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Pipettenspitzen werden zusammen mit
Pipettiervorrichtungen zum Dosieren von Flüssigkeiten verwendet. Pipettenspitzen
haben einen länglichen, rohrförmigen Körper, der
an dem einen Ende eine Pipettieröffnung
und an dem anderen Ende eine Aufstecköffnung zum Aufstecken auf einen
Aufnahmeschaft der Pipettiervorrichtung hat. Der Aufnahmeschaft
ist zumeist konisch geformt. Bekannt sind aber auch zylindrische
Aufnahmeschäfte.
Ferner konische oder zylindrische Aufnahmeschäfte, die umlaufende Wulste
oder dgl. zur Verstärkung
der Dicht- bzw. Klemmwirkung haben. Die Pipettiervorrichtung umfaßt eine
Gasverdrängungseinrichtung,
die zumeist als Kolben-Zylinder-Einheit
ausgeführt
ist. Die Gasverdrängungseinrichtung
ist mit einer Durchgangsöffnung
des Aufnahmeschaftes verbunden. Die Pipettenspitze wird durch Eindrücken des
Aufnahmeschaftes in die Aufstecköffnung
an der Pipettiervorrichtung fixiert.
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Mittels der Gasverdrängungseinrichtung
wird eine Gassäule
verschoben, um Flüssigkeit
in die auf den Aufnahmeschaft gesteckte Pipettenspitze einzusaugen
oder aus dieser auszustoßen.
Zumeist ist die Gassäule
eine Luftsäule.
Wird die Gassäule
von der Pipettenspitze weg verschoben, wird eine bestimmte Flüssigkeitsmenge
durch die Pipettieröffnung
in den rohrförmigen
Körper
eingesogen. Durch Verschieben der Gassäule zur Pipettenspitze hin
wird eine Flüssigkeitsmenge
aus dem rohrförmigen
Körper
durch die Pipettieröffnung
abgegeben.
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Es gibt Pipettiervorrichtungen, bei
denen die Pipettenspitze mit der Hand vom Aufnahmeschaft abgezogen
wird. Die meisten Pipettiervorrichtungen haben einen Abwerfer, der
auf den oberen Rand der Pipettenspitze wirkt, um diese vom Aufnahmeschaft abzudrücken.
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Die Pipettiervorrichtung kann eine
Handpipette oder eine Dosierstation sein, wobei die Gasverdrängungseinrichtung
manuell oder motorbetrieben sein kann. Das Aufstecken und Abwerfen
der Pipettenspitze kann ebenfalls manuell oder motorgetrieben geschehen.
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Zur Vermeidung von Fehlpipettierungen
muß die
Pipettenspitze abdichtend auf dem Aufnahmeschaft fixiert sein. Außerdem dürfen die
Kräfte
für das Aufstecken
der Pipettenspitze auf und das Abwerfen der Pipettenspitze von dem
Aufnahmeschaft nicht zu hoch sein. Die Fixierung von Pipettenspitzen
ist sehr empfindlich gegenüber
Maßabweichungen
des Aufnahmeschaftes bzw. der Pipettenspitze, beispielsweise des
Konuswinkels und/oder des Konusdurchmessers. Maßabweichungen können auf
Fertigungstoleranzen bzw. auf Erwärmung (z.B. beim Autoklavieren
der Pipettenspitzen) beruhen. Es kann sich aber auch um Maßabweichungen
bei Verwendung von Pipettenspitzen eines Typs mit Pipettiervorrichtungen
verschiedener Hersteller handeln, deren Aufnahmeschäfte verschieden
bemessen sind. Maßabweichungen
können
zu besonders hohen Aufnahme- und Abwurfkräften oder zu einer undichten
Verbindung zwischen Pipettenspitze und Aufnahmeschaft bzw, mangelndem
Halt der Pipettenspitze auf dem Aufnahmeschaft führen.
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Aus der
US 5 660 797 sind Pipettenspitzen bekannt,
die am oberen Ende integrale Abschnitte aus einem Material aufweisen,
das von dem Material ihres Hauptkörpers abweicht. Diese Abschnitte
aus unterschiedlichem Material sind als äußerer Kragen, innerer Kragen
oder als gesamter oberer Abschnitt der Pipettenspitze ausgebildet.
Der äußere Kragen kann
aus einem härteren
Material als das Grundmaterial bestehen, um die Pipettenspitze abdichtend
gegen den Aufnahmeschaft zu drücken.
Der innere Kragen bzw. der obere Abschnitt kann aus einem weicheren
Material als der Hauptkörper
sein und die Funktion einer Abdichtung gegenüber dem Aufnahmeschaft haben.
Da der innere Kragen von dem harten Material des Hauptteils umgeben
ist, ist seine Flexibilität
begrenzt. Bei dem oberen Abschnitt aus weichem Material kann die
Flexibilität überhöht sein.
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Aus der
US 5 232 669 ,
US 4 072 330 ,
DE 299 14 295 U1 ,
DE 199 05 027 A1 und
US 4 707 337 sind Pipettenspitzen
bekannt, die am oberen Ende einen Axialabschnitt mit radial nach
außen
vorstehenden Rippen aufweisen. Die Pipettenspitzen weisen zwischen
den Rippen dieselbe Wandstärke
wie im darunterliegenden Schaftbereich auf. Sie sind einteilig aus
einem harten Kunststoff gefertigt. Durch die außen vorstehenden, axial verlaufenden
Rippen am äußeren Umfang
wird die Steifigkeit der Pipettenspitzen im oberen Axialabschnitt
erhöht.
Bei hinreichender Abdichtung auf dem Aufnahmeschaft einer Pipettiervorrichtung
werden deshalb sehr hohe Aufsteck- und Abwurfkräfte erreicht.
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Die
US
5 045 286 offenbart eine Düse, die integrierte Elektroden
aufweist, von denen sich zumindest eine über ihre gesamte Länge erstreckt.
Die Elektroden und der übrige
Körper
der Düse
bestehen jeweils aus einem verhältnismäßig steifen
Kunstharz. Außerdem
ist die Erstreckung der Elektroden in Umfangsrichtung äußerst gering.
Am Aufsteckende ist die Wandstärke
der Düsen
durch eine Flansch erheblich verstärkt. Somit sind die bekannten
Düsen am Aufsteckende
sehr viel steifer als in dem darunter befindlichen Abschnitt.
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Davon ausgehend liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, eine Pipettenspitze zu schaffen, die eine
hinreichende Abdichtung gegen einen Aufnahmeschaft bei Verringerung
der Aufsteck- und Abwurfkräfte
bei sicherem Halt auf dem Aufnahmeschaft und geringerer Empfindlichkeit
gegenüber Maßabweichungen
aufweist.
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Die Aufgabe wird durch eine Pipettenspitze mit
den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Pipettenspitze sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Pipettenspitze aus Kunststoff
hat einen länglichen,
rohrförmigen
Körper, der
an dem einen Ende eine Pipettieröffnung,
an dem anderen Ende eine Aufstecköffnung zum Aufstecken auf einen
Aufnahmeschaft einer Pipettiervorrichtung und an dem anderen Ende
einen in Umfangsrichtung abwechselnd in härtere und weichere Segmente
unterteilten Axialabschnitt hat, wobei die weicheren Segmente aus
einem weicheren Kunststoff als die härteren Segmente sind.
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Bei der erfindungsgemäßen Pipettenspitze wird
durch die abwechselnd härteren
und weicheren Segmente eine erhöhte
Flexibilität
unter Erhalt einer gewissen Steifigkeit verwirklicht. Dies ermöglicht es, die
Anforderungen hinsichtlich der Dichtigkeit zu erfüllen und
die für
das Aufstecken und Abwerfen erforderliche Kraft verhältnismäßig gering
bei sicherem Halt auf dem Aufnahmeschaft zu halten. Dabei ist die Empfindlichkeit
gegen Maßabweichungen
gering und sogar eine Verwendbarkeit der Pipettenspitze mit Pipettiervorrichtungen
unterschiedlicher Hersteller gegeben, deren Aufnahmeschäfte verschieden
ausgestaltet bzw. bemessen sind. Eine erfindungsgemäße Pipettenspitze
kann so ausgeführt
sein, daß sie
mit einer Aufsteckkraft von maximal 10 N auf einen für diese
Pipettenspitze ausgelegten Aufnahmeschaft einer Pipettiervorrichtung
und mit einer Aufsteckkraft von maximal 15 N auf Aufnahmeschäfte anderer
Pipettiervorrichtungen steckbar ist. So ist die Einsetzbarkeit der
erfindungsgemäßen Pipettenspitze
durch das Autoklavieren weniger beeinträchtigt.
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Die weicheren Segmente sind aus einem weicheren
Kunststoff als die härteren
Segmente. Hierbei wird also die Weichheit durch Einsatz weicherer
Materialien erhöht.
Die Weichheit kann auch kombiniert durch Verringerung der Wandstärke und
Einsatz weicherer Kunststoffe in den betreffenden Segmenten gesteigert
werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist der
härtere Kunststoff
Polypropylen oder Polyethylen und/oder der weichere Kunststoff ein
TPE (thermoplastisches Elastomer) oder ein Silikon oder ein LSR
(liquid silicone rubber) oder ein anderer weicher Polymerwerkstoff.
Insbesondere können
für das
härtere
Material und das weichere Material Kunststoffe zum Einsatz kommen,
die besonders gut aneinander haften.
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Eine Verbindung der härteren und
weicheren Segmente kann zusätzlich
oder statt dessen durch formschlüssige
Verbindungen zwischen den Segmenten erreicht werden, insbesondere
durch einander hintergreifende oder ineinandergreifende Randbereiche.
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Die härteren Segmente und die weicheren Segmente
sind aus verschiedenen Kunststoffen, die verschiedene E-Module aufweisen.
Vorzugsweise sind die weicheren Segmente aus einem Kunststoff, dessen
E-Modul um eine oder mehrere Zehnerpotenzen geringer ist, als der
E-Modul des Kunststoffs, aus dem die härteren Segmente bestehen.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist der
rohrförmige
Körper
außerhalb
des Axialabschnittes mit den härteren
und weicheren Segmenten aus demselben Kunststoff wie im Bereich
der härteren
Segmente oder der weicheren Segmente. Die Pipettenspitze ist dann
aus nur zwei Kunststoffen herstellbar. Bevorzugt ist das Material
außerhalb
des Axialabschnittes dasselbe wie in den härteren Segmenten. Dabei kann
es sich insbesondere um Polypropylen oder Polyethylen handeln, das
für viele
Dosieranwendungen bevorzugt wird bzw. für die Ausbildung der härteren Segmente
besonders geeignet ist.
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Gemäß einer Ausgestaltung weist
der Axialabschnitt am Innenumfang mindestens einen umlaufenden Dichtbereich
aus einem weicheren Kunststoff als in den härteren Segmenten auf. Hierdurch
wird die Abdichtung weiter verbessert. Insbesondere kann hierdurch
eine gleichmäßige Abdichtung über den gesamten
Umfang erreicht werden. Da der Dichtbereich ebenfalls aus einem
weicheren Material als die härteren
Segmente ist, beeinträchtigt
er die Flexibilität
im Bereich der Aufstecköffnung
nicht.
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Nach einer Ausgestaltung ist ein
ringförmiger Dichtbereich
vorhanden. Dieser kann sich insbesondere im wesentlichen über den
gesamten Axialabschnitt erstrecken.
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Nach einer Ausgestaltung sind mehrere
ringförmige
Dichtbereiche vorhanden, die axial voneinander beabstandet sind.
Die mehreren ringförmigen Dichtbereiche
können über den
gesamten Axialabschnitt verteilt sein. Nach einer Ausgestaltung
weisen sie an einem konischen Aufnahmeschaft verschiedene Innendurchmesser
auf.
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Grundsätzlich kann der Dichtbereich
aus einem anderen Kunststoff als die weicheren Segmente bestehen.
Es kann sich dabei insbesondere um einen aus den obigen Materialien
für die
weicheren Segmente ausgewählten
Kunststoff handeln. Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung ist der Dichtbereich aus demselben Kunststoff
wie die weicheren Segmente. Hierdurch wird die Herstellung der Pipettenspitze
mit Dichtbereich aus nur zwei Kunststoffen ermöglicht.
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Schließlich ist die Pipettenspitze
nach einer Ausgestaltung im Zwei- oder Mehrkomponentenspritzguß hergestellt.
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Die Pipettenspitze wird nachfolgend
anhand der anliegenden Zeichnungen zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Pipettenspitze mit segmentiertem Aufsteckbereich und rohrförmigem Dichtbereich
in einer Perspektivansicht schräg
von oben;
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2 eine
Pipettenspitze mit segmentiertem Aufsteckbereich und ringförmigen Dichtbereichen
in einer Perspektivansicht schräg
von oben;
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3 dieselbe
Pipettenspitze in einem vergrößerten Längsschnitt
durch das obere Ende;
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4 die
weicheren Bereiche derselben Pipettenspitze in einer vergrößerten Perspektivansicht schräg von oben.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung
verschiedener Ausführungsbeispiele
sind übereinstimmende
Merkmale mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.
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Gemäß 1 hat eine Pipettenspitze 1 einen
länglichen,
rohrförmigen
Körper 2,
der im Beispiel im wesentlichen einen leicht konischen Hauptabschnitt 2', einen stärker konischen Übergangsabschnitt 2'' und einen leicht konischen Anfangsabschnitt 2''' aufweist.
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An einem Ende hat der rohrförmige Körper 2 eine
Pipettieröffnung 3 und
an dem anderen Ende eine Aufstecköffnung 4 zum Aufstecken
auf den Aufnahmeschaft einer Pipettiervorrichtung. In einem Axialabschnitt 5,
der für
das Aufstecken auf einen nicht gezeigten Aufnahmeschaft einer Pipettiervorrichtung bestimmt
ist, ist der Körper 2 innen
mit einem entsprechenden Konuswinkel wie der Aufnahmeschaft ausgeführt.
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Der Körper 2 hat an dem
Ende mit der Aufstecköffnung 4 einen
flanschartigen Bereich vergrößerter Wandstärke 6.
Die axiale Erstreckung des flanschartigen Bereiches entspricht im
Beispiel etwa der des Axialabschnittes 5.
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Im Axialabschnitt 5 ist
der Körper 2 abwechselnd
in härtere
Segmente 7 und weichere Segmente 8 unterteilt.
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Die härteren Segmente 7 bestehen
aus demselben Material wie der Körper 2 außerhalb
des Axialabschnittes 5. Im Beispiel handelt es sich dabei
um Polypropylen.
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Die weicheren Segmente 8 bestehen
im Beispiel aus einem thermoplastischen Elastomer (TPE).
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An ihrem Innenumfang sind die harten
und weichen Segmente 7, 8 durch einen rohrförmigen Dichtbereich 9 miteinander
verbunden, der sich über den
gesamten Axialabschnitt 5 erstreckt. Der Dichtbereich 9 ist
innen durch einen Absatz von dem an den Axialabschnitt 5 angrenzenden
Teil des Körpers 2 getrennt.
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Durch die beschriebene Gestaltung
wird der Pipettenspitze 1 im Bereich der Aufstecköffnung 4 eine
erhöhte
Flexibilität
und dennoch eine gewisse Steifigkeit verliehen, die einen abdichtenden
Sitz auf Aufsteckschäften
unter Ausgleich von Maßabweichungen
fördert.
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Die Pipettenspitze 1' der 2 bis 4 unterscheidet sich von der vorbeschriebenen 1 insbesondere
dadurch, daß die
härteren
Segmente 7' und
die weicheren Segmente 8' eine
andere Erstreckung über
den Umfang aufweisen. Darüber
hinaus ist der Axialbereich 5' kürzer als der flanschartige
Bereich 6' und
sind infolgedessen die weicheren Segmente 8' nur über einen Teil des flanschartigen
Bereiches 6' erstreckt.
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Eine weitere Abweichung liegt darin,
daß im Axialbereich 5' drei ringförmige Dichtbereiche 9', 9'', 9''' vorhanden sind,
wobei der Innendurchmesser dieser Dichtbereiche mit zunehmendem
Abstand von der Aufstecköffnung 4 abnimmt.
Im übrigen
hat die Pipettenspitze 1' im
Aufnahmebereich 5' eine
zylindrische Innenkontur mit einem Absatz 10' zur angrenzenden Bereich des Körpers 2 mit
der Pipettieröffnung 3 am
anderen Ende.
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Diese Ausgestaltung wird durch die
ringförmigen
Dichtbereiche 9', 9'', 9''', die wulstförmig am
Innenumfang umlaufen, eine verbesserte Abdichtung auf einem konischen
Aufnahmeschaft erreicht. Dabei wird durch die größere Umfangsausdehnung der Segmente
das Dichtverhalten positiv beeinflußt.