DE2825015C2 - Flüssigkeitsausgabegerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsausgabegerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein üerartiges Flüssigkeitsausgabegerät ist bekannt IUS-PS 40 16 765). Bei diesem bekannten Flüssigkeits-•usgabegerät war, ähnlich wie bei vergleichbaren Plüssigkeitsausgabegeräten ähnlicher Bauart, eine Einstellung des Pipettiervolumens nur verhältnismäßig grob möglich-

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb₍ das Flüsiigkeits* ausgabegerät in der Weise auszubilden, daß das Volumen praktisch kontinuierlich über den gesamten Volumenbereich mit Präzision Genauigkeit und Wiederholbarkeit einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Spezielle Ausgestaltungen der Erfindung, insbesondere eine sehr einfache Möglichkeit zur Sicherung des eingestellten Volumens gegen versehentliches Verstellen, sind in den Ansprüchen 2 bis 7 gekennzeichnet

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden; es zeigt

F i g. 1 ein Flüssigkeitsausgabegerät in Fo, m einer in ίο der Hand zu haltenden Mikropipette, wie sie von einem Benutzer gehalten wird;

F i g. 2 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht der wichtigen inneren Komponenten der Mikropipette nach Fig. 1, in denen die verschiedenen Aspekte der Erfindung verkörpert sind;

Fig.3 einen Längsschnitt durch die Mikropipette nach F i g. 1;

Fig.4 einen Längsschnitt durch die oberen inneren Komponenten der Mikropipette nach F i g. 1 bis 3;
Fig.5 eine Außenansicht des oberen Endes der Mikropipette nach Fig. 1 bis 4 entsprechend den Pfeilen 5-5 in Fig.4;

Fig. 6 eine Ansicht des oberen Endes der Mikropipette nach Fig. 1—4 entsprechend den Pfeilen 6-6 in F ig. 4;

Fig. 7, 8, 9 und 10 Querschnitte durch die Mikropipette nach Fig. 1—4 entsprechend den Linien 7-7,8-8,9-9 und 10-10 in F i g. 4;

F i g. 11 einen Längsschnitt durch die Mikropipette

nach Fig. 1 — 10 zur Illustration der Änderung der Pipettiervolumerreinstellung;und

Fig. 12 einen Fig.4 entsprechenden Schnitt durch die Mikropipette nach F i g. 1 bis 11, bei der jedoch der Anschlag sich in einer anderen Pipettiervolumeneinstellung befindet.

Eine in der Hand zu haltende Mikropipette mit den verschiedenen Askpekten der Erfindung soll zunächst allgemein anhand von F i g. 1 beschrieben werden. Der Mikropipettenkörper weist zwei Teile auf, die zusammengeschraubt sind, um einen einheitlichen Körper zu bilden: einen Handgriff 11 und ein- unteres Ende 13. Aus dem oberen Ende 15 des Gehäusekörpers steht eine Verbindungsstange 17 vor, die in einem Belätigungsknopf 19 endet. Eine sich linear erstreckende Volumenskala 21 befindet sich permanent auf der Verbindungsstange 17. Die Verbindungsstange 17 ist, wie noch erläutert wird, eine Verlängerung einer Kolben-Einheit, einer Haupt-Betriebskomponente der Mikropipette.
Vom oberen Ende 15 des Gehäusekörpers wird ein Volumeneinstellknopf 23 gehaltein, der eine geriffelte oder aufgerauhte Kante aufweist, mit der Finger eines Benutzers leicht zuverlässig in Eingriff kommen kann, sowie eine kreisförmige Volumenskala 25.

Ein Spitzen-Abwurfkknopf 27 ist ebenfalls am oberen Ende des Gehäusekörpers vorgesehen. Der Knopf 27 ist fest mit einer Spitzen-Abwurfhülse 29 über einen Verbindungsstab 31 (Fig. 3) verbunden. Eine Feder 33 (Fig. 3) hält den Spitzen-Abwurfknopf 27 und die Spitzen-Abwurfhülse 29 in einer normalen, oberen Ruheposition. Der Zweck des Spitzen-Abwurfmechanismus besteht darin, eine kräftschlüssig gehaltene Kunststoff^WegWerfspitze 35 nach Benutzung vom unteren Ende des Mikropipettenkörpers zu lösen, ohne daß die benutzte Spitze 35 mit der Hand angefaßt werden muß. Wenn der Finger oder Daumen eines Benutzers den Knopf 27 drückt, wird die Hülse 29 nach unten bewegt und zwingt die Spitze 35 vom Unteren Ende 13 weg. Eine neue Spitze kann dann aufgesetzt

werden.

Aus Fig. 1 ist erkennbar, daß die verschiedenen Elemente im oberen Teil des Mikropipettenkörpers so angeordnet sind, daß sie leicht mit einer Hand gehalten werden kann, entweder mit der rechten oder der linken Hand. Der Handgriff 11 wird mit mehreren Fingern der Hand ergriffen, während der Daumen den Betätigungsknopf 19 dadurch betätigt, daß er ihn nach unten zum oberen Ende 15 hin drückt. Der Daumen wird auch dazu" verwendet, bei einer späteren Betätigung den Spitzen-Abwurfknopf 27 zu drücken. Der Zeigefinger des Benutzers ist damit in der Lage, gewünschtenfalls die Volumeneinstellung durch Drehung des Knopfes 23 zu ändern, wenn gleichzeitig der Betätigungsknopf 19 entsprechend dem noch zu beschreibenden Sicherheits- is mechanismus gedrückt ist Für alle diese Operationen weist die Volumenskala 21 zum Benutzer der Mikropipette,-der diese am Schnitt mit der oberen Grenzfläche 37 des oberen Endes 15 ablesen kann.

Der Gesamtbetrieb der beschriebenen Mikropipette soll hauptsächlich anhand von F i g. 3 erläutert werden. Das untere Ende 13 weist eine Bohrung 39 nuf, die sich von ihrer unteren Spitze, die in Strömungsmittelverbindung mit irgendeiner daran befestigten Wegwerfspitze steht, nach oben bis zu einer Kolbenkammer 41 erstreckt Ein Kolben 43 ist in der Kolbenkammer 41 hin und her bewegbar und am oberen Ende strömungsmitteldicht mit einer geeigneten kreisförmigen Dichtung 45 abgedichtet. An das obere Ende des Kolbens 43 ist eine Kolbenstange 47 angeschlossen, die ein Außengewinde 49 im Anschluß an ihre feste Verbindung mit der Verbindungsstange 17 aufweist. Die Verbindungsstang" 17, das Gewinde 49, die Kolbenstange 47 und der Kolben 43 werden alle fest zu einer Einheit zusammengehalten, die normalerweise mit einer ersten Feder 51 nach oben gedrängt wird. Die Feder 51 ist normalerweise zwischen einem Anschlag 53 auf der Kolbenstange 47 und dem Bodenteil eines zylindrisch geformten Abstandhalters 55 (Fig.4) zusammengedrückt Der Abstandshalter 55 wird mit einem Teil des Körpers, auf dem er aufliegt, an einer Abwärtsbewegung gehindert.

Im Betrieb wird die Kolbeneinheit gegen die Kraft der Feder 51 dadurch nach unten gedruckt, daß der Betätigungsknopf 19 nach unten geschoben wird, um ein gewisses Strömungsmittelvolumen innerhalb der KoI-benkammer 41 zu verdrängen. W ΐηη die Spitze 35 in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, wenn sich der Kolben i.i dieser Position befindet, dann wird durch Loslassen des Betätigungsknopfes 19 Flüssigkeit in die Spitze 35 gesaugt, und eine Wiederholung des Vorgangs entlädt dann Flüssigkeit aus der Spitze 35. Die Menge der so in die Spitre 35 gesaugter. Flüssigkeit wird durch den zugelassenen Hub der Kolbeneinheit nach Drücken und Rückkehr des Knopfes 19 festgelegt und es ist dieser Hub, der durch aen Mechanismus eingestellt wird, der dem Volumeneinstellknopf 23 zugeordnet ist, wie noch erläutert wird.

Die verschiedenen Elemente, die den Kolbenhub definieren, werden jetzt beschrieben. Eine kreisförmige Scheibe 57 dient als unterer Anschlag und wird mit der Kraft einer zweiten Feder 61 in Position gegen den Boden einer Zylinderhülse 59 gehalten. Die zweite Feder 61 hat eine vielfach größere Kraft als die erste Feder 51. Die Zylinderhülse 59 wird mit einem Flansch 63 in ihrer Position mit Bezug auf den Pipettenkörper gehalten, wobei der Flansch 63 in einem Schlitz des Gehäusekörpers gehaUsn wird, der durch die Vereinigung des Handgriffs 11 und des oberen Endes 15 gebildet ist. Dieses Zusammenwirken von Flansch 63 und Körperschlitz ist so ausgelegt, daß eine Axialbswegung dtr Zylinderhülse 59 verhindert wird, gleichzeitig aber normalerweise eine Drehung der Hülse mit Bezug auf den Körper erlaubt wird. Ein oberer, den Kolbenhub definierender Anschlag am Gehäusekörper wird von einem einwärtsweisenden Flansch 65 der Zylinderhülst 59 gebildet Es ist also der Abstand zwischen dem Flansch 65 und dem Ende der Hülse 59, die die festen Anschläge bilden, der zur Difinition des Kolbenhubs beiträgt

Zwei Anschläge existieren auch auf der Kolbenstange 47, ein unterer Anschlag in Form einer festen Scheibe 67, die gegen die Oberseite der Scheibe 57 anschlägt, wenn der Kolben nach unten gedruckt wird. Ein oberer Anschlag ist durch die Oberseite 69 einer Mutter 71 gebildet, die auf das Gewinde 49 aufgeschraubt ist Wenn sich die Mutter 71 mit Bezug auf die Kolbenstange 47 dreht bewegt sie sich längs dieser auf und ab. Dadurch ergibt sich der erwünschte einstellbare Kolbenhub. Die Mutteroberseite üi schlägt unter dem Einfluß der ersten Feder 51 gegen die Unterseite des Flansches 65 an. Die Drehung der Mutter 71 wird durch ihre Verbindung mit der Zylinderhülse 59 du'ch zwei Keile 73 bewirkt, die sich von der sonst zylindrischen Außuifläche der Mutter 71 nach außen erstrecken. Die Keile 73 laufen in einem gegenüberliegenden Schlitz 75, der sich in axialer Richtung auf der Innenseite der Hülse 59 erstreckt. Da die Hülse 59 sich nicht axial innerhalb des Körpers bewegt, erlaubt diese Schlitz-Keil-Verbindung zwischen der Hülse und der Mutter 71 die Übertragung einer Drehbewegung zwischen den beiden Elementen, erlaubt aber gleichzeitig der Mutter 71, in axialer Richtung als Teil der Kolbeneinheit zu laufen, wenn dieser im Zuge einer Flüssigkeitsübertragungsoperation gedrückt wird.

Die Hülse 59 ist am oberen Ende mit einem daran befestigten Zahnkranz 79 versehen. Ein damit in Eingriff befindlicher Zahnkranz 81 ist fest am Volumeneinstellknopf 23 vorgesehen. Wenn also der Knopf 23 um seine Achse 83 gedreht wird, wird auch die Zylinderhülse 59 gedreht. Gleicherweise wird die Mutter 71 gedreht und axial längs der Kolbenstange 47 vorgeschoben, wobei die Vorschubrichtung von der Drehnchtung des Knopfes 23 abhängt. Die Achse der Kolbenstange und die Drehachse 83 des Knopfes 23 sind parallel, jedoch gegeneinander versetzt

Die zweite Feder 61 ermöglicht in bekannter Weise, die Kolbenstange beim Ausstoßen der Flüssigkeit aus der Wegwerfspitze 35 weiter nach unten zu treiben, als getrieben wird, wenn Flüssigkeit eingesaugt wird. Die Bewegungspfeile in F i g. 3 zeigen den typischen Abiauf während des Ladens im Vergleich mit dem während der Ausgabe von Flüssigkeit. Beim Laden wird der Kolben eingedrückt, bis die Scheibe 67 an der Scheibe 57 anschlägt. An diesem Punkt fühlt der Benutzer eine erhebliche Änderung im Widerstand gegen die weitere Abwärtsbewegung, da die zweite Feder 61 vielfach stärker ist als dif erste Feder 51, gegen die der Benutzer bis zu diesem Zeitpunkt gearbeitet hat. Üblicherweise wird die zweite Feder 61 in diesem Fall nicht zusammengedrückt. Bei der Ausgabe voll Flüssigkeit drückt der Benutzer den Kolben mit der zusätzlichen Kraft, die dazu notwendig ist, die zweite Feder 61 zusammenzudrücken, wobei die Scheibe 57 nach unten getrieben und vom Ende der Zylinderhülse 59 getrennt wird, wie in F i g. 11 dargestellt

Bei dem beschriebenen Gerät erfüllt die zweite Feder

61 eine zusätzliche Funktion. Diese Funktion besteht darin, die Zylinderhülse 59 gegen ihre Kontaktteile mit dem Körper 11 zu drängen, in der Weise, daß ein kräftiger Reibschluß entsteht, der es schwierig macht, das Volumen zu ändern. Das heißt, die Hülse 59 wird durch ihren Flansch 63 in engen kraftschlüssigen Eingriff mit dem Oberteil des im Körper gebildeten Schlitzes gedrängt, grundsätzlich gegen das obere Ende 15. Eine versehentliche Einstellung des Volumens durch einen unaufmerksamen Benutzer, der den Knopf 23 während des Normalbetriebes der Mikropipette bewegt, wird damit vermieden.

Eine zweite Verriegelung gegen eine versehentliche Volunienänderung wird durch zwei Vorsprünge 91 und 93 erreicht, die vom oberen Ende 15 nach unten vorstehen und in zusammenwirkend geformte Vertiefungen in der Oberseite des Volumeneinstellknopfes 23 an dessen Außenumfang eingreifen. Um den Knopf 23 zu drehen, wird dieser zunächst gegen die Kraft einer ppijer 95 nüch ijnlßn gnrlriielcl. his dor ICnrsnf von rinn Vorsprüngen 91 und 93 frei ist. Es ist eine sehr große Anzahl von Knopfvertiefungen vorgesehen, um eine große Anzahl von spezifischen Volumeheinsteilungen zu ermöglichen. Die Volumenwahlen sind also effektiv kontinuierlich, während gleichzeitig formschlüssige Positionen des Volumencinstellknopfes 23 vorgesehen sind, um Beobachtungsfehler bei der Ausrichtung des Indikators 85 mit einer Linie der Skala 25 zu eliminieren. Eine Volumeneinstellung wird in der in Fig. 11 dargestellten Weise durchgeführt, wobei der Kolben voll in den Gehäusekörper hineingedrückt ist, um das Instrument in die Überlaufposition zu treiben, in der die Scheibe 67 die Scheibe 57 nach unten gegen die Feder 61 bewegt und die Kraft von der Hülse 59 wegnimmt.

Die Hülse 59 ist dann frei, so daß sie durch einen Benutzer gedreht werden kann, der zunächst den Volumeneinstellknopf 23 drückt und dann dreht, wie in Fig. Il dargestellt. Diese Volümeneifistelliing wird mit dem Zeigefinger der einen Hand des Benutzers durchgeführt, während der Kolben mit dem Daumen der gleichen Hand gedrückt gehalten wird,

Aus Fig.4 ist erkennbar, daß der Hub mit einer Distanz Vr angegeben isl, während nach einer Volumeneinstellung entsprechend einer Bewegung verschiedener Teile in einer in F i g. 11 angegebenen Richtung der Hub auf eine Distanz Vj verkürzt ist, die in Fig. 12 dargestellt isl. Durch Bewegung der Mutter 71 längs des Gewindes 49 wird die Ruhelage der Kolbeneinheit geändert, wie durch Vergleich der Fig.4 und 12 erkennbar ist.

Die lineare Volumenskala 21, die auf der Verbindungsstange 17 vorgesehen ist, weist Hauptmarkierungen für das Flüssigkeilsvolumen auf, zwischen denen der Kolben mit Bezug auf die obere Grenzfläche 37 durch eine einzige Umdrehung des Volumeneinsiellknopfes 23 bewegt wird. Diese Beziehung wird durch einen speziellen Abstand der Markierungen auf der Skala 21, durch die Steigung des Gewindes 49 und des zugehörigen Innengewindes der Mutter 71 und ferner durch das Übersetzungsverhältnis zwischen den kämmenden Zahnkränzen 79 und 81 erreicht. Die Volumenmarkierungen auf der kreisförmigen Volumenskala 25 des Knopfes 23, wie sie mit einem festen Indikator 85 abgelesen werden, ergeben damit eine Feinablesung der Volumencinstellung. Ersichtlich können also durch Verwendung nur eines einzigen Volumeneinstellknopfes und einer kreisförmigen Volumenskala präzise Volumenanzeigen erhalten werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Flüssgigkeitsausgabegerät mit einem im Gerätekörper hin und her bewegbaren Kolben, dessen Hub zur Übertragung eines Flüssigkeitsvolumens durch Endanschläge difiniert ist, und einem Einstellmechanismus für einen Kolbenanschlag zur Veränderung des Volumens, welcher aus einer Zylinderhülse, die den Kolben umgibt, und einer auf den Kolben aufgeschraubten Mutter besteht, welche bei Drehung über die Länge des Kolbens hin und her läuft, wobei die Mutter und die Zylinderhülse derart verbunden sind, daß eine Drehung der Zylinderhülse eine Drehung der Mutter bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß getrennt von Zylinderhülse (59) und Kolben (47) ein Volumeneinstellknopf (23) drehbar am Gerätekörper (11) gelagert ist, daß der Volumeneinstellknopf (23) über eine formschlüssige Antriebsverbindung (79, 81) mit der Zylinderhülse (591 verbunden ist, und daß der Volumeneinstellknopf (23) eine Volumenskala (25) trägt

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (17) gegenüber der Zylinderhülse (59) längs verschiebbar ist

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (71) wenigstens einen Kei! (73) aufweist, der in einem entsprechenden Längsschlitz (75) der Zylinderhülse (59) verschiebbar ist.

4. Gerät nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (17,43,47) aus der Zylinderhülse (59) hinausragt und eine Volumenskala (21) träg<, deren Marken einen Abstand haben, der gleich dem durch eirs Umd .'hung des Volumeneinstellknopfes (23) bewirkten Weg der Mutter (71) ist.

5. Gerät nach einem dei Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine lösbare Drehsperre (25, 91, 93, 95) für den Volumeneinstellknopf (23) vorgesehen ist

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehsperre aus Vorsprüngen (92,93) am Gehäusekörper (11, 15) und diesen entsprechenden Vertiefungen (25) auf der den Vorsprüngen (92, 93) zu weisenden Seite des Volumeneinstellknopfes {23) besteht und der Volumeneinstellknopf (23) gegen eine Feder (95) von den Vorsprängen (92, 93) weg verschiebbar ist.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer Spitzen-Abwerfeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzen-Abwerfknopf (27) auf der dem Volumeneinstellknopf (23) abgewandten Seite des Kolbens (47) angeordnet ist.