DE2830014A1

DE2830014A1 - Pipette

Info

Publication number: DE2830014A1
Application number: DE19782830014
Authority: DE
Inventors: Richard D Reed; James C Smith
Original assignee: Oxford Laboratories Inc
Current assignee: Oxford Laboratories Inc
Priority date: 1977-07-18
Filing date: 1978-07-07
Publication date: 1979-02-01
Also published as: US4273257A; CA1081184A; IT1096902B; IT7825374A0; DE2830014B2; AU498118B2; FR2398289A1; DE2830014C3; JPS5760058B2; JPS5434891A; GB2001127B; GB2001127A; FR2398289B1

Description

28300U

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein das Pipettieren von präzisen Flüssigkeitsvolumina, und insbesondere Verbesserungen bei Flüssigkeitspipetten, die auf Gefäße montiert sind.

In chemischen Laboratorien, insbesondere medizinischen und klinischen Laboratorien, ist es üblich, häufig benutzte flüssige Chemikalien aus den Glasflaschen auszugeben, in denen sie geliefert werden, und zwar mittels einer Pipette, die auf den Hals einer solchen Flasche aufgeschraubt ist. Beispiele für solche kommerziell verfügbaren, auf Flaschen zu montierenden Pipetten sind in den US-PS 3 4-52 901; 3 574- 334; 3 729 022 und 3 987 934- beschrieben.

Hauptaufgabe der Erfindung ist es, eine Pipette dieser Art verfügbar zu machen, die einen verbesserten Volumenein Stellmechanismus mit noch höherer Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Bequemlichkeit für den Benutzer hat.

Weiter soll durch die Erfindung ein bequemer Verriegelungsmechanismus für die Pipette zur Lagerung und zum Versand verfügbar gemacht werden.

Weiter soll durch die Erfindung eine Pipettenstruktur verfügbar gemacht werden, die das Ausspülen von Luft aus ihr heraus leichter erlaubt.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese und weitere Aufgaben werden gemäß den verschiedenen Aspekten der Erfindung dadurch gelöst, daß eine auf ein Gefäß zu montierende Pipette einen Körper aufweist, der an dem Gefäß befestigt wird,und eine Plungereinheit, die von einem Ende desselben aus betätigbar ist und eine

809865/0783 ,,

b.

Grob-Volumeneinstellskala aufweist, die an der Außenseite befestigt ist und die am Ende des Pipettenkörpers abgelesen wird. Eine kreisförmige Feineinstellskala ist um den vorstehenden Teil der Plungereinheit herum am oberen Ende des Pipettenkörpers vorgesehen. Die Einstellung des aufgrund eines Einzelhubs der Plungereinheit ausgegebenen Flüssigkeitsvolumens wird dadurch kontrolliert, daß der vorstehende Teil der Plungereinheit gedreht wird. Dadurch wird die Anfangsposition der Plungereinheit mit Bezug auf den Pipettenkörper geändert, wodurch das Flüssigkeitsvolumen geändert wird, das ausgegeben wird. Die Volumenablesung von der Grob- und Fein-Volumenskala spiegelt diese Änderung wider. Ein Arretierungsmechanismus ist innerhalb des Pipettenkörpers zwischen diesem und der Plungereinheit vorgesehen, um eine Anzahl von Drehanschlägen zu schaffen, die vom Benutzer überwunden werden können, ihm jedoch erlauben, die Volumeneinstellung exakt an einer von mehreren vorgegebenen Positionen festzustellen. Die Arretierungen gewährleisten auch, daß die Volumeneinstellung nicht versehentlich während eines Flüssigkeitsausgabevorganges mit dem Gerät geändert wird.

Hierdurch werden nur die Hauptmerkmale der verbesserten Pipette nach der Erfindung zusammengefaßt. Weitere Merkmale, Vorteile und Aufgaben der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit der Zeichnung; es zeigen:

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform eines Flüssigkeitsausgabegerätes, bei dem verschiedene Aspekte der Erfindung verkörpert sind;

Fig. 2 einen Schnitt durch das Ausgabegerät nach Fig. 1;

Fig. 5 eine auseinandergezogene Darstellung der Montage des Flüssigkeitsausgabegerätes nach Fig. 1 und 2;

809885/0769

Fig. 4 eine Aufsicht auf das Ausgabegerät nach Fig. 1 bis 3 entsprechend der Linie 4-4 in Fig. 2;

Fig. 5, 6

und 7 Schnitte durch das Ausgabegerät nach Fig. 1-3 entsprechend den Linien 5-5, 6-6 bzw. 7-7 in Fig. 2; und

Fig. 8 einen Teilschnitt entsprechend der Linie 8-8 in Fig. 7.

Gemäß Fig. 1 ist ein Ausgabegerät 11 mit dem unteren Ende auf den Hals einer Flasche 13 aufgeschraubt, aus der Flüssigkeit ausgegeben werden soll. Das Ausgabegerät 11 besteht aus zwei Haupt-Bestandteilen: der erste ist eine Ausgabegerätkörpereinheit 15, die mit Bezug auf die Flasche 13 stationär gehalten wird, der zweite Hauptteil ist eine Plungereinheit 17, die innerhalb des Pumpenkörpers 15 hin und her geht, um Flüssigkeit daraus zu pumpen. Die Flüssigkeit wird mit einem Einlaßrohr 19 in das Ausgabegerät 11 eingesaugt, das sich bis zu der Flüssigkeit in die Flasche 13 nach unten erstreckt. Diese Flüssigkeit wird aufgrund einer Pumpaktion der Plungereinheit 17 angesaugt, wenn dieser erlaubt wird, sich nach aufwärts zu bewegen, um in ihre normale senkrechte Ruhelage gemäß Fig. 1 zurückzukehren. Diese Flüssigkeit wird dann durch ein Auslaßrohr 21 abgegeben, wenn die Plungereinheit 17 nach unten in die Ausgabegerätkörpereinheit hineingedrückt wird. Das Ausgabegerät 11 weist die Struktur auf, die eine Feineinstellung des auszugebenden Flüssigkeitsvolumens durch eine Betätigung der Plungereinheit 17 für hochpräzisen Betrieb erlaubt.

Aufbau und Wirkungsweise des Gerätes soll nun anhand von Fig. 2-7 erläutert werden. Die Ausgabegeräteinheit 15 weist als Hauptkomponente eine zylindrische Plungertrommel 23 auf, deren unteres Ende in einer Flüssigkeits-

.../5 809 88 5/0 763

passage 25 innerhalb eines Basisteils des Ausgabegerätkörpers mündet. Flüssigkeit kommt von der Flasche durch den Einlaß 19 durch ein Ventil 27 in die Kammer 25. Das Ventil 27 öffnet, wenn ein zylindrischer Plunger 29 innerhalb der Plungertrommel 23 zurückgezogen (nach oben bewegt) wird. Der Flüssigkeitsauslaß 21 steht ebenfalls mit der Passage 25 in Verbindung, und zwar durch ein federbelastetes Auslaßventil 31» das öffnet, um Flüssigkeit zu erlauben, durch das Auslaßrohr 21 auszutreten, wenn der Plunger 29 innerhalb der Plungertrommel 23 nach unten bewegt wird. Während der Flüssigkeitseinnahme bleibt das Auslaßventil 31 geschlossen und während der Flüssigkeitsausgabe bleibt das Einlaßventil 27 geschlossen.

Ein zylinderförmiger Mantel 33 bildet das Außengehäuse des Oberteils des Ausgabegerätkörpers 15. Auf der Oberseite sind eine kalibrierte Deckkappe 35 und eine kalibrierte Kappenbasis 37 vorgesehen. Zwischen diesen beiden Elementen befindet sich ein Arretierungsring 39·

Die Plungereinheit 17 besteht prinzipiell aus einer Hülse 41 und dem Plunger 29. Diese beiden Elemente sind mit einer Plungerkappe 43 miteinander verbunden. Ein Plungerkragen 45 ist ebenfalls am oberen Ende der Plungerhülse befestigt. Die Hülse 41 paßt in eine kooperierend geformte Öffnung entsprechender Größe innerhalb der Deckkappe 35· Sie weist einen inneren Vorsprung auf, um eine Fläche zu bilden, die mit einem oberen Ende einer Feder 47 in Berührung kommt, die zwischen der Plungerhülse 41 und dem Ausgabegerätkörper 15 zusammengepresst gehalten wird. Die Plungereinheit 17 ist also normalerweise nach .oben gedrängt.

809885/0783

Die obere Ruhelage der Plungereinheit 17 ist durch die Position einer Einstellmutter 4-9 festgelegt. Die Mutter weist ein Außengewinde auf, um/Gewinde an der Innenfläche des Mantels 33 einzugreifen. Wie am besten in Fig. erkennbar ist, ist die Mutter 4-9 auf die Außenseite der Plungerhülse 41 aufgekeilt, so daß die Mutter aufgrund einer Drehung der Plungereinheit 17 gedreht wird. D^.e Keilverbindung zwischen der Plungerhülse 4-1. und der Innenfläche der Mutter 4-9 erlaubt jedoch der Plungereinheit auch, sich frei auf und ab zu bewegen. Die Unterseite der Mutter 4-9 dient als oberer Anschlag, gegen den die Oberseite eines Flansches 51 anschlägt, der ein Teil des Unterteils der Plungerhülse 41 ist.

Der untere Anschlag, der die maximale Distanz definiert, um die die Plungereinheit 17 in den Ausgäbegerätkörper 15 hineingedrückt werden kann, ist fest. Dieser Anschlag wird durch eine Reihe von Anschlägen 53-57 gebildet, gegen die die Unterseite der Plungerhülse 4-1 anschlägt, wenn die Plungereinheit 17 voll niedergedrückt ist.

Das Flüssigkeitsvolumen, das durch den Auslaß 21 bei jedem Niederdrücken der Plungereinheit 17 aus der Ruhelage in ihre maximal niedergedrückte Position ausgegeben wird, wird also durch die Position der Mutter 4-9 festgelegt, die durch Drehung der Plungereinheit 17 von oben kontrolliert wird. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist eine Grobvolumenskala 61 längs der Außenseite der Plungerhülse 41 in vertikaler Richtung längs deren Länge vorgesehen. Diese Volumenanzeige wird durch ihren Schnitt mit der benachbarten Oberseite der kalibrierten Deckkappe 35 abgelesen. Auf der gleichen Fläche befindet sich eine

809885/0769

28300H

kreisförmige Skala 63 mit einer Vielzahl von um den Umfang verteilten Markierungen für verschiedene Volumenintervalle. Die Feineinstellskala 63 wird durch Ausfluchtung mit der Skala 61 abgelesen. Selbstverständlich weist jede der Volumenmarkierungen auf den beiden Skalen Zahlen auf, die die Volumeneinstellung des Gerätes anzeigen, der Einfachheit halber sind diese Zahlen jedoch von der Zeichnung weggelassen worden.

Die Abstände der Markierungen auf der vertikalen Skala 61 sind so gewählt, daß die Anzeige sich von einer Markierung bis zur nächsten,benachbarten Markierung bewegt, wenn die Plungereinheit 17 eine volle Umdrehung mit Bezug auf den Ausgabegerätkörper 15 ausführt. Dieser Volumenschritt wird durch die Steigung der Gewinde der Mutter 4-9 und der Innenseite des Mantels 33 festgelegt. Die Markierungen und Volumenzahlen auf der kreisförmigen Feineinstellskala 63 unterteilen das Volumen zwischen benachbarten Markierungen der Skala 61 in feinere Schritte. Es ist sehr zweckmäßig, zehn solche Markierungen und Unterteilungen in der Kreisskala 63 vorzusehen, so daß, was immer für ein Intervall auch auf der Vertikalskala 61 zwischen benachbarten Markierungen vorgesehen ist, dieses Intervall weiter in Zehntel unterteilt wird.

Besonders aus Fig. 3 und 5 ist ersichtlich, daß der Arretierungsring 39 die Drehposition der Plungereinheit 17 an einer der Markierungen der Kreisskala 63 hält, jedoch eine Betätigung der Plungereinheit 17 erlaubt. Zehn Kerben,beispielsweise die Kerbe 65, sind auf der Innenseite der kalibrierten Kappenbasis 37 vorgesehen, die gleiche Anzahl wie die der getrennten Volumeneinstellmarkierungen auf der Feineinstellskala 63. Ein oder mehrere Vorsprünge 67 sind auf der Außenseite des Arretierungsrings 39 vorgesehen, um in diese Schlitze einzugreifen. Der

.../8 809885/076«

Arretierungsring weist vier intern vorstehende Vorsprünge auf, beispielsweise den Vorsprung 69, die dazu vorgesehen sind, in vier sich in Längsrichtung erstreckende Schlitze auf der Außenseite der Plungerhülse einzugreifen. Dadurch ergibt sich eine Drehverbindung zwischen der Plungereinheit und dem Arretierungsring 39, gleichzeitig ist dem Plunger jedoch erlaubt, vor und zurück betätigt zu werden,·während der Arretierungsring vom Ausgabegerätkörper gefangen gehalten wird. Die vier äußeren Plungerhülsenschlitze sind die gleichen, die mit den Innenvorsprüngen der Mutter 49 in Eingriff kommen, wie in Fig. dargestellt. Die flexible Natur des dünnen Arretierungsrings 39 macht es leicht, den Vorsprung 67 davon freizumachen, wenn die Plungereinheit 17 mit genügend Kraft gedreht wird. Das Resultat besteht darin, daß, wenn die Plungereinheit 17 gedreht wird, ein fester Klick jedes Mal gefühlt wird, wenn der Vorsprung 67 in eine der zehn Kerben 65 hineinfällt. Die Teile sind so orientiert, daß die Skala 61 jedes Mal dann, wenn dieser Arretierungseingriff mit einer der zehn Kerben 65 stattfindet, gegenüber einer der Markierungen der Skala 63 angehalten wird.

Eine weitere Markierung ist auf der Skala 63 für eine "Verriegelung" vorgesehen. Das betätigt auch eine Drehposition des Plungers 17, die es erlaubt, ihn um einen maximalen Betrag in den Ausgabegerätkörper 15 hineinzudrücken und gegen die Kraft der Feder 47 in dieser Position zu verriegeln. Dieser Verriegelungsmechanismus ist zur Lagerung oder zum Versand des Gerätes außerordentlich erwünscht, weil in diesem Zustand das Gerät viel kürzer ist. Wie hauptsächlich aus Fig. 8 erkennbar ist, weist der Anschlagpfosten 54 einen Haken auf, der kooperativ zu dem eines sich nach unten erstreckenden Hakens 71 vom Boden der Plungerhülse 41 geformt ist. Wenn

.../9 809885/0763

28300H

die Plungereinheit 17 voll niedergedrückt ist, und im Uhrzeigersinn gedreht wird, ergreifen ersichtlich die beiden Haken 54 und 71 einander, um die Feder 47 daran zu hindern, die Plungereinheit 17 nach außen zu drücken, wie sie normalerweise tut.

Aus der unterbrochenen Darstellung 29' in Fig. 2, die die unterste Position des Kolbens 29 repräsentiert, kann entnommen werden, daß der Kolben sich bis zur unteren Kante der Auslaßöffnung in die Kammer 25 erstreckt. Derzeitige Pipetten lassen den Kolben 29' nicht so weit nach unten reichen, sondern begrenzen dessen Lauf auf den Boden der Plungertrommel 23· Es wurde- festgestellt, daß dadurch, daß dem Plunger erlaubt wird, sich um diese weitere Distanz nach unten zu erstrecken, wie in Fig. 2 dargestellt, es erheblich leichter ist, Luft aus dem Instrument zu spülen, wenn es erstmals verwendet wird, wenn vorher keine Flüssigkeit darin war.

809885/0769

Claims

01 P14-/G12 D Patentansprüche

1.) Pipette, bestehend aus einem Ausgabegerätkörper mit —einer Plungerkammer als Teil einer Struktur, die mit ihrem unteren Teil am Oberteil einer Flasche befestigbar ist, einer Plungereinheit, die in der Weise betätigbar ist, daß der Plunger in der Plungerkammer hin und her bewegbar ist, und die in einem Ende ausläuft, das sich aus der Oberseite des Ausgabegerätkörpers hinaus erstreckt, einer Ventileinrichtung, mit der Flüssigkeit von der Flasche in die Plungerkammer gesaugt werden kann, wenn die Plungereinheit in Richtung aus der Oberseite des Ausgabegerätkörpers hinaus bewegt wird, und Flüssigkeit ausgegeben werden kann, wenn die Plungereinheit in Richtung in den Ausgabegerätkörper hinein bewegt wird, wobei das Volumen der so ausgegebenen Flüssigkeit von der Länge des Abwärtshubes des Plungers abhängt, einer Einrichtung, mit der eine feste Maximalposition festgelegt wird, um die die Plungereinheit in den Ausgabegerätkörper hinein geschoben werden kann, einer elastischen Einrichtung innerhalb des Ausgabegerätkörpers, mit der die Plungereinheit in eine Ruhelage außerhalb des Ausgabegerätkörpers gedrängt wird, und einer Einrichtung, die auf die Drehung der Plungereinheit anspricht, um die zulässige Hublänge dadurch zu kontrollieren, daß die Ruhelage der Plungereinheit eingestellt wird, um auf diese Weise eine Kontrolle für das Flüssigkeitsvolumen zu erhalten, das bei einem Hin- und Hergang des Plungers ausgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine vertikale Flüssigkeitsvolumen-

,../A2

809885/0789

ORIGINAL INSPECTED

skala in einer Linie längs der Länge der Plungereinheit vorgesehen ist, die vom Ende des Ausgabegerätkörpers vorsteht, so daß sich eine Grobablesung des Flüssigkeitsvolumens ergibt, das beim vollen Niederdrücken der Plungereinheit ausgegeben wird, eine kreisförmige Skala um die Oberseite des Ausgabegerätkörpers herum vorgesehen ist, die das vorstehende Ende der Plungereinheit umgibt, so daß eine Kombination der Ablesungen von beiden Skalen eine Fein- und Grob-Einstellung der Kolbenhublänge ergibt, und eine positive Arretiervorrichtung innerhalb des Ausgabegerätkörpers vorgesehen ist, mit der eine Anzahl stabiler Drehpositionen des Plungers eingestellt wird, wobei diese stabilen Positionen durch genügend Handkraft überwunden werden, um die Plungereinheit zu einer neuen Volumeneinstellung zu drehen, wenn das erwünscht ist.

2. Pipette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verriegelungseinrichtung innerhalb des Ausgabegerätkörpers vorgesehen ist, mit der der Plunger nahe seiner festen Maximalposition gegen die Kraft der elastischen Einrichtung ergriffen wird, wenn der Plunger gegen die Maximalpositionseinrichtung niedergedrückt und in eine vorgegebene Drehposition gedreht ist.

3. Pipette nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die

vorgegebene Verriegelungs-Drehposition auf der Kreisskala markiert ist.

4·. Pipette nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung einen vertikalen Einlaßkanal aufweist, der sich vom Boden der Plungerkammer erstreckt, und einen horizontalen Auslaßkanal, der sich von einer Seite der Plungerkammer eine Distanz oberhalb von deren

.../A3 809885/0769

28300H

Boden erstreckt, und daß die Maximalpοsitionseinrichtung so gewählt ist, daß sich eine untere Lage des Plungers auf Höhe der Unterkante des Auslaßkanals ergibt, wenn die Plungereinheit maximal in den Ausgabegerätkörper niedergedrückt ist.

5· Pipette nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptmarkierungen auf der Grobskala einen Abstand haben, der gleich der Distanz ist, um die die Plungereinheit bei einer Umdrehung vorgeschoben wird, wobei die Skala an ihrem Schnitt mit der Oberseite des Ausgabegerätkörpers abgelesen wird, und daß die Kreisskala eine bestimmte Anzahl von Hauptvolumenmarkierungen in gleichen Abständen aufweist und an ihrem Schnitt mit der Vertikalskala abgelesen wird.

809885/0768