segunda cámara está formada por un
pistón móvil. La segunda cámara está completamente llena de gas y
la primera cámara está al menos en parte llena de gas. La cantidad
de gas está encerrada en las dos cámaras entre el pistón y el
líquido.
Para corregir un error de condicionado por la
temperatura en el volumen del líquido aspirado, el documento WO
97/02893 A1 propone medir la variación de temperatura del gas que
circula de la primera a la segunda cámara al recoger el líquido a
consecuencia del movimiento del pistón y corregir la variación del
volumen provocada por el movimiento del pistón en la segunda cámara
sobre la base de la variación de temperatura medida durante el
proceso de recogida de líquido. A este fin, está previsto al menos
un sensor de temperatura. El procedimiento conocido por el
documento WO 97/02893 A1 sirve únicamente para corregir el
movimiento del pistón durante la recogida de líquido.
Como estado de la técnica adicional cabe
remitirse al documento EP 0 747 689 B1. Este muestra un dispositivo
y un procedimiento para extraer un líquido de un recipiente
herméticamente cerrado. Además del líquido, el recipiente
herméticamente cerrado contiene una cantidad de gas. Mientras se
extrae el líquido del recipiente se vigila la presión del gas en el
interior del recipiente por medio de un sensor de presión.
Previamente, se lleva la presión de gas en el interior del
recipiente sellado hasta la presión ambiente por perforación de la
junta de sellado por una aguja hueca.
La presente solicitud se basa en el problema
siguiente:
En recipientes en los que se entrega o se recoge
una cantidad de líquido por variación de la presión de un gas
encerrado por las paredes del recipiente y por el líquido, se
mantiene el líquido en parte durante un tiempo considerable en el
recipiente entre un proceso de recogida de líquido y un proceso de
entrega de líquido, por ejemplo para superar trayectos de
transporte. Durante este tiempo, la diferencia de presión entre la
presión ambiente y la presión de la cantidad de gas encerrada, así
como las fuerzas de rozamiento y de adherencia actuantes entre el
líquido y la pared humedecida mantienen el líquido en el recipiente.
La diferencia de presión entre la presión ambiente y la presión del
gas en el interior del recipiente representa aquí la máxima
proporción en la fuerza que mantiene el líquido en el
recipiente.
Mientras se mantiene el líquido en el
recipiente, se puede variar la presión del gas encerrado en el
recipiente debido a la evaporación o debido a procesos de
compensación de temperatura.
Si se evapora, por ejemplo, líquido recogido,
aumenta entonces la presión del gas en el recipiente. La presión
del gas aumenta entonces generalmente en mayor medida que aquélla en
la que disminuye la fuerza del peso de líquido aún no
evaporado.
Si se recoge un líquido caliente en el
recipiente, éste se enfría cediendo calor al gas encerrado en el
recipiente. Este calentamiento conduce a su vez a un aumento de la
presión del gas encerrado.
Los procesos descritos pueden conducir a que una
parte de la cantidad de líquido recogida sea expulsada de manera no
deseada del recipiente por efecto de la presión del gas incrementada
en medida no deseada. El líquido expulsado sale entonces del
recipiente en forma de gotas. Como consecuencia, a pesar de
cantidades de líquido inicialmente recogidas en forma correcta, se
pueden entregar cantidades de líquido indeseablemente erróneas.
Por tanto, el cometido de la presente invención
consiste en proporcionar una enseñanza técnica con la cual un
líquido cargado dosificadamente en un recipiente se pueda mantener
en el recipiente durante largo tiempo sin pérdida de gotas. De este
modo, se pueden recorrer, por ejemplo, amplios trayectos de
transporte o bien el dispositivo de dosificación de líquido puede
mantenerse parado sin pérdida de líquido dosificado después de la
recogida del líquido para intervenciones importantes necesarias a
corto
plazo.
plazo.
Este problema se resuelve según un primer
criterio por medio de un dispositivo de dosificación de líquido del
género expuesto en que el dispositivo de control es un dispositivo
de regulación que está concebido para activar el dispositivo de
variación de la presión de gas en función de la magnitud de estado
captada, al menos durante un segmento de tiempo de regulación entre
la recogida de líquido y la entrega de líquido, de tal manera que
se mantenga la presión real del gas en el recipiente sustancialmente
a una presión de gas nominal predeterminada durante el intervalo de
tiempo de regulación.
Con "sustancialmente" deberán quedar
abarcadas en esta solicitud desviaciones insignificantes, por
ejemplo desviaciones condicionadas por las tolerancias o
desviaciones atribuibles al respectivo procedimiento de regulación
empleado (por ejemplo, regulación de dos puntos).
Es suficiente regular la presión del gas en el
recipiente a una presión de gas nominal predeterminada solamente
durante un intervalo de tiempo y no durante todo el tiempo entre la
recogida de líquido y la entrega de líquido, ya que los procesos de
evaporación o compensación de temperatura transcurren con lentitud.
Además, en ambos procesos se ajusta con el tiempo un estado de
equilibrio, de modo que la variación de la presión no regulada del
gas por evaporación o variación de temperatura a lo largo del tiempo
no se efectúa con velocidad constante, sino con velocidad
decreciente.
Preferiblemente, la presión del gas se mantiene
durante un segmento de tiempo de regulación en una presión de gas
nominal predeterminada, cuyo intervalo de tiempo de regulación
comprende un intervalo de tiempo en la primera mitad,
preferiblemente en el primer cuarto, del espacio de tiempo situado
entre el instante final del proceso de recogida de líquido y el
instante inicial del proceso de entrega de líquido. Los procesos de
evaporación y de compensación de temperatura se desarrollan aquí con
la máxima rapidez y provocan una variación más rápida de la presión
del gas, en comparación con un segmento de tiempo posterior entre la
recogida de líquido y la entrega de líquido. Por tanto, para
impedir con seguridad un goteo, es también ventajoso que el
segmento de tiempo de regulación comprenda el primer cuarto o en
particular ventajosamente la primera mitad del espacio de tiempo
situado entre el instante final del proceso de recogida de líquido y
el instante inicial del proceso de entrega de líquido.
En el caso de líquidos especialmente sensibles
puede conseguirse la máxima seguridad posible durante la fase de
retención entre el proceso de recogida de líquido y el proceso de
entrega de liquido cuando el segmento de tiempo de regulación
comprenda todo el espacio de tiempo situado entre el instante final
del proceso de recogida de líquido y el instante final de entrega
de líquido.
Dado que deberá suponerse que se ha recogido la
cantidad correcta de líquido, se puede evitar de manera sencilla
una pérdida de gotas de líquido durante la fase de retención entre
el proceso de recogida de líquido y el proceso de entrega de
líquido cuando la presión de gas nominal predeterminada sea menor o
igual que una presión de gas reinante en el recipiente en o cerca
del instante final del proceso de recogida de líquido.
No obstante, puede ser ventajoso dejar que se
atenúen primero los efectos dinámicos en el gas condicionados por
el movimiento del líquido y emplear como presión de gas nominal una
presión de gas posterior captada después del instante final del
proceso de recogida de líquido. El grado de proximidad temporal
entre la presión de gas reinante en el recipiente, empleada como
presión de gas nominal, en el instante final del proceso de recogida
de líquido depende de los parámetros presentes en el respectivo
proceso de dosificación, por ejemplo de un grado de saturación del
gas o de una diferencia de temperatura entre el gas y el líquido.
Sin embargo, se puede partir de la consideración de que en la
mayoría de los procesos de dosificación puede servir como presión
de gas nominal cualquier presión del gas que se presente en los diez
primeros segundos a partir del instante final del proceso de
recogida de líquido en el recipiente.
En principio, puede pensarse en captar cualquier
magnitud de estado del gas, por ejemplo la temperatura, el volumen
del gas o la presión del gas. Mediante ecuaciones correspondientes,
como la ecuación de los gases ideales o ecuaciones correspondientes
para describir variaciones de estado adiabáticas o politropas y
similares, las magnitudes de estado captadas pueden ponerse en
relación con la presión de gas reinante en el recipiente. Dado que,
como ya se ha dicho más arriba, la diferencia de presión entre la
presión ambiente y la presión del gas encerrado en el recipiente
aporta la porción principal a la permanencia del líquido en el
recipiente, es especialmente ventajoso captar la presión del gas en
el recipiente por medio de una disposición sensora de presión. Esto
proporciona la máxima exactitud de regulación. Por unidad sensora de
presión se entiende en el sentido de la presente solicitud un
equipo para medir la presión o al menos un sensor de presión.
El recipiente puede comprender una disposición
de pistón-cilindro y una punta de pipeteado
dispuesta en ésta, estando prevista entonces la disposición sensora
de presión en la disposición de pistón-cilindro por
motivos de costes. Por lo demás, cada punta de pipeteado tendría
que estar provista de una disposición sensora de presión y la
respectiva disposición sensora de presión tendría que acoplarse con
el equipo de regulación después de recibida la punta de pipeteado.
Esto representa un coste considerable.
Se puede pensar teóricamente en prever como
dispositivo de variación de la presión de gas una turbina que
insufle gas en el recipiente o lo descargue de éste. Sin embargo, en
la mayoría de los casos, el dispositivo de variación de la presión
del gas es un dispositivo mecánico con un accionamiento y un
componente accionado por éste que forma una parte de la pared del
recipiente, de modo que un movimiento del componente conduce a un
aumento o reducción del volumen de gas en el recipiente y, por
tanto, va ligado a una caída o un aumento de la presión del gas en
el recipiente. En este caso, una dirección de variación de la
presión del gas, es decir, aumentando o disminuyendo, lleva
asociada una dirección de movimiento del componente. Frecuentemente,
hay que vencer una holgura de movimiento al invertirse la dirección
de movimiento del componente.
La holgura de movimiento mencionada puede ser a
su vez causa de inexactitudes en la cantidad de líquido recogida o
entregada, por ejemplo cuando la cantidad de líquida entregada o
recogida se calcule con ayuda del movimiento de accionamiento o de
otras magnitudes captadas relacionadas con el accionamiento. En
efecto, debido a la holgura de movimiento están presentes
actividades de accionamiento que no provocan realmente ninguna
variación de la presión de gas ni, por tanto, ninguna variación de
la cantidad de líquido existente en el recipiente.
La inexactitud que se presente así posiblemente
en la cantidad de líquido recogida en el recipiente o entregada
desde éste puede ser reducida o incluso eliminada de manera
ventajosa construyendo el dispositivo de regulación para obtener la
holgura de movimiento de tal manera que éste, después de una primera
dirección de accionamiento, impulse el accionamiento en una segunda
dirección de accionamiento opuesta hasta que el dispositivo de
captación de magnitudes de estado capte una variación de la al
menos una magnitud de estado.
Para permitir una obtención de la presión de gas
lo más exacta posible, el dispositivo de regulación puede estar
construido para activar paso a paso el accionamiento durante la
obtención de la holgura de movimiento. Es posible así dejar que se
atenúen efectos dinámicos antes de una captación de la presión del
gas en el interior del recipiente.
La ventaja de un dispositivo de dosificación de
líquido construido de esta manera reside también en que cada
dispositivo de dosificación de líquido puede obtener individualmente
su holgura de movimiento inmanente al sistema. Preferiblemente, el
dispositivo de dosificación comprende un dispositivo de memoria, de
modo que la holgura de movimiento individualmente obtenida puede
ser archivada en el mismo y recuperada en el caso necesario. Cuando
el dispositivo de dosificación de líquido está pensado para su
utilización en condiciones ambiente variables, se pueden obtener
holguras de movimiento junto con otras magnitudes, con lo que en el
dispositivo de memoria se almacenan holguras de movimientos
obtenidas en función de otras magnitudes. Así, la holgura de
movimiento puede estar archivada en función de diferentes
temperaturas ambiente o/y presiones ambiente o/y duraciones del
funcionamiento o/y posiciones del componentes, etc. Es también
ventajoso obtener primero la respectiva holgura de movimiento antes
de una utilización creadora de valor con ayuda de una dosificación
de líquidos de ensayo, como, por ejemplo, agua o similares, de modo
que la holgura de movimiento sea entonces conocida durante el
funcionamiento de dosificación real. Se evita así una pérdida de
líquidos posiblemente valiosos para la determinación de la holgura
de movimiento.
El componente anteriormente mencionado, que
puede ser movido por el accionamiento, puede ser un pistón móvil
que forme un segmento de la pared del recipiente. Sin embargo, puede
ser también una pared de un fuelle unido con el recipiente.
Según otro criterio, el problema antes citado se
resuelve también por medio de un procedimiento para evitar pérdidas
de gotas en dispositivo de dosificación de líquido, especialmente
dispositivos de pipeteado, que presenta los pasos siguientes, los
cuales se ejecutan al menos en un segmento de tiempo del espacio de
tiempo situado entre el proceso de recogida de líquido y el proceso
de entrega de líquido:
- captación de al menos una magnitud de estado
de un gas que está sustancialmente encerrado en un recipiente de
recogida de líquido del dispositivo de dosificación de líquido entre
las paredes de dicho recipiente y el líquido, y
- regulación de la presión del gas en función de
la magnitud de estado captada de tal manera que la presión real del
gas coincida sustancialmente con una presión de gas nominal
predeterminada.
Dado que el procedimiento está en estrecha
relación con el dispositivo anteriormente descrito, se hace
referencia a la descripción anterior del dispositivo de
dosificación de líquido según la invención para obtener una
explicación complementaria del procedimiento y de las ventajas que
pueden lograrse con éste.
Es cierto que el paso de regulación para regular
la presión del gas llevándolo a una presión de gas nominal conocida
de antemano puede comenzar ya antes del final del proceso de
recogida de líquido. Sin embargo, para evitar pérdidas de gotas
entre la recogida de líquido y la entrega de líquido es importante
que el paso de captación y el paso de regulación se desarrollen
entre el instante final del proceso de recogida de líquido y el
instante inicial del proceso de entrega de líquido. Por los motivos
anteriormente expuestos, la presión del gas puede regularse
ventajosamente en un segmento de tiempo que comprenda un intervalo
de tiempo en la primera mitad, preferiblemente en el primer cuarto
del espacio de tiempo situado entre el instante final del proceso
de recogida de líquido y el instante inicial del proceso de entrega
de líquido. Se obtiene la máxima seguridad posible cuando el paso
de captación y el paso de regulación se ejecutan durante todo el
espacio de tiempo situado entre los instantes citados.
Cuando el dispositivo de dosificación de líquido
es de la clase de construcción anteriormente descrita, en la que un
componente que forma un segmento de la pared del recipiente puede
ser puesto en movimiento por un accionamiento y un movimiento del
componente provoca una variación de la presión del gas, el paso de
regulación comprende ventajosamente en una ejecución concreta una
activación del accionamiento en función de la magnitud de estado
captada.
Con ayuda del procedimiento según la invención
se puede determinar una holgura de movimiento anteriormente
descrita haciendo para ello que, después de una primera dirección de
accionamiento, el accionamiento sea activado en una segunda
dirección de accionamiento opuesta hasta que el dispositivo de
captación de magnitudes de estado capte una variación de la al
menos una variación de estado. Para evitar efectos dinámicos
posiblemente perturbadores durante la captación de la al menos una
magnitud de estado, la activación del accionamiento en la segunda
dirección de accionamiento pueda realizarse paso a paso, estando
asociada a cada paso de activación una captación de la al menos una
magnitud de estado, preferiblemente la captación de la al menos una
magnitud de estado después de la activación del accionamiento.
Se puede lograr una exactitud lo más alta
posible durante la determinación de la holgura de movimiento
captando otras magnitudes durante la determinación de la holgura de
movimiento, como, por ejemplo, la posición del componente con
relación al recipiente o/y una temperatura, especialmente la
temperatura ambiente, o/y la presión ambiente.
Ventajosamente, se archivan la al menos una
holgura de movimiento obtenida, eventualmente junto con las demás
magnitudes anteriormente citadas asociadas a la respectiva holgura
de movimiento que ha de archivarse. En caso necesario, se puede
recuperar de la memoria después la holgura de movimiento,
eventualmente en función de parámetros de funcionamiento
actualmente presentes, y se puede tener en cuenta dicha holgura para
la activación del accionamiento.
Por los motivos anteriormente citados, para una
regulación de la presión del gas es de especial ventaja la
captación directa de la misma sin rodeos a través de otras
magnitudes de estado.
Además, no deberá quedar excluido que, para una
captación redundante de la presión del gas, se capten otras
magnitudes de estado, como, por ejemplo, la temperatura o el volumen
de gas, y que el dispositivo de dosificación de líquido esté
provisto de sensores correspondientes. Esto permite una comprobación
recíproca de la aptitud funcional de los sensores empleados,
especialmente de la disposición sensora de presión.
En lo que sigue, se explica la presente
invención con más detalle haciendo referencia a los dibujos
adjuntos. Representan:
La figura 1, una representación esquemática de
un dispositivo de dosificación de líquido según la invención,
Las figuras 2a y b, un desarrollo esquemático de
una regulación de la presión de gas reinante en el recipiente según
la presente invención y
Las figuras 3a y b, gráficos que muestran la
presión relativa de un gas encerrado en un recipiente en función de
la posición de un componente móvil que influye sobre la presión del
gas, durante la determinación de una holgura de movimiento.
En la figura 1 se ha designado en general con 10
un dispositivo de dosificación de líquido según la invención. El
dispositivo 10 de dosificación de líquido comprende un sistema 12 de
pistón-cilindro con un pistón 14 que va guiado de
forma móvil en un cilindro 16 en la dirección de la flecha doble
K.
En el cilindro 16 está alojada una punta de
pipeteado recambiable 18 en la que está presente un líquido 20. La
punta de pipeteado 18 forma junto con el cilindro 16 y el pistón 14
un recipiente de recogida del líquido 20.
En el extremo longitudinal 18a alejado del
cilindro la punta de pipeteado 18 presenta una abertura 22 a través
de la cual se ha recogido el líquido 20 en la punta de pipeteado 18
y se le puede entregar nuevamente desde ésta.
El pistón 14 se aplica de manera sustancialmente
hermética al gas a la pared interior 16a del cilindro 16. La
superficie 14a del pistón que mira hacia la punta de pipeteado 18
forma una pared de limitación del recipiente.
Entre la superficie 20 del líquido, la
superficie 14a del pistón, la pared interior 16a del cilindro y la
pared interior 18b de la punta de pipeteado está encerrado un gas
24, por ejemplo aire. En vez de aire, se puede emplear también otro
gas cualquiera, por ejemplo nitrógeno o un gas noble, en caso de
que, en cualquier circunstancia, deban evitarse reacciones con el
líquido 20 que se ha de recoger.
El líquido 20 ha sido aspirado de manera en sí
conocida hacia la punta de pipeteado 18 a través de la abertura 22
por inmersión de dicha abertura 22 en una reserva de líquido y
movimiento del pistón 14 mientras está sumergida la abertura, de
tal manera que se agrande el volumen del gas encerrado 24. La punta
de pipeteado 18 de la figura 1, como también de las figuras 2a y b,
ha concluido ya la recogida de líquido y no está ya sumergida en la
reserva de líquido.
Con el espacio interior del recipiente está
unido un sensor de presión 26 para captar la presión del gas
encerrado 24. Es cierto que en principio puede pensarse en prever
un sensor de presión en la punta de pipeteado, pero, por motivos de
coste, es más ventajoso prever el sensor de presión 26 en el
cilindro 16 -no cambiable en contraste con la punta de pipeteado
18- y hacer que dicho sensor funcione permanentemente.
El sensor de presión 26 capta la presión del gas
24 y suministra por la línea 28 una señal representativa de la
presión del gas a un dispositivo de regulación 30 que está concebido
para hacer que funcione un accionamiento 32 para desplazar el
pistón 14 en la dirección de la flecha doble K en función de una
señal suministrada por el sensor de presión 26.
El sensor de presión 26 puede suministrar
entonces al equipo de regulación 30 un valor absoluto de la presión
del gas 24 o bien puede suministrar un valor relativo, por ejemplo
referido a la presión ambiente. El valor de presión captado por el
sensor de presión 26 y suministrado por el equipo de regulación 30
está insinuado por una aguja 34.
En la figura 2a se insinúa el modo en que se
evaporan partículas de líquido V desde la superficie 20a hacia el
espacio ocupado por el gas 24. Además, el líquido 20 cede calor W al
gas 24. Aumenta así la presión del gas 24 en el recipiente formado
por el cilindro 16, el pistón 14 y la punta de pipeteado 18. Este
aumento de presión es captado por el sensor de presión 26, tal como
se insinúa mediante la posición de la aguja 34 modificada en
comparación con la figura 1. Sin ninguna intervención de regulación,
este aumento de presión conduciría a una expulsión de líquido 24
hacia fuera de la abertura 22.
El equipo de regulación 30 mueve al pistón en la
dirección de la flecha 36 en la figura 2b en función del valor de
presión suministrado a dicho equipo por el sensor de presión a
través de la línea 28 y agranda el volumen del gas 24 en el
recipiente formado por los elementos 14, 16, 18 hasta que se alcance
una presión de gas nominal predeterminada explicada más adelante.
Se reduce así el aumento de presión debido a evaporación y
transmisión de calor. La presión del gas 24 alcanza nuevamente el
valor que, inmediatamente después de la recogida de líquido 20 en
la punta de pipeteado 18, ha reinado en el interior del recipiente
constituido por el pistón 14, el cilindro 16 y la punta de
pipeteado 18. El sitio original en el que se encontraba la pared
14a del pistón antes de la corrección se ha indicado con 14a'.
Como presión de gas nominal se emplea idealmente
la presión que reina en el recipiente en el instante del final del
proceso de recogida de líquido. Dado que el aumento de presión por
evaporación o/y transmisión de calor no se produce comúnmente de
forma súbita, se puede emplear en general como presión de gas
nominal una presión de gas que reine en un espacio de tiempo de 10
segundos después del final del proceso de recogida de líquido en el
recipiente.
Los expertos entenderán que, al contrario del
ejemplo expuesto, el pistón puede desplazarse también hacia la
abertura 22 para aumentar la presión del gas 24, por ejemplo después
de la recogida de líquidos especialmente fríos que sustraigan calor
al gas encerrado 24 y reduzcan así la presión del mismo.
En las figuras 3a y 3b se han representado
evoluciones de señal como las que puede suministrar el sensor de
presión 26 al equipo de regulación 30 a través de la línea de datos
28 para la determinación de una holgura mecánica del accionamiento
32 y del pistón 14. En este caso, se ha registrado la presión
relativa del gas 24 en función de la posición relativa del
accionamiento 32 durante el movimiento del pistón 14 en la dirección
de la flecha doble K. Se puede apreciar fácilmente que, en lugar de
valores relativos, se puede registrar también la presión absoluta
del gas 24 en función de una posición absoluta del accionamiento 32.
La presión relativa puede estar referida, por ejemplo, a la presión
ambiente, que es captada con otro sensor. La posición relativa
puede estar referida a una posición cualquiera del pistón, por
ejemplo una posición de punto muerto superior o inferior.
El origen de coordenadas de cada representación
de las figuras 3a y 3b marca el punto de una inversión de la
dirección de movimiento del pistón. En la figura 3a el pistón se
mueve a lo largo del trayecto U en dirección a la abertura 22 de la
punta 18 de la pipeta hasta que en la posición relativa U_{0} se
puede captar un aumento de la presión relativa del gas 24 del
recipiente sumergido en un líquido o cerrado de otra manera. Esto
significa que un movimiento del accionamiento 32 produce un
movimiento del pistón 14 y, por tanto, un aumento de la presión del
gas 24 a partir del instante en el que el accionamiento, una vez
realizado el movimiento de aspiración del pistón, ha superado el
trayecto U al moverse en la dirección de expulsión.
En la figura 3b se representa la obtención de la
holgura durante un movimiento de aspiración, es decir, durante una
elevación del pistón 14 alejándose de la abertura 22 de la punta de
pipeteado 18. En este caso, el accionamiento 32, después de
impulsar el pistón 14 hacia fuera de la abertura 22, tiene que
superar primeramente el trayecto de holgura H hasta que en un punto
H_{0} el movimiento de accionamiento conduzca realmente también al
movimiento del pistón, de modo que, después de sobrepasar el
trayecto de holgura H, una actuación adicional del accionamiento
conduce a un descenso de la presión del gas 24 en el recipiente
sumergido o cerrado de otra manera.
Los trayectos de holgura U y H que se puedan
obtener así individualmente para cada dispositivo de dosificación
10 pueden archivarse en la memoria 34 del equipo de regulación 30.
La exactitud del control del accionamiento puede incrementarse aún
obteniendo holguras de movimiento en función de otras magnitudes y
archivándolas en la memoria 34 de manera que puedan ser
recuperadas. Por ejemplo, las holguras de movimiento pueden estar
depositadas en la memoria 34 en función de la dirección o/y en
función de la posición del pistón o/y en función de la temperatura
o/y en función de la presión, etc.
Claims (18)
1. Dispositivo de dosificación de líquido, en
particular dispositivo de pipeteado para aspirar y dispensar
líquidos (20), comprendiendo el dispositivo:
- un recipiente (14, 16, 18) lleno al menos en
parte de un gas (24) y que presenta una abertura (22) a través de
la cual se recoge líquido (20) en el recipiente (14, 16, 18) o se le
entrega desde éste, estando encerrada la cantidad (24) del gas por
las paredes (14a, 16a, 18b) del recipiente y por el propio líquido
(20) cuando este líquido (20) ha sido recogido,
- un dispositivo (14, 32) de variación de la
presión del gas para variar la presión del gas en el recipiente
(14, 16, 18),
- un dispositivo (26) de captación de magnitudes
de estado para captar al menos una magnitud de estado del gas (24)
en el recipiente (14, 16, 18), y
- un dispositivo de control (30) que activa el
dispositivo (14, 32) de variación de la presión del gas en función
de la magnitud de estado captada por el dispositivo (26) de
captación de magnitudes de estado,
caracterizado porque el dispositivo de
control (30) es un dispositivo de regulación (30) que está concebido
para activar el dispositivo (14, 32) de variación de la presión del
gas en función de la magnitud de estado captada, al menos durante
un segmento de tiempo de regulación entre la recogida de líquido y
la entrega de líquido, de tal manera que la presión real del gas en
el recipiente (14, 16, 18) durante el segmento de tiempo de
regulación sea mantenida sustancialmente en una presión de gas
nominal prederminada.
2. Dispositivo de dosificación de líquido según
la reivindicación 1, caracterizado porque el segmento de
tiempo de regulación comprende un intervalo de tiempo en la primera
mitad, preferiblemente en el primer cuarto, del espacio de tiempo
situado entre el instante final del proceso de recogida de líquido y
el instante inicial del proceso de entrega de líquido.
3. Dispositivo de dosificación de líquido según
la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el segmento de
tiempo de regulación comprende el primer cuarto, preferiblemente la
primera mitad, del espacio de tiempo situado entre el instante
final del proceso de recogida de líquido y el instante inicial del
proceso de entrega de líquido, y de manera especialmente preferida
todo el espacio de tiempo situado entre estos instantes.
4. Dispositivo de dosificación de líquido según
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
la presión de gas nominal predeterminada es más pequeña o igual que
una presión de gas reinante en el recipiente en el instante final
del proceso de recogida de líquido (14, 16, 18) o temporalmente
cerca del mismo.
5. Dispositivo de dosificación de líquido según
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
el dispositivo (26) de captación de magnitudes de estado es una
disposición sensora de presión (26).
6. Dispositivo de dosificación de líquido según
una de las reivindicaciones anteriores, en el que dispositivo (14,
32) de variación de la presión del gas es un dispositivo mecánico
con un accionamiento (32) y un componente (14) accionado por éste,
el cual forma una parte (14a) de la pared (14a, 16a, 18b) del
recipiente, de tal manera que se consigue una variación de la
presión del gas por movimiento del componente (14), estando asociada
una dirección de movimiento del componente (14) a una dirección de
variación de la presión del gas y habiendo que superar una holgura
de movimiento al producirse una inversión de la dirección de
movimiento del componente (14), caracterizado porque el
dispositivo de regulación (30) está concebido para obtener la
holgura de movimiento de tal manera que éste, después de una
primera dirección de accionamiento, impulse al accionamiento (32) en
una segunda dirección de accionamiento opuesta hasta que el
dispositivo (26) de captación de magnitudes de estado capte una
variación de la al menos una magnitud de estado.
7. Dispositivo de dosificación de líquido según
la reivindicación 6, caracterizado porque el dispositivo de
regulación (30) está concebido para activar paso a paso el
accionamiento (32) para obtener la holgura de movimiento.
8. Dispositivo de dosificación de líquido según
la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque comprende un
dispositivo de memoria (34) que está concebido para almacenar la
holgura de movimiento obtenida, especialmente junto con otras
magnitudes asociadas a la respectiva holgura de movimiento
obtenida.
9. Dispositivo de dosificación de líquido según
la reivindicación 8, caracterizado porque está concebido
para captar la posición del componente (14), estando concebido el
dispositivo de memoria (34) para almacenar cantidades de valores de
la holgura de movimiento obtenida y de una respectiva posición del
componente asociada a ésta.
10. Dispositivo de dosificación de líquido según
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
el componente (14) comprende un pistón móvil (14) que forma un
segmento (14a) de la pared del recipiente o/y porque el recipiente
(14, 16, 18) comprende una punta de pipeteado (18), preferiblemente
cambiable.
11. Procedimiento para evitar pérdidas de gotas
en dispositivos de dosificación de líquido (10), especialmente
dispositivos de pipeteado (10), que comprende los pasos siguientes,
que se ejecutan al menos en un segmento de tiempo entre el proceso
de recogida de líquido y el proceso de entrega de líquido:
- captación de al menos una magnitud de estado
de un gas (24) que está sustancialmente encerrado en un recipiente
(14, 16, 18) -que recoge un líquido (20)- del dispositivo de
dosificación de líquido (14, 16, 18) entre paredes (14a, 16a, 18b)
del recipiente y el líquido (20),
- regulación de la presión del gas (24) en
función de la magnitud de estado captada de tal manera que la
presión real del gas coincida sustancialmente con una presión de gas
nominal predeterminada.
12. Procedimiento según la reivindicación 11,
caracterizado porque el paso de captación y el paso de
regulación se efectúan durante un segmento de tiempo de regulación
que comprende un intervalo de tiempo en la primera mitad,
preferiblemente en el primer cuarto, del espacio de tiempo situado
entre el instante final del proceso de recogida de líquido y el
instante inicial del proceso de entrega de líquido, comprendiendo
dicho segmento de tiempo de manera especialmente preferida todo el
espacio de tiempo situado entre estos instantes.
13. Procedimiento según la reivindicación 11 ó
12, en el que el dispositivo de dosificación de líquido comprende
un dispositivo mecánico con un accionamiento y un componente (14)
accionado por éste, que forma un segmento (14a) de la pared del
recipiente y que actúa como un medio (14, 30, 32) para variar la
presión del gas, de tal manera que se consiga una variación de la
presión del gas por movimiento del componente (14),
caracterizado porque el paso de regulación comprende una
activación del accionamiento (32) en función de la magnitud de
estado captada.
14. Procedimiento según la reivindicación 13, en
el que una dirección de movimiento del componente (14) está
asociada a una dirección de variación de la presión del gas y en el
que hay que superar una holgura de movimiento al producirse una
inversión de la dirección de movimiento del componente (14),
caracterizado porque, para determinar la holgura del
movimiento, se procede, después de una primera dirección de
accionamiento, a activar el accionamiento (32) en una segunda
dirección de accionamiento opuesta hasta que el dispositivo (26) de
captación de magnitudes de estado capte una variación de la al
menos una magnitud de estado.
15. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado porque la activación del accionamiento (32) en
la segunda dirección de accionamiento se efectúa paso a paso,
estando asociada a cada paso de activación una captación de la al
menos una magnitud de estado.
16. Procedimiento según la reivindicación 14 ó
15, caracterizado porque durante la obtención de la holgura
de movimiento se captan otras magnitudes, como, por ejemplo, la
posición del componente (14) con relación al recipiente (14, 16,
18) o/y una temperatura, especialmente la temperatura ambiente.
17. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 14 a 16, caracterizado porque comprende un
paso de archivado de la holgura de movimiento obtenida,
eventualmente junto con otras magnitudes asociadas a la holgura de
movimiento.
18. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 11 a 16, caracterizado porque la magnitud de
estado captada es la presión del gas encerrado (24).
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