DE19948818A1 - System zum Aufnehmen und Abgeben von Fluidvolumina - Google Patents
System zum Aufnehmen und Abgeben von FluidvoluminaInfo
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Abstract
Es wird ein System (10) zum Aufnehmen und Abgeben von Fluidvolumina vorgeschlagen. Das System (10) umfaßt eine Spritze (12) und einen Spritzenhalter (14). Die Spritze (12) weist einen Spritzenkörper (16) und einen Spritzenkolben (18) auf. Die Spritze (12) ist in den Spritzenhalter (14) einsetzbar. Die Spritze (12) weist einen Träger (18, 82) für Information über die Art, den Zustand und/oder den Zweck der Spritze (12) auf. Der Spritzenhalter (14) weist einen an den Informationsträger (18, 82) der Spritze (12) angepaßten Informationsleser (44) auf. Der Spritzenkolben (18) bildet den Informationsträger (18, 82). Dabei weist der Spritzenkolben (18) wenigstens eine Vertiefung (82) auf, deren Tiefe einen von n verschiedenen Werten (1-8) besitzt und die Information über die Art, den Zustand und/oder den Zweck der Spritze (12) darstellt.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Aufnehmen und
Abgeben von Fluidvolumina, mit einer einen Spritzenkörper und
einen Spritzenkolben aufweisenden Spritze und mit einem Sprit
zenhalter, in den die Spritze einsetzbar ist, wobei die Spritze
einen Träger für Information über die Art, den Zustand und/oder
den Zweck der Spritze aufweist, wobei der Spritzenhalter
einen an den Informationsträger der Spritze angepaßten Informa
tionsleser aufweist und wobei der Spritzenkolben den Informati
onsträger bildet.
Ein solches System ist bekannt aus der EP 0 691 158 A2.
Derartige Systeme werden häufig auch als Pipettiersystem be
zeichnet. Aufgabe solcher Pipettiersysteme ist es generell, aus
einem ersten Behälter ein bestimmtes Fluidvolumen zu heben und
anschließend in einen oder mehrere andere Behälter abzugeben
bzw. zu dispensieren. Pipetten, die das schrittweise Abgeben
eines aufgenommenen Fluidvolumens ermöglichen, werden häufig
auch als Repetierpipetten bezeichnet.
Diese Pipettiersysteme können als Handgeräte ausgebildet sein,
wobei ein Handgerät einen Spritzenhalter aufweist, in den nach
einander neue, insbesondere auch unterschiedliche Spritzen ein
setzbar sind. Es gibt jedoch auch Pipettiersysteme, bei denen
in einem Schritt eine Vielzahl von Spritzen in einen hierfür
ausgelegten, array-artig unterteilten Spritzenhalter eingesetzt
wird.
Die eingangs genannte EP 0 691 158 A2 offenbart ein Repetier-
Pipettiersystem, bei dem Spritzen unterschiedlichen Typs seit
lich in einen als Handgerät ausgebildeten Spritzenhalter ein
führbar sind. Die Spritzen sind durch eine charakteristische
Kenngröße des Kolbens der Spritze unterscheidbar. Der Spritzen
halter enthält eine Identifiziereinrichtung, die dazu ausgelegt
ist, den jeweils eingeführten Spritzentyp anhand der Kenngröße
des Kolbens zu identifizieren.
Als charakteristische Kenngröße sind unter anderem analoge me
chanische Lösungen mit Kolben-Codierung über Vertiefung(en)
am Kolben/an einem (mehreren) Kolbenabschnitten (Sp. 2,
Z. 55, 56 der EP 0 691 158 A2), aber auch digitale mechanische
Lösungen für 2n Spritzentypen mit Kolben-Codierung über n Ver
tiefungen am Kolben/an einem (mehreren) Kolbenabschnitten
(Sp. 3, Z. 29, 30) offenbart. Als besonders günstig ist jedoch
eine Lösung im Detail offenbart, bei der der Kolbenkopf digital
mittels Radialnuten so codiert ist, daß er durch etwa tangenti
al ausgerichtete Lichtschranken optisch identifizierbar ist.
Die Identifizierbarkeit ist bei dieser Lösung unabhängig von
der relativen Drehstellung zwischen Spritze und Spritzenhalter.
Aus der DE 43 42 178 C2 ist ein weiteres Repetier-Pipettier
system in Form eines Handgerätes bekannt. In dem Spritzenhalter
ist eine Aufnahme für einen Flansch des Spritzenkörpers und ei
ne Aufnahme für den Spritzenkolben vorgesehen. Der Flansch des
Spritzenkörpers ist Träger der Information über die Art
und/oder den Zustand der Spritze. Dabei weist der Flansch des
Spritzenkörpers einen ringförmigen Kranz mit mehreren axial ge
richteten Abtastflächen auf, wobei die axiale Position der Ab
tastflächen die Information darstellt. Ferner ist die Spritze
in verschiedenen Drehstellungen in den Spritzenhalter einsetz
bar.
Die Spritze wird bei diesem bekannten System im Gegensatz zu
den in der EP 0 691 158 A2 vorgeschlagenen Lösungen nicht seit
lich, sondern in axialer Richtung, also parallel zu den axial
gerichteten Abtastflächen, in den Spritzenhalter eingesetzt.
Aus der US-A-5,002,737 ist ferner ein elektrisch betriebenes
Pipettiersystem bekannt. Auch hierbei ist der Flansch des
Spritzenkörpers als Informationsträger ausgebildet. Die Infor
mation ist jedoch gebildet durch zwei radiale Vorsprünge, die
an einer Seite von dem Flansch des Spritzenkörpers vorstehen.
Die Spritze wird bei diesem Pipettiersystem wiederum seitlich,
nicht axial, in den Spritzenhalter eingesetzt. Dabei muß auf
die richtige Drehstellung geachtet werden, damit die radialen
Vorsprünge am Flansch des Spritzenkörpers in Anlage an entspre
chend zugeordnete Informationsleser des Spritzenhalters gelan
gen. Nachteilig bei dieser Lösung ist insbesondere, daß sich
die Spritze nicht in beliebigen Drehstellungen in den Spritzen
halter einsetzen läßt. Ferner erstrecken sich die Vorsprünge
von dem Flansch nur über einen relativ kleinen Winkelbereich,
so daß die Information nur zwei Bit umfaßt.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Er
findung, ein verbessertes System zum Aufnehmen und Abgeben von
Fluidvolumina anzugeben, das insbesondere konstruktiv einfach
ausgebildet ist.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten System zum Auf
nehmen und Abgeben von Fluidvolumina dadurch gelöst, daß der
Spritzenkolben wenigstens eine Vertiefung aufweist, deren Tiefe
einen von n verschiedenen Werten besitzt und die Information
über die Art, den Zustand und/oder den Zweck der Spritze dar
stellt.
Die obige Aufgabe wird ferner durch eine codierte Spritze sowie
einen Spritzenhalter eines solchen Systems gelöst.
Bei der Erfindung sind die Spritzen folglich digital codiert,
so daß eine eindeutige Ablesung der Information über die Art,
den Zustand und/oder den Zweck der Spritze möglich ist.
Im Gegensatz zu Lösungen der Vergangenheit, bei denen eine Ver
tiefung oder eine Erhöhung jeweils entweder vorhanden waren
oder nicht, also ein Bit Information repräsentierten, wird mit
der vorliegenden Erfindung der Gedanke verfolgt, einer Vertie
fung mehrere Informationseinheiten zuzuweisen, die gebildet
werden durch die jeweilige Tiefe der Vertiefung.
Generell ist es zwar auch denkbar, an dem Spritzenkolben eine
Erhöhung bzw. einen Vorsprung unterschiedlicher Höhe vorzuse
hen; dies wäre jedoch konstruktiv weniger günstig.
Vor dem obigen Hintergrund wird die eingangs genannte Aufgabe
vollkommen gelöst.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Spritze axial in den
Spritzenhalter einsetzbar ist und wenn die Vertiefung axial
ausgerichtet ist.
Die axiale Einsetzbarkeit der Spritzen in den Spritzenhalter
ist ergonomisch für den Anwender wesentlich günstiger als das
seitliche Einführen. Durch die axiale Ausrichtung der Vertie
fung in dem Spritzenkolben lassen sich Vertiefungen vergleichs
weise großer Tiefe ohne wesentliche Nachteile hinsichtlich der
Stabilität des Kolbens erzielen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der
Spritzenkolben genau eine axiale Vertiefung auf.
Obgleich es auch denkbar ist, mehrere axiale Vertiefungen mit
jeweils wenigen Bit Information vorzusehen, wird es derzeit für
am günstigsten erachtet, genau eine axiale Vertiefung mit vergleichsweise
vielen Bit Informationsgehalt vorzusehen, z. B.
n = 7 oder 8.
Der Gedanke, genau eine axiale Vertiefung im Spritzenkolben
vorzusehen, wird unabhängig von der Art der Codierung als eige
ne Erfindung angesehen. So ist es beispielsweise denkbar, an
stelle einer Codierung durch die Tiefe eine Codierung durch un
terschiedliches Reflexionsvermögen am Boden der Vertiefung
- bei einheitlicher Tiefe - vorzusehen. Auch ist es denkbar,
Plättchen unterschiedlichen magnetischen oder elektrischen Ver
haltens in den Boden einer solchen einzelnen axialen Vertiefung
einzulegen.
Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die axiale Vertiefung in
dem Spritzenkolben stirnseitig zentral angeordnet ist.
Auf diese Weise lassen sich vergleichsweise tiefe Vertiefungen
ohne wesentliche Einbußen der Stabilität des Spritzenkolbens
erzielen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der In
formationsleser einen in die Vertiefung einführbaren Taster
auf, so daß dessen Position der Information über die Art, den
Zustand und/oder den Zweck der Spritze entspricht.
Zwar ist es generell auch denkbar, die unterschiedliche Tiefe
der Vertiefungen verschiedener Spritzen durch optische, elek
trische oder magnetische Mittel zu erfassen. So ist es bei
spielsweise denkbar, eine bestimmte Lichtmenge zu erfassen, die
aus der Vertiefung zurückreflektiert wird und die natürlich von
der Tiefe der Vertiefung abhängt. Ferner ist es denkbar, die
Tiefe der Vertiefung durch radar-artige Messungen zu lesen, ein
Prinzip, das theoretisch auch mit Ultraschall-Techniken reali
sierbar ist.
Das Bereitstellen eines in die Vertiefung einführbaren Tasters
ermöglicht jedoch eine besonders präzise Ablesung bei ver
gleichsweise einfacher Konstruktion des Tasters. Dessen Positi
on läßt sich wiederum auf eine Vielzahl von Möglichkeiten er
fassen, die jedoch sämtlich einfacher zu realisieren sind als
das Erfassen der Tiefe einer Vertiefung. So kann beispielsweise
der Taster eine Reihe von quer zur Tasterbewegungsrichtung an
geordneten elektrischen Kontakten überfahren, was zu entspre
chenden elektrischen Erfassungssignalen führt.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Taster gegen die Einführ
richtung der Spritze elastisch vorgespannt ist.
Auf diese Weise kann auf konstruktiv einfache Weise gewährlei
stet werden, daß der Taster immer bis zum Boden der Vertiefung
reicht. Die Vorspannung kann ferner dazu nützlich sein, in der
Vertiefung vorhandene Hindernisse wie Staub, Flüssigkeiten etc.
zu überwinden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der
Spritzenhalter eine Aufnahme für den Spritzenkörper und eine
relativ hierzu bewegliche Aufnahme für den Spritzenkolben auf,
wobei die Aufnahmen dazu ausgebildet sind, den Spritzenkörper
bzw. den Spritzenkolben beim Einführen der Spritze lösbar zu
erfassen.
Bei dieser Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems ist es
bevorzugt, wenn die Höhe der Vorspannung des Tasters gegen die
Einführrichtung der Spritze hinreichend ist, um die Spritze aus
dem Spritzenhalter auszuwerfen, wenn die Aufnahmen gelöst wer
den.
Diese Ausbildung trägt zur guten Ergonomie des erfindungsgemä
ßen Systems bei.
Ferner ist es von Vorzug, wenn die Aufnahmen für den Spritzen
körper bzw. den Spritzenkolben dazu ausgelegt sind, außer mit
tels der Vertiefung codierter Spritzen auch herkömmliche, unco
dierte Spritzen lösbar zu erfassen.
Insbesondere dann, wenn die Codierung der Spritzen des erfin
dungsgemäßen Systems allein durch eine Vertiefung in dem Sprit
zenkolben erfolgt, kann der Kolben der Spritze in allen anderen
Gestaltungsmerkmalen als Standard-Kolben ausgebildet werden.
Gleichermaßen kann der Spritzenkörper einschließlich eines üb
licherweise vorgesehenen Flansches standardmäßig ausgebildet
sein. Folglich lassen sich mit einem Spritzenhalter des erfin
dungsgemäßen Systems nicht nur die codierten Spritzen einfüh
ren, bei denen dann am Spritzenhalter beispielsweise anzeigbar
ist, was für ein Volumen die jeweilige Spritze hat. Es können
darüber hinaus auch herkömmliche, nicht codierte Spritzen ein
geführt werden, bei denen keine entsprechende Anzeige, oder
aber eine Anzeige "uncodierte Spritze" erfolgt. Folglich ist
das System besonders universell einsetzbar.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist
die mittels des Informationslesers gelesene Information über
einen in den Spritzenhalter integrierten Lautsprecher akustisch
ausgebbar.
Diese Maßnahme wird unabhängig von der Art der Codierung der
Spritzen und der Art der Ausbildung des Informationslesers als
eigene Erfindung angesehen. In Abkehr zu den im Stand der Tech
nik bereits bekannten, weil leicht realisierbaren optischen An
zeigen über die Art, den Zustand und/oder den Zweck der Sprit
ze, z. B. auf einem LED, wurde überraschenderweise herausgefun
den, daß es möglich ist, auch einen Lautsprecher in einen sol
chen Hand-Spritzenhalter zu integrieren. Hierdurch läßt sich
eine erhöhte Sicherheit bei der Handhabung des erfindungsgemä
ßen Systems erzielen. Anwender, die eine Spritze in den Sprit
zenhalter eingesetzt haben, erhalten die Information nicht nur
dann, wenn sie auf die Anzeige blicken, sondern auf akustische
Weise ohne die Möglichkeit, das Ablesen der Anzeige im Rahmen
der Routine auszulassen.
Insbesondere dann, wenn der Spritzenhalter einen Sprachspeicher
aufweist, der beispielsweise bestimmte Volumina ausgeben kann,
wie "50 Milliliter" ergibt sich bereits so eine erhöhte Sicher
heit. Besonders bevorzugt ist es dabei jedoch, wenn eine aku
stische Ausgabe nur dann oder jedenfalls in veränderter Form
erfolgt, wenn beispielsweise eine nicht codierte Spritze einge
setzt ist oder eine Ablesung der Information bzw. des Codes
sich als nicht durchführbar erwiesen hat. Auch kann eine solche
Ausgabe erfolgen, wenn die Leseeinrichtung eine Fehlfunktion
aufweist.
Vorzugsweise ist der Informationsleser in dem Spritzenhalter in
Hubrichtung des Spritzenkolbens beweglich gelagert.
Auf diese Weise kann der Informationsleser Hubbewegungen des
Spritzenkolbens folgen, so daß die Informationsübertragung von
der Spritze zum Spritzenhalter in allen Betriebszuständen er
folgen kann.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn der Spritzenhalter eine
Aufnahme für den Spritzenkörper und eine relativ hierzu beweg
liche Aufnahme für den Spritzenkolben aufweist und wenn der In
formationsleser an der Spritzenkolbenaufnahme festgelegt ist.
Auf diese Weise kann das Lesen der Information über die Art,
den Zustand und/oder den Zweck der Spritze direkt beim Einset
zen der Spritze in den Spritzenhalter erfolgen.
Ferner ist es bevorzugt, wenn der Spritzenhalter eine Dosier
vorrichtung aufweist, um ein in die Spritze aufgezogenes Ge
samtvolumen schrittweise in Teilvolumina dosiert abzugeben.
Durch die Dosiervorrichtung eignet sich das erfindungsgemäße
System als Repetier-Pipettiersystem.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Dosiervorrichtung
ein Einstellrad zur Einstellung des in einem Schritt abzugege
benden Teilvolumens aufweist und wenn das Einstellrad um eine
Achse drehbar ist, die etwa parallel verläuft zur Hubrichtung
des Spritzenkolbens.
Diese Maßnahme wird unabhängig von der Ausgestaltung und der
Art der Codierung des Spritzenkolbens als eigene Erfindung an
gesehen; sie dient einer besonders ergonomischen Handhabung.
Da eine Einstellung des in einem Schritt abzugebenden Teil
volumens generell eine mechanische Beeinflussung der Dosier
vorrichtung in axialer Richtung, also in Hubrichtung des Sprit
zenkolbens, beinhaltet, läßt sich die Dosiervorrichtung bei
dieser Anordnung des Einstellrades besonders leicht und fein
fühlig beeinflussen. Dies gilt insbesondere dann, wenn gemäß
einer hierbei bevorzugten Ausführungsform das Einstellrad über
ein Gewinde mit einer Spritzenkolbenaufnahme zusammenwirkt, um
das Teilvolumen einzustellen.
Es ist ferner bevorzugt, wenn das Einstellrad ein Dreh-
Codierschalter ist, dessen Drehposition sich elektronisch er
mitteln und auswerten läßt.
Auf diese Weise ist es besonders leicht möglich, die mittels
des Einstellrades erfolgte Einstellung des Teilvolumens über
eine elektronische Anzeige sichtbar darzustellen.
Besonders bevorzugt ist es ferner, wenn die Dosiervorrichtung
ein Betätigungsmittel zur manuellen Durchführung eines Schrit
tes zur Abgabe eines Teilvolumens aufweist, wobei das Betäti
gungsmittel so ausgebildet ist, daß die manuelle Betätigung
quer zur Hubrichtung des Spritzenkolbens erfolgt.
Hierdurch ist eine wesentlich ergonomischere Handhabung des er
findungsgemäßen Systems möglich als im Stand der Technik, bei
dem die Betätigung durch Niederdrücken eines Hebels in Richtung
parallel zur Hubrichtung des Spritzenkolbens erfolgt.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn das Betätigungsmittel
einen Betätigungshebel aufweist, der um eine quer zur Hubrich
tung verlaufende Achse verschwenkbar ist.
Hierdurch kann die Betätigung erfolgen, indem eine den Sprit
zenhalter umgebende Hand kontrahiert wird. Bekanntlich lassen
sich hierbei wesentlich größere Kräfte realisieren als bei
einer reinen Betätigung beispielsweise des Daumens. Folglich
läßt sich das erfindungsgemäße System insgesamt kräftesparender
handhaben.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachstehen
den Figurenbeschreibung.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach
stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen
oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der
vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Teilschnittansicht eines Spritzen
halters mit teilweise dargestellter, eingesetzter
Spritze;
Fig. 2 eine schematische Detailansicht des Informationsle
sers und des Kolbenkopfes im Teilschnitt;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Einstellrades
des Spritzenhalters; und
Fig. 4 eine schematische Draufsicht des Informationslesers
und des Kolbenkopfes.
Ein System zum Aufnehmen und Abgeben von Fluidvolumina ist in
Fig. 1 generell bei 10 gezeigt.
Das System 10 umfaßt einen Spritzenhalter 14 mit einem generell
länglichen, zylindrischen, in der Hand zu haltenden Gehäuse 15.
Das System 10 umfaßt ferner eine Vielzahl von in den Spritzen
halter 14 über eine Axialöffnung einsetzbaren und austauschba
ren Spritzen 12, von denen in Fig. 1 eine gezeigt ist. Der
Spritzenhalter 14 und die Spritze 12 sind entlang einer Längs
achse 11 angeordnet.
Die Spritze 12 umfaßt in an sich herkömmlicher Weise einen
Spritzenkörper 16 und einen darin eingeführten und axial hin-
und herbewegbaren Spritzenkolben 18.
Der Spritzenhalter 14 umfaßt eine Spritzenkörperaufnahme 20,
die geeignet ist zur Aufnahme eines Flansches 26 des Spritzen
körpers 16, und eine Spritzenkolbenaufnahme 22.
Die Spritzenkörperaufnahme 20 umfaßt Rast-Fixierungsmittel,
beispielsweise in Form der dargestellten zwei Klinken 24, die
beim Einführen der Spritze 12 weggeschoben werden und anschlie
ßend hinter den Flansch 26 schnappen, wie es durch die Pfeile
28 gezeigt ist. Durch die Spritzenkörperaufnahme 20 wird der
Spritzenkörper 16 in axialer Richtung lösbar formschlüssig
festgelegt.
Zum Lösen der Spritzenkörperaufnahme 20 sind außen an dem Ge
häuse 15 des Spritzenkörpers 14 zwei Entriegelungstasten 30
vorgesehen. Die Tasten 30 stehen in - nicht dargestellter -
Wirkverbindung mit den Klinken 24 der Spritzenkörperaufnahme.
In dem Spritzenhalter 14 ist ferner die Spritzenkolbenaufnahme
22 axial verschieblich gelagert. Die Spritzenkolbenaufnahme 22
ist dazu ausgelegt, den Spritzenkolben 18 axial an der Sprit
zenkolbenaufnahme 22 zu fixieren. Hierzu weist die Spritzenkol
benaufnahme 22 beispielsweise die in Fig. 1 gezeigten Verriege
lungshebel 32 auf, die beim Einführen der Spritze 12 geöffnet
sind und anschließend in Radialnuten 33 des Kolbenkopfes grei
fen. Die Verschwenkbarkeit der Verriegelungshebel 32 ist sche
matisch bei 34 gezeigt.
Es versteht sich, daß die Entriegelungstasten 30 auch mit den
Verriegelungshebeln 32 der Spritzenkolbenaufnahme 22 in Wirk
verbindung stehen.
Ein Betätigen der Tasten 30 bei eingesetzter Spritze 12 führt
dazu, daß die Spritze 12 entnehmbar ist oder, wie nachstehend
ausgeführt, ausgestoßen wird.
Die Spritzenkolbenaufnahme 22 ist axial verschieblich ausgebil
det und hierzu an einem Schieber 36 angeordnet, der axial im
Inneren des Gehäuses 15 des Spritzenhalters 14 verschieblich
gelagert ist.
Das Gehäuse 15 des Spritzenhalters 14 ist, abgesehen von der
erwähnten Axialöffnung zum Einführen der Spritzen 12, im we
sentlichen geschlossen ausgebildet, wobei sich in Längsrichtung
eine Axialnut 42 erstreckt, durch die ein Schiebergriff 40 vor
steht. Der Schiebergriff 40 ist mit dem Schieber 36 verbunden.
Nach dem Einsetzen der Spritze 12 in den Spritzenhalter 14 läßt
sich der Spritzenkolben 18 durch Verschieben des Schiebergriffs
40 in einer bei 38 angedeuteten Hubrichtung, die parallel zur
Längsachse 11 ausgerichtet ist, relativ zu dem Spritzenkörper
16 bewegen.
Die Spritzen 12 tragen an ihrem Spritzenkolben 18 eine Informa
tion über die Art, den Zustand und/oder den Zweck der jeweili
gen Spritze 12. Diese Information läßt sich mittels eines In
formationslesers 44 lesen, der in Fig. 1 schematisch angedeutet
ist. Der Informationsleser 44 ist an dem Schieber 36 festgelegt
und bewegt sich mit diesem axial innerhalb des Gehäuses 15. Um
die mittels des Informationslesers 44 gelesene Information über
die Spritze 12 einer innerhalb des Gehäuses feststehenden An
zeigeeinrichtung übermitteln zu können, ist der Informationsle
ser 44 über ein Flachbandkabel 46 mit einer nachstehend noch
näher zu beschreibenden Platine verbunden. Das Flachbandkabel
46 folgt den Bewegungen des Schiebers 36 und stellt somit eine
flexible Leitung zur Informationsübertragung dar.
Ausgehend von der Darstellung der Fig. 1 führt ein Verschieben
des Schiebergriffs 40 nach oben zu einer Vergrößerung des
Spritzenvolumens. Wenn die - nicht dargestellte - Spitze der
Spritze 12 in ein Fluid eingetaucht ist, läßt sich durch diesen
Vorgang somit ein Fluidvolumen in der Spritze 12 aufnehmen bzw.
heben.
Um dieses aufgenommene Fluidvolumen schrittweise in Teilvolumi
na dosiert abgeben zu können, ist in dem Spritzenhalter 14 fer
ner eine Dosiervorrichtung vorgesehen, die schematisch bei 50
dargestellt ist.
Die Dosiervorrichtung 50 umfaßt ein Einstellrad 52 zum Einstel
len des in einem Schritt abzugebenden Teilvolumens. Das Ein
stellrad 52 ist ein Dreh-Codierschalter 52, dessen Durchmesser
etwa dem Durchmesser des Gehäuses des Spritzenhalters 14 ent
spricht und dessen Drehachse mit der Längsachse 11 zusammen
fällt oder parallel hierzu ausgerichtet ist. Das Einstellrad 52
ist drehbar an dem Gehäuse des Spritzenhalters 14 gelagert.
Nach unten in das Gehäuse des Spritzenhalters 14 hinein er
streckt sich eine Gewindehülse 54. Eine mit einem Dosiermecha
nismus der Dosiervorrichtung 50 verbundene Gewindestange 56 er
streckt sich in die Gewindehülse 54 hinein. Durch ein Verdrehen
des Einstellrades 52 gegenüber dem Gehäuse des Spritzenhalters
14 wird die Gewindestange 56 parallel zur Längsachse 11 bewegt.
Hierdurch kann eine im vorliegenden Zusammenhang nicht näher
interessierende Mechanik beeinflußt werden, die das in einem
Schritt abzugebende Teilvolumen durch Begrenzung des Weges
festlegt, um den der Schieber 36 - und folglich die Spritzen
kolbenaufnahme 22 - in einem Schritt in Abgaberichtung bewegt
werden kann.
Die hierbei erforderliche Wirkverbindung zwischen der Dosier
vorrichtung 50 und dem Schieber 36 ist schematisch durch eine
gestrichelte Linie 58 dargestellt.
Zur schrittweisen Abgabe von Teilvolumina ist ein Betätigungs
hebel 60 vorgesehen. Der Betätigungshebel 60 ist um eine Achse
62 verschwenkbar, die quer zur Längsachse 11 verläuft. Der He
bel 60 läßt sich somit betätigen, indem eine das Gehäuse des
Spritzenhalters 14 umgebende Faust kontrahiert wird, insbeson
dere durch entsprechende Bewegung von Zeige-, Mittel- und/oder
Ringfinger.
Ein Verschwenken des Betätigungshebels 60 auf diese Weise be
einflußt die Dosiervorrichtung 50, wie es durch eine gestri
chelte Linie 64 schematisch angedeutet ist. Eine im vorliegen
den Zusammenhang nicht näher interessierende Mechanik bewegt
bei einem Verschwenken des Betätigungshebels 60 den Schieber 36
um einen solchen Betrag in Abgaberichtung, daß das zuvor mit
tels des Einstellrades 52 eingestellte Teilvolumen von der
Spritze 12 abgegeben wird.
Aus ergonomischen Gründen ist an dem Gehäuse 15 des Spritzen
halters 14 oberhalb des Betätigungshebels 60 ein Vorsprung 66
vorgesehen, an dem sich der Zeigefinger abstützen kann oder der
zwischen Zeige- und Ringfinger eingeklemmt werden kann. An der
gegenüberliegenden Seite ist ein weiterer Vorsprung 68 vorge
sehen, der beim Halten des Spritzenhalters 14 mit einer Hand
auf dem Daumengrund aufliegt, also auf dem Teil der Hand zwi
schen dem Daumen und dem Zeigefinger.
Der Spritzenhalter 14 läßt sich folglich sicher und kontrol
liert halten, während der Betätigungshebel 60 betätigt wird, um
ein Teilvolumen abzugeben.
Im oberen Bereich des Spritzenhalters 14, etwa unterhalb des
Einstellrades 52, ist im Inneren des Gehäuses eine Platine 70
mit mehreren elektronischen Bauelementen vorgesehen. An die
Platine 70 ist das flexible Flachbandkabel 46 von dem Informa
tionsleser 44 angeschlossen. Ferner ist an die Platine 70 ein
zweites Flachbandkabel 72 angeschlossen, das mit einer Anzeige
platine 74 verbunden ist, die im Inneren des Vorsprunges 68 an
geordnet ist. Der Vorsprung 68 ist in einem oberen Bereich mit
einem Fenster 76 versehen, durch das optische Anzeigeelemente
(z. B. LED's oder LCD's) der Anzeigeplatine 74 betrachtet werden
können.
In dem Vorsprung 68 ist ferner, wie es auch in Fig. 3 zu sehen
ist, ein Lautsprecher 75 angeordnet. Der Lautsprecher 75 ist
ebenfalls mit der Anzeigeplatine 74 gekoppelt. Die Anzeigepla
tine 74 weist einen nicht näher dargestellten Sprachspeicher
auf, der über die Platine 70 ansteuerbar ist.
Bei Erkennung einer bestimmten Spritze eines bestimmten Typs,
z. B. einer 50-Milliliter-Spritze, kann dieser Wert einerseits
optisch über die Anzeigeelemente durch das Fenster 76 und ande
rerseits akustisch mittels des Lautsprechers 75 ausgegeben wer
den. Im Falle einer Fehlfunktion des Informationslesers 44
und/oder im Falle des Einsetzens einer nicht mit einer Informa
tion versehenen (nicht codierten) Spritze 12 kann über den
Lautsprecher 75 beispielsweise eine Ausgabe "Fehlfunktion" oder
"Spritze nicht erkennbar" ausgegeben werden.
Es versteht sich, daß auch die über das Einstellrad 52 ein
stellbaren Teilvolumina entsprechend angezeigt werden können.
Der Lautsprecher 75 ist innerhalb des Gehäuses 15 so angeord
net, daß ein vergleichsweise großer Schallraum zur Verfügung
steht. Daher kann der Lautsprecher 75 eine vergleichsweise ge
ringe Leistungsaufnahme besitzen.
An die Platine 70 ist ferner ein drittes Flachbandkabel 78 an
geschlossen, das mit dem als Dreh-Codierschalter ausgebildeten
Einstellrad 52 verbunden ist.
Zur Energieversorgung ist die Platine 70 mit einer Batterie be
stückt, die über einen abnehmbaren Batteriedeckel 77 ausgewech
selt werden kann.
Fig. 2 zeigt den Informationsleser 44 und den Kopf des Kolbens
18 einer codierten Spritze 12, also einer Spritze 12, die eine
Information trägt über ihre Art, ihren Zustand und/oder ihren
Zweck. Im Regelfall ist dies das maximale Füllvolumen der
Spritze 12, das sich ergibt aus im wesentlichen dem Durchmesser
und der Länge der Spritze 12.
Der Informationsleser 44 ist an dem Schieber 36 angeordnet und
umfaßt einen in Axialrichtung relativ zu dem Schieber 36 beweg
lichen Taster 80. Der Taster 80 ist im Längsschnitt im wesent
lichen T-förmig und umfaßt einen sich nach unten in Axialrich
tung des Gehäuses 15 erstreckenden Stößel und einen Tasterkopf.
Der Taster 80 kann insgesamt aus Metall hergestellt sein. Al
ternativ hierzu ist nur der Kopf des Tasters 80 aus Metall, der
Stößel beispielsweise aus Kunststoff. In diesem Zusammenhang
versteht sich, daß auch beispielsweise das Gehäuse 15 des
Spritzenhalters 14, der Spritzenkörper 16 und der Spritzenkol
ben 18 sowie der Schieber 36 aus Kunststoff hergestellt sein
können.
Der Taster 80 greift mit seinem Stößel in eine stirnseitig zen
tral angeordnete axiale Vertiefung 82 in dem Kopf 84 des Kol
bens 18. Dabei gelangt der Taster 80 aufgrund einer elastischen
Vorspannung in Richtung der Axialrichtung des Gehäuses 15, also
in Richtung zum Kolbenkopf 84 bis auf den Boden 83 der axialen
Vertiefung 82. Da eine Stirnseite des Kolbenkopfes 84 im in den
Spritzenhalter 14 eingeführten Zustand an dem Schieber 36 an
liegt, entspricht eine axiale Stellung 81 des Tasters 80 inner
halb des Schiebers 36 der Tiefe der axialen Vertiefung 82.
In der Darstellung der Fig. 2 ist zu erkennen, daß die axiale
Vertiefung 82 acht unterschiedliche Tiefen haben kann, die mit
1 bis 8 gekennzeichnet sind. In Fig. 2 besitzt der Kolbenkopf
84 eine Vertiefung 82 mit der Tiefe 1, die beispielsweise 2
Millimeter betragen kann. Entsprechend kann die Tiefe 2 vier
Millimeter betragen, die Tiefe 3 sechs Millimeter, etc. Insge
samt kann die axiale Vertiefung 82 folglich maximal 16 Millime
ter tief sein.
Der Kolbenkopf 84 ist, mit Ausnahme der vergleichsweise kleinen
axialen Öffnung in der Stirnseite wie ein Standardkolbenkopf
ausgeführt und besitzt eine Mehrzahl von Radialnuten 36, die
dazu dienen, den Kolbenkopf 84 in der in Fig. 2 nicht näher
dargestellten Spritzenkolbenaufnahme 22 axial zu fixieren.
Wenn in den Spritzenhalter 14 mit anderen Worten eine nicht
codierte Spritze ohne axiale Vertiefung 82 eingesetzt wird,
wird der Taster 80 gegenüber einer Ausgangsstellung, bei der er
gegenüber dem Schieber 36 vorstellt, maximal ausgelenkt, also
maximal in den Schieber 36 eingefahren. Eine zwischen dem
Schieber 36 und dem Taster 80 angeordnete elastische Einrichtung,
beispielsweise in Form einer Feder 88, wird folglich ma
ximal komprimiert.
Parallel neben dem Taster 80 ist eine Platine 90 mit einer
Mehrzahl von quer zur Längsachse 11 verlaufenden Leiterbahnen
oder Kontakten 91-1, 91-2, 91-3 etc. angeordnet. Der Abstand
der Leiterbahnen 91 in Axialrichtung entspricht der Differenz
der unterschiedlichen Tiefen 1 bis 8.
Der Tasterkopf berührt jeweils eine oder zwei Leiterbahnen 91,
so daß eine geeignete Auswerteelektronik auf der Platine 90 die
axiale Stellung 81 des Tasters 80 lesen kann. Die Platine 90
ist mittels des bereits eingangs erwähnten Flachbandkabels 46
mit der Platine 70 verbunden, um die gelesene Information mit
tels der Anzeigeplatine 74 geeignet anzeigen zu können.
In Fig. 2 ist aus Gründen einer übersichtlicheren Darstellung
gezeigt, daß der Stößel des Tasters 80 und die axiale Vertie
fung 82 jeweils den gleichen Querschnitt, typischerweise einen
kreisförmigen Querschnitt, besitzen.
Wie es in Fig. 4 zu erkennen ist, weist die axiale Vertiefung
82 gewöhnlich jedoch einen größeren Querschnitt auf als der
Stößel des Tasters 80, damit Verkantungen oder sonstige negati
ve Einflüsse aufgrund einer Reibung zwischen diesen Elementen
vermieden werden.
Um die Stabilität des Kolbenkopfes 84 nicht negativ zu beein
flußen, sollte der Querschnitt der axialen Vertiefung 82 deut
lich kleiner sein als der Querschnitt des Kolbenkopfes 84 im
Bereich der Radialnuten 86.
In Fig. 3 ist das Einstellrad 52 vergrößert dargestellt. Man
erkennt, daß das Einstellrad 52 außenumfänglich über eine Mehr
zahl von z. B. zwanzig Einzelsegmenten 90 entsprechend zwanzig
verschiedenen Einstellungen von Teilvolumina verfügt. Das Ein
stellrad 52 ist, wie bereits oben erwähnt, als Dreh-
Codierschalter ausgelegt. Dabei entsprechen die zwanzig Ein
stellungen einem Hub der Gewindehülse 54 von 10 mm. Eine
Schaltstellung entspricht somit einem Hub von 0,5 mm. Aus die
sen Angaben läßt sich erkennen, daß die Teilvolumina außer
ordentlich feinfühlig und präzise einstellbar sind.
Das Einstellrad 52 ist an einer nicht dargestellten Trägerpla
tine drehbar gelagert, an der das Flachbandkabel 78 angeschlos
sen ist. Ferner erstrecken sich von der Trägerplatine einer
oder eine Mehrzahl von nicht dargestellten Befestigungsankern
zum Festlegen an dem Gehäuse 15 des Spritzenhalters 14.
Durch die Tatsache, daß die Drehachse des Einstellrades 52 par
allel ausgerichtet ist mit der Längsachse 11 des Systems 10,
läßt sich die Einstellung von Teilvolumina ergonomisch beson
ders günstig und ferner außerordentlich feinfühlig vornehmen.
Die Ausbildung des Gehäuses des Spritzenhalters 14 und die An
ordnung des Betätigungshebels 60 erlauben eine ergonomisch gün
stige, insbesondere kraftsparende Betätigung zur Durchführung
eines Schrittes zur Abgabe eines Teilvolumens.
Durch das flexible Flachbandkabel 46 können die Relativbewegun
gen zwischen der Spritzenkolbenaufnahme 22 und dem Gehäuse 15
des Spritzenhalters 14 erfolgen, ohne die Informationsübertra
gung von dem Informationsleser 44 zu der Platine 70 zu beein
trächtigen.
Der konstruktive Aufbau der Aufnahmen 20, 22 für den Spritzen
kolben 18 und den Spritzenkörper 16 kann besonders einfach und
somit kostengünstig sein. Aufgrund der rotationssymmetrischen
Ausgestaltung kann die Spritze 12 in jeder beliebigen Drehstel
lung in den Spritzenhalter 14 eingesetzt werden.
Claims (18)
1. System (10) zum Aufnehmen und Abgeben von Fluidvolumina,
mit einer einen Spritzenkörper (16) und einen Spritzen
kolben (18) aufweisenden Spritze (12) und mit einem Sprit
zenhalter (14), in den die Spritze (12) einsetzbar ist,
wobei die Spritze (12) einen Träger (18, 82) für Informati
on über die Art, den Zustand und/oder den Zweck der Sprit
ze (12) aufweist, wobei der Spritzenhalter (14) einen an
den Informationsträger (18, 82) der Spritze (12) angepaßten
Informationsleser (44) aufweist und wobei der Spritzenkol
ben (18) den Informationsträger (18, 82) bildet,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Spritzenkolben (18) wenigstens eine Vertiefung
(82) aufweist, deren Tiefe einen von n verschiedenen Wer
ten (1-8) besitzt und die Information über die Art, den
Zustand und/oder den Zweck der Spritze (12) darstellt.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Spritze (12) axial in den Spritzenhalter (14) einsetzbar
ist und daß die Vertiefung (82) axial ausgerichtet ist.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Spritzenkolben (18) genau eine axiale Vertiefung (82)
aufweist.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
axiale Vertiefung (82) in dem Spritzenkolben (18) stirn
seitig zentral angeordnet ist.
5. System nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Informationsleser (44) einen in die Ver
tiefung (82) einführbaren Taster (80) aufweist, so daß
dessen Position (81) der Information über die Art, den Zu
stand und/oder den Zweck der Spritze (12) entspricht.
6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Taster (80) gegen die Einführrichtung der Spritze (12)
elastisch vorgespannt ist.
7. System nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Spritzenhalter (14) eine Aufnahme (20)
für den Spritzenkörper (16) und eine relativ hierzu beweg
liche Aufnahme (22) für den Spritzenkolben (18) aufweist
und daß die Aufnahmen (20, 22) dazu ausgebildet sind, den
Spritzenkörper (16) bzw. den Spritzenkolben (18) beim Ein
führen der Spritze (12) lösbar zu erfassen.
8. System nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Höhe der Vorspannung hinreichend ist, um die Spritze
(12) aus dem Spritzenhalter (14) auszuwerfen, wenn die
Aufnahmen (20, 22) gelöst werden.
9. System nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Aufnahmen (20, 22) für den Spritzenkörper
(16) bzw. den Spritzenkolben (18) dazu ausgelegt sind, außer
mittels der Vertiefung (82) codierter Spritzen (12)
auch herkömmliche, uncodierte Spritzen lösbar zu erfassen.
10. System nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die mittels des Informationslesers (44) ge
lesene Information über einen in den Spritzenhalter (14)
integrierten Lautsprechers (75) akustisch ausgebbar ist.
11. System nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Informationsleser (44) in dem Spritzen
halter (14) in Hubrichtung (38) des Spritzenkolbens (18)
beweglich gelagert ist.
12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der
Spritzenhalter (14) eine Aufnahme (20) für den Spritzen
körper (16) und eine relativ hierzu bewegliche Aufnahme
(22) für der Spritzenkolben (18) aufweist und daß der In
formationsleser (44) an der Spritzenkolbenaufnahme (22)
festgelegt ist.
13. System nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Spritzenhalter (14) ein Einstellrad (52)
zur Einstellung eines in einem Schritt abzugebenden Teil
volumens aus der Spritze (12) aufweist und daß das Ein
stellrad (52) um eine Achse (11) drehbar ist, die etwa
parallel verläuft zur Hubrichtung (38) des Spritzenkolbens
(18).
14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das
Einstellrad (52) ein Dreh-Codierschalter (52) ist, dessen
Drehposition sich elektronisch ermitteln und auswerten
läßt.
15. System nach einem der Ansprüche 10-13, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Spritzenhalter (14) eine Dosiervorrich
tung (50) mit einem Betätigungsmittel (60) zur manuellen
Durchführung eines Schrittes zur Abgabe eines Teilvolumens
aus der Spritze (12) aufweist, wobei das Betätigungsmittel
(60) so ausgebildet ist, daß die manuelle Betätigung quer
zur Hubrichtung (38) des Spritzenkolbens (18) erfolgt.
16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das
Betätigungsmittel (60) einen Betätigungshebel (60) auf
weist, der um eine quer zur Hubrichtung verlaufende Achse
(62) verschwenkbar ist.
17. Codierte Spritze eines Systems nach einem der Ansprüche
1-16.
18. Spritzenhalter eines Systems nach einem der Ansprüche
1-16.
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