DE19900347A1 - Vorrichtung zum Pipettieren und Mischen - Google Patents
Vorrichtung zum Pipettieren und MischenInfo
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Abstract
Eine Vorrichtung (10) zum Pipettieren und Mischen, umfaßt eine Ansaugvorrichtung mit wenigstens einer volumenveränderlichen Einheit (18), eine Aufnahme (22) für eine Pipettenspitze (24), eine mit der Aufnahme (22) lösbar kuppelbare und bezüglich einer Symmetrieachse (A) im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildete Pipettenspitze (24), welche an ihrer Außenfläche wenigstens einen Mischansatz (44) aufweist, und einen Mischantrieb (50) zum Bewegen wenigstens der Pipettenspitze (24). Erfindungsgemäß ist der Mischantrieb (50) derart ausgebildet oder/und angeordnet, daß sich zumindest die Pipettenspitzen-Aufnahme (22) und die Pipettenspitze (24) um die Symmetrieachse (A) der Pipettenspitze (24) drehen.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Pipettieren und Mischen mit
einer Ansaugvorrichtung, die wenigstens eine volumenveränderliche Einheit
aufweist, mit einer Aufnahme für eine Pipettenspitze, mit einer mit der
Aufnahme lösbar kuppelbaren und bezüglich einer Symmetrieachse im
wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildeten Pipettenspitze, welche an
ihrer Außenfläche wenigstens einen Mischansatz aufweist, und mit einem
Mischantrieb zum Bewegen wenigstens der Pipettenspitze.
Im Bereich der medizinischen Technik bzw. der Analytik, sowie im Bereich
der Molekularbiologie und Humandiagnostik, insbesondere bei der Nuklein
säureanalytik, ist es häufig erforderlich, verschiedene Medien zu pipettieren
und zu mischen. Die entstehenden Flüssigkeitsgemische können dabei
Flüssig-Gas-Gemische, Flüssig-Feststoff-Gemische, Flüssig-Flüssig-Gemische
oder auch Flüssig-Gas-Feststoff-Gemische dergleichen wenigstens zweier
Medien sein, von denen wenigstens eines eine Flüssigkeit ist. Die zu
mischenden Medien können höchst unterschiedliche Viskosität aufweisen,
was an den Mischvorgang erhebliche Anforderungen stellt. Dies ist
insbesondere dann kritisch, wenn beim Mischen chemische Reaktionen
ablaufen und eine rasche Durchmischung erforderlich ist, um lokale
Überkonzentrationen von Reagenzien zu vermeiden, welche zu unerwünsch
ten Über- bzw. Nebenreaktionen führen können.
Ein weiterer Aspekt ist, daß bei der Suspension von Feststoffen in
Flüssigkeit, diese Feststoffe verschiedene Korngrößenverteilungen (1 nm bis
100 µm) aufweisen können. Bei bestimmten Anwendungen, insbesondere
in der Mikro- bzw. Molekular-Biologie, kann es sich bei den Feststoffen
darüber hinaus um magnetische Partikel handeln. Als spezielles Beispiel sei
hier die Probenvorbereitung für eine Nukleinsäureanalyse genannt, wie sie
in der EP 0 389 063 A1 beschrieben ist, bei der im sogenannten Lyseschritt
hochviskose Lösungen schnell mit biologischen Proben, beispielsweise
Blutproben, zusammenpipettiert und gemischt werden müssen.
Gerade im Bereich der Mikrobiologie ist es eine gängige Aufgabenstellung,
Flüssig-Flüssig-Gemische oder auch Flüssig-Feststoff-Gemische schnell und
sicher zu homogenisieren oder vollständig zu suspendieren. Zum Mischen
werden dabei verschiedene Techniken eingesetzt:
Häufig kommt das "Taumelmischen" zum Einsatz, bei welchem ein Misch gefäß auf eine Rüttelplatte aufgestellt wird, wie sie in verschiedensten Ausführungen kommerziell angeboten werden (beispielsweise Firma Heidolph). Andere Arten, Medien mittels bewegter Schüttel- oder Rüttel platten zu mischen, sind in der EP 0 630 284 A1 beschrieben.
Häufig kommt das "Taumelmischen" zum Einsatz, bei welchem ein Misch gefäß auf eine Rüttelplatte aufgestellt wird, wie sie in verschiedensten Ausführungen kommerziell angeboten werden (beispielsweise Firma Heidolph). Andere Arten, Medien mittels bewegter Schüttel- oder Rüttel platten zu mischen, sind in der EP 0 630 284 A1 beschrieben.
Des weiteren kann mittels eines dem Mischgefäß zugesetzten Magnetfisch
gemischt werden, wie dies beispielsweise in der EP 0 653 960 A1
beschrieben ist.
Ferner ist es bekannt, die Medienzugabe mittels der Pipette zum Mischen
einzusetzen. Hierzu kann beispielsweise durch schnelles Einspritzen des
Mediums aus der Pipette in das Mischgefäß eine Mischung erreicht werden.
Alternativ ist es bekannt, durch mehrmaliges Ansaugen und Ausstoßen der
Flüssigkeit zu mischen, wie dies beispielsweise in der WO 91/16675 und
der EP 0 527 059 A1 beschrieben ist.
Die aus der EP 0 569 851 A1 und der US 3,780,992 bekannten Pipetten
spitzen werden zum Mischen der im Mischgefäß enthaltenen Medien mittels
eines Antriebs durch dieses Mischgefäß bewegt. Aus der US 4,874,114 ist
eine Vorrichtung zur dosierten Entnahme und Abgabe von Flüssigkeiten
bekannt, bei welcher eine Art Schöpfkelle mit einem der gewünschten Dosis
entsprechenden Aufnahmevolumen zur Aufnahme des Mediums durch ein
Vorratsgefäß und zur Abgabe des Mediums durch ein Mischgefäß bewegt
wird, wobei sich zwangsläufig ein gewisser Mischeffekt einstellen dürfte.
Weiterhin sind im Stand der Technik auch Pipetten bzw. Pipettenspitzen
bekannt, welche zum Mischen speziell ausgebildet sind. So ist beispiels
weise in der GB 2 249 171 A eine Pipette mit Wegwerfspitzen beschrieben,
die mit einem Federmechanismus einen Mischstempel durch die Mündungs
öffnung der Pipettenspitze drückt. Ferner sind aus der US 4,046,515 und
der JP 62-145 168 A (Abstract) eine Vorrichtung bekannt, welche eine
Pipettiereinrichtung und einen separaten Mischrührer umfaßt, die beide nicht
als Wegwerfteile konzipiert sind. Diese Vorrichtung eignet sich daher nicht
zur Verwendung in Einsatzgebieten, die hohe Anforderungen hinsichtlich der
Vermeidung einer Verschleppung von Flüssigkeit von einem Reaktiongefäß
zum nächsten stellen.
Die US 4,563,104, die US 3,811,603 und die US 5,032,343 beschreiben
Pipettenausführungen mit einem spatelartigen Vorsatz, der zur Verteilung
pipettierter Flüssigkeit über eine bestimmte Fläche bzw. zur Medien
entnahme an schwierig zu erreichenden Stellen des Mischgefäßes bestimmt
ist. Weitere Ausführungsformen von wenigstens einen Mischansatz aufwei
senden Pipettenspitzen sind beispielsweise in der DE 29 80 6142 U1 und
der EP 0 769 547 A1 offenbart.
Zum weiteren allgemeinen Stand der Technik wird verwiesen auf die
JP 7-080 331 A (Abstract), die JP 4-131 077 A (Abstract) und die
EP 0 463 468 A1. Schließlich beschreibt die DE 36 14 960 A1 eine
Pipettier-Vorrichtung, bei welcher die Pipette zu Reinigungszwecken mittels
eines Hochfrequenz-Oszillators in Schwingungen versetzt wird.
Ein Großteil dieser bekannten Vorrichtungen zum Pipettieren und Mischen
hat den Nachteil, daß sie sich nicht oder nur sehr bedingt zum Einsatz in
Mischgefäßen mit geringem Füllvolumen eignen, mit denen man es beispiels
weise beim "high throughput screening" in Form von Mikrotitrationsplatten
zu tun hat.
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum
Pipettieren und Mischen der eingangs genannten Art anzugeben, welche es
ermöglicht, Flüssigkeitsgemische auch in kleinvolumigen Mischgefäßen zu
pipettieren und wirksam zu vermischen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art gelöst, bei welcher der Mischantrieb derart ausgebildet
oder/und angeordnet ist, daß sich zumindest die Pipettenspitzen-Aufnahme
und die Pipettenspitze um die Symmetrieachse der Pipettenspitze drehen.
Es ist das Verdienst der Erfinder, erkannt zu haben, daß ein effektives
Mischen auch dann möglich ist, wenn die in das Mischgefäß eingetauchte
Pipettenspitze lediglich um ihre eigene Symmetrieachse gedreht wird. Dies
hat den Vorteil, daß die Querschnittsfläche der Öffnung des Mischgefäßes
und somit das gesamte Mischgefäß kleiner ausgebildet sein kann, als die
beim Stand der Technik möglich ist, bei dem zur Ermöglichung der Bewe
gung der Pipettenspitze längs eines vorbestimmten Wegs durch das Misch
gefäß stets eine entsprechende Mindestquerschnittsfläche erforderlich ist.
Erfindungsgemäß ist hingegen für den Mischbetrieb nicht mehr Raum in dem
Mischgefäß erforderlich, als zum Einführen der Pipettenspitze in das
Mischgefäß benötigt wird.
Die Drehbewegung der Pipettenspitze um ihre Symmetrieachse kann bei
spielsweise eine unidirektionale Drehbewegung sein, d. h. der Mischantrieb
kann die Pipettenspitze immer in die gleiche Richtung drehen, wie dies von
herkömmlichen Rührwerken her bekannt ist.
Es ist jedoch ebenso möglich, daß die Drehbewegung der Pipettenspitze
eine Hin- und Her-Drehbewegung ist. Diese Hin- und Her-Drehbewegung hat
aufgrund der damit verbundenen in dem Flüssigkeitsgemisch erzeugten stär
keren Turbulenz den Vorteil einer höheren Mischeffizienz und eignet sich
daher insbesondere zum Mischen hochviskoser Flüssigkeiten. Ein unidirek
tionaler Bewegungsabschnitt der Hin- und Her-Drehbewegung kann sich
dabei über einen Winkel von bis zu etwa 180° erstrecken. Ferner wird zur
Erzielung einer guten Mischeffizienz vorgeschlagen, daß die Frequenz der
Hin- und Her-Drehbewegung bis zu 10 Hz, vorzugsweise zwischen 2 Hz und
5 Hz, d. h. bis zu 20, vorzugsweise zwischen 4 und 10 Hin- bzw. Her-
Bewegungsabschnitte pro Sekunde, beträgt. Die Mischeffizienz kann weiter
dadurch weiter erhöht werden, daß die Drehbewegung der Pipettenspitze
durch wenigstens eine Pause einer vorbestimmten Zeitdauer, vorzugsweise
von bis zu 2 Sekunden, unterbrochen ist. Schließlich kann ein Bewegungs
intervall der Hin- und Her-Drehbewegung bis zu zwei Sekunden andauern.
Gemäß einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die volumen
veränderliche Einheit und die Pipettenspitzen-Aufnahme drehfest mit
einander verbunden und mit dem Mischantrieb gekoppelt sind. In diesem
Fall wird die gesamte, die volumenveränderliche Einheit, die Pipetten
spitzen-Aufnahme, deren Verbindungsleitung und die Pipettenspitze selbst
umfassende Pipettiereinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung um die
Symmetrieachse der Pipettenspitze gedreht. Hierdurch können Volumen
änderungseffekte, Dichtigkeitsprobleme und dergleichenvermieden werden,
so daß grundsätzlich ein gleichzeitiges Pipettieren und Mischen möglich ist.
Der Mischantrieb kann in diesem Fall beispielsweise einen Elektromotor mit
Innenläufer umfassen, der koaxial zu der Symmetrieachse angeordnet ist.
Die koaxiale Anordnung des Motors hat den Vorteil besonders ruhigen
Laufs.
Alternativ ist es jedoch ebenso möglich, daß eine die volumenveränderliche
Einheit mit der Aufnahme verbindende Leitung zwei- oder mehrteilig
ausgebildet ist, wobei wenigstens einer der Teile mit dem Mischantrieb
gekoppelt ist. Dabei können zwei Teile der Leitung mittels einer Verbindungs
einheit gekoppelt sein, welche ein Verdrehen eines der beiden Teile relativ
zu dem jeweils anderen Teil, vorzugsweise um die Symmetrieachse,
ermöglicht. Gemäß einer ersten Weiterbildung kann die Verbindungseinheit
wenigstens ein gasdichtes Lager aufweisen. Ein derartiges gasdichtes Läger
ermöglicht ebenso wie die vorstehend diskutierte, in sich drehstarre
Pipettiereinheit ein gleichzeitiges Pipettieren und Mischen. Gemäß einer
zweiten Weiterbildung ist es jedoch ebenso möglich, daß die Verbindungs
einheit wenigstens ein flexibles Schlauch- oder/und Rohrstück aufweist.
Dies stellt eine besonders kostengünstige Ausführung der
Verbindungseinheit dar.
In Weiterbildung der Erfindung kann der wenigstens eine Mischansatz mit
der Pipettenspitze einstückig ausgebildet sein. Dies verringert die
Teileanzahl, was sich günstig auf die Betriebskosten der erfindungsgemäßen
Vorrichtung auswirkt.
Alternativ ist es jedoch ebenso möglich, daß der wenigstens eine Misch
ansatz mit der Pipettenspitze lösbar kuppelbar ist. Dabei kann der wenig
stens eine Mischansatz an einem vorzugsweise ringförmigen Halterungs
element vorgesehen sein, vorzugsweise einstückig angeformt sein, welches
mit der Pipettenspitze lösbar kuppelbar ist. Dies ermöglicht beispielsweise
die Entnahme von Medien aus besonders schmalen Gefäßen mit enger
Zugangsöffnung. Nach Abgabe dieser Medien in das Mischgefäß kann dann
die Pipettenspitze mit dem den wenigstens einen Mischansatz aufweisenden
Halterungselement gekuppelt und anschließend zum Mischen in das Misch
gefäß eingeführt werden.
Sowohl bei der einstückigen Ausführung von Pipettenspitze und Misch
ansatz als auch bei der kuppelbaren Lösung - insbesondere, wenn der
Mischansatz bei der Entnahme von Medien aus Vorratsgefäßen bereits an
der Pipettenspitze vorhanden ist - ist es vorteilhaft, wenn der wenigstens
eine Mischansatz von einer Mündungsöffnung der Pipettenspitze in Richtung
der Symmetrieachse einen vorbestimmten axialen Abstand aufweist. Dieser
vorbestimmte Abstand kann beispielsweise für Anwendungen auf dem Ge
biet der Labordiagnostik zwischen etwa 1 mm und etwa 10 mm, vorzugs
weise zwischen etwa 3 mm und etwa 8 mm, betragen. Er stellt sicher, daß
der Mischansatz bei der Medienentnahme nicht in das Medium eingetaucht
zu werden braucht, so daß sich an seiner relativ großen Oberfläche kein
Medium anlagert. Somit kann zum einen eine wohldosierte Pipettierung des
Mediums sichergestellt als auch verhindert werden, daß Tropfen oder
Partikel des Mediums auf dem Weg vom Vorratsgefäß zum Mischgefäß vom
Mischansatz abfallen und die Laboreinrichtung verschmutzen, schlimmsten
falls kontaminieren.
Damit eine Verschmutzung bzw. Kontaminierung der Laboreinrichtung auch
dann vermieden werden kann, wenn die Pipettenspitze und mit ihr der
wenigstens eine Mischansatz nach dem Mischen aus dem Mischgefäß
zurückgezogen wird, kann beispielsweise wie folgt vorgegangen werden:
Hat weder die Pipettenspitze noch der Mischansatz noch Kontakt zu dem
im Mischgefäß vorhandenen Flüssigkeitsgemisch, so wird die Pipettenspitze
erneut um ihre Symmetrieachse gedreht, so daß die an der Außenfläche der
Pipettenspitze und des Mischansatzes anhaftende Flüssigkeit durch Zentri
fugalkräfte abgeschleudert wird. Hierzu ist es weiter von Vorteil, wenn das
Mischgefäß nicht vollständig gefüllt ist.
Der Mischansatz kann in Abhängigkeit vom Einsatzfall sowie in Abhängig
keit der zu mischenden Medien und dergleichen Betriebsparametern unter
schiedlich ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Mischansatz einen im
wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Es ist jedoch ebenso
möglich, daß der Abstand einer äußeren Begrenzungskante des Misch
ansatzes von der Symmetrieachse der Pipettenspitze mit kleiner werdendem
axialem Abstand von einer Mündungsöffnung der Pipettenspitze abnimmt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsalternative kann eine äußere Begren
zungskante des Mischansatzes in Abhängigkeit von der Kontur des Quer
schnitts eines Mischgefäßes gestaltet sein, vorzugsweise derart, daß der
Mischansatz dann, wenn die Symmetrieachsen von Pipettenspitze und
Mischgefäß im wesentlichen zusammenfallen, bei einer Drehung der
Pipettenspitze um deren Symmetrieachse an der Innenwand des Misch
gefäßes entlanggleitet und dort etwaig vorhandene Ablagerungen abstreift
("Pottern"). Ein spezieller Anwendungsfall für derartig ausgebildete
Mischansätze ist beispielsweise die Suspension von Pellets, etwa bei
Membranproteinen nach Zentrifugation. Schließlich ist es auch möglich, daß
der Mischansatz nach Art eines Propellerflügels ausgebildet ist bzw. daß der
Mischansatz ein im wesentlichen parallel zur Symmetrieachse der Pipetten
spitze verlaufendes Mischpaddel umfaßt. Ist der wenigstens eine Misch
ansatzes insbesondere in einer parallell zur Symmetrieachse verlaufenden
Richtung derart bemessen, daß er vollständig in dem zu mischenden
Mediengemisch untertaucht, so besteht auch bei einer Drehung der
Pipettenspitze mit relativ hoher Drehzahl eine geringe Spritzgefahr.
In Weiterbildung der Erfindung kann die Pipettenspitze, wie dies an sich
bekannt ist, aus leitfähigen Kunststoff gefertigt sein. Bevorzugt kommt ein
thermisch verformbarer Kunststoff, wie Polyethylen, Polypropylen, Poly
styrol, Polycarbonat oder dergleichen, zum Einsatz. In diesen können
beispielsweise Partikel aus Graphit oder einem Metall eingelagert sein.
Elektrisch leitfähige Pipettenspitzen ermöglichen beispielsweise eine
kapazitive Bestimmung des Flüssigkeitspegels in dem Mischgefäß.
Ferner ist es möglich, daß die Pipettenspitze einen Aerosolfilter umfaßt, wie
er beispielsweise für bestimmte mikrobiologische Anwendungsfälle benötigt
wird. Ferner kann die volumenveränderlich Einheit der Ansaugvorrichtung
beispielsweise eine Kolbenhubpumpe aufweisen. Ferner ist es denkbar, daß
die volumenveränderliche Einheit einen Dilutor umfaßt. Unter einem Dilutor
sei dabei eine Vorrichtung verstanden, bei welcher ein erster Anschluß eines
Drei-Wege-Ventils mit einem Vorratsgefäß beispielsweise für eine System
flüssigkeit oder ein Verdünnungsmedium, ein zweiter Anschluß dieses
Ventils mit einer Zuleitung zur Pipettenspitze und der dritte Anschluß mit
einer Pumpe, beispielsweise einer Kolbenhubpumpe verbunden ist. Durch
entsprechend abgestimmte Betätigung des Drei-Wege-Ventils und der
Pumpe kann die jeweils gewünschte Menge an Medium aus dem Vorrats
gefäß entnommen und durch die Pipettenspitze wieder abgegeben werden,
gewünschtenfalls zusammen mit dem in die Pipettenspitze angesaugten
Medium.
Der Mischantrieb kann mit den drehangetriebenen Teilen der Pipettiereinheit
auf unterschiedliche Art und Weise verbunden sein:
Gemäß einer ersten Ausführungsform kann der Mischantrieb einen Antriebs motor umfassen, der bezüglich der Symmetrieachse der Pipettenspitze koaxial angeordnet ist. Dabei kann ein Leitungsabschnitt, der die volumen veränderliche Einheit mit der Aufnahme für die Pipettenspitze verbindet, den Läufer des Motors durchsetzen und mit diesem über eine Mitnehmer anordnung verbunden sein. Es handelt sich in diesem Fall also um eine Antriebsmotor mit Innenläufer. Ein derartiger Antriebsmotor läßt sich insbesondere in Verbindung mit einer in sich drehstarren Pipettiereinheit mit Vorteil einsetzen.
Gemäß einer ersten Ausführungsform kann der Mischantrieb einen Antriebs motor umfassen, der bezüglich der Symmetrieachse der Pipettenspitze koaxial angeordnet ist. Dabei kann ein Leitungsabschnitt, der die volumen veränderliche Einheit mit der Aufnahme für die Pipettenspitze verbindet, den Läufer des Motors durchsetzen und mit diesem über eine Mitnehmer anordnung verbunden sein. Es handelt sich in diesem Fall also um eine Antriebsmotor mit Innenläufer. Ein derartiger Antriebsmotor läßt sich insbesondere in Verbindung mit einer in sich drehstarren Pipettiereinheit mit Vorteil einsetzen.
Alternativ ist es jedoch ebenso möglich, daß der Mischantrieb wenigstens
einen Antriebsmotor umfaßt, der bezüglich der Symmetrieachse exzentrisch
angeordnet ist, wobei zur Erhöhung der Antriebsleistung auch eine Mehrzahl
derartiger exzentrisch angeordneter Antriebsmotoren vorgesehen sein kann.
Der exzentrisch angeordnete Antriebsmotor kann mit der Pipettenspitzen
aufnahme über eine Getriebeeinheit verbunden sein. Diese Getriebeeinheit
kann beispielsweise ein mit der Motorwelle verbundenes Ritzel umfassen,
das mit einer an der Pipettenspitzen-Aufnahme oder einem mit dieser
verbundenen Teil vorgesehenen Verzahnung kämmt. Dabei ist es ferner
möglich, daß das Ritzel mit dem Antriebsmotor über ein biegsames
Verbindungselement verbunden ist. Letztgenannte Ausführung hat den
Vorteil, daß ein leistungsstarker und somit relativ schwerer Antriebsmotor
unabhängig von der erfindungsgemäßen Pipettier/Misch-Vorrichtung bereit
gestellt werden kann und die erfindungsgemäße Vorrichtung dennoch
einfach zu handhaben bzw. zu bewegen ist. Darüber hinaus ermöglicht
diese Anordnung auch das Mischen hochviskoser Medien.
Als Antriebsmotor kann bevorzugt ein Schrittmotor zum Einsatz kommen.
Schrittmotoren haben den Vorteil, daß ihre Bewegung besonders präzise
gesteuert werden kann.
Wie vorstehend bereits angesprochen, kann die erfindungsgemäße
Pipettier/Misch-Vorrichtung von Hand betätigbar sein und hierzu eine
Griffeinheit umfassen. An dieser Griffeinheit können verschiedene
Betätigungselemente vorgesehen sein, beispielsweise ein Betätigungs
element zur Betätigung der volumenveränderlichen Einheit oder/und ein
Betätigungselement zur Betätigung des Mischantriebs oder/und ein
Betätigungselement zur Betätigung einer Vorrichtung zum Abwerfen der
Pipettenspitze von der Aufnahme oder/und ein Betätigungselement zur
Betätigung einer Vorrichtung zum Abwerfen des Halterungselements von
der Pipettenspitze. In der Griffeinheit kann bevorzugt ferner auch der
Mischantrieb aufgenommen sein.
Alternativ ist es jedoch ebenso möglich, daß die erfindungsgemäße
Pipettier/Misch-Vorrichtung Teil eines Pipettier-Roboters, wie er
beispielsweise von Fa. TECAN, Fa. Canberra Packard bzw. Fa. Beckmann
bezogen werden kann und wie er beispielsweise für das "high throughput
screening" eingesetzt wird. Da in diesem Fall von dem XYZ-Arm des
Pipettier-Roboters eine Vielzahl von Pipettiereinheiten gleichzeitig bewegt
wird, ist es vorteilhaft, wenn der Pipettier-Roboter einen Antriebsmotor
aufweist, der zum simultanen Antreiben der Mischantriebe wenigstens einer
Mehrzahl dieser Pipettiereinheiten, vorzugsweise aller dieser Pipettier
einheiten, dient. Den Pipettiereinheiten kann in diesem Fall, wie dies
vorstehend bereits erläutert wurde, ein Ritzel zugeordnet sein, welches über
ein biegsames Verbindungselement drehangetrieben ist. Die freien Enden
dieser biegsamen Verbindungselemente können wiederum mit Planetenrädern
eines herkömmlichen Planetengetriebes verbunden sein, wobei
beispielsweise das Sonnenrad dieses Planetengetriebes von einem
entsprechend leistungsstarken Antriebsmotor angetrieben ist. Darüber
hinaus ist es ebenso möglich, der Vielzahl von Pipettiereinheiten eine
gemeinsame volumenveränderliche Einheit zuzuordnen, die mit den
Pipettenaufnahmen jeweils über einen biegsamen Schlauch verbunden ist.
Insbesondere im Zusammenhang mit dem Einsatz eines Pipettier-Roboters
ist eine Vorhaltung einer Mehrzahl von Pipettenspitzen/Mischansatz-
Kombinationen bzw. getrennte Vorhaltung von Pipettenspitzen und Misch
ansätzen in einer entsprechenden Anzahl von Magazinen von Vorteil, da
diese eine einfache Entnahme der jeweiligen Elemente ermöglichen. Im
Hinblick auf die Ermöglichung des "high throughput screening" sollten dabei
die Elemente in den Magazinen in der gleichen Weise angeordnet und von
einander beabstandet sein wie die Pipettiereinheiten am XYZ-Roboterarm.
Nachzutragen ist noch, daß die Pipettenspitzen im allgemeinen eine
beispielsweise zylindrische bis konische Form aufweisen, die zu einer
Mündungsöffnung hin zusammenläuft. Am entgegengesetzten Ende befindet
sich ein Aufnahmeelement, das zur Verbindung mit der Pipettenspitzen-
Aufnahme dient. Das Aufnahmeelement kann beispielsweise ein Klemm-
Konus sein. Es ist jedoch auch möglich, Aufnahmeelemente mit aktiven
Greifmechanismen oder dergleichen einzusetzen.
Ferner sei betont, daß es sich bei den erfindungsgemäß eingesetzten,
auswechselbaren Pipettenspitzen um Pipettenspitzen handelt, die lediglich
zum einmaligen Gebrauch bestimmt sind.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung an
Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es stellt dar:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer von Hand betätig
baren Pipettier/Misch-Vorrichtung;
Fig. 2 eine alternative Ausführungsform einer von Hand
betätigbaren Pipettier/Misch-Vorrichtung;
Fig. 3 eine weitere, mittels eines Pipettier-Roboters bewegbare
Pipettier/Misch-Vorrichtung;
Fig. 4 eine Detaildarstellung einer Ausführungsform einer
volumenveränderlichen Einheit der Ansaugvorrichtung
der Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und 2;
Fig. 5 und 6 Detaildarstellungen zweier alternativer Ausführungs
varianten für den Verbindungsabschnitt des Pipettier
kanals; und
Fig. 7 bis 9 Seitenschnittansichten verschiedener Ausführungs
möglichkeiten von Pipettenspitzen; und
Fig. 10 und 11 teilweise im Schnitt gehaltene Draufsichten auf zwei
weitere Ausführungsformen von Pipettenspitzen.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Pipettier/Misch-Vorrichtung allgemein
mit 10 bezeichnet. Sie umfaßt ein Gehäuse 12, das zum Ergreifen der
Pipettier/Misch-Vorrichtung 10 dient, und eine teilweise in dem Gehäuse 12
aufgenommene Pipettiereinheit 14.
Die Pipettiereinheit 14 umfaßt ein Aufnahmerohr 16 mit einem oberen, in
das Gehäuse 12 hineinragenden und im wesentlichen kreiszylindrisch
ausgebildeten Rohrabschnitt 16a und einem unteren, sich nach unten hin
verjüngenden Rohrabschnitt 16b. Im Bereich des freien Endes des oberen
Rohrabschnitts 16a ist eine volumenveränderliche Einheit 18 vorgesehen,
an welche sich nach unten hin ein Pipettierrohr 20 anschließt. Das
Pipettierrohr 20 tritt am unteren Ende aus dem unteren Rohrabschnitt 16b
heraus und bildet dort eine Aufnahme 22 für eine Pipettenspitze 24, welche
bezüglich einer Symmetrieachse A im wesentlichen rotationssymmetrisch
ausgebildet ist.
Die volumenveränderliche Einheit 18 kann gemäß Fig. 4 beispielsweise als
Kolbenhubeinrichtung ausgebildet sein. Sie umfaßt hierzu einen Zylinder 30,
in welchem ein Kolben 32 derart verschiebbar aufgenommen ist, daß er das
Volumen einer sich an das Pipettierrohr 20 anschließenden Kammer 34
verändern kann. An dem Kolben 32 ist eine Kolbenstange 36 befestigt, an
welcher wiederum ein Stößel 38 angeordnet ist. Der Stößel 38 dient zur
Betätigung der Kolbenhubeinrichtung 18 in Richtung einer Verkleinerung des
Volumens der Kammer 34. Ferner ist eine Feder 40 vorgesehen, welche den
Stößel 38 und somit den Kolben 32 in der Darstellung gemäß Fig. 4 nach
oben vorspannt, d. h. in Richtung einer Vergrößerung des Volumens der
Kammer 34. Am Gehäuse 12 ist ein Drücker 42 derart geführt, daß er mit
dem Stößel 38 zur Verringerung des Volumens der Kammer 34 zusammen
wirken kann. Bei Betätigung des Drückers 42 wird somit in der
Pipettenspitze 24 befindliches Medium durch deren Mündungsöffnung 24a
ausgestoßen. Läßt man den Drücker 42 hingegen los, so wird unter der
Wirkung der Feder 40 die Mündungsöffnung 24a umgebendes Medium in
die Pipettenspitze 24 gesaugt.
Das Volumen der Kammer 34 ist vorzugsweise derart bemessen, daß es
allenfalls gleich groß ist wie das Aufnahmevolumen der Pipettenspitze 24.
Hierdurch kann in einfacher Weise verhindert werden, daß in die Pipetten
spitze 24 gesaugtes Medium mit dem unteren Ende des Pipettierrohrs 20,
d. h. mit der Pipettenspitzen-Aufnahme 22 in Kontakt gelangt und diese
benetzt, schlimmstenfalls kontaminiert.
In einem vorbestimmten Abstand d oberhalb der Mündungsöffnung 24a sind
an der Pipettenspitze 24 Mischansätze 44 vorgesehen. Diese Mischansätze
dienen nach der Abgabe von in der Pipettenspitze 24 aufgenommenen
Medium in ein Mischgefäß zum Vermischen der in diesem Gefäß enthaltenen
Medien. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist die gesamte Pipettier
einheit 14 in dem Gehäuse 12 drehbar aufgenommen. Ein bezüglich der
Achse A koaxial angeordneter Elektromotor 50 dient zum Antrieb der
Pipettiereinheit 14. Er umfaßt einen am Gehäuse befestigten Stator 50a mit
Permanentmagnetes und einen elektromagnetisch erregbaren Läufer 50b,
der am Aufnahmerohr 16 der Pipettiereinheit 14 angeordnet und mit dieser
beispielsweise über eine Mitnehmeranordnung 51 verbunden ist. Ferner ist
am Gehäuse 12 ein Betätigungselement 52 zum Ein- bzw. Ausschalten des
Elektromotors 50 vorgesehen.
Der Übersichtlichkeit der Darstellung halber sind Batterien bzw. ein
Stromzuführkabel zur Stromversorgung des Elektromotors 50, sowie eine
Steuereinheit zur Steuerung der Bewegung des Elektromotors 50 in Fig. 1
nicht dargestellt. In dieser Steuereinheit kann eine Mehrzahl von
Bewegungsschemata abgespeichert sein, welche durch eine entsprechende
Eingabe von einer Bedienungsperson in Abhängigkeit des speziellen
Anwendungsfalls abgerufen werden können.
Aufgrund des vorstehend erläuterten Aufbaus kann die gesamte Pipettier
einheit 14 mittels des Motors 50 um die Symmetrieachse A der Pipetten
spitze 24 gedreht werden. Die Drehbewegung kann beispielsweise eine
unidirektionale Drehung sein, wie dies von herkömmlichen Rührwerken her
an sich bekannt ist. Es ist jedoch ebenso möglich, die Pipettiereinheit 14 in
eine Hin- und Her-Drehung zu versetzen, bei der sich einzelne Bewegungs
abschnitte mit gegenläufigen Drehsinn abwechseln. Diese Hin- und Her-
Drehung kann eine gleichmäßige Drehoszillation sein. Es ist jedoch auch
denkbar und im Hinblick auf eine möglichst gute Mischeffizienz sogar
erwünscht, die Pipettiereinheit 14 in eine ungleichmäßige Hin- und Her-
Drehung zu versetzen. Die Pipettiereinheit 14 kann dabei in einzelnen
Bewegungsabschnitten einen Winkel von bis zu 180° überstreichen, wobei
sie zwischen etwa 5 und etwa 10 derartige Halbdrehungen pro Sekunde
ausführen kann. Zu Erhöhung der Mischeffizienz kann vorgesehen sein, daß
Bewegungsintervalle von etwa 2 Sekunden Dauer durch Pausen von
ebenfalls etwa 2 Sekunden Dauer unterbrochen sind. Um die unregelmäßige
Hin- und Her-Drehbewegung der Pipettiereinheit 14 möglichst präzise
steuern zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Motor 50 ein Schrittmotor
ist.
In der Ausführungsform gemäß Fig. 1 umfaßt das Gehäuse 12 ferner eine
Betätigungseinheit 54, welche zur Betätigung einer in den Figuren nicht im
Detail dargestellten Vorrichtung 56 zum Abwerfen der Pipettenspitze 24
dient, d. h. einer Vorrichtung 56 zum Lösen des Kupplungszustands
zwischen der Pipettenspitzen-Aufnahme 22 und der Pipettenspitze 24.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Pipettier/Misch-Vorrichtung dargestellt, welche im wesentlichen der
Ausführungsform gemäß Fig. 1 entspricht. Analoge Teile sind daher mit
gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1, jedoch vermehrt um die Zahl
100. Darüber hinaus wird die Pipettier/Misch-Vorrichtung 110 gemäß Fig. 2
im folgenden insoweit beschrieben werden, als sie sich von der
Pipettier/Misch-Einrichtung 10 gemäß Fig. 1 unterscheidet, auf deren
Beschreibung hiermit ansonsten ausdrücklich verwiesen sei.
Im Unterschied zur Pipettier/Misch-Vorrichtung 10 gemäß Fig. 1 ist bei der
Pipettier/Misch-Vorrichtung 110 gemäß Fig. 2 nicht die gesamte Pipettier
einheit 114 bezüglich des Gehäuses 112 um die Symmetrieachse A der
Pipettenspitze 124 drehbar angeordnet, sondern lediglich ein unterer
Abschnitt 114a dieser Pipettiereinheit 114, während ein oberer Teil 114b
mit dem Gehäuse 112 drehfest verbunden ist.
Der drehfeste Teil 114b der Pipettiereinheit 114 umfaßt die volumenver
änderliche Einheit 118 und einen oberen Abschnitt 120b des Pipettierrohrs
120. Der drehbare Teil 114a der Pipettiereinheit 114 umfaßt einen unteren
Abschnitt 120a des Pipettierrohrs 120, die daran angeordnete Pipetten
spitzen-Aufnahme 122, die Pipettenspitze 124 sowie das Aufnahmerohr
116, dessen Zylinderabschnitt 116a in dem Gehäuse 112 drehbar gelagert
ist. Die beiden Abschnitte 120a und 120b des Pipettierrohrs 120 sind
mittels eines Verbindungsabschnitts 120c miteinander verbunden, der eine
Relativverdrehung der beiden Abschnitte 120a und 120b um die Achse A
herum ermöglicht.
In einer einfachen und kostengünstigen Ausführungsform, die in Fig. 5
dargestellt ist, kann der Verbindungsabschnitt 120c' ein flexibles Schlauch
stück 160' umfassen, welches mit den freien Enden der Rohrabschnitte
120a' und 120b' flüssigkeits- und gasdicht in Eingriff ist. Das Schlauch
stück 160' kann beispielsweise aus TygonTM (Fa. Norton) gefertigt sein,
einem Material, das sich durch hohe Beständigkeit gegenüber Verformungen
auszeichnet.
Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, daß der Verbindungsabschnitt
120c", wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, ein flüssigkeits- und vor allem
gasdichtes Lager 162" umfaßt, welches mit dem freien Ende des Rohrab
schnitts 120b" und einem topfförmig erweiterten Ende des Rohrabschnitts
120a" in Eingriff ist. Derartige Lager sind an sich bekannt. Daher ist in Fig. 6
der Aufbau des Lagers 162" nicht detailliert dargestellt.
Wie die Ausführungsform gemäß Fig. 1 umfaßt auch die Pipettier/Misch-
Vorrichtung 110 gemäß Fig. 2 einen koaxial zur Achse A angeordneten
Motor 150. Allerdings ist dieser Motor 150 als Motor mit Außenläufer
konzipiert, d. h. der permanentmagnetische Stator 150a ist mit dem oberen
Abschnitt 120b des Pipettierrohr 120 fest verbunden und von einem
elektromagnetisch erregbaren Läufer 150b umgeben, der an der Innen
wandung des Zylinderabschnitts 116a des Aufnahmerohrs 116 befestigt ist.
Hinsichtlich der Betätigungselemente 142, 152 und 154 sei auf die
Beschreibung der Ausführungsform gemäß Fig. 1 verwiesen.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Pipettier/Misch-Vorrichtung dargestellt, welche im wesentlichen den
Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und 2 entspricht. Analoge Teile sind
daher in Fig. 3 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in den Fig. 1
und 2, jedoch verglichen mit Fig. 1 vermehrt um die Zahl 200 bzw.
verglichen mit Fig. 2 vermehrt um die Zahl 100. Die Pipettier/Misch-
Vorrichtung 210 gemäß Fig. 3 wird im folgenden nur insoweit beschrieben
werden, als sie sich von den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und 2
unterscheidet, auf der Diskussion hiermit ansonsten ausdrücklich verwiesen
sei.
Während es sich bei den Pipettier/Misch-Vorrichtungen 10 und 110 gemäß
Fig. 1 und 2 um handbetätigbare Vorrichtungen handelt, ist die
Pipettier/Misch-Vorrichtung 210 gemäß Fig. 3 derart konzipiert, daß sie als
Teil eines in Fig. 3 lediglich grob schematisch angedeuteten Pipettier-
Roboters 264 eingesetzt und von dessen Roboterarm 264a in den drei
Raumrichtungen X, Y und Z bewegt werden kann.
Die Pipettier/Misch-Vorrichtung 210 umfaßt hierzu eine Halterung 266,
welche mit dem XYZ-Arm 264a des Pipettier-Roboters 264 verbunden ist.
An dieser Halterung ist die Pipettiereinheit 214 angeordnet. Die Pipettier
einheit 214 umfaßt ein zweiteiliges Pipettierrohr 220, dessen oberer
Abschnitt 220b drehfest mit der Halterung 266 verbunden ist und dessen
unterer, die Aufnahme 222 für die Pipettenspitze 224 aufweisender Ab
schnitt 220a mit dem oberen Rohrabschnitt 220b über einen Verbindungs
abschnitt 220c um die Achse A drehbar verbunden ist. Hinsichtlich der
Ausführungsmöglichkeiten des Verbindungsabschnitts 220c wird auf die
Erläuterung der Ausführungsform gemäß Fig. 2 bzw. die Diskussion der Fig. 5
und 6 verwiesen.
Mit dem unteren Rohrabschnitt 220a ist ein Aufnahmerohr 216 verbunden,
welches einen im wesentlichen "umgekehrt Hut"-förmigen Schnitt aufweist.
Im Bereich des oberen Endes des Aufnahmerohrs 216, d. h. im Bereich der
"Hutkrempe", ist das Aufnahmerohr 216 mit einer Außenverzahnung 216c
versehen, welche mit einem Ritzel 270 des Antriebsmotors 250 kämmt.
Der Antriebsmotor 250 ist gemäß einer ersten, in der linken Hälfte der Fig. 3
dargestellten Ausführungsform an der Halterung 266 befestigt, und das
Ritzel 270 ist mit der Ausgangswelle des Motors 250 unmittelbar
verbunden.
In einer alternativen Ausführungsvariante, die in der rechten Hälfte der Fig. 3
dargestellt ist, kann das Ritzel 270' jedoch auch an einem Ende eines
biegsamen Verbindungselements 272' angeordnet sein, dessen anderes
Ende mit einem von der Pipettiereinheit 214 entfernt angeordneten Motor
250' verbunden ist. Das biegsame Verbindungselement hat bei dieser
Ausführungsform die Aufgabe, die Drehverbindung zwischen dem Motor
250' und dem Ritzel 270' sicherzustellen und gleichzeitig eine Bewegung
der gesamten Pipettier/Misch-Vorrichtung 210 unter der Steuerung durch
den Pipettier-Roboter 264 zu ermöglichen.
Diese Ausführungsvariante hat aufgrund der gesonderten Anordnung des
Motors 250' den Vorteil, daß die Pipettier/Misch-Vorrichtung 210 nur ein
relativ geringes Gewicht aufweist und somit den Roboterarm 264a des
Pipettier-Roboter 264 nur wenig belastet. Dies ist insbesondere dann von
Vorteil, wenn an dem XYZ-Arm 264a des Pipettier-Roboters 264 eine
Mehrzahl derartiger Pipettier/Misch-Vorrichtung 210 angeordnet ist, wie dies
nicht zuletzt im Hinblick auf den Einsatz beim "high throughput screening"
von Bedeutung ist.
In diesem Zusammenhang kommt auch dem biegsamen Verbindungselement
272' besondere Bedeutung zu: Das in der Darstellung gemäß Fig. 3 obere
Ende dieses Verbindungselements 272' braucht nämlich nicht unmittelbar
mit der Ausgangswelle des Motors 250' verbunden sein. Vielmehr ist es
auch denkbar, dieses obere Ende mit einem Planetenrad eines Planeten
getriebes zu verbinden, wobei die Ausgangswelle des Motors 250' bei
spielsweise das Sonnenrad dieses Planetengetriebes antreibt. In diesem
Planetengetriebe kann ein Mehrzahl von Planetenrädern vorgesehen sein, die
in der vorstehend beschriebenen Weise einer Mehrzahl von Pipettier/Misch-
Vorrichtungen 210 zugeordnet sind. Somit können die Mischantriebe dieser
Mehrzahl von Pipettier/Misch-Vorrichtungen 210 von einem einzigen,
entsprechend leistungsstark ausgelegten Motor 250' angetrieben werden.
In analoger Weise ist es auch möglich, die volumenveränderlichen Einheiten
der Mehrzahl von Pipettier/Misch-Vorrichtungen 210 zu einer einzigen,
entsprechend groß dimensionierten volumenveränderlichen Einheit 218
zusammenzufassen und diese über eine entsprechende Vielzahl biegsamer
Schläuche 274' mit den jeweiligen Pipettierrohren 220 zu verbinden.
Die Antriebsmotoren 250 bzw. 250', die volumenveränderliche Einheit 218
und die Pipettenspitzen-Abwurfvorrichtung 256 werden bei der Ausfüh
rungsform gemäß Fig. 3 bevorzugt von einer (nicht dargestellten)
Steuereinheit des Pipettier-Roboters 264 gesteuert.
In den Fig. 7 bis 11 sind verschiedene Ausführungsvarianten für Pipetten
spitzen bzw. deren Mischansätze dargestellt:
Die in Fig. 7 dargestellte Pipettenspitze 24 entspricht jener, die zum Zwecke der allgemeinen Erläuterung der Pipettier/Misch-Vorrichtung 10, 110, und 210 in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist. Wie vorstehend bereits erläutert, umfaßt sie in einem axialen Abstand d oberhalb der Mündungsöffnung 24a an der Außenseite der sich zur Mündungsöffnung 24a hin konisch verjün genden Pipettenspitze 24 einstückig angeformte Mischansätze 44 mit im wesentlichen rechteckförmigen Schnitt.
Die in Fig. 7 dargestellte Pipettenspitze 24 entspricht jener, die zum Zwecke der allgemeinen Erläuterung der Pipettier/Misch-Vorrichtung 10, 110, und 210 in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist. Wie vorstehend bereits erläutert, umfaßt sie in einem axialen Abstand d oberhalb der Mündungsöffnung 24a an der Außenseite der sich zur Mündungsöffnung 24a hin konisch verjün genden Pipettenspitze 24 einstückig angeformte Mischansätze 44 mit im wesentlichen rechteckförmigen Schnitt.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 weisen die Mischansätze 344 eine
äußere Begrenzungsfläche 344a auf, die sich wie die Pipettenspitze 324
selbst zu deren Mündungsöffnung 324a hin verjüngt. Wiederum enden die
Mischansätze 344 in einem vorbestimmten Abstand d oberhalb der
Mündungsöffnung 324a.
Durch den Abstand d soll sichergestellt werden, daß beim Ansaugen von
Medium aus einem Vorratsgefäß die Pipettenspitze nur mit der Mündungs
öffnung 24a, nicht jedoch mit den Mischansätze 44 in das Medium einge
taucht zu werden braucht. Hierdurch wird eine Benetzung der Mischansätze
44, die eine relativ große Oberfläche aufweisen und somit eine Ver
schleppung von Medium vermieden, die eine Verschmutzung, schlimmsten
falls eine Kontaminierung der Laboreinrichtung bzw. anderer Proben nach
sich ziehen könnte.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 sind die Mischansätze 444, von
denen lediglich einer dargestellt ist, nicht mit der Pipettenspitze 424
einstückig ausgebildet, sondern mit einem Halterungelement 480, welches
mit der Pipettenspitze 424 lösbar kuppelbar ist. Da es in diesem Fall möglich
ist, den Mischansatz 444 über das Halterungselement 480 erst dann mit der
Pipettenspitze 424 zu verbinden, wenn diese das Medium bereits angesaugt
hat, und somit die Gefahr einer Verschleppung von Medium nicht besteht,
kann sich der Mischansatz 444 bis in die Höhe der Mündungsöffnung 424a
der Pipettenspitze 424 oder sogar noch unter dieses Niveau erstrecken.
Grundsätzlich ist es denkbar, die Pipettenspitze 424 und die Mischansätze
444 unter Betätigung der Abwurfvorrichtung 56 stets gemeinsam von der
Pipettiereinheit 14 zu trennen. In bestimmten Anwendungsfällen kann es
jedoch von Vorteil sein, die Mischansätze 444 bzw. deren Halterungs
element 480 gesondert abwerfen zu können. Hierzu ist bei der Ausführungs
form gemäß Fig. 9 die Mischansatz-Abwurfvorrichtung 482 vorgesehen, die
entweder über ein entsprechendes Betätigungselement am Gehäuse 12 oder
von einer entsprechenden Steuereinheit ausgelöst werden kann.
Zur Ermöglichung des sogenannten "Potterns" kann die äußere Kontur 444b
des Mischansatzes 444 in Entsprechung zur Innenkontur des Mischgefäßes
ausgebildet sein, um bei der Drehbewegung zum Zwecke des Mischens an
der Innenfläche des Mischgefäßes entlanggleiten und von dort etwaige
Anlagerungen abstreifen zu können.
Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 10 und 1l sind die Mischansätze
544 bzw. 644 als Propellerflügel ausgebildet, die strömungstechnisch
besonders geformt sind und sich je nach Mischanforderung besonders
eignen. Diese Propellerflügel 544 bzw. 644 können sowohl einstückig mit
der Pipettenspitze ausgebildet sein, als auch an einem Halterungselement
entsprechend dem Halterungselement 480 vorgesehen sein.
Wie in den Fig. 10 und 11 für das Beispiel der Propellerflügel angedeutet ist,
unterliegt die Anzahl der an der Pipettenspitze bzw. dem Halterungselement
vorgesehenen Mischansätze keiner grundsätzlichen Beschränkung. Aller
dings ist bei der Anordnung der Mischansätze am Umfang der Pipettenspitze
bzw. des Halterungselements darauf zu achten, daß der gemeinsame
Schwerpunkt aller Mischansätze im wesentlichen auf der Symmetrieachse
A liegt, um eine Unwucht bei der Drehung der Pipettenspitze vermeiden zu
können.
Nachzutragen ist noch, daß, wie dies bei der Ausführungsform gemäß Fig.
8 dargestellt ist, im Innenraum der Pipettenspitze 324 ein Aerosolfilter 384
vorgesehen sein kann.
Nachzutragen ist ferner, daß in den Figuren, insbesondere Fig. 1 bis 3, die
die Drehbarkeit der Pipettiereinheit bzw. deren drehbarer Teile relativ zum
Gehäuse ermöglichenden Lager weder eingezeichnet noch im Detail erläutert
sind, da sie herkömmlichen Aufbau aufweisen und dem Fachmann daher
geläufig sind.
Claims (40)
1. Vorrichtung (10; 110; 210) zum Pipettieren und Mischen,
umfassend:
- - eine Ansaugvorrichtung mit wenigstens einer volumenver änderlichen Einheit (18; 118; 218'),
- - eine Aufnahme (22; 122; 222) für eine Pipettenspitze (24; 124; 224),
- - eine mit der Aufnahme (22; 122; 222) lösbar kuppelbare und bezüglich einer Symmetrieachse (A) im wesentlichen rotations symmetrisch ausgebildete Pipettenspitze (24; 124; 224), welche an ihrer Außenfläche wenigstens einen Mischansatz (44) aufweist, und
- - einen Mischantrieb (50; 150; 250; 250') zum Bewegen wenig stens der Pipettenspitze (24; 124; 224),
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung der Pipettenspitze
(24; 124; 224) eine unidirektionale Drehbewegung ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung der Pipettenspitze
(24; 124; 224) eine Hin- und Her-Drehbewegung ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß sich ein unidirektionaler
Bewegungsabschnitt der Hin- und Her-Drehbewegung über einen
Winkel von bis zu etwa 180° erstreckt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Hin- und Her-
Drehbewegung bis zu 10 Hz, vorzugsweise zwischen 2 Hz und 5 Hz,
beträgt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung der Pipettenspitze
(24; 124; 224) durch wenigstens eine Pause einer vorbestimmten
Zeitdauer, vorzugsweise von bis zu 2 Sekunden, unterbrochen ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Bewegungsintervall der Hin- und
Her-Drehbewegung bis zu 2 Sekunden andauert.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die volumenveränderliche Einheit (18)
und die Pipettenspitzen-Aufnahme (22) drehfest miteinander verbun
den und mit dem Mischantrieb (50) gekoppelt sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß eine die volumenveränderliche Einheit
(118; 218') mit der Aufnahme (122; 222) verbindende Leitung (120;
220) zwei- oder mehrteilig ausgebildet ist, wobei wenigstens eines
der Teile (120b; 220b) mit dem Mischantrieb (150; 250; 250')
gekoppelt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß zwei Teile (120a, 120b; 220a, 220b)
der Leitung (120; 220) mittels einer Verbindungseinheit (120c; 220c)
gekoppelt sind, welche ein Verdrehen eines der beiden Teile relativ
zum jeweils anderen Teil, vorzugsweise um die Symmetrieachse (A),
ermöglicht.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinheit (120c")
wenigstes ein gasdichtes Lager (162") aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinheit (120c')
wenigstens ein flexibles Schlauch- oder/und Rohrstück (160')
aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Mischansatz (44;
344) mit der Pipettenspitze (24; 324) einstückig ausgebildet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Mischansatz (444)
mit der Pipettenspitze (424) lösbar kuppelbar ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Mischansatz (444)
an einem vorzugsweise ringförmigen Halterungselement (480) vorge
sehen, vorzugsweise einstückig angeformt, ist, welches mit der
Pipettenspitze (424) lösbar kuppelbar ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Mischansatz (44;
344) von einer Mündungsöffnung (24a; 324a) der Pipettenspitze (24;
324) in Richtung der Symmetrieachse (A) einen vorbestimmten
axialen Abstand (d) aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Abstand (d) zwischen
etwa 1 mm und etwa 10 mm, vorzugsweise zwischen etwa 3 mm
und etwa 8 mm, beträgt.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mischansatz (44) einen im wesent
lichen rechteckigen Querschnitt aufweist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand einer äußeren Begren
zungskante (344a) des Mischansatzes (344) von der Symmetrieachse
(A) der Pipettenspitze (324) mit kleiner werdendem axialem Abstand
von einer Mündungsöffnung (324a) der Pipettenspitze abnimmt.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß eine äußere Begrenzungskante (444b)
des Mischansatzes (444) in Abhängigkeit von der Kontur des Quer
schnitts eines Mischgefäßes gestaltet ist, vorzugsweise derart, daß
der Mischansatz (444) dann, wenn die Symmetrieachsen (A) von
Pipettenspitze (424) und Mischgefäß im wesentlichen zusammen
fallen, bei einer Drehung der Pipettenspitze (424) um deren
Symmetrieachse (A) an der Innenwand des Mischgefäßes entlang
gleitet.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mischansatz (544; 644) nach Art
eines Propellerflügels ausgebildet ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mischansatz (444) ein im wesent
lichen parallel zur Symmetrieachse (A) der Pipettenspitze (424)
verlaufendes Mischpaddel umfaßt.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, daß die Pipettenspitze (24) aus leitfähigem
Kunststoff gefertigt ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, daß die Pipettenspitze (324) einen Aerosol
filter (384) umfaßt.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, daß die volumenveränderliche Einheit (18)
eine Kolbenhubpumpe umfaßt.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25,
dadurch gekennzeichnet, daß die volumenveränderliche Einheit (18)
einen Dilutor umfaßt.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mischantrieb einen Antriebsmotor
(50; 150) umfaßt, der bezüglich der Symmetrieachse (A) koaxial
angeordnet ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Leitungsabschnitt (20), der die
volumenveränderliche Einheit (18) mit der Pipettenspitzen-Aufnahme
(22) verbindet, den Läufer (50b) des Motors (50) durchsetzt und mit
diesem über eine Mitnehmeranordnung (51) verbunden ist.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mischantrieb wenigstens einen
Antriebsmotor (250; 250') umfaßt, der bezüglich der Symmetrie
achse (A) exzentrisch angeordnet ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 29,
dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (250; 250') mit der
Pipettenspitzen-Aufnahme (222) über eine Getriebeeinheit (270;
270') verbunden ist.
31. Vorrichtung nach Anspruch 30,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mischantrieb mit dem Antriebs
motor (250') über ein biegsames Verbindungselement (272') ver
bunden ist.
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31,
dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (50; 150; 250;
250') ein Schrittmotor ist.
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 32,
dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Griffeinheit (12; 112) umfaßt,
mittels derer sie von Hand betätigbar ist.
34. Vorrichtung nach Anspruch 33,
dadurch gekennzeichnet, daß an der Griffeinheit (12; 112) wenig
stens ein Betätigungselement (42; 142) zur Betätigung der volumen
veränderlichen Einheit (18; 118) vorgesehen ist.
35. Vorrichtung nach Anspruch 33 oder 34,
dadurch gekennzeichnet, daß an der Griffeinheit (12; 112) wenig
stens ein Betätigungselement (52; 152) zur Betätigung des Misch
antriebs (50; 150) vorgesehen ist.
36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 35,
dadurch gekennzeichnet, daß an der Griffeinheit (12; 112) wenig
stens ein Betätigungselement (54; 154) zur Betätigung einer
Vorrichtung (56) zum Abwerfen der Pipettenspitze (24; 124) von der
Aufnahme (22; 122) vorgesehen ist.
37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 36,
dadurch gekennzeichnet, daß an der Griffeinheit (12) wenigstens ein
Betätigungselement zur Betätigung einer Vorrichtung (482) zum
Abwerfen des Halterungselements (480) von der Pipettenspitze (424)
vorgesehen ist.
38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 33 bis 37,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mischantrieb (50; 150) in der
Griffeinheit (12; 112) aufgenommen ist.
39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 38,
dadurch gekennzeichnet, daß sie Teil eines Pipettier-Roboters (R) ist.
40. Vorrichtung nach Anspruch 39,
dadurch gekennzeichnet, daß der Pipettier-Roboter (R) einen
Antriebsmotor (250') aufweist, der zum simultanen Antreiben der
Mischantriebe einer Mehrzahl von Pipettier/Misch-Vorrichtungen
(210) dient.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19900347A DE19900347A1 (de) | 1999-01-07 | 1999-01-07 | Vorrichtung zum Pipettieren und Mischen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19900347A DE19900347A1 (de) | 1999-01-07 | 1999-01-07 | Vorrichtung zum Pipettieren und Mischen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19900347A1 true DE19900347A1 (de) | 2000-07-13 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19900347A Withdrawn DE19900347A1 (de) | 1999-01-07 | 1999-01-07 | Vorrichtung zum Pipettieren und Mischen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19900347A1 (de) |
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