WO2000062933A1 - Pipettenspitze, pipettiervorrichtung und kombination aus pipettenspitze und pipettiervorrichtung - Google Patents

Pipettenspitze, pipettiervorrichtung und kombination aus pipettenspitze und pipettiervorrichtung Download PDF

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WO2000062933A1
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pipette tip
coupling
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pipetting
positioning means
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Armin Panzer
Johann L. Camenisch
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Hamilton Bonaduz AG
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • B01L3/0275—Interchangeable or disposable dispensing tips
    • B01L3/0279—Interchangeable or disposable dispensing tips co-operating with positive ejection means

Definitions

  • the invention is concerned with the attachment of a pipette tip to a pipetting device.
  • Pipetting devices are used, for example, in the field of molecular biology or medical analysis for liquid transfer. Special pipette tips are often used, which are attached to the pipetting device and are intended for single use. Such disposable tips are also known as "tip”.
  • the pipetting device can be a manual pipetting device which has only a single pipetting unit.
  • pipetting machines or so-called pipetting robots are often also used, which have a large number of pipetting units arranged in a row or in a matrix. With such automatic pipetting devices, samples can be aspirated from a multitude of vessels at the same time and released again at another point.
  • the pipette tips have mostly been designed with a conically widening jacket region, with which they are placed on a correspondingly conically shaped coupling attachment of the pipetting device, or rather the respective pipetting unit.
  • the pipette tip is pressed so firmly onto the coupling attachment that a frictional press fit is established between the pipette tip and the coupling attachment.
  • comparatively high contact forces are required.
  • the material of the pipette tip has a certain elasticity, which leads to the fact that the pipette tip during Pressing onto the coupling cone expands. This can cause micro-cracks in the pipette tip, which are the cause of leakage. Dirt particles on the coupling cone can also lead to leakage.
  • the high contact forces when attaching the pipette tip also have the disadvantage that correspondingly high forces have to be applied to eject the pipette tip.
  • a defined position of the pipette tip relative to the coupling attachment is, however, particularly important in the case of automatic pipetting machines which have a large number of pipetting units.
  • Different positions of the pipette tips in automatic pipetting devices with several tens or even several hundred pipetting units can, for example, result in some of the pipette tips being properly immersed in the vessels assigned to them or in the wells of a microtiter plate, while other pipette tips remain in the vessels or wells above the liquid level . It can also happen that individual pipette tips hit the bottom of the vessels or depressions and thereby at least partially block their mouth opening. The result can be insufficient dosing accuracy both when taking up liquid and when dispensing liquid.
  • the invention is based on a pipette tip for attachment to a pipetting device, the pipette tip having a jacket and a passage opening enclosed by the jacket, the passage opening being along a longitudinal axis between a pipe to be immersed in Medium determined first end of the pipette tip and a second end of the pipette tip opposite in the axial direction, and wherein the pipette tip near the second end Coupling area for coupling with a coupling approach of the pipetting device.
  • the jacket carries axial positioning means in the coupling area, which are intended for interaction with complementary counter-axial positioning means of the coupling attachment and which, together with the counter-axial positioning means, define an axial coupling position of the pipette tip on the pipetting device.
  • the axial positioning means make it possible to obtain a predetermined, defined axial position of the pipette tip relative to the pipette device each time the pipette tip is attached to the pipette device. This enables all pipetting units of an automatic pipetting machine to be fitted with pipette tips in an exact position and in the same position.
  • the pipette tip can be plugged onto the coupling attachment with its second front end, which is why the axial positioning means are expediently arranged at least in part on the inner circumference of the jacket at an axial distance from the second front end of the pipette tip.
  • the inner circumference of the jacket can have an envelope essentially formed by cylindrical sections, at least in the coupling region.
  • the axial positioning means can comprise at least one axial stop arranged on the jacket, which is intended to interact with a complementary counter-stop of the coupling attachment.
  • the axial stop comes into engagement with the counter-stop of the coupling attachment, which results in a defined axial position of the pipette tip.
  • the coupling attachment also carries an elastically deformable O-sealing ring that comes into frictional engagement with a sealing surface of the pipette tip due to axial crushing and consequent radial expansion, there is a particularly simple, but nevertheless highly accurate possibility of attaching the pipette tip to the pipetting device.
  • the axial stop can be formed by an axial step shoulder of the jacket inner circumference, which connects a first cylindrical jacket inner circumferential section of larger diameter closer to the second front end with a second cylindrical jacket inner circumferential section further away from the second front end.
  • the reduction in diameter caused by the step section from the first to the second inner circumferential section of the jacket can be between 0.8 and 1.2 mm, preferably between 0.9 and 1.1 mm, most preferably approximately 1.0 mm.
  • the diameter of the first inner circumferential section of the jacket can be between 6.5 and 7.1 mm, preferably between 6.7 and 6.9 mm, most preferably about 6.8 mm.
  • this can be between 5.5 and 6.1 mm, preferably between 5.7 and 5.9 mm, most preferably about 5.8 mm. It is advisable to define a standard coupling interface between the pipette tip and the pipetting device, so that pipette tips with different holding volumes for liquids to be pipetted, but with standardized coupling areas, can be combined with one and the same pipetting device.
  • the exact axial positioning of the pipette tip by its axial stop and the counter stop of the coupling attachment can be further improved in that the jacket in the coupling area has a contact surface for a biasing element held on the pipetting device, which is intended to be in the coupling position of the Pretension the pipette tip axially against the counter stop of the coupling attachment.
  • a structurally particularly simple solution can consist in the fact that the engagement surface is at the same time designed for the sealing contact of a sealing element forming the prestressing element made of elastically deformable material which serves to seal the pipette tip with respect to the coupling attachment.
  • the sealing element therefore not only performs a sealing function, but also a pretensioning function. Solutions known per se can be used for the sealing element.
  • the sealing element can be formed by an O-ring and can be axially compressible in accordance with US Pat. No. 5,063,790 by a squeezing device of the pipetting device. It can then be provided that the engagement surface is designed and localized on the jacket so that in the coupling position of the pipette tip, the sealing element is in an axially uncompressed state essentially outside of the pre-tensioning engagement with the engagement surface and in the course of an axial compression in pre-tensioning force Engages with the attack surface.
  • the engagement surface can be formed, for example, on a circumferential groove machined into the inner circumference of the casing, into which the sealing element of the coupling attachment can "snap".
  • the circumferential groove can be curved in a circular arc, its radius of curvature being between 0.3 and 0.9 mm, preferably between 0.4 and 0.8 mm, most preferably between 0.5 and 0.7 mm can be.
  • the contact surface is preferably arranged axially between the axial stop and the second end of the pipette tip.
  • the invention provides a pipetting device with at least one pipetting unit which has a pipetting channel running along a channel axis and a coupling attachment for coupling a pipette tip, in particular of the type described above, with the coupling attachment for interaction has complementary counter-axial positioning means with axial positioning means of the pipette tip which, together with the axial positioning means, define an axial coupling position of the pipette tip on the pipetting unit.
  • the coupling attachment can be inserted into the pipette tip with one plug end in front, in which case it is then advisable to arrange the counter-axial positioning means at least in part on the outer circumference of the coupling attachment at an axial distance from the plug end.
  • the outer circumference of the coupling attachment can have an envelope formed essentially by cylindrical sections, at least in the area of the coupling attachment projecting into the pipette tip in the coupling position.
  • the counter-axial positioning means can comprise at least one complementary counter-stop on the coupling attachment which is intended to interact with an axial stop of the pipette tip.
  • This counter-stop can be formed by a step shoulder on the outer circumference of the coupling attachment.
  • the coupling attachment can carry a sealing element, in particular an O-sealing ring, made of elastically deformable material which serves to seal between the pipette tip and the coupling attachment, wherein the pipetting unit can be assigned a squeezing device for axially compressing the sealing element.
  • the sealing element can not only perform a sealing function, but also a prestressing function if the pipette tip has a correspondingly designed and localized contact surface for the sealing element, which has a radial surface component and can be loaded by the sealing element with an axial force component.
  • the invention finally relates to the combination of a pipette tip of the type described above with a pipetting device of the type described above.
  • Fig. 1 in section an embodiment of a pipette tip according to the invention
  • FIG. 1 One recognizes there a pipette tip 1, also referred to as a tip, with a jacket 5 which is rotationally symmetrical about a longitudinal axis 3 and which surrounds a through-opening 7 axially passing through the pipette tip 1.
  • the pipette tip 1 In the area of its open top end 9 in FIG. 1, the pipette tip 1 has a coupling area 11, which is used for coupling to a pipetting device (not shown in more detail in FIG. 1).
  • the pipette tip is located opposite the front end 9 1 a mouth end 1 3, which is intended for immersion in the medium to be pipetted.
  • the jacket 5 of the pipette tip 1 has an outer circumference 15 and an inner circumference 17.
  • the inner circumference 17 has a cylindrical inner circumferential section 19, which essentially extends from the front end 9 to an annular step shoulder 21, to which a further cylindrical inner circumferential section 23 adjoins.
  • the step heel 21 forms an axially directed stop surface.
  • an annular groove 25 running in the circumferential direction is machined into the casing 5.
  • This annular groove 25, which is arranged axially between the front end 9 and the step shoulder 21, has a groove contour in the sectional view of FIG. 1, which follows an arc.
  • the jacket 5 has a first conical wall section 27 and a second conical wall section 29, the taper of which is weaker than that of the wall section 27.
  • the jacket 5 is made with a smaller wall thickness than in the coupling area 11. The greater wall thickness in the coupling area 11 increases the stability and rigidity of the pipette tip 1 there. This allows a safe and leak-free coupling of the pipette tip 1 to a pipetting device.
  • the inner diameter of the jacket 5 in the area of the inner circumferential section 19 can be approximately 6.8 mm and in the area of the inner circumferential section 23 approximately 5.8 mm.
  • the step heel 21 can be arranged at an axial distance from the front end 9 of approximately 5 mm.
  • the radius of curvature of the circular contour of the annular groove 25 can be approximately 0.6 mm.
  • the maximum radial depth of the annular groove 25 can be approximately 0.2 mm.
  • the axial distance between the step 21 and the axial center of the annular groove 25, that is to say the deepest point thereof, can be approximately 2.1 mm.
  • the same reference numerals as in FIG. 1 are used for identical or equivalent components of the pipette tip, but increased by the number 100. To avoid repetition, reference is made to the above explanations for FIG. 1.
  • a pipetting unit 201 which is part of a manually or automatically operated pipetting device and has a coupling attachment 203, which is intended for coupling to the pipette tip 101.
  • the pipetting device mentioned is designed as a pipetting robot, it can carry a large number of such pipetting units 201, for example up to a few hundred.
  • the pipetting unit 201 has a pipetting tube 205 which contains a pipetting channel 207 which runs along a channel axis 209 and is continued from the through opening 107 of the pipette tip 101 to the pipette unit 201 when the pipette tip 101 is coupled.
  • the coupling projection 203 comprises a coupling sleeve 21 1 fixedly attached to the pipette tube 205 at the lower end thereof, for example pressed or screwed on.
  • An O-ring 213 made of elastically deformable and, if desired, electrically conductive material is pushed onto the pipetting tube 205 and rests on the end face of the coupling sleeve 21 1 which is axially remote from the pipette tip 101.
  • a crimp sleeve 215 is pushed onto the pipetting tube 205. This crimp sleeve 215 is axially displaceable relative to the pipetting tube 205 and serves for the axial crimping of the O-sealing ring 213.
  • the crimp sleeve 215 can be actuated by means of actuating means (not shown). These actuating means can enable manual or automatic actuation of the crimp sleeve 215.
  • the crimp sleeve 215 can be actuated hydraulically. It is also conceivable to provide a screw drive for the adjustment of the crimp sleeve 215, which can be actuated by hand, but which can also be actuated by means of an electric motor.
  • an ejector 21 7 which is axially movable relative to the pipette tube 205 and which, in the exemplary embodiment shown, is designed as an ejector tube surrounding the squeeze sleeve 21 5 and the pipette tube 205. The manner in which the ejector 21 7 is actuated will be discussed further below.
  • an annular step shoulder 21 9 which is complementary to the step shoulder 1 21 of the pipette tip 101, is formed, which strikes the step shoulder 1 21 of the pipette tip 101 when the coupling shoulder 203 is inserted into the pipette tip 1 01.
  • the coupling sleeve 21 1 Towards the end of the coupling attachment 203 leading when it is inserted, the coupling sleeve 21 1 has a cylindrical outer circumferential section 221, the diameter of which is matched to the diameter of the inner circumferential section 123 of the pipette tip 101 in the sense of a smooth insertion of the pipette tip 101 onto the coupling attachment 203 .
  • a further cylindrical outer circumferential section 223 of the coupling sleeve 21 1 adjoins the step shoulder 21 9 on the axially other side, the diameter of which is matched in the same sense to the diameter of the inner circumferential section 1 1 9 of the pipette tip 101.
  • Fig. 3 shows the state when the pipette tip 1 01 is plugged in and the O-ring 213 is still not squeezed. It can be seen that the axial distance of the step shoulder 21 9 of the coupling sleeve 21 1 from the axial end face of the coupling sleeve 21 1, on which the O-sealing ring 21 3 rests, is dimensioned such that in the plug-on position shown in FIG. Sealing ring 21 3 is axially offset slightly from the annular groove 1 25. More specifically, the axial center of the annular groove 1 25 is somewhat opposite the axial center of the uncompressed O-sealing ring 21 3 to the pipette tip 101 offset.
  • FIGS. 4 and 4a show the state in which the pinching of the O-sealing ring 213 has been completed and the final assembly position of the pipette tip 1 01 on the pipetting unit 201 has been established, and of which 4a shows an enlarged section in the area of the O-sealing ring 21 3.
  • the crimp sleeve 21 5 has at its end facing the O-ring 213 a leading tip 225, which penetrates between the O-ring 21 3 and the pipette tube 205 when the crimp sleeve 21 5 approaches the O-ring 21 3, so that the O-ring 21 3 is not only axially compressed, but is also pressed radially somewhat towards the annular groove 1 25 by the tip 225.
  • the O-ring 21 3 experiences an overall increase in its outer diameter. Its radially pressed out parts can escape into the space left free by the annular groove 125, which is indicated by the dashed lines in FIG. 4a.
  • the parts of the O-ring 21 3 escaping into the ring groove 1 25 try to relax and expand in the ring groove 1 25, whereby they come to rest on the bottom of the ring groove 1 25 and press against it.
  • the previously mentioned axial offset of the annular groove 1 25 with respect to the O-sealing ring 1 23 causes the O-sealing ring 21 3 to press primarily against the region of the bottom of the annular groove 1 25 which is axially upper in FIG. 4a. In this area, the bottom of the annular groove 1 25 forms an engagement surface 1 27 for the O-ring 21 3.
  • This engagement surface 1 27 has a radial component due to its curvature, so that when the O-ring 21 3 presses against the engagement surface 127 , a force is exerted on the pipette tip 101 with an axial component.
  • This axial force biases the step shoulder 1 21 of the pipette tip 1 01 axially against the step shoulder 21 9 of the coupling sleeve 21 1, whereby a secure axial hold of the pipette tip 1 01 on the pipetting unit 201 is brought about.
  • the final coupling state of the pipette tip 101 to the pipette unit 201 in which the secure and sealing hold of the pipette tip 101 on the pipette unit 201 is brought about by axial pinching and radial expansion of the O-sealing ring 21, is shown in FIG. 4.
  • the squeeze sleeve 215 is axially raised from its squeeze position shown in FIG. 4, as a result of which the O-ring 213 relaxes again and withdraws from the annular groove 125.
  • the pretensioning force exerted on the step shoulders 121, 219 in the coupling state according to FIG. 4 is thereby eliminated.
  • the state shown in FIG. 3 is restored. 3, the O-sealing ring 213 is expediently not completely out of contact with the inner periphery 11 of the pipette tip 101, but is in such engagement with the inner periphery 117 of the pipette tip 101 that the pipette tip 101 does not of itself the pipetting unit 201 falls.
  • the cylindrical inner circumferential section 11 19 of the pipette tip 101 located above the annular groove 125 is preferably of stepped design, as can be seen in particular in FIG. 4a.
  • the transition edge 1 29 At a small axial distance from the transition edge 1 29, it has a step extension formed by a step 1 31, which brings about a corresponding increase in the diameter of this inner circumferential section 1 1 9.
  • the O-ring 213 When the O-ring 213 has overcome the "cut-in zone" formed between the transition edge 1 29 and the step 1 31, it can relax completely and loses contact with the inner circumference 1 1 7 of the pipette tip 101, so that the pipette tip 101 then moves smoothly can be stripped off by the pipetting unit 201.
  • the ejector 21 7 is provided. This can be operated in a variety of ways. For example, hydraulic or electromotive actuation of the ejector 217 is conceivable. Alternatively, a prestressing spring (not shown in more detail) can engage on the ejector 21 7, which is tensioned when the pipette tip 1 01 is placed on the pipetting unit 201 when the pipette tip 101 presses the ejector tube forming the ejector 217 upward with its front end 109. If the pinch of the O-sealing ring 21 3 is then removed, this ejector preload spring can relax again.
  • the Ejector preload spring will be dimensioned so that the force exerted on the ejector tube 217 by it in the tensioned state does not exceed the axial holding force of the O-ring 213. At the same time, it will be dimensioned such that the force exerted on the pipette tip 101 in the course of its relaxation is sufficient to move the edge 129 past the O-ring 213.
  • FIG. 5 shows the ejection state in which the ejector 217 is moved downward and the pipette tip 101 is completely moved past the O-sealing ring 213.
  • the pipetting tube 205 of the pipetting unit 201 will be assigned suitable suction means which allow a negative pressure to be generated in the pipetting channel 207 and thus in the pipette tip 101, which leads to the suction of liquid to be pipetted.
  • suction means can comprise, for example, a piston which is axially movable in the pipetting tube 205 and which can be axially adjusted by means of electrical, hydraulic or pneumatic actuating means.
  • the pipette tip 101 is preferably made of a plastic material, for example by injection molding.
  • This plastic material can be electrically conductive in order to be able to carry out conductivity measurements on the liquid to be pipetted in a manner known per se.
  • the coupling sleeve 21 1 and the pipetting tube 205 can also consist of conductive materials.
  • metals are preferably used here, although plastic materials for the coupling sleeve 21 1 and the pipetting tube 205 are not excluded.
  • the capacity of the pipette tip 101 designed as a disposable article can be, for example, between 0.1 and 1300 / l.

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Abstract

Es wird eine Pipettenspitze (101) zur Anbringung an einer Pipettiereinheit (201) einer gewünschtenfalls eine Vielzahl solcher Pipettiereinheiten (201) enthaltenden Pipettiervorrichtung vorgeschlagen. Dabei weist die Pipettenspitze (101) einen Mantel (105) und eine von dem Mantel (105) umschlossene Durchgangsöffnung (107) auf. Diese Durchgangsöffnung (107) erstreckt sich längs einer Längsachse (103) zwischen einem zum Eintauchen in zu pipettierendes Medium bestimmten ersten Stirnende der Pipettenspitze und einem in Achsrichtung gegenüberliegenden zweiten Stirnende (109) der Pipettenspitze (101). Nahe des zweiten Stirnendes (109) weist die Pipettenspitze (101) einen Koppelbereich (111) zur Kopplung mit einem Koppelansatz (203) der Pipettiereinheit (201) auf. Erfindungsgemäss trägt der Mantel (105) der Pipettenspitze (101) in dem Koppelbereich (111) Axialpositionierungsmittel (121, 127), welche zur Zusammenwirkung mit komplementären Gegen-Axialpositionierungsmitteln (219, 213) des Koppelansatzes (203) bestimmt sind und eine axiale Ankoppelungsstellung der Pipettenspitze (101) an der Pipettiereinheit (201) definieren.

Description

Pipettenspitze, Pipettiervorrichtung und Kombination aus Pipettenspitze und Pipettiervorrichtung
Beschreibung
Die Erfindung befaßt sich mit der Anbringung einer Pipettenspitze an einer Pipettiervorrichtung.
Pipettiervorrichtungen werden beispielsweise im Bereich der Molekularbiologie oder der medizinischen Analyse zum Flüssigkeitstransfer eingesetzt. Dabei werden oftmals spezielle Pipettenspitzen verwendet, die an der Pipettiervorrichtung angebracht werden und zum Einmalgebrauch bestimmt sind. Solche Wegwerfspitzen sind auch unter der Bezeichnung "Tip" bekannt. Bei der Pipettiervorrichtung kann es sich um eine manuelle Pipettiervorrichtung handeln, die lediglich eine einzige Pipettiereinheit aufweist. Im Zuge der fortschreitenden Automatisierung, die in modernen Analyselabors Einzug hält, werden oftmals auch Pipettierautomaten oder sogenannte Pipettierroboter eingesetzt, die eine Vielzahl von in einer Reihe oder in einer Matrix angeordneten Pipettiereinheiten aufweisen. Mit solchen Pipettierautomaten können gleichzeitig aus einer Vielzahl von Gefäßen Proben angesaugt und an anderer Stelle wieder abgegeben werden.
Die Pipettenspitzen werden bisher zumeist mit einem sich konisch erweitern- den Mantelbereich ausgeführt, mit dem sie auf einen entsprechend konisch geformten Koppelansatz der Pipettiervorrichtung, oder besser der jeweiligen Pipettiereinheit, aufgesetzt werden. Dabei wird die Pipettenspitze so fest auf den Koppelansatz aufgedrückt, daß sich ein reibschlüssiger Preßsitz zwischen der Pipettenspitze und dem Koppelansatz einstellt. Um die gewünschte Dichtigkeit herbeizuführen, sind vergleichsweise hohe Anpreßkräfte erforderlich. Das Material der Pipettenspitze weist eine gewisse Elastizität auf, die dazu führt, daß sich die Pipettenspitze beim Aufpressen auf den Koppelkonus dehnt. Es können hierdurch Mikrorisse in der Pipettenspitze entstehen, die Ursache für Leckage sind. Auch Schmutz- partikel auf dem Koppelkonus können zu Leckage führen. Die hohen Anpreßkräfte bei der Anbringung der Pipettenspitze haben darüber hinaus den Nachteil, daß für den Abwurf der Pipettenspitze entsprechend hohe Kräfte aufgebracht werden müssen.
Zur Vermeidung der hohen Anpreßkräfte ist vorgeschlagen worden (siehe US-A-5,063,790), den Koppelansatz mit einem O-Dichtring auszuführen. Die Pipettenspitze wird dabei locker über den Koppelansatz gestülpt. Sodann kann der O-Dichtring mittels einer Quetscheinrichtung so komprimiert werden, daß er sich in seiner radialen Richtung ausdehnt und einen reibschlüssigen Halt der Pipettenspitze herstellt. Um die Pipettenspitze abzuwerfen, genügt es, den O-Dichtring zu entlasten, so daß er sich wieder einengt und der Reibschluß zwischen der Pipettenspitze und dem O- Dichtring aufgehoben wird. Dies hat den Vorteil, daß weder bei der Anbringung der Pipettenspitze, noch bei ihrem Abwurf hohe Kräfte auf die Pipettenspitze aufgebracht werden müssen.
Wenn eine Pipettenspitze, die in ihrem zur Kopplung mit dem Koppelansatz bestimmten Bereich konusförmig ausgebildet ist, auf den Koppelkonus der erstgenannten Lösung aufgepreßt wird oder an dem Koppelansatz der US-A- 5,063,790 unter Quetschung des O-Dichtrings angebracht wird, ergibt sich in beiden Fällen das Problem, daß die Position der Pipettenspitze relativ zu dem Koppelansatz nicht definiert einstellbar ist. Im ersten Fall haben unterschiedliche Anpreßkräfte zur Folge, daß die Pipettenspitze unterschiedlich weit auf den Koppelkonus aufgeschoben wird. Dies hängt mit der Aufweitung der Pipettenspitze zusammen, die je nach Höhe der Anpreßkräfte unterschiedlich stark ist. Im zweiten Fall drückt der O-Dichtring - wenn er gequetscht wird - gegen eine Konusfläche der Pipettenspitze. Wenn anfänglich noch kein Reibschluß zwischen dem O-Dichtring und der Pipettenspitze existiert, kann die radiale Expansion des O-Dichtrings zu einem Verrutschen der Pipettenspitze führen.
Eine definierte Position der Pipettenspitze relativ zu dem Koppelansatz ist jedoch insbesondere bei Pipettierautomaten, die eine Vielzahl von Pipettier- einheiten aufweisen, von wesentlicher Bedeutung. Unterschiedliche Positionierungen der Pipettenspitzen bei Pipettierautomaten mit mehreren zehn oder gar mehreren hundert Pipettiereinheiten können beispielsweise bei der Flüssigkeitsansaugung dazu führen, daß einige Pipettenspitzen ordnungsgemäß in die ihnen zugeordneten Gefäße oder in Vertiefungen einer Mikrotiterplatte eintauchen, während andere Pipettenspitzen über dem Flüssigkeitspiegel in den Gefäßen oder Vertiefungen bleiben. Ebenso kann es vorkommen, daß einzelne Pipettenspitzen am Grund der Gefäße oder Vertiefungen anstoßen und hierdurch ihre Mündungsöffnung mindestens zum Teil versperrt wird. Die Folge kann eine ungenügende Dosiergenauigkeit sowohl bei der Flüssigkeitsaufnahme als auch bei der Flüssigkeitsabgabe sein.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Weg aufzuzeigen, wie ins- besondere bei automatischen Pipettiervorrichtungen mit einer Vielzahl von Pipettiereinheiten die Dosiergenauigkeit beim Flüssigkeitstransfer verbessert werden kann.
Nach einem ersten Aspekt geht die Erfindung bei der Lösung dieser Aufgabe von einer Pipettenspitze zur Anbringung an einer Pipettiervorrichtung aus, wobei die Pipettenspitze einen Mantel und eine von dem Mantel umschlossene Durchgangsöffnung aufweist, wobei sich die Durchgangsöffnung längs einer Längsachse zwischen einem zum Eintauchen in zu pipettierendes Medium bestimmten ersten Stirnende der Pipettenspitze und einem in Achsrichtung gegenüberliegenden zweiten Stirnende der Pipettenspitze erstreckt und wobei die Pipettenspitze nahe des zweiten Stirnendes einen Koppelbereich zur Kopplung miteinem Koppelansatzder Pipettiervorrichtung aufweist.
Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, daß der Mantel in dem Koppelbe- reich Axialpositionierungsmittel trägt, welche zur Zusammenwirkung mit komplementären Gegen-Axialpositionierungsmitteln des Koppelansatzes bestimmt sind und zusammen mit den Gegen-Axialpositionierungsmitteln eine axiale Ankopplungsstellung der Pipettenspitze an der Pipettiervorrichtung definieren. Die Axialpositionierungsmittel ermöglichen es, bei jeder Anbringung der Pipettenspitze an der Pipettiervorrichtung stets eine vorbestimmte definierte Axialposition der Pipettenspitze relativ zu der Pipettiervorrichtung zu erhalten. Dies ermöglicht eine positionsgenaue und positionsgleiche Bestückung aller Pipettiereinheiten eines Pipettierautomaten mit Pipettenspitzen. Beim Einfahren in Gefäße oder in Vertiefungen einer Mikrotiterplatte treten dann keine unterschiedlichen Axialpositionen der einzelnen Pipettenspitzen auf, weswegen von jeder Pipettiereinheit die gleiche Flüssigkeitsdosis angesaugt oder abgegeben werden kann. Dies ergibt eine insgesamt erhöhte Dosiergenauigkeit der Pipettiervorrichtung.
In der Regel wird die Pipettenspitze mit ihrem zweiten Stirnende voraus auf den Koppelansatz aufsteckbar sein, weshalb die Axialpositionierungsmittel zweckmäßigerweise mindestens zum Teil am Innenumfang des Mantels in axialem Abstand von dem zweiten Stirnende der Pipettenspitze angeordnet sein werden. Der Mantelinnenumfang kann zumindest in dem Koppelbereich eine im wesentlichen von zylindrischen Abschnitten gebildete Einhüllende besitzen.
Die Axialpositionierungsmittel können mindestens einen an dem Mantel angeordneten Axialanschlag umfassen, welcher zur Zusammenwirkung mit einem komplementären Gegenanschlag des Koppelansatzes bestimmt ist. Bei der Ankopplung der Pipettenspitze an den Koppelansatz gelangt der Axialanschlag in Eingriff mit dem Gegenanschlag des Koppelansatzes, wodurch sich eine definierte Axialposition der Pipettenspitze ergibt. Wenn der Koppelansatz zudem einen elastisch verformbaren O-Dichtring trägt, der durch axiale Quetschung und dadurch bedingte radiale Ausdehnung in reibschlüssigen Eingriff mit einer Dichtfläche der Pipettenspitze gelangt, ist eine besonders einfache, aber dennoch hochgenaue Anbringmöglichkeit für die Pipettenspitze an der Pipettiervorrichtung gegeben.
Fertigungstechnisch einfach kann der Axialanschlag von einem axialen Stufenabsatz des Mantelinnenumfangs gebildet sein, welcher einen dem zweiten Stirnende näheren ersten zylindrischen Mantelinnenumfangs- abschnitt größeren Durchmessers mit einem dem zweiten Stirnende ferneren zweiten zylindrischen Mantelinnenumfangsabschnitt kleineren Durchmessers verbindet. Dabei werden die folgenden Maße empfohlen: Die durch den Stufenabschnitt bewirkte Durchmesserverkleinerung vom ersten zum zweiten Mantelinnenumfangsabschnitt kann zwischen 0,8 und 1 ,2 mm, vorzugsweise zwischen 0,9 und 1 , 1 mm, höchstvorzugsweise etwa 1 ,0 mm betragen. Der Durchmesser des ersten Mantelinnenumfangsabschnitts kann zwischen 6,5 und 7, 1 mm, vorzugsweise zwischen 6,7 und 6,9 mm, höchstvorzugsweise etwa 6,8 mm betragen. Was den Durchmesser des zweiten Mantelinnenumfangsabschnitts anbelangt, so kann dieser zwischen 5,5 und 6, 1 mm, vorzugsweise zwischen 5,7 und 5,9 mm, höchstvorzugsweise etwa 5,8 mm betragen. Es empfiehlt sich, eine Standard-Koppelschnittstelle zwischen der Pipettenspitze und der Pipettiervorrichtung festzulegen, so daß Pipettenspitzen mit unterschiedlichen Aufnahmevolu- mina für zu pipettierende Flüssigkeiten, aber mit genormten Koppelbereichen, mit ein und derselben Pipettiervorrichtung kombiniert werden können.
Die genaue axiale Positionierung der Pipettenspitze durch ihren Axialanschlag und den Gegenanschlag des Koppelansatzes kann dadurch noch weiter verbessert werden, daß der Mantel in dem Koppelbereich eine Angriffsfläche für ein an der Pipettiervorrichtung gehaltenes Vorspannorgan aufweist, welches dazu bestimmt ist, in der Ankoppelungsstellung der Pipettenspitze deren Axialanschlag axial gegen den Gegenanschlag des Koppelansatzes vorzuspannen. Eine konstruktiv besonders einfache Lösung kann dabei darin bestehen, daß die Angriffsfläche zugleich zur dichtenden Anlage eines das Vorspannorgan bildenden Dichtelements aus elastisch verformbarem Material ausgebildet ist, welches der Abdichtung der Pipettenspitze gegenüber dem Koppelansatz dient. Das Dichtelement übernimmt demnach nicht nur Dichtfunktion, sondern gleichzeitig auch Vorspannfunktion. Für das Dichtelement kann auf an sich bekannte Lösungen zurückgegriffen werden. So kann das Dichtelement von einem O- Ring gebildet werden und entsprechend der US-A-5,063,790 durch eine Quetscheinrichtung der Pipettiervorrichtung axial komprimierbar sein. Es kann dann vorgesehen sein, daß die Angriffsfläche derart gestaltet und an dem Mantel lokalisiert ist, daß in der Ankoppelungsstellung der Pipettenspitze das Dichtelement in einem axial unkomprimierten Zustand im wesentlichen außer vorspannkrafterzeugendem Eingriff mit der Angriffsfläche steht und im Zuge einer axialen Komprimierung in vorspannkraft- erzeugenden Eingriff mit der Angriffsfläche gelangt.
Die durch Zusammenwirkung der Angriffsfläche mit dem Dichtelement erzeugten axialen Haltekräfte sorgen für einen besseren Halt der Pipettenspitze an dem Koppelansatz, als dies bei der Lösung nach der US-A- 5,063,790 der Fall ist. Es ist auch keine derart starke Quetschung des Dichtelements wie bei der US-A-5,063,790 nötig, um einen sicheren axialen Halt der Pipettenspitze zu erzielen, was die Lebensdauer des Dichtelements erhöht.
Die Angriffsfläche kann beispielsweise an einer in den Mantelinnenumfang eingearbeiteten Umfangsnut ausgebildet sein, in die das Dichtelement des Koppelansatzes "einrasten" kann. Bei Betrachtung in einem die Längsachse enthaltenden Schnitt kann die Umfangsnut kreisbogenförmig gekrümmt sein, wobei ihr Krümmungsradius zwischen 0,3 und 0,9 mm, vorzugsweise zwischen 0,4 und 0,8 mm, höchstvorzugsweise zwischen 0,5 und 0,7 mm betragen kann. Die Angriffsfläche ist bevorzugt axial zwischen dem Axialanschlag und dem zweiten Stirnende der Pipettenspitze angeordnet.
Nach einem weiteren Aspekt sieht die Erfindung zur Lösung der eingangs gestellten Aufgabe eine Pipettiervorrichtung mit mindestens einer Pipettiereinheit vor, welche einen längs einer Kanalachse verlaufenden Pipettierkanal und einen Koppelansatz zur Ankopplung einer Pipettenspitze, insbesondere der vorstehend beschriebenen Art, aufweist, wobei erfindungsgemäß der Koppelansatz zur Zusammenwirkung mit Axialpositionierungsmitteln der Pipettenspitze bestimmte komplementäre Gegen-Axialpositionierungsmittel aufweist, welche zusammen mit den Axialpositionierungsmitteln eine axiale Ankoppelungsstellung der Pipettenspitze an der Pipettiereinheit definieren.
Wiederum kann der Koppelansatz mit einem Steckende voraus in die Pipettenspitze einsteckbar sein, wobei es sich dann zweckmäßigerweise empfiehlt, die Gegen-Axialpositionierungsmittel mindestens zum Teil am Außenumfang des Koppelansatzes in axialem Abstand von dem Steckende anzuordnen.
In Entsprechung zu der zuvor erwähnten zylindrischen Ausgestaltung des Mantelinnenumfangs der Pipettenspitze kann der Außenumfang des Koppelansatzes zumindest in dem in der Ankoppelungsstellung in die Pipettenspitze hineinragenden Bereich des Koppelansatzes eine im wesentlichen von zylindrischen Abschnitten gebildete Einhüllende besitzen.
Die Gegen-Axialpositionierungsmittel können mindestens einen zur Zusammenwirkung mit einem Axialanschlag der Pipettenspitze bestimmten komplementären Gegenanschlag an dem Koppelansatz umfassen. Dieser Gegenanschlag kann von einem Stufenabsatz am Außenumfang des Koppelansatzes gebildet sein. Der Koppelansatz kann ein der Abdichtung zwischen der Pipettenspitze und dem Koppelansatz dienendes Dichtelement, insbesondere einen O-Dichtring, aus elastisch verformbarem Material tragen, wobei der Pipettiereinheit eine Quetscheinrichtung zum axialen Komprimieren des Dichtelements zu- geordnet sein kann. Das Dichtelement kann nicht nur eine Dichtfunktion, sondern zugleich auch eine Vorspannfunktion übernehmen, wenn die Pipettenspitze eine entsprechend gestaltete und lokalisierte Angriffsfläche für das Dichtelement aufweist, die eine radiale Flächenkomponente besitzt und mit einer axialen Kraftkomponente von dem Dichtelement belastet werden kann.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung schließlich noch die Kombination einer Pipettenspitze der vorstehend beschriebenen Art mit einer Pipettiervorrichtung der vorstehend beschriebenen Art.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar:
Fig. 1 im Schnitt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Pipettenspitze und
Fig. 2-5 Situationen beim Ankoppeln einer Pipettenspitze an eine
Pipettiervorrichtung und beim Abwerfen der Pipettenspitze.
Es wird zunächst auf Fig. 1 verwiesen. Man erkennt dort eine auch als Tip bezeichnete Pipettenspitze 1 mit einem um eine Längsachse 3 rotationssymmetrischen Mantel 5, der eine axial durch die Pipettenspitze 1 hindurchgehende Durchgangsöffnung 7 umschließt. Im Bereich ihres in Fig. 1 oberen offenen Stirnendes 9 weist die Pipettenspitze 1 einen Koppelbereich 1 1 auf, der zur Ankopplung an eine in Fig. 1 nicht näher dargestellte Pipettiervorrichtung dient. Dem Stirnende 9 gegenüberliegend weist die Pipettenspitze 1 ein Mündungsende 1 3 auf, das zum Eintauchen in zu pipettierendes Medium bestimmt ist.
Der Mantel 5 der Pipettenspitze 1 weist einen Außenumfang 1 5 und einen Innenumfang 17 auf. In dem Koppelbereich 1 1 weist der Innenumfang 17 einen zylindrischen Innenumfangsabschnitt 1 9 auf, der im wesentlichen von dem Stirnende 9 bis zu einem ringförmigen Stufenabsatz 21 reicht, an den sich ein weiterer zylindrischer Innenumfangsabschnitt 23 anschließt. Der Stufenabsatz 21 bildet eine axial gerichtete Anschlagfläche. Im Bereich des Innenumfangsabschnitts 1 9 isteine in Umfangsrichtungverlaufende Ringnut 25 in den Mantel 5 eingearbeitet. Diese axial zwischen dem Stirnende 9 und dem Stufenabsatz 21 angeordnete Ringnut 25 besitzt in der Schnittdarstellung der Fig. 1 eine Nutkontur, die einem Kreisbogen folgt.
Im Anschluß an den Koppelbereich 1 1 weist der Mantel 5 einen ersten konischen Wandabschnitt 27 und einen zweiten konischen Wandabschnitt 29 auf, dessen Konizität schwächer als die des Wandabschnitts 27 ist. Im Bereich der Wandabschnitte 27 und 29 ist der Mantel 5 mit einer geringeren Wandstärke als in dem Koppelbereich 1 1 ausgeführt. Die größere Wand- stärke im Koppelbereich 1 1 erhöht dort die Stabilität und Steifigkeit der Pipettenspitze 1 . Dies erlaubt eine sichere und leckagefreie Ankopplung der Pipettenspitze 1 an eine Pipettiervorrichtung.
Als Zahlenbeispiel für die in Fig. 1 dargestellte Pipettenspitze kann der Innendurchmesser des Mantels 5 im Bereich des Innenumfangsabschnitts 1 9 etwa 6,8 mm betragen und im Bereich des Innenumfangsabschnitts 23 etwa 5,8 mm betragen. Der Stufenabsatz 21 kann in einem axialen Abstand von dem Stirnende 9 von etwa 5 mm angeordnet sein. Der Krümmungsradius der Kreiskontur der Ringnut 25 kann etwa 0,6 mm betragen. Die maximale radiale Tiefe der Ringnut 25 kann etwa 0,2 mm betragen. Der axiale Abstand zwischen der Stufe 21 und dem axialen Zentrum der Ringnut 25, also deren tiefster Stelle, kann etwa 2, 1 mm betragen. ln den weiteren Figuren werden für gleiche oder gleichwirkende Komponenten der Pipettenspitze gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet, jedoch erhöht um die Zahl 100. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die vorstehenden Ausführungen zur Fig. 1 verwiesen.
Im oberen Teil der Fig. 2 erkennt man einen Ausschnitt einer Pipettiereinheit 201 , die Teil einer manuell oder automatisch bedienbaren Pipettiervorrichtung ist und einen Koppelansatz 203 aufweist, der zur Kopplung mit der Pipettenspitze 101 bestimmt ist. Die angesprochene Pipettiervorrichtung kann bei Ausbildung als Pipettierroboter eine Vielzahl solcher Pipettiereinheiten 201 tragen, beispielsweise bis zu einigen hundert. Die Pipettiereinheit 201 weist ein Pipettierrohr 205 auf, das einen Pipettierkanal 207 enthält, welcher längs einer Kanalachse 209 verläuft und im Ankopplungs- zustand der Pipettenspitze 101 an der Pipettiereinheit 201 von der Durchgangsöffnung 107 der Pipettenspitze 101 fortgesetzt wird. Der Koppelansatz 203 umfaßt eine am unteren Ende des Pipettierrohrs 205 fest an diesem angebrachte, beispielsweise aufgepreßte oder aufgeschraubte Koppelhülse 21 1 . Ein O-Dichtring 213 aus elastisch verformbarem und gewünschtenfalls elektrisch leitendem Material ist auf das Pipettierrohr 205 aufgeschoben und liegt an der der Pipettenspitze 101 axial abgewandten Stirnseite der Koppelhülse 21 1 an. Ferner ist eine Quetschhülse 215 auf das Pipettierrohr 205 aufgeschoben. Diese Quetschhülse 215 ist axial relativ zu dem Pipettierrohr 205 verschiebbar und dient zur axialen Quetschung des O-Dichtrings 213. Die Quetschhülse 215 ist mittels nicht näher dargestellter Betätigungsmittel betätigbar. Diese Betätigungsmittel können eine manuelle oder automatische Betätigung der Quetschhülse 215 ermöglichen. Beispielsweise kann die Quetschhülse 215 hydraulisch betätigbar sein. Denkbar ist es auch, einen Schraubtrieb für die Verstellung der Quetschhülse 215 vorzusehen, der von Hand betätigbar sein kann, der aber auch mittels eines Elektromotors betätigbar sein kann. Zum Abwerfen der Pipettenspitze 1 01 ist ferner noch ein axial relativ zu dem Pipettierrohr 205 beweglicher Abwerfer 21 7 vorgesehen, der im dargestellten Ausführungsbeispiel als die Quetschhülse 21 5 und das Pipettierrohr 205 umschließendes Abwerferrohr ausgebildet ist. Auf die Art und Weise der Betätigung des Abwerfers 21 7 wird weiter unten noch eingegangen.
An der Koppelhülse 21 1 ist ein zum Stufenabsatz 1 21 der Pipettenspitze 101 komplementärer ringförmiger Stufenabsatz 21 9 ausgebildet, der bei Einstecken des Koppelansatzes 203 in die Pipettenspitze 1 01 an den Stufenabsatz 1 21 der Pipettenspitze 101 anschlägt. Durch Zusammenwirken dieser beiden Stufenabsätze 1 21 , 21 9 wird im Endmontagezustand die axiale Position der Pipettenspitze 101 relativ zu der Pipettiereinheit 201 exakt festgelegt. Zu dem beim Einstecken vorlaufenden Ende des Koppel- ansatzes 203 hin weist die Koppelhülse 21 1 einen zylindrischen Außen- umfangsabschnitt 221 auf, dessen Durchmesser auf den Durchmesser des Innenumfangsabschnitts 123 der Pipettenspitze 101 im Sinne eines leichtgängigen Aufsteckens der Pipettenspitze 101 auf den Koppelansatz 203 abgestimmt ist. Zur axial anderen Seite hin schließt an den Stufen- absatz 21 9 ein weiterer zylindrischer Außenumfangsabschnitt 223 der Koppelhülse 21 1 an, dessen Durchmesser in dem gleichen Sinne auf den Durchmesser des Innenumfangsabschnitts 1 1 9 der Pipettenspitze 101 abgestimmt ist.
Fig. 3 zeigt den Zustand, wenn die Pipettenspitze 1 01 aufgesteckt ist und der O-Dichtring 213 noch ungequetscht ist. Man erkennt, daß der axiale Abstand des Stufenabsatzes 21 9 der Koppelhülse 21 1 von der axialen Stirnfläche der Koppelhülse 21 1 , auf der der O-Dichtring 21 3 aufliegt, derart bemessen ist, daß in der in Fig. 3 gezeigten Aufsteckposition der O- Dichtring 21 3 axial etwas gegenüber der Ringnut 1 25 versetzt ist. Genauer gesagt ist das axiale Zentrum der Ringnut 1 25 gegenüber dem axialen Zentrum des unkomprimierten O-Dichtrings 21 3 etwas zur Pipettenspitze 101 hin versetzt. Ausgehend von dieser Aufsteckposition wird die Quetschhülse 21 5 axial nach unten in Richtung zu der Pipettenspitze 101 bewegt, um eine axiale Quetschung des O-Dichtrings 21 3 herbeizuführen. Diesbezüglich wird auf die Fig. 4 und 4a verwiesen, von denen die Fig. 4 den Zustand zeigt, in dem die Quetschung des O-Dichtrings 213 abgeschlossen ist und die Endmontagestellung der Pipettenspitze 1 01 an der Pipettiereinheit 201 hergestellt ist, und von denen die Fig. 4a einen vergrößerten Ausschnitt im Bereich des O-Dichtrings 21 3 zeigt. Bei Betrachtung der letzteren Figur erkennt man, daß die Quetschhülse 21 5 an ihrem dem O-Dichtring 213 zugewandten Ende eine vorlaufende Spitze 225 aufweist, welche bei Annäherung der Quetschhülse 21 5 an den O-Dichtring 21 3 zwischen diesen und das Pipettierrohr 205 eindringt, so daß der O- Dichtring 21 3 nicht nur axial komprimiert wird, sondern durch die Spitze 225 auch radial etwas zur Ringnut 1 25 hin gedrückt wird. Im Zuge seiner Quetschung erfährt der O-Dichtring 21 3 insgesamt eine Vergrößerung seines Außendurchmessers. Seine radial herausgedrückten Teile können in den durch die Ringnut 1 25 freigesparten Raum entweichen, was in Fig. 4a gestrichelt angedeutet ist. Die in die Ringnut 1 25 entweichenden Teile des O-Rings 21 3 versuchen, sich in der Ringnut 1 25 zu entspannen und auszudehnen, wobei sie zur Anlage am Boden der Ringnut 1 25 gelangen und gegen diesen drücken. Der zuvor angesprochene axiale Versatz der Ringnut 1 25 gegenüber dem O-Dichtring 1 23 bewirkt dabei, daß der O- Dichtring 21 3 vorrangig gegen den in Fig. 4a axial oberen Bereich des Bodens der Ringnut 1 25 drückt. In diesem Bereich bildet der Boden der Ringnut 1 25 eine Angriffsfläche 1 27 für den O-Dichtring 21 3. Diese Angriffsfläche 1 27 besitzt aufgrund ihrer Krümmung eine radiale Komponente, so daß dann, wenn der O-Dichtring 21 3 gegen die Angriffsfläche 127 drückt, eine Kraft auf die Pipettenspitze 101 mit einer axialen Komponente ausgeübt wird. Diese axiale Kraft spannt den Stufenabsatz 1 21 der Pipettenspitze 1 01 axial gegen den Stufenabsatz 21 9 der Koppelhülse 21 1 vor, wodurch ein sicherer axialer Halt der Pipettenspitze 1 01 an der Pipettiereinheit 201 herbeigeführt wird. Infolge der Kraft, mit der der O- Dichtring 213 gegen die Angriffsfläche 127 drückt, stellt sich auch eine dichte Anlage der O-Dichtrings 213 an der Angriffsfläche 127 ein, so daß eine sichere Abdichtung zwischen der Pipettenspitze 101 und der Pipettiereinheit 201 gewährleistet ist.
Man erkennt in Fig. 4a, daß der O-Dichtring 213 in seiner gequetschten Stellung (gestrichelt dargestellt) den axial unteren Bereich der Ringnut 127 nicht notwendigerweise vollständig ausfüllt. Zwar kann dies so sein; wichtig ist jedoch, daß die Eingriffsverhältnisse zwischen dem gequetschten O- Dichtring 213 und der Ringnut 125 so eingestellt sind, daß von dem O- Dichtring 213 stets eine solche resultierende Axialkraft auf die Pipettenspitze 101 ausgeübt wird, daß die zuvor angesprochene Andrückung des Stufenabsatzes 121 der Pipettenspitze 101 gegen der Stufenabsatz 219 der Koppelhülse 21 1 herbeigeführt wird. Der endgültige Ankoppelungszustand der Pipettenspitze 101 an der Pipettiereinheit 201 , in dem durch axiale Quetschung und radiale Expansion des O-Dichtrings 213 der sichere und dichtende Halt der Pipettenspitze 101 an der Pipettiereinheit 201 herbeigeführt ist, ist in Fig. 4 gezeigt.
Zum Abwerfen der Pipettenspitze 101 wird die Quetschhülse 215 aus ihrer in Fig. 4 gezeigten Quetschstellung axial hochgefahren, wodurch sich der O-Dichtring 213 wieder entspannt und aus der Ringnut 125 zurückzieht. Die im Ankopplungszustand gemäß Fig. 4 auf die Stufenabsätze 121 , 219 ausgeübte Vorspannkraft wird dabei aufgehoben. Es stellt sich schließlich wieder der in Fig. 3 gezeigte Zustand ein. Zweckmäßigerweise wird der O- Dichtring 213 in diesem Zustand gemäß Fig. 3 nicht völlig außer Kontakt mit dem Innenumfang 1 17 der Pipettenspitze 101 sein, sondern in solchem Eingriff mit dem Innenumfang 1 17 der Pipettenspitze 101 stehen, daß die Pipettenspitze 101 nicht von alleine von der Pipettiereinheit 201 herabfällt.
Bei Betrachtung der Fig. 4a kann in dieser Situation beispielsweise der O- Dichtring 213 an der mit 129 bezeichneten Übergangskante zwischen der Ringnut 1 25 und dem zylindrischen Innenumfangsabschnitt 1 1 9 der Pipettenspitze 101 anstoßen. Zum Abwerfen der Pipettenspitze 101 muß dann diese Übergangskante 1 29 an dem O-Dichtring 21 3 vorbeibewegt werden, was nur unter einer gleichzeitigen geringfügigen radialen Kom- primierung des O-Dichtrings 213 möglich ist. Diese radiale Komprimierung des O-Dichtrings 21 3 wirkt jedoch reibungserhöhend, was an sich der Forderung nach einem leichtgängigen Abstreifen der Pipettenspitze 101 von der Pipettiereinheit 201 zuwider laufen würde. Aus diesem Grund ist der oberhalb der Ringnut 1 25 befindliche zylindrische Innenumfangsabschnitt 1 1 9 der Pipettenspitze 101 bevorzugt gestuft ausgeführt, wie dies insbesondere in Fig. 4a zu erkennen ist. In geringem axialen Abstand von der Übergangskante 1 29 weist er eine durch eine Stufe 1 31 gebildete Stufenerweiterung auf, die eine entsprechende Durchmesservergrößerung dieses Innenumfangsabschnitts 1 1 9 bewirkt. Wenn der O-Ring 213 die zwischen der Übergangskante 1 29 und der Stufe 1 31 gebildete "Einschnürzone" überwunden hat, kann er sich vollständig entspannen und verliert den Kontakt mit dem Innenumfang 1 1 7 der Pipettenspitze 101 , so daß dann die Pipettenspitze 101 leichtgängig von der Pipettiereinheit 201 abgestreift werden kann.
Um das Abstreifen der Pipettenspitze 101 von der Pipettiereinheit 201 nicht manuell bewerkstelligen zu müssen, ist der Abwerfer 21 7 vorgesehen. Dieser kann auf verschiedenste Weise betätigt werden. Beispielsweise ist eine hydraulische oder elektromotorische Betätigung des Abwerfers 217 denkbar. Alternativ kann an dem Abwerfer 21 7 eine nicht näher dargestellte Vorspannfeder angreifen, die beim Aufsetzen der Pipettenspitze 1 01 auf die Pipettiereinheit 201 gespannt wird, wenn die Pipettenspitze 101 mit ihrem Stirnende 109 das den Abwerfer 217 bildende Abwerferrohr nach oben drückt. Wenn dann die Quetschung des O-Dichtrings 21 3 aufgehoben wird, kann sich diese Abwerfer-Vorspannfeder wieder entspannen. Durch ihre Federkraft drückt sie das Abwerferrohr 21 7 wieder nach unten, was mit einem Abwurf der Pipettenspitze 101 einhergeht. Es versteht sich, daß die Abwerfer-Vorspannfeder so bemessen sein wird, daß die von ihr im gespannten Zustand auf das Abwerferrohr 217 ausgeübte Kraft nicht die axiale Haltekraft des O-Dichtrings 213 übersteigt. Zugleich wird sie so bemessen sein, daß die Kraft, die im Zuge ihrer Entspannung auf die Pipettenspitze 101 ausgeübt wird, ausreicht, um die Kante 129 an dem O- Dichtring 213 vorbeizubewegen.
Fig. 5 zeigt den Abwurfzustand, in dem der Abwerfer 217 nach unten bewegt ist und die Pipettenspitze 101 vollständig an dem O-Dichtring 213 vorbeibewegt ist.
Es versteht sich, daß dem Pipettierrohr 205 der Pipettiereinheit 201 geeignete Saugmittel zugeordnet sein werden, die es erlauben, in dem Pipettierkanal 207 und damit in der Pipettenspitze 101 einen Unterdruck zu erzeugen, der zum Einsaugen zu pipettierender Flüssigkeit führt. Diese Saugmittel können beispielsweise einen in dem Pipettierrohr 205 axial beweglich angeordneten Kolben umfassen, der mittels elektrischer, hydraulischer oder pneumatischer Betätigungsmittel axial verstellbar ist.
Die Pipettenspitze 101 wird bevorzugt aus einem Kunststoff material hergestellt, beispielsweise durch Spritzgießen. Dieses Kunststoff material kann elektrisch leitfähig sein, um in an sich bekannter Weise Leitfähigkeitsmessungen an der zu pipettierenden Flüssigkeit durchführen zu können. Dementsprechend können auch die Koppelhülse 21 1 und das Pipettierrohr 205 aus leitfähigen Materialien bestehen. Aus Festigkeits- und Verschleißgründen werden hier bevorzugt Metalle zum Einsatz kommen, wenngleich Kunststoffmaterialien für die Koppelhülse 21 1 und das Pipettierrohr 205 nicht ausgeschlossen sind. Das Fassungsvermögen der als Wegwerfartikel ausgebildeten Pipettenspitze 101 kann beispielsweise zwischen 0, 1 und 1300 //I liegen.

Claims

Ansprüche
1. Pipettenspitze (101) zur Anbringung an einer Pipettiervorrichtung (201), wobei die Pipettenspitze (101) einen Mantel (105) und eine von dem Mantel (105) umschlossene Durchgangsöffnung (107) aufweist, wobei sich die Durchgangsöffnung (107) längs einer Längsachse (103) zwischen einem zum Eintauchen in zu pipettieren- des Medium bestimmten ersten Stirnende der Pipettenspitze (101) und einem in Achsrichtung gegenüberliegenden zweiten Stirnende
(109) der Pipettenspitze (101) erstreckt und wobei die Pipettenspitze (101) nahe des zweiten Stirnendes (109) einen Koppelbereich (111) zur Koppelung mit einem Koppelansatz (203) der Pipettiervorrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (105) in dem Koppelbereich (111) Axialpositionierungsmittel (121, 127) trägt, welche zur Zusammenwirkung mit komplementären Gegen-Axialpositionierungsmitteln (219, 213) des Koppelansatzes (203) bestimmt sind und zusammen mit den Gegen- Axialpositionierungsmitteln (219, 213) eine axiale Ankopplungs- stellung der Pipettenspitze (101) an der Pipettiervorrichtung definieren.
2. Pipettenspitze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pipettenspitze (101) mit ihrem zweiten Stirnende (109) voraus auf den Koppelansatz (203) aufsteckbar ist und daß die Axialpositionierungsmittel (121, 127) mindestens zum Teil am Innenumfang (117) des Mantels (105) in axialem Abstand von dem zweiten Stirnende (109) der Pipettenspitze (101) angeordnet sind.
3. Pipettenspitze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelinnenumfang (1 17) zumindest in dem Koppelbereich (1 1 1 ) eine im wesentlichen von zylindrischen Abschnitten ( 1 19, 123) gebildete Einhüllende besitzt.
4. Pipettenspitze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialpositionierungsmittel (121 , 127) mindestens einen an dem Mantel (105) angeordneten Axialanschlag (121 ) umfassen, welcher zur Zusammenwirkung mit einem komplementären Gegenanschlag (219) des Koppelansatzes (203) bestimmt ist.
5. Pipettenspitze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialanschlag (121 ) von einem Stufenabsatz des Mantelinnen- umfangs (1 17) gebildet ist, welcher einen dem zweiten Stirnende (109) näheren ersten zylindrischen Mantelinnenumfangsabschnitt
(1 19) größeren Durchmessers mit einem dem zweiten Stirnende (109) ferneren zweiten zylindrischen Mantelinnenumfangsabschnitt (123) kleineren Durchmessers verbindet.
6. Pipettenspitze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Stufenabschnitt (121 ) bewirkte Durchmesserverkleinerung vom ersten (1 19) zum zweiten (123) Mantelinnenumfangsabschnitt zwischen 0,8 und 1 ,2 mm, vorzugsweise zwischen 0,9 und 1 , 1 mm, höchstvorzugsweise etwa 1 ,0 mm beträgt.
Pipettenspitze nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des ersten Mantelinnenumfangsabschnitts (1 19) zwischen 6,5 und 7, 1 mm, vorzugsweise zwischen 6,
7 und 6,9 mm, höchstvorzugsweise etwa 6,8 mm beträgt.
8. Pipettenspitze nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des zweiten Mantelinnenumfangsabschnitts ( 1 23) zwischen 5,5 und 6, 1 mm, vorzugsweise zwischen 5,7 und 5,9 mm, höchstvorzugsweise etwa 5,8 mm beträgt.
9. Pipettenspitze nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel ( 105) in dem Koppelbereich ( 1 1 1 ) eine Angriffsfläche ( 1 27) für ein an der Pipettiervorrichtung gehaltenes Vorspannorgan (21 3) aufweist, welches dazu bestimmt ist, in der Ankoppelungsstellung der Pipettenspitze (101 ) deren Axialanschlag
( 1 21 ) axial gegen den Gegenanschlag (21 9) des Koppelansatzes (203) vorzuspannen.
1 0. Pipettenspitze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Angriffsfläche (127) zur dichtenden Anlage eines das Vorspannorgan
(21 3) bildenden Dichtelements aus elastisch verformbarem und gewünschtenfalls elektrisch leitendem Material ausgebildet ist, welches der Abdichtung der Pipettenspitze ( 101 ) gegenüber dem Koppelansatz (203) dient.
1 1 . Pipettenspitze nach Anspruch 10, wobei das Dichtelement (21 3) durch eine Quetscheinrichtung (21 5) der Pipettiervorrichtung axial komprimierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Angriffsfläche ( 1 27) derart gestaltet und an dem Mantel ( 1 05) lokalisiert ist, daß in der Ankoppelungsstellung der Pipettenspitze (101 ) das Dichtelement
(21 3) in einem axial unkomprimierten Zustand im wesentlichen außer vorspannkrafterzeugendem Eingriff mit der Angriffsfläche ( 1 27) steht und im Zuge einer axialen Komprimierung in vorspannkrafterzeugen- den Eingriff mit der Angriffsfläche ( 1 27) gelangt.
12. Pipettenspitze nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Angriffsfläche (1 27) an einer in den Mantelinnen- umfang ( 1 1 7) eingearbeiteten Umfangsnut ( 1 25) ausgebildet ist.
1 3. Pipettenspitze nach Anspruch 1 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnut ( 1 25) bei Betrachtung in einem die Längsachse ( 103) enthaltenden Schnitt kreisbogenförmig gekrümmt ist und einen Krümmungsradius zwischen 0,3 und 0,9 mm, vorzugsweise zwischen 0,4 und 0,8 mm, höchstvorzugsweise zwischen 0,5 und 0,7 mm besitzt.
14. Pipettenspitze nach einem der Ansprüche 9 bis 1 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Angriffsfläche ( 1 27) axial zwischen dem Axialanschlag (1 21 ) und dem zweiten Stirnende (109) der Pipettenspitze ( 101 ) angeordnet ist.
1 5. Pipettiervorrichtung, mit mindestens einer Pipettiereinheit (201 ), welche einen längs einer Kanalachse (209) verlaufenden Pipettierka- nal (207) und einen Koppelansatz (203) zur Ankopplung einer Pipettenspitze ( 101 ), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis
14, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelansatz (203) zur Zusammen wirkung mit Axialpositionierungsmitteln (1 21 , 1 27) der Pipettenspitze ( 101 ) bestimmte komplementäre Gegen-Axialpositio- nierungsmittel (219, 213) aufweist, welche zusammen mit den Axialpositionierungsmitteln ( 1 21 , 1 27) eine axiale Ankopplungs- steliung der Pipettenspitze ( 101 ) an der Pipettiereinheit (201 ) definieren.
1 6. Pipettiervorrichtung nach Anspruch 1 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelansatz (203) mit einem Steckende voraus in die Pipettenspitze (101 ) einsteckbar ist und die Gegen-Axialpositionierungsmittel (21 9, 21 3) mindestens zum Teil am Außenumfang des Koppel- ansatzes (203) in axialem Abstand von dem Steckende angeordnet sind.
1 7. Pipettiervorrichtung nach Anspruch 1 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang des Koppelansatzes (203) mindestens in dem in der Ankoppelungsstellung in die Pipettenspitze ( 101 ) hineinragenden Bereich des Koppelansatzes (203) eine im wesentlichen von zylindrischen Abschnitten (221 , 223) gebildete Einhüllende besitzt.
1 8. Pipettiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 5 bis 1 7, dadurch gekennzeichnet, daßdie Gegen-Axialpositionierungsmittel (21 9, 21 3) mindestens einen zur Zusammenwirkung mit einem Axialanschlag ( 1 21 ) der Pipettenspitze ( 101 ) bestimmten komplementären Gegenanschlag (21 9) an dem Koppelansatz (203) umfassen.
1 9. Pipettiervorrichtung nach Anspruch 1 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenanschlag (21 9) von einem Stufenabsatz am Außenumfang des Koppelansatzes (203) gebildet ist.
20. Pipettiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 5 bis 1 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelansatz (203) ein der Abdichtung zwischen der Pipettenspitze ( 1 01 ) und dem Koppelansatz (203) dienendes Dichtelement (21 3), insbesondere einen O-Ring, aus elastisch verformbarem und gewünschtenfalls elektrisch leitendem Material trägt und der Pipettiereinheit (201 ) eine Quetscheinrichtung
(21 5) zum axialen Komprimieren des Dichtelements (21 3) zugeordnet ist.
21 . Kombination einer Pipettenspitze nach einem der Ansprüche 1 bis 14 mit einer Pipettiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 5 bis 20.
22. Pipettiereinheit (201 ) mit Pipettenspitze für eine Pipettiervorrichtung, wobei die Pipittiereinheit (201) einen längs einer Kanalachse (209) verlaufenden Pipettierkanal (207) und einen Koppelansatz (203) zur Ankopplung einer Pipettenspitze (101) aufweist, wobei der Koppel- ansatz (203) ein verstellbares Vorspannorgan (213) aufweist, welches über eine Betätigungseinrichtung (215) in einen Vorspannzustand und einen Freigabezustand verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelansatz (203) zur Zusammenwirkung mit Axialposi- tionierungsmitteln (121) der Pipettenspitze (101) bestimmte komplementäre Gegen-Axialpositionierungsmittel (219) aufweist, welche zusammen mit den Axialpositionierungsmitteln (121) eine axiale Ankopplungsstellung der Pipettenspitze (101) an der Pipettiereinheit (201) definieren, daß das Vorspannorgan (213) in seinem Vorspannzustand an einer
Angriffsfläche (127) mit radialer Flächenkomponente der Pipettenspitze (101) derart angreift, daß es die Axialpositionierungsmittel (121) in dichtende Anlage mit den komplementären Gegen-Axialposi- tionierungsmitteln (219) in die axiale Ankoppelstellung der Pipetten- spitze (101) an der Pipettiereinheit (201) vorspannt und daß das Vorspannorgan (213) in seinem Freigabezustand die Angriffsfläche (127) der Pipettenspitze (101) zum einfachen Entfernen der Pipettenspitze (101) von der Pipettiereinheit (201) im wesentlichen freigibt.
23. Pipettiereinheit (201) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Angriffsfläche (127) von einer Ringnut (125) gebildet ist.
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