DE2120719A1

DE2120719A1 - Pipettier-Anordnung

Info

Publication number: DE2120719A1
Application number: DE19712120719
Authority: DE
Inventors: Geoffrey S. Heidelberg Victoria Begg (Australien); Jacobson, Nils Bertil, Solna (Schweden). M
Original assignee: Medinova AB
Current assignee: Medinova AB
Priority date: 1969-02-05
Filing date: 1971-04-27
Publication date: 1971-12-16
Also published as: GB916238A; DE2004875C3; DE2004875B2; US3650699A; FR2033836A5; GB1305783A; US3736099A; DE2004875A1; FR2086394A1

Description

DIPL.-ING. KLAUS BEHN DIPL.-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER

PATENTANWÄLTE

8 MÜNCHEN 22 Wl DENMAYERSTBASSE β TEL- (Q811) 22253Q-295192

27, April 1971 Unsere Zeichen; A i6i71-*Pp/Se

Firma MEDINOVA AB
Ankdammsgatan 4ö, 171 43 Solna, Schweden

Pipettier-Anordnung

Die Erfindung betrifft eine Pipettier-Anordnung.

Pipettieren, d.h. das Übertragen einer vorher bestimmten Flüssigkeitsmenge von einem Gefäß in ein anderes, ist einer der häufigsten Arbeitsvorgänge in einem Labor. So verlangen genau genommen alle quantitativen Analysen in Chemie und Biologie, daß vorher bestimmte und gewählte Volumen von Flüssigkeiten, wie beispielsweise Testproben oder Reagenzien, sehr genau gemessen und von einem Gefäß in ein anderes übertragen werden. Der Pipettier-Prozeß verlangt, daß jedes

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gewählte Flüssigkeits-Volumen äußerst genau gemessen und von einem in ein anderes Gefäß übertragen werden kann, ohne irgendeine Gefahr zu laufen, daß die pipettierte Flüssigkeitsrnenge kontaminiert oder verdünnt wird»

Zahlreiche Pipettier-Anordnungen sind bekannt, " Die verbreitetste Vorrichtung besteht aus einer geraden Rohre aus Glas oder irgendeinem anderen festen und durchscheinenden Material, von welcher das eine Ende sich zu einer dünnen Spitze erstreckt und welche mit einer sichtbaren Skala versehen ist, welche das Innen-Volumen der Röhre darstellt, gemessen von deren Spitze. Durch Aufziehen einer gewählten Flüssigkeitsmenge am gegenüberliegenden Ende der Röhre kann diese in der Röhre gesammelt werden und die pipettierte Flüssigkeitsmenge k wird durch Ablesen des Skalen-Striches bestimmt, welcher gegenüber dem Meniskus der Flüssigkeit in der Röhre liegt, Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß jedes gewählte Volumen leicht pipettiert werden kann und daß die notwendige Pipettier-Anordnung sehr einfach und billig ist. Jedoch 1st dieser Prozeß aufwendig in der Zeit und ein Ablesefehler an der Skalen-Einteilung auf der Pipette ist nicht selten. Ferner kostet das Reinigen

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und das Trocknen der verwendeten Pipetten Zeit und Arbeit, was es oft notwendig macht, eine große Anzahl von Pipetten in Besitz zu haben. Ebenso sind Pipetten für einen einmaligen Gebrauch bekannt, welcheanschließend weggeworfen werden. Diese Wegwerf-Pipetten haben den Nachteil, daß die Kosten für diese Pipetten sehr hoch werden, da die Pipetten mit einer sehr hohen Präzision hergestellt werden müssen und die Toleranzen ihrer Abmessungen die Genauigkeit der pipettierten Flüssigkeitsmenge bestimmten. Automatisch arbeitende Pipettier-Anordnungen sind ebenso bekannt. Eine bekannte Pipettier-Anordnung dieses Typs besteht aus einer Wegwerf-Pipette aus festem Plastik-Material welche in die Anordnung eingeführt werden kann, und mit Hilfe eines in der Pipette erzeugten Vakuums kann die Flüssigkeits-Menge zum Pipettier-Zweck aufgesogen werden und anschließend mittels eines Überdruckes wieder abgegeben werden. Es ist ebenso bekannt, Flüssigkeiten mit einer Peristaltik-Pumpe und einem flexiblen Plastik-Rohr zu pipettieren. Bei diesen Anordnungen nach dem Stand der Technik ist es ebenso notwendig, daß die Komponenten, in welchen die ptpettierte Flüssigkeit gemessen wird, bzw. die Wegwerf-Pipetten aus Plastikrohr mit

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einer Präzision hergestellt werden, welche der gewünschten Genauigkeit des Pipettier-Prozesses entspricht. Ferner benötigt das Auswechseln der Wegwerf-Pipetten oder der Plastik-Rohre in den bekannten Anordnungen Bedienungen von Hand, was von Nachteil ist. Daher sind auch automatisch arbeitende Pipettier-Anordnungen bekannt geworden, bei ^ welchen die Komponenten, die mit der pipettierten Flüssigkeit in Berührung kommen, zwischen den aufeinanderfolgenden Pipettier-Vorgängen gewaschen werden. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die Gefahr von Kontamination zweier aufeinanderfolgender, pipettierter Flüssigkeits-Mengen niemals vollständig vermeidbar ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Pipettier-Anordnung zu schaffen, bei welcher die oben beschriebenen Nachteile der bekannten Pipettier-Anordnungen ' ausgeschaltet werden.

Die Pipettier-Anordnung gemäß der Erfindung besteht aus einem Rohr aus elastischem Material, einer rohrförmigen Hüllee mit variablem Durchmesser, welche dieses Rohrüber einen Teil seiner Länge für eine Veränderung des Innen-Volumens des Teils des Rohres umschließt, indem

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die Hülle einen Druck unterschiedlicher Größe auf das Rohr ausübt, wobei das Rohr an beiden Enden der Hülle aus dieser Hülle herausragt, einer Vorrichtung zur Veränderung des Durchmessers dieser Hülle, einer Vorrichtung zum Bestimmen der Veränderung des Innen-Volumens .des Rohres, hervorgerufen durch die Veränderung des Durchmessers der Hülle, und einer Vorrichtung zum Verschließen des Rohres an einer Stelle, welche neben dem einen Ende dieser rohrförmigen Hülle liegt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Pipettieranordnung aus einer flüssigkeitsgefüllten Kammer, welche einen rohrförmigen Durchlaß mit einer Elastik-Wand aufweist, welche sich durch die flüssigkeitsgefüllte Kammer erstreckt und an den gegenüberliegenden Enden in axialer Richtung öffnungen besitzt, durch welche das Rohr hindurchläuft, so daß dieses von der Elastik-Wand dieses Durchlasses umgeben wird, wodurch die Elastik-Wand des Durchlasses die Hülle mit dem vaiablen Durchmesser bildet, aus einer Vorrichtung für die Übertragung der Flüssigkeit abwechselnd zu und aus dieser fLUssigkeitsgefüllten Kammer für eine Veränderung des Inneri-Durchmessers des rohrförmigen Durchlasses und

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aus einer Vorrichtung für die Bestimmung der Flüasigkeits-Menge, welche entweder in die oder aus der Flüssigkeits-Kammer transportiert wird.

Die Pipettier-Anordnung gemäß der Erfindung hat den Vorteilj, daß jedes gewöhnleiche Rohr aus elastischem Material, wie beispielsweise ein übliches Plastik-Rohr, verwendet werden kann, da die Abmessungs-Toleranzen des verwendeten Rohres keinen Einfluß auf die Genauigkeit des Pipettier-Prozesses haben, welche ausschließlich von der Präzision der verwendeten Vorrichtungen für das Zusammendrücken des Plastikrohres und für die Bestimmung der Veränderung des Innen-Volumens des Rohres, hervorgerufen durch den Druck auf das Rohr, abhängt. Daher ist es in einer Pipettier-Anordnung gemäß der Erfindung wirtschaftlich möglich, das verwendete Rohr nach der Pipettierung wegzuwerfen, wodurch jedes Risiko der Kontamination oder der Verdünnung zweier aufeinanderfolgender, pipettierter Flüssigkeiten vollkommen ausgeschaltet wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Rohr auf einer Vorratsrolle gespeichert, von welcher das Rohr sich durch den rohrförmigen DurchLaß in

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der flüssigkeitsgefüllten Kammer hindurch erstreckt, so daß sein Vorderende mit einer geeigneten Länge aus dem einen Ende des rohrförmigen Durchlasses in der flüssigkeitsgefüllten Kammer herausragt, so daß das offene Ende des Rohres in die zu pipettierende Flüssigkeit eingetaucht werden kann. Nach einem Pipettier-Prozeß wird der gebrauchte Abschnitt des Rohres, d.h. der Abschnitt des Rohres, welcher mit der pipettierten Flüssigkeit in Berührung gekommen ist, mittels einer Schneidvorrichtung abgeschnitten, welche neben dem Ende des rohrförmigen Durchlasses in der flüssigkeitsgefüllten Kammer liegt, wonach ein neuer, unbenutzter Abschnitt des Rohres von der Vorratsrolle mittels den Förderrollen abgewickelt wird, welche mit dem Rohr in Eingriff stehen.

Die pipettierte Flüssigkeitsmenge kann gewählt und genau gesteuert werden, da diese exakt den Flüssig-Keitsmengen entspricht, welche in die bzw. aus der flüssigkeitsgefüllten Kammer übertragen werden.

Die Pipettier-Anordnung gemäß der Erfindung kann von Hand betrieben werden, kann aber ebenso leicht an eine automatische Bedienung und eine Fernsteuerung angeschlossen werden, wodurch die Anordnung an für Bedienungs-

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personen.unzugänglichen Orten verwendet werden kann, beispielsweise wo Radioaktivitäten behandelt werden.

Auf der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt und zwar zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung im Querschnitt

einer Pipettier-Anordnung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Zeit-Funktionsdiagramm, welches Arbeits-Phasen der in Fig. 1 gezeigten Pipettier-Anordnung darstellt;

Fig. 2t₁

bis 2t,- schematisnh unterschiedliche Arbeits-Stufen der in Fig. 1 gezeigten Pipettier-Anordnung;

Fig. 5 ^eiⁿ Blockdiagramm einer elektrischen Steuereinheit für die in Fig. 1 gezeigte Pipettier-Anordnung;

Fig. 4 einen Längs-Querschnitt einer Abwandlung einer flüssigkeitsgefüllten Kammer der in Fig. 1 gezeigten Pipettier-Anordnung bei \6rwendung eines Rohres mit kleinerem Durchmesser;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Heiz-Anordnung für einen kurzen Abschnitt des Rohres, so daß der erwärmte Abschnitt des Rohres zu einem kleineren Durchmesser und zu einer dünneren Wand gedehnt werden kann, wonach das Rohr an diesem gedehnten Abschnitt abgeschnitten wird; und

Fig. 6 ein Schema einer anderen Heizvorrichtung für einen kurzen Abschnitt des Rohres für den gleichen Zweck.

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Die Pipettier-Anordnung, bzw. Pipetten-Anordnung, gemäß der Erfindung wird in einem Beispiel in Fig. 1 gezeigt. Diese Anordnung weist eine Röhre 1 aus elastischem Material auf, wie beispielsweise ein gewöhiiches Plastikrohr. Das Rohr wird von einer Speicherrolle 1a abgewickelt, welche eine beträchtliche Länge des Rohres aufnehmen kann. Von dieser Speicherrolle 1a läuft das Rohr 1 durch eine Rohrklammer 4, in welcher das Rohr in üblicher Weise abgeklemmt werden kann und anschließend durch einen rohrförmigen Durchlaß oder Kanal, welcher sich längs einer flüssigkeitsgefüllten Kammer 2 erstreckt. Die langgestreckte, zylindrische Kammer 2 besteht aus einem unbeweglichen Außenrohr 2a, zwei gegenüberliegenden festen Abschlußwänden und einem inneren Elastik-Rohr 2b, welches die Wand des rohrförmigen Durchlasses durch die flüssigkeitsgefüllte Kammer 2 bildet und welche dementsprechend das Plastikrohr 1 umgibt. Außerhalb der gegenüberliegenden oder unteren End-Wand der Kammer 2 läuft das Rohr 1 durch zwei drehbare Förder-Rollen 5 hindurch, welche das Rohr umgeben und griffig mit diesem in Verbindung stehen, ohne es vollständig zusammenzudrücken, und durch eine Schneidvorrichtung, welche aus einem festen Schneidblock 6a und einem beweglichen Messer 6 besteht. Die Kammer 2 ist über

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sine Rohrleitung 3a mit einem zusammendrückbaren Balg J verbunden, welcher eine feste, axial verschiebbare Endwand besitzt. Die Kammer 2, die Rohrleitung Ja und der Balg 3 sind völlig mit einer Flüssigkeit gefüllt, beispielsweise einem hydraulischen Öl, welches sorgfältig von allen Gasblasen befreit worden ist. Wenn der Balg 3 zusammengedrückt wird, so daß sein inneres Volumen abn/^immt, wird die Flüssigkeit vom Balg 3 iⁿ die Kammer 2 übertragen, wodurch das Innen-Volumen der Kammer 2 um die gleiche Menge zunimmt, wie das Innen-Volumen des Balgs 3 abnimmt, wobei zugleich die Elastik-Röhre 2b das Plastikrohr 1 zusammendrückt. Es ist klar, daß das Innen-Volumen des Teiles des Plastikrohres 1, welches von der flüssigkeitsgefüllten Kammer 2 umgeben ist, um genau die gleiche Menge abnimmt wie das Innen-Volumen im Balg 3· Selbstverständlich tritt genau der umgekehrte Prozess ein, wenn der Balg 3 sich ausdehnt, wodurch sein Innen-Volumen zunimmt und die Flüssigkeit von der Kammer 2 in den Balg 3 übertragen wird, so daß der Druck auf das Plastikrohr 1 vermindert wird und das Innen-Volumen des Teiles des Plastikrohres 1, welches von der Kammer 2 umschlossen wird, um genau die gleiche Menge zunimmt, wie das Innen-Volumen des Balgs 3· Der

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Druck im Balg 3 kann mit Hilfe einer Skala 3s bestimmt werden, welche an der verschiebbaren Endwand des Balgs 3 befestigt ist,und mit Hilfe eines Ablese-Zeigers 3i. Die Skala 3s kann vorzugsweise in einer Volumen-Einheit geeicht sein, beispielsweise in Zehntel oder Hundertstel eines Milliliters.

Die Wirkungsweise der in Fig. 1 gezeigten Pipetten-Anordnung wird nun anhand der Fig. 2t.. bis 2t- beschrieben, welche schematisch die aufeinanderfolgenden Stufen des Arbeitsablaufes der Pipetten-Anordnung darstellen, und anhand des Diagramms der Fig. 2. Im Diagramm der Fig. 2 zeigen die Kurven 1,2 bzw. 3 die Veränderung des Innen-Volumens des Plastikrohres 1, der Kammer 2 bzw. des Balgs 3. Die Kurven 4^, 5_fc bzw. 6_t zeigen den Wirk-Zustand der Rohrklammer 4, der Förder-Rollen 5 bzw. des Schneidmessers 6, wobei die höheren Niveaus der Kurven aussagen, daß die entsprechende Anordnung in Tätigkeit ist, während die niederen Niveaus aussagen, daß die entsprechende Anordnung sich im Ruhezustand befindet.

In der ersten Stufe t. des Ablaufes oder des Pipettier-Vorganges befindet sich der Balg 3 in seiner

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größten Ausdehnung, wogegen die Kammer 2 ihr kleinstes Innen-Volumen aufweist und die Elastik-Röhre 2b nicht gegen das Plastikrohr 1 gedrückt wird, welches in axialer Richtung in dem rohrförmigen, durch die Elastik-Röhre 2b gebildeten Durchlaß in der Kammer 2 bewegbar ist. Es ist offensichtlich, daß während dieser Stufe das Innen-Volumen des Teiles des Plastikrohres 1, welcher durch die Kammer 2 umschlossen wird, ebenso sein Maximum aufweist. Die Rohrklammer 4 ist in geöffneter Stellung und klemmt das Rohr 1 nicht ab, ebenso wie das Messer 6 untätig ist. Die Förder-Rollen 5 sind jedoch in Betrieb, so daß sie das Plastikrohr 1 von der Speicher-Rolle 1a (vergleiche Pig.1) durch die Kammer 2 bewegen. Wenn eine geeignete Länge des Rohres 1 unterhalb der Schneidvorrichtung 6 ausgegeben ist, werden die Förderrollen 5 abgestellt und die Rohrklammer 4 schließt sich, so daß das Plastikrohr 1 über der Kammer 2 hermetisch abgeschlossen wird.

Während der nächsten Stufe t₂ des Vorganges wird der Balg 3 zu einer vorherbestimmten, genau definierten Ausgangs-Lage zusammengedrückt, wodurch das Innen-Volumen der Kammer 2 zunimmt und die Elastik-Röhre 2b das Plastikrohr 1 zu einer genau definierten Ausgangs-Lage zusammendrückt. Anschließend wird das untere offene Ende des

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Plastikrohres 1 in die Flüssigkeit 9 eingetaucht, von welcher eine vorherbestimmte Flüssigkeits-Menge pipettiert werden soll.

Während der nächsten Stufe t^ des Vorganges wird eine vorherbestimmte, gewählte Flüssigkeits-Menge in das Plastikrohr 1 aufgesogen. Dies wird dadurch erreicht, daß sich der Balg 3 um ein Volumen ausdehnt, welches gleich dem gewünschten'Flüssigkeits-Volumen ist, welches pipettiert werden soll. Wie oben erklärt, wird die Veränderung des Innen-Volumens des Balgs 3 genau um eine gleiche Größen-Zunahme des Innen-Volumens des Teiles des Plastikrohres 1 übertragen, welches durch die Kammer 2 eingeschlossen wird. Ist das Plastikrohr 1 durch die geschlossene Rohrklammer 4 abgedichtet, wird ein Flüssigkeits-Volumen in das Plastikrohr 1 aufgezogen, welches genau dem Volumen-Zuwachs des Balgs 3 entspricht. Anschliessend wird die Pipetten-Anordnung angehoben, so daß aas Rohr 1 nicht mehr in die Flüssigkeit 9 eintaucht.

In der nächsten Stufe t^ des Vorganges wird die Flüssigkeits-Menge aus dem Rohr 1 in ein anderes Gefäß 10 entleert. Dies geschieht durch Zusammendrücken des Balgs 3, so daß das Plastikrohr 1 ebenso zusammengedrückt

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wird. Um eine vollständige Entleerung des Plastikrohres 1 zu erreichen, ist es während dieses Vorganges von Vorteil, das Rohr 1 auf ein Innen-Volumen zusammenzudrücken, welches kleiner ist, als das Innen-Volumen des Rohres am Ende der zweiten Stufe t„. Ohne diesen zusätzlichen Druck auf das Plaßtikrohr 1 besteht immer-die Gefahr, daß letzte Plüssigkeitstropfen am unteren Ende des Plastikrohres 1. aufgrund der Oberflächenspannung der Flüssigkeit hängen bleiben. Durch das zusätzliche Zusammendrücken des Plastikrohres wird jedoch sichergestellt, daß die pipettierte Flüssigkeits-Menge in dem Plastikrohr vollständig in das Gefäß 10 gegeben wird. Nach dem Entleeren des Plastikrohres 1 am Ende der Stufe tu wird wieder das Innen-Volumen des Plastikrohres 1 hergestellt, welches dem Innen-Volumen am Ende der Stufe t_? entspricht.

Soll der nächste Pipettier-Vorgang an der gleichen Flüssigkeit vorgenommen werden, welche eben pipettiert worden ist, kann der Vorgang nach der Stufe tu von der entsprechend dem Ende der Stufe t₂ gegebenen Ausgangslage an wiederholt werden, wobei der gleiche Abschnitt des Rohres 1 .verwendet werden kann, wie er bei dem vorhergehenden Pipettier-Prozeß verwendet worden ist. Im Diagramm der Fig. 2 ist dies durch die gestrichelten Pfeile angezeigt.

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Ist aber im Gegensatz dazu die nächste Pipettierung an einer anderen Flüssigkeit vorzunehmen, als an der vorhergehenden, gerade zu Ende pipettierten Flüssigkeit, wird der Arbeitsablauf der Anordnung an der Stufe t^ fortgesetzt. Während dieser Stufe dehnt sich der Balg 3 bis zu seinem größten Volumen aus, so daß die Elastik-Röhre 2b der Kammer 2 nicht mehr gegen das Püastikrohr 1 drückt. Ferner öffnet die Rohrklammer 4, so daß das Plastikrohr 1 axial durch die Kammer 2 bewegt werden kann. Die Förderrollen 5 beginnen zu laufen und rollen das Plastikrohr 1 von der Vorratsrolle 1a (vgl. Fig. 1) durch die Kammer 2 um eine Länge ab, welche zumindest dem Abschnitt des Plastikrohres 1 entspricht, welcher mit der Flüssigkeit während des vorhergehenden Pipettier-Prozesses in Berührung gekommen ist. Anschließend werden die Förderrollen 5 gestoppt und am Ende der Stufe t_' wird der vorhin gebrauchte Abschnitt 1a des Plastikrohres 1 mit Hilfe des Messers 6 abgeschnitten. Dann kann der Ablauf für den nächsten Pipettier-Prozeß mit der Stufe t₁ in der oben beschriebenen Weise erneut durchgeführt werden.

Die Pipettier-Anordnung gemäß der Erfindung kann manuell betrieben werden, jedoch kann ebenso eine Steuereinheit für einen automatischen Betrieb vorgesehen werden.

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Pig. 3 zeigt ein Beispiel einer Pipettier-Anordnung gemäß der Erfindung, welche für einen automatischen Betrieb geeignet ist. Intiieser Pipettier-Anordnung wird der Balg 3 durch einen Servo-Motor Jm über einen Getriebe- und Schraubmechanismus Js betrieben. Der Servo-Motor 5m wird von einem Servo-Verstärker Jd gesteuert, welcher eine Referenzspannung von einer zentralen Steuereinheit J und eine Rückkoppel-Spannung von einem Potentiometer 5c erhält. Der Schleifer des Potentiometers 3c ist mechanisch an den Getriebe-Mechanismus Js derart gekoppelt, daß die Spannung am Schleifer des Potentiometers 3c proportional dem Druck des Balgs 3 ist und damit umgekehrt proportional dem Innen-Volumen des Plastikrohres 1, welches durch die Kammer 2 umschlossen ist. Die von der zentralen Steuereinheit 7 unterschiedlichen Referenz-Spannungen können wahlweise auf den Servo-Verstärker 3d gegeben werden. In der gezeigten Ausführungsform wird dies mittels eines Spannungsteiles 8 erreicht, welcher vier unterschiedliche Abgriffe aufweist, welche über einen Wähl-Schalter wahlweise an den Servo-Verstärker Jd gegeben werden können. Die Spannung am Abgriff 8a des Spannungs-Teilers 8 besitzt einen Weit, welcher in der Verbindung über den Wähl-Schalter zum Servo-Verstärker 3d einen Maximaldruck auf das Rohri darstellt und somit ein minimales Innen-Volumen des Rohres

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(vgl. Kurve 1 der Stufe t^ in Pig. 2). Die Spannung am Abgriff 8b stellt in Verbindung mit dem Wähl-Schalter zum Verstärker Jd einen Wert dar, der das Plastikrohr 1 derart zusammendrückt, daß es ein Innen-Volumen entsprechend der Au^ngslage für eine wirkungsvolle Pipettierung erhält, was der Lage am Ende der Stufe tp in Fig. 2 entspricht. Die Spannung am dritten Abgriff 8c des Spannungs-Teilers 8 gibt, wenn sie über den Wähl-Sehalter an den Servo-Verstärker 3d gegeben wird, einen Druck auf das Plastikrohr 1, welcher dem gewünschten Innen-Volumen des Plastikrohres am Ende der Stufe b-, in Pig. 2 entspricht. Dementsprechend bestimmt die Spannung am Abgriff 8c die zu pipettierende Flüssigkeitsmenge. Daher ist der Abgriff 8c entlang des Spannungs-Teilers 8 derart zu bewegen, daß das zu pipettierende Flüssigkeits-Volumen verändert und vorgewählt werden kann. Der vierte Abgriff 8d am Spannungs-Teiler 8 besitzt; einen Spannungs-Wert, der, wenn der auf .den Servo-Verstärker 3d gegeben wird, die Elastik-Röhre 2b in der Kammer 2 (vgl. Fig. 1) nicht mehr gegen das Plastikrohr 1 drückt. Das entspricht dem Ende der Stufe t in Fig. 2.

Die Steuereinheit 7 steuert ebenso die Anregung der Spule 4m für die Betätigung der Rohrklammer 4, die

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Anregung der Spule 6m für die Betätigung des Schneidmessers

6 und die Anregung des Antriebsmotors 5m für die Förderrollen 5 im Zusammenhang mit dem vorher bestimmten Programm für den Pipettier-Ablauf, welcher im vorhergehenden in Verbindung mit Fig. 2 und den Fig. 2t^ bis 2t,- beschrieben worden ist. Der Übergang von einer zur nächsten Stufe des in Fig·. 2 gezeigten Arbeitsabiaufes kann mittels von Hand bedienter Druckknöpfe auf einer Tastatur oder mittels Fußschalter 9a._t 9t) und 9c gesteuert werden.

Selbstverständlich kann die zentrale Steuereinheit

7 danach ausgebildet sein, in einer noch etwas veränderten Form als oben beschrieben zu arbeiten. So kann beispielsweise für einen möglichst niedrigen Verbrauch an Plastikrohr 1 der Vorschub des Plastikrohres 1 zwischen aufeinanderfolgende Pipettier-Prozesse in Abhängigkeit von der wirklich pipettierten Flüssigkeits-Menge während des letzten Pipettier-Prozesses gesteuert werden, was von der Spannung am Abgriff 8c während des letzten Pipettier-Prozesses abhängig ist. Ferner kann die pipettierte Flüssigkeits-Menge in Abhängigkeit von einem äußeren Übertrager bestimmt werden, wenn beispielsweise die Pipetten-Anordnung gemäß der Erfindung für eine automatische Titration verwendet wird.

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Die Abmessung, d.h. der Durchmesser des Plastikrohres 1, welcher zum Pipettieren verwendet wird, sollte vorzugsweise derart ausgewählt sein, daß er für das Flüssigkeits-Volumen, welches pipettiert wird, geeignet ist. Um zu gewährleisten, daß die Veränderungen des Innen-Volumens des Balges j5 exakt in gleich große Veränderungen des Innen-Volumens des Plastikrohres 1 übertragen werden, soll der Außendurchmesser des Plastikrohres 1 vorzugsweise nicht zu sehr vom Innen-Durchmesser

in
der Elastik-Röhre 2b/der Kammer 2 abweichen. Wenn daher ein Plastikrohr 1 mit einem wesentlich kleineren äußeren Durchmesser als der Innendurchmesser der Elastik-Röhre 2b in der Kammer 2 verwendet wird, wird daher eine elastische Abstandshülse 11 zwischen das Plastikrohr 1 und der Elastik-Röhre 2b der flüssigkeitsgefüllten Kammer 2 eingebracht, wie schemaftisch in Fig. 4 gezeigt ist. Die Abstandshülse 11 wird durch die End-Kappen 2e gehaltert, welche an den Enden der Flüssigkeits-Kammer 2 befestigt sind.

Wenn sterile Flüssigkeiten oder andere Flüssigkeiten pipettiert werden, welche nicht verunreinigt werden dürfen, darf das Plastikrohr 1 nicht in Kontakt mit irgendeinem unsterilen Teil der Pipetten-Anordnung

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kommen. Dies kann dann erreicht werden, wenn das Plastikrohr 1 in sich selbst steril ist und auf seiner gesamten Länge mit einem äußeren, dünnen Überzug versehen ist, welcher beispielsweise aus einem dünnen Plastikfilm besteht, welcher vom Plastikrohr nach dem Durchgang des Rohres durch die Förderrollen 5* jedoch vor der Schneidstelle 6 abgetrennt wird. Dabei ist also das Schneidmesser 6 der einzige Teil der Pipettenanordnung, welcher steril gehalten werden muß. Zum Abreißen des schützenden Überzuges vom Plastikrohr 1 kann eine Rolle oder ein Rad verwendet werden, welcher/welches zwischen Förderrollen 5 und Schneidmesser 6 angebracht ist, zusammen mit den Förderrollen 5 gedreht wird und an welches der schützende Überzug am Ende des Plastikrohres 1 befestigt wird, wenn das Plastikrohr 1 zum ersten Mal in die Pipetten-Anordnung eingeführt worden ist. Anschließend wird der schützende Überzug automatisch vom Plastikrohr 1 abgetrennt, wenn dieses durch die Pipetten-Anordnung durch die Förderrollen 5 vorgetrieben wird.

Die größte Fehlerquelle bei Messungen mit einer Pipetten-Anordnung liegt hauptsächlich darin, daß bei der Abgabe an der Pipette geringe Mengen von Flüssigkeit

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aufgrund der Oberflächen-Spannung der Flüssigkeit anhaften und an der Spitze der Pipette verbleiben. An der Pipetten-Anordnung gemäß der Erfindung wird diese Art von Meßfehler in sehr großem Umfang dadurch vermindert, daß die pipettierte Flüssigkeit durch einen kraftausübenden Druck des Plastikrohres 1 abgegeben wird. Eine zusätzliche Verbesserung dieser Anordnung in dieser BezLehung kann damit erreicht werden, daß das Plastikrohr 1 über seine gesamte Länge, sowohl außen wie innen, mit einer dünnen Schicht eines Agens überzogen ist, welches die Oberflächen-Spannung vermindert, wie beispielsweise Silikone. Der Effekt der Oberflächen-Spannung der Flüssigkeit kann bei Abgabe durch das Plastik-Rohr ferner dadurch vermindert werden^ daß vor dem Abschneiden des Plastikrohres zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pipettierungs-Prozessen der Abschnitt des Rohres, welcher abgeschnitten werden soll, zu einem kleineren Durchmesser und einer dünneren'Wand-Stärke gedehnt wird. Dieses Dehnen des Plastikrohres 1 vor seinem Abschneiden kann durch die Förderrollen 5 dadurch bewirkt werden, daß die Rohrklammer 4 kurzzeitig geschlossen wird, ■ um das Plastikrohr 1 gegen die Zugkraft der Förderrollen 5 zu halten. Vorzugsweise wird das Plastikrohr an dem Punkt erwärmt, wo es gedehfcnt werden soll. Fig. 5 zeigt

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schematisch eine Heizvorrichtung für das Plastikrohr 1 über einen kurzen Abschnitt, bei welchem es gedehnt und anschließend geschnitten werden soll. Diese Heizvorrichtung besteht aus einer Heizspule 12, welche das Plastikrohr 1 umgibt. Die Spule 12 kann eine elektrische Widerstands-Heizspule oder eine Hochfrequenz-Heizspule sein. Fig. 6 zeigt schematisch eine andere Vorrichtung zum Höizen des Plastikrohres 1 .über einen kurzen Bereich. Diese Heizvorrichtung besteht aus zwei elliptischen Spiegeln 13, welche derart miteinander verbunden sind, daß sie einen gemeinsamen Brennpunkt aufweisen, in welchem das Plastikrohr 1 liegt. Im" anderen Brennpunkt jedes elliptischen Spiegels 13 ist ein elektrisches Heizelement 14 untergebracht, wodurch die Heizstrahlen von den Heizelementen von den elliptischen Spiegeln 13 zu dem Plastikrohr 1 reflektiert werden. Das Erwärmen des Plastikrohres 1 wird an der Stelle der Stufe t- des in Pig. 2 gezeigten Vorgang-Zyklusses durchgeführt, bevor das Rohr durch das Messer 6 abgeschnitten wird. Der Heizprozess wird vorzugsweise durch die Steuereinheit 7 geregelt.

Es ist offensichtlich, daß vielfache Abwandlungen von Pipetten-Anordnungen gemäß der Erfindung, welche im

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inspected

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vorhergehenden beschrieben worden ist, im Rahmen dieser Erfindung möglich sind. So könnte beispielsweise anstelle des zusamrnendrückbaren 3algs j5 die Verwendung eines Zylinders mit beweglichem Kolben möglich sein.

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INSFSCTID

Claims

PATENTANSPRÜCHE

ί1.J Pipettier-Anordnung, gekennzeichnet durch ein Rohr (1) aus elastischem Material, durch eine rohrförmige Hülle (2b) mit veränderbarem Durchmesser, welche das Rohr über einen Teil seiner Länge für eine Veränderung des Innen-Volumens dieses Teiles des Rohres umschließt, indem das Rohr zu einer veränderbaren Größe zusammengedrückt wird, wobei sich das Rohr außerhalb der Hülle an deren beiden Enden fortsetzt, durch eine Vorrichtung (3) zur Veränderung des Durchmessers dieser rohrförmigen Hülle (2b), durch eine Vorrichtung (3s, J>i) zur Bestimmung der Veränderungen des Innen-Volumens dieses Teiles des Rohres, hervorgerufen durch die Veränderung des Durchmessers der rohrförmigen Hülle (2b), und durch eine Verschließvorrichtung (4) für dieses Rohr, welche benachbart zu dem einen Ende der rohrförmigen Hülle liegt.

2. Pipettier-Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine flüssigkeitsgefüllte Kammer (2) mit einem rohrförmigen Durchlaß, welcher sich durch diese Kammer erstreckt und Öffnungen in axialer Richtung an den

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gegenüberliegenden Enden und eine elastische Wand (2b) besitzt, wobei das Rohr (1) sich durch diesen rohrförmigen Durchlaß derart erstreckt, daß die elastische Wand (2b) dieses Durchlasses das Rohr umgibt und die rohrförmige Hülle mit dem veränderbaren Durchmesser bildet, durch eine Vorrichtung (3) zum Übertragen der Flüssigkeit wahlweise in die oder aus der Kammer (2) und durch eine Vorrichtung (3s, 31) zur Bestimmung des Flüssigkeit s-Volumens, welches in die bzw. aus der Kammer übertragen wird.

3. Pipettier-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigkeitsgefüllte Kammer (2) in Verbindung steht mit einem flüssigkeitsgefüllten Zylinder mit einem beweglichen Kolben und daß eine Vorrichtung eine Verschiebung dieses Kolbens innerhalb des Zylinders bewirkt und die Größe dieser Verschiebung des Kolbens bestimmt.

4. Pipettier-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch . gekennzeichnet, daß die flüssigkeitsgefüllte Kammer

(2) in Verbindung steht mit einem flüssigkeitsgefüllten, . balgförmigen, zusammendrückbaren Behälter (3) und daß eine Vorrichtung (5m, 3s) diesen Behälter zusammendrückt

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und die Größe dieses Zusammendrückens des Behälters bestimmt.

5· Pipettier-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließ-Vorrichtung für das Rohr (1), welche benachbart su dem einen ^ Ende der rohrförmigen Hülle (2b) liegt, eine Rohrklemme

(4) besitzt.

6. Pipettier-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Förder-Vorrichtung (5) für eine Bewegung des Rohres (1) durch die rohrförmige Hülle (2b) in Richtung zu dem gegenüberliegenden Ende der rohrförmigen Hülle.

7". Pipettier-Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Förder-Vorrichtung Förderrollen

(5) besitzt, welche an dem Teil des Rohres (1) angreifen, welcher aus dem gegenüberliegenden Ende der rohrförmigen Hülle (2b) herausragt.

8. Pipettier-Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der größere Teil des Rohres (1) außerhalb des einen Endes der rohrförmigen Hülle (2b)

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angebracht und auf einer Vorratsrolle (1a) aufgewickelt ist.

9. Pipettier-Anordnung nach einem der Ansprüche

6 bis 8, gekennzeichnet durch eine Abschneidevorrichtung (6) für das Rohr (1), welche außerhalb am gegenüberliegenden Ende der rohrförmigen Hülle (2b) angebracht ist.

10. Pipettier-Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) aus einem dehnbaren Material besteht und daß eine Vorrichtung zum Dehnen eines Teiles des Rohres zu einem kleineren Durchmesser und einer geringeren Wand-Stärke vorgesehen ist, wobei die Schneidvorrichtung (6) zum Abschneiden des Rohres an seinem gedehnten Teil angebracht ist.

11. Pipettier-Anordnung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (12, I5, 14) zum Heizen dieses Teiles des Rohres (1).

12. Pipettier-Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet,"daß das Rohr (1) steril

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und mit einem äußeren Schutz-Überzug versehen ist und daß Elemente auf der gegenüberliegenden End-Seite der rohrförmigen Hülle (2b) vorgesehen sind, welche diesen Schutz-Überzug von dem Rohr so weit abtrennt, wie das Rohr durch die Förderrollen transportiert worden ist.

1j5. Pipettier-Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (7) zum Steuern der "Vorrichtung (3)> welche die Flüssigkeit wahlweise zu und von der flüssigkeitsgefüllten Kammer (2) überträgt, und der Vorrichtung (4), welche das Rohr (1) verschließt, wobei in diesem Zusammenhang ein Steuerprogramm nachfolgende Schritte umfaßt, die Anregung der Schließvorrichtung (4) zum Verschließen des Rohres und die übertragung solch eines Flüssigkeits-Volumens in die Kammer (2), so daß die das Rohr (1) umgebende Elastik-Wand (2b) gezwungen wird, das Rohr zusammenzudrücken, das Zurückziehen einer vorbestimmten, veränderlichen Flüssigkeitsmenge aus dieser Kammer, die Übertragung eines Flüssigkeits-Volumens in diese Kammer, welches größer als das Flüssigkeits-Volumen ist, welches zuvor aus der Kammer gezogen worden ist, wodurch das Rohr um einen größeren Wert zusammengedrückt wird als beim ersten Schritt, und das Zurückziehen solch eines

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Flüssigkeits-Volumens aus der Kammer (2),daß im wesentlichen die gleiche Gesamt-Plüssigkeitsmenge in der Kammer erreicht wird, wie nach dem ersten Schritt.

14. Pipettier-Anordnung nach den Ansprüche 6, 9 und 1J, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer-Einheit (7) ebenso die Förderrollen (5) und die Schneidvorrichtung (6) steuert und daß das Steuerprogramm zusätzliche Schritte in dem Ablauf aufweist, nämlich das Zurückziehen solch einer Flüssigkeits-Menge aus der Kammer (2), daß das Rohr (1) nicht länger von der Elastik-Wand (2b) gehalten wird, welche das Rohr umgibt, das öffnen der Abkl ernmvorr i chtung (4) für das Rohr (1) und das Anregen der Förderrollen (5)* um das Rohr (1) um eine vorherbestimmte Länge durch den röhrenförmigen Durchlaß in der flüssigkeitsgefüllten Kammer (2) vorzuschieben, das Intätigkeitsetzen der Schneidvorrichtung (6),um das Rohr

(1) abzuschneiden, und das nochmalige Anregen der Förderrollen (5), um das Rohr (1) durch die Flüssigkeits-Kammer

(2) um eine zusätzliche, vorherbestimmte Länge vorzuschieben.

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