DE68911511T2

DE68911511T2 - Vorrichtung zum Ziehen von Mikropipetten von kontrollierter Formgebung durch Bewegen des Punktes der Hitzeeinwirkung.

Info

Publication number: DE68911511T2
Application number: DE89309549T
Authority: DE
Inventors: Dale G Flaming
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-04-24
Filing date: 1989-09-20
Publication date: 1994-03-31
Anticipated expiration: 2009-09-21
Also published as: US4869745A; JPH02296742A; EP0394580B1; DE68911511D1; JPH0541568B2; EP0394580A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Feinpipettenziehvorrichtung der Art, wie sie in meinem früheren US-Patent Nr. 4,600,424 veranschaulicht sind, das am 15. Juli 1986 erteilt worden ist. Bei Feinpipettenziehvorichtungen wird normalerweise ein Heizfaden verwendet, der ein erwärmtes Metallband bzw. einen erwärmten Draht umfaßt, mit deren Hilfe das Glasröhenmaterial auf seinen Schmelzpunkt erhitzt wird. Die Form der Feinpipette hängt größtenteils von der Form des Heizfadens ab, und es gibt verschiedene Arten von Heizfäden für die Herstellung verschiedener Formen und Längen von Feinpipetten. So wird beispielsweise im allgemeinen ein breiter Heizfaden verwendet, um eine lange Pipette zu formen. Die Form der Feinpipette hängt auch von dem Durchmesser des ringförmigen Heizfadens ab, der das Glasröhrenmaterial umgibt. Ein eng anliegender Sitz des Heizfadens um das Röhrenmaterial hat ein starkes Wärmegefälle zwischen den erwärmten und den nicht erwärmten Abschnitten des Glasröhrenmaterials zur Folge. Daraus ergibt sich eine anfängliche starke Konizität bei dem Glas, wenn es herausgezogen wird, und wenn sich der Durchmesser des Glases verringert und weg von dem Heizfaden kleiner wird, schreitet die Konizität dann langsamer voran. Wenn ein ringförmiger Heizfaden mit einem großen Durchmesser verwendet wird, wird das Wärmegefälle gradueller, und das Ergebnis ist eine Feinpipette mit einer einheitlicheren Konizität von dem Ansatz bis zu der Spitze.
Die besseren Feinpipettenziehvorrichtungen sind mittlerweile alle auf Computer umgestellt, so daß die Variablen beim Ziehvorgang, z.B. die Heizfadentemperatur, die Länge des Ziehens, die Kraft des Ziehens, und die Geschwindigkeit, mit der das Glas abgekühlt wird, in die Ziehvorrichtung einprogrammiert werden können. Die einzige wichtige Variable, die nicht so leicht verändert werden kann, ist die Art des Heizfadens, der benutzt werden soll. Es sind bereits Anstregungen dahingehend unternommen worden, den Heizfaden während des Ziehzyklus zu bewegen, um eine größere Fläche zu erwärmen, aber die Bewegung des Heizfadens war langsam, und es war schwierig, diese in einer wiederholbaren Art und Weise zu steuern.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Feinpipettenziehvorrichtung mit Mitteln zum Bewegen des Punktes, an dem die Wärme an das Glasröhrenmaterial angelegt wird, vorzusehen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Feinpipettenziehvorrichtung mit Mitteln zum Anlegen einer Wärme an das Glasröhrenmaterial mit einem gesteuerten und wiederholbaren Muster vorzusehen.
Eine andere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Feinpipettenziehvorrichtung vorzusehen, die Feinpipetten mit einer geplanten Konfiguration aus Materialien mit einem hohen Schmelzpunkt, wie z.B. Quarz, ziehen kann.
Die vorliegende Erfindung ist in ihrer umfassendsten Erscheinungsform im Anspruch 1 definiert, bei der das Erwärmen des Glasröhrenmaterials durch die Verwendung eines Lasers mit einem Strahlenausrichtmittel genau gesteuert werden kann, das den Strahl gegen das Röhrenmaterial zwischen beabstandeten Punkten leiten kann, an denen eine Spannung angelegt wird, wobei das Strahlenausrichtmittel verschwenkt werden kann, um zu bewirken, daß der Laserstrahl entlang der Länge des Röhrenmaterials bewegt wird, um so eine genau gesteuerte Erwärmung desselben zu liefern.
Bei der Verwendung der Vorrichtung, die später noch genauer beschrieben werden wird, wird ein Röhrenmaterial aus Glas, Quarz oder dergleichen ausgehend von beiden Enden zuerst mit Hilfe eines Gewichts, das an den Enden von Kabeln gehalten wird, und dann mit Hilfe eines Solenoids gezogen. Der Laser richtet einen Laserstrahl auf einen Spiegel, eine Linse oder andere Mittel, um den Laserstrahl gegen das Glasröhrenmaterial zu lenken. Der Spiegel oder ein anderes Strahlenausrichtmittel wird in Schwingungen versetzt oder auf eine andere Art mit einer gesteuerten Geschwindigkeit und um einen vorherbestimmten Grad an Bewegung bewegt, um zu bewirken, daß sich der reflektierte oder gebrochene Strahl entlang eines ausgewählten Abschnitts des Röhrenmaterials bewegt, um die Länge des erwärmten Röhrenmaterials zu beeinflussen.
Die Erfindung wird desweiteren aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich, vor allem dann, wenn sie in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung gelesen wird, wobei die einzige Figur ein schematisches Diagramm der Vorrichtung gemäß dieser Erfindung zum Ziehen einer Feinpipette ist.
Wie nun mit besonderem Bezug auf die Zeichnung deutlich wird, umfaßt die Feinpipettenziehvorrichtung 10 nach der Erfindung ein Paar von Greifbacken 12 auf den nebeneinanderliegenden Enden der Zugstangen 14. Die Backen 12 ergreifen ein Röhrenmaterial T aus Glas, Quarz oder dergleichen, das zu einer Feinpipette gezogen werden soll, wenn das Röhrenmaterial mit Wärme beaufschlagt wird, um ein Stück davon zwischen den Backen zu schmelzen.
Die Zugstangen 14 rollen entlang oberen und unteren Rollenlagern 16 und 18 und werden von den Kabeln 20 gezogen, die sich über obere Kabelriemenscheiben 22 und dann über eng beabstandete mittlere untere Riemenscheiben 24 erstrecken, um einen Magnetkolben 28 schwebend zu halten, der durch Anwendung seines eigenen Gewichts einen leichten Zug und durch Betätigung des Solenoids 26 einen stärkeren Zug anlegen kann. Die Wärmequelle in der Feinpipettenziehvorrichtung 10 ist eine Lasereinrichtung 30, die einen im allgemeinen horizontalen Strahl 32 auf einen beweglichen Spiegel 34 wirft, der angeordnet ist, um den Strahl bei 34 nach unten gegen das Glasröhrenmaterial T zu reflektieren.
Der Laserstrahl 32 ist zwar so dargestellt, daß er von einem Spiegel 34 reflektiert wird, aber dies ist so zu verstehen, daß auch andere Mittel verwendet werden können, um den Strahl auszurichten. So kann der Strahl 32 z.B. durch Brechen mittels einer Linse oder einem Prisma oder durch Faseroptik (Lichtleitfasern) gegen das Röhrenmaterial T geleitet werden.
Auf jeden Fall kann das Strahlenausrichtmittel 34 mit Hilfe jedes geeigneten Mittels in Schwingungen versetzt werden, so daß der reflektierte bzw. gebrochene Strahl in Längsrichtung des Röhrenmaterials T hin- und herbewegt wird, wie mit den Pfeilen A-A angezeigt ist, um einen Abschnitt des Röhrenmaterials T zu erwärmen. So kann der Spiegel bzw. die Linse 34 dadurch in Schwingungen versetzt werden, daß sie auf der Abtriebswelle 38 eines Schrittmotores 40 angebracht werden. Es gibt auch die Möglichkeit, daß der Strahl durch Bewegen der Lasereinrichtung 30 selber bewegt wird.
Der Schrittmotor kann von einem Computer 42 gesteuert werden, um inkrementell in irgendeine Richtung und mit verschiedenen Geschwindigkeiten zu rotieren, um verschiedene Heizmuster zu erhalten, die an das Glasröhrenmaterial angelegt werden können, um dadurch die Form der Verjüngung und die Länge der Spitze zu beeinflussen. Jedes Signal von dem Computer 42 kann einen Rotationsschritt ausgehend von dem Motor 40 um ein Grad oder weniger erzeugen, so daß die Inkremente der Bewegung des reflektierten Strahls 36 feinstufig reguliert werden können. So kann der Computer z.B. den Schrittmotor 40 dahingehend steuern, daß das Röhrenmaterial T einheitlich erwärmt wird, oder er kann die Bewegung variieren, um die Wärme in der Mitte zu konzentrieren, um ein schnelleres Schmelzen an dem mittleren Punkt zu erhalten. Der Computer 42 und der Schrittmotor 40 können die Größe des Winkels steuern, um den der Spiegel bzw. das Prisma 34 schwingt, und sie können die Geschwindigkeit der Schwingung steuern. Außerdem kann die Bewegung so programmiert werden, daß sie wiederholt erzeugt wird.
Die Lasereinrichtung 30 ist nicht durch ihren eigenen Scnmelzpunkt beschränkt, wie dies bei einer Heizfadenheizvorrichtung der Fall ist, und sie kann Materialien mit einem hohen Schmelzpunkt, z.B. Quarz, schmelzen, der bei der Wellenlänge eines Laserstrahls schwingt.

Claims

1. Feinpipettenziehvorrichtung, mit:

Mitteln (12) zum Ergreifen eines Abschnitts eines Glasröhrenmaterials (T) an beabstandeten Punkten entlang seiner Länge,

Mitteln (14,20,28,26) zum Auseinanderbewegen dieser Greifmittel (12), um an diesen Abschnitt aus Glasröhrenmaterial (T) eine Zugkraft anzulegen,

einem Laser (30) zum Lenken eines Laserstrahls (32), einem Strahlenausrichtmittel (34), das angeordnet ist, um den Laserstrahl (32) auf das Röhrenmaterial (T) zwischen den beabstandeten Punkten zu richten, und

Mitteln (40,42) zum Verschwenken des Strahlenausrichtmittels (34), um zu bewirken, daß sich der ausgerichtete Laserstrahl (32) entlang des Abschnitts aus Röhrenmaterial (T) bewegt.

2. Feinpipettenziehvorrichtung nach Anspruch 1, mit Mitteln (42) zum Steuern der Geschwindigkeit, mit der das Strahlenausrichtmittel (34) verschwenkt wird.

3. Feinpipettenziehvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit Mitteln (42) zum Steuern des Winkels, um den das Strahlenausrichtmittel (34) verschwenkt wird.

4. Feinpipettenziehvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der das Strahlenausrichtmittel (34) auf der Abtriebswelle (38) eines Inkrementaldrehantriebs (40) angebracht ist.

5. Feinpipettenziehvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der das Strahlenausrichtmittel (34) auf der Abtriebswelle (38) eines bidirektionalen Inkrementalantriebs (40) angebracht ist, so daß es in beide Richtungen und um einen ausgesuchten Winkel in jeder Richtung verschwenkt werden kann.

6. Feinpipettenziehvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Strahlenausrichtmittel ein Spiegel (34) ist, der den Laserstrahl (32) gegen das Röhrenmaterial reflektiert.

7. Feinpipettenziehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das Strahlenausrichtmittel eine Linse ist, die den Strahl auf das Röhrenmaterial (T) bricht.