[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Haltevorrichtung zum Halten eines Pipettierbehälters,
insbesondere einer serologischen Pipette, an einer Pipettiervorrichtung.
[0002] Solche Pipettiervorrichtungen werden üblicherweise in medizinischen, biologischen,
biochemischen, chemischen und anderen Laboratorien verwendet. Sie dienen im Labor
zum Transport und Übertragen von fluiden Proben, insbesondere zur präzisen Dosierung
der Proben. Bei Pipettiervorrichtungen werden z.B. flüssige Proben mittels Unterdruck
in Pipettierbehälter, z.B. serologische Pipetten oder Pipettenspitzen, eingesaugt,
dort gehalten, und am Zielort wieder aus diesen abgegeben.
[0003] Zu den Pipettiervorrichtungen gehören z.B. handgehaltene Pipettiervorrichtungen oder
automatisch gesteuerte Pipettiervorrichtungen, insbesondere computergesteuerte Pipettierautomaten.
Es handelt sich in der Regel um Luftpolster-Pipettiervorrichtungen. Bei diesen ist
ein Luftpolster vorgesehen, dessen Druck beim Aufnehmen der Probe in den Pipettierbehälter
verringert wird, wodurch die Probe mittels Unterdruck in den Pipettierbehälter gesaugt
wird.
[0004] Solche Pipettiervorrichtungen sind in der Regel dazu ausgelegt, fluide Proben mit
Volumina im Bereich von z.B. 0,1 ml bis 100 ml zu pipettieren. Pipettiervorrichtungen
sind manuell oder elektrisch betriebene Geräte. Der Begriff "pipettieren" umfasst
hier sowohl die Probenaufnahme durch Aufsaugen mittels Unterdruck als auch die Probenabgabe
durch Gravitation und/oder Auspressen durch Überdruck.
[0005] Pipettiervorrichtungen, die zum Pipettieren mit serologischen Pipetten dienen, werden
auch als Pipettierhilfen bezeichnet. Zum Pipettieren wird üblicherweise eine Saug-/Druckleitung
verwendet, deren Aktivität mittels geeigneter Ventile im Gehäusekörper durch die bedienende
Person gesteuert werden kann. Pipettierhilfen dienen zum Handhaben von Flüssigkeitsproben
mit maximalen Volumina typischer Weise zwischen 1 ml und 100 ml. Je nach benötigtem
maximalem Flüssigkeitsvolumen werden unterschiedliche serologische Pipetten mit der
Pipettierhilfe verwendet. Eine serologische Pipette weist in der Regel einen entlang
einer Längsachse langgestreckten zylinderförmigen Behälter auf, der am unteren Ende
eine Flüssigkeitsaustauschöffnung aufweist, und der am oberen Ende einen rohrförmigen
und nach oben geöffneten Endabschnitt aufweist. Die Seitenwand des Behälters kann
mit einer die Dosiervolumina kennzeichnenden Skala versehen sein, man spricht dann
auch von einer Messpipette. Das Einsaugen der Flüssigkeit in die serologische Pipette
erfolgt über einen Unterdruck im Innenraum der serologischen Pipette. Der Innenraum
der serologischen Pipette ist in einer Pipettierposition, auch als Aufsteckposition
bezeichnet, in der die serologische Pipette -in der Regel durch Aufstecken- mit dem
Verbindungsabschnitt der Pipettierhilfe verbunden ist, fluidisch mit dem Pipettierkanal
einer elektrisch betriebenen Pumpeinrichtung der Pipettierhilfe verbunden. Die elektrisch
angetriebene Pumpeinrichtung ist erfahrungsgemäß meist eine Membranpumpe, die zum
Pipettieren geeignet ist, die also sowohl einen Unterdruck, als auch einen Überdruck
erzeugen kann. Über den Pipettierkanal kann der Innenraum mit einem dosierbaren Unterdruck
oder Überdruck beaufschlagt werden, oder kann ventiliert werden, also dem Umgebungsdruck
angeglichen werden. Ein im Innenraum der serologischen Pipette erzeugter Unterdruck
liegt in der serologischen Pipette im Luftpolster des Innenraums oberhalb der eingesaugten
Flüssigkeitsprobe vor.
[0006] Kleine Volumina im Bereich von zum Beispiel 1 µl bis 1 ml werden typischer Weise
mit Pipettiervorrichtungen gehandhabt, die als Mikropipetten, bzw. auch als Kolbenhubpipetten
oder kurz "Pipetten", bezeichnet werden. Je nach benötigtem maximalem Flüssigkeitsvolumen
werden unterschiedliche Pipettenspitzen mit der Kolbenhubpipette verwendet. Eine Pipettenspitze
ist in der Regel ein Einwegartikel. Eine Pipettenspitze weist in der Regel einen entlang
einer Längsachse langgestreckten konusförmigen Behälter auf, der am unteren Ende eine
Flüssigkeitsaustauschöffnung aufweist, und der am oberen Ende einen konus- und rohrförmigen,
nach oben geöffneten Endabschnitt aufweist. Das Einsaugen der Flüssigkeit in die Pipettenspitze
erfolgt über einen Unterdruck im Innenraum der Pipettenspitze. Der Innenraum der Pipettenspitze
ist in einer Pipettierposition, auch als Aufsteckposition bezeichnet, in der die Pipettenspitze
-in der Regel durch Aufstecken- mit dem Verbindungsabschnitt der Kolbenhubpipette
verbunden ist, fluidisch mit dem Pipettierkanal der Kolbenhubpipette verbunden, der
über einen mechanisch und/oder elektrisch bewegbaren Zylinder/Zylinderkolben mit dem
Unterdruck/Überdruck beaufschlagt wird. Bei einem mechanisch bewegbaren Zylinderkolben
wird die Bewegung manuell von einem Benutzer erzeugt, beim elektrisch bewegbaren Zylinderkolben
ist eine elektrische Energiequelle für den Antrieb vorgesehen.
[0007] Ein Beispiel für eine kommerziell erhältliche, handgehaltene, elektrische Pipettierhilfe
ist die Eppendorf Easypet® 3 der Eppendorf AG, Hamburg, Deutschland. Ein Beispiel
für eine kommerziell erhältliche, handgehaltene, elektrische Kolbenhubpipette ist
die Eppendorf Xplorer® plus der Eppendorf AG, Hamburg, Deutschland. Ein Beispiel für
eine kommerziell erhältliche, handgehaltene, mechanische Kolbenhubpipette ist die
Eppendorf Research® plus der Eppendorf AG, Hamburg, Deutschland.
[0008] Um ein zuverlässiges Pipettieren bei Pipettiervorrichtungen zu gewährleisten, besteht
eine Anforderung insbesondere darin, ein stabile Verbindung zwischen einem Pipettierbehälter
und dem Verbindungsabschnitt der Pipettiervorrichtung zu schaffen. In der Regel ist
eine solche Verbindung eine Klemmverbindung, die hergestellt wird, indem ein Benutzer
oder ein Pipettierautomat den Pipettierbehälter auf den Verbindungsabschnitt aufsteckt.
Die Beschaffenheit der so etablierten Klemmverbindung ist somit abhängig vom Aufsteckvorgang.
Da der vom Benutzer durchgeführte Aufsteckvorgang vom individuellen Benutzerverhalten
abhängig ist, ist die korrekte Ausbildung der notwendigen Verbindung zwischen Pipettierbehälter
und Verbindungsabschnitt vom Benutzer abhängig, was eine mögliche Fehlerquelle darstellt.
[0009] Aus dem Dokument
EP1210978A1 ist eine Haltevorrichtung zum Halten eines Pipettierbehälters an einer Pipettiervorrichtung
bekannt, bei dem ein Verbindungsabschnitt mit einer aufblasbaren Luftkammer versehen
ist, die im aufgeblasenen Zustand eine Klemmverbindung zwischen dem Verbindungsabschnitt
und dem rohrförmigen Ende des Pipettierbehälters herstellt. Ein Nachteil hierbei ist,
dass diese Anordnung anfällig für eine Leckage der Luftkammer ist, welche die Zuverlässigkeit
der Verbindung in Frage stellt.
[0010] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Haltevorrichtung für eine Pipettiervorrichtung
bereitzustellen, die eine zuverlässige Verbindung zwischen einem Pipettierbehälter
und einer Piepettiervorrichtung ermöglicht.
[0011] Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Pipettiervorrichtung nach Anspruch 1.
Bevorzugte Ausgestaltungen sind insbesondere Gegenstände der Unteransprüche.
[0012] Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung bietet den Vorteil, dass die Klemmverbindung
weitgehend unabhängig vom Aufsteckvorgang ist, mit dem ein Benutzer oder ein Automat
den Pipettierbehälter am Verbindungsabschnitt aufsteckt. Das Herstellen der Klemmverbindung
und deren Lösen ist ein separater Vorgang, der unabhängig vom Benutzer bzw. unabhängig
vom Aufsteckvorgang gesteuert wird. Dadurch wird die Verbindung zwischen Pipettierbehälter
und Pipettiervorrichtung zuverlässiger. Zudem ist die durch die erfindungsgemäße Haltevorrichtung
hergestellte Verbindung zwischen Pipettierbehälter und Pipettiervorrichtung unabhängig
von einer Leckage oder Fehlfunktion der Luftkammereinrichtung, da die Klemmkraft durch
die Federeinrichtung bereitgestellt wird, die unabhängig von der Luftkammereinrichtung
arbeitet. Auch dadurch wird die Verbindung zwischen Pipettierbehälter und Pipettiervorrichtung
zuverlässiger.
[0013] In einer bevorzugten Ausführungsform der Haltevorrichtung ist die Klemmeinrichtung
auch zur Ausbildung einer in der Pipettierposition luftdicht
abdichtenden Verbindung zwischen dem Verbindungsabschnitt und dem rohrförmigen Ende des Pipettierbehälters
eingerichtet. Dadurch werden zusätzliche Abdichtmittel unnötig, um in der Pipettierposition
ein leckagefreies Pipettieren zu ermöglichen.
[0014] Alternativ und/oder zusätzlich dazu kann die Haltevorrichtung eine
Dichteinrichtung aufweisen, z.B. eine rohrförmige oder ringförmige Dichtung, die insbesondere die
Form eines hohlen Kegelstumpfes besitzen kann, wobei sich die Dichtung in ihrem Inneren
in axialer Richtung stufenförmig verjüngen kann, um Rohrabschnitte unterschiedlichen
Durchmessers, wie dies in der Praxis bei unterschiedlichen Pipettierbehältern der
Fall ist, zuverlässig abzudichten.
[0015] Der
Verbindungsabschnitt ist rohrförmig und geeignet, mit dem rohrförmigen Ende eines Pipettierbehälters,
insbesondere einer serologischen Pipette verbunden zu werden. Der Verbindungsabschnitt
erstreckt sich vorzugsweise entlang einer virtuellen Längsachse A, so dass er geeignet
ist, mit einem koaxial entlang der Achse A angeordneten, insbesondere geraden, rohrförmigen
Ende eines Pipettierbehälters verbunden zu werden.
[0016] Der Verbindungsabschnitt ist in einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Haltevorrichtung
dazu eingerichtet, in der Pipettierposition das rohrförmige Ende des Pipettierbehälters
in seinem Innenraum aufzunehmen. Dazu weist der Verbindungsabschnitt einen nach außen
geöffneten Aufnahmeraum auf, der zur Aufnahme des rohrförmigen Ende eines Pipettierbehälters
geeignet ist. Insbesondere weist der Aufnahmeraum eine Öffnung und einen Innenbereich
auf, dessen Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser des rohrförmigen Endes
eines Pipettierbehälters. In der Annahmeposition der Klemmeinrichtung ist diese dazu
eingerichtet, dass das rohrförmige Ende des Pipettierbehälters -insbesondere von einem
Benutzer- in den Aufnahmeraum überführbar ist. Die Klemmeinrichtung ist dazu eingerichtet,
das in der Annahmeposition im Aufnahmeraum angeordnete rohrförmige Ende mittels der
Federeinrichtung durch Herstellen der Klemmverbindung bzw. der Pipettierposition am
Verbindungsabschnitt zu halten.
[0017] Der Verbindungsabschnitt ist in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Haltevorrichtung
dazu eingerichtet, in der Pipettierposition in das rohrförmige Ende des Pipettierbehälters
einzugreifen. Dazu weist der Verbindungsabschnitt einen Außendurchmesser auf, der
kleiner ist als der Innendurchmesser des rohrförmigen Endes eines Pipettierbehälters.
[0018] Der Verbindungsabschnitt weist ferner einen Pipettierkanal auf, der in der Pipettierposition
mit dem Inneren des Pipettierbehälters verbunden ist und der mit dem Pipettierkanal
einer Pipettiervorrichtung verbindbar ist oder verbunden ist. Ein an dem Pipettierkanal
in der Pipettierposition angelegter Unterdruck bewirkt dann das Ansaugen einer fluiden
Probe in den Pipettierbehälter, wenn dessen Fluidaustauschöffnung, die am Ende des
Pipettierbehälters angeordnet sein kann, in die fluide Probe eintaucht. Entsprechend
bewirkt ein Druck im Pipettierkanal oder ein ventilierter Zustand des Pipettierkanals,
der zum Beispiel durch eine temporäre Verbindung des Inneren des Pipettierkanals mit
der Außenatmosphäre einstellbar sein kann, dass eine im Pipettierbehälter enthaltene
fluide Probe aus der Fluidaustauschöffnung abgegeben wird oder ausläuft.
[0019] In der ersten bevorzugten Ausführungsform der Haltevorrichtung ist der Pipettierkanal
mit dem Aufnahmeraum verbunden, was bedeuten kann, dass ein Pipettierkanal, insbesondere
eine schlauchförmige Leitung, der Haltevorrichtung oder einer Pipettiervorrichtung
an den Aufnahmeraum angeschlossen ist bzw. geformt ist, um in den Aufnahmeraum integral
über zu gehen. In der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Haltevorrichtung ist
der Pipettierkanal innerhalb des Verbindungsabschnitts angeordnet und endet in der
Pipettierposition im Inneren des Pipettierbehälters.
[0020] Die
Klemmeinrichtung ist an dem Verbindungsabschnitt angeordnet und weist eine Federeinrichtung zum Herstellen
der Klemmverbindung und eine Luftkammereinrichtung zum Lösen der Klemmverbindung auf.
Durch diese Entkopplung der Funktionen für das Erzeugen der Klemmverbindung und das
Lösen dieser Klemmverbindung wird eine besondere Zuverlässigkeit erreicht. Die Klemmeinrichtung
ist vorzugsweise innerhalb eines Basiskörpers des Verbindungsabschnitts integriert.
Die Klemmeinrichtung kann auch außerhalb eines Basiskörpers des Verbindungsabschnitts
angeordnet sein. Die Klemmeinrichtung kann ein oder mehrere Fixierelemente aufweisen,
die in der Pipettierposition zwischen der Federeinrichtung und dem rohrförmigen Ende
des Pipettierbehälters gespannt sind und dieses insbesondere durch eine Reibungskraft
in der Pipettierposition fixieren. Das mindestens eine Fixierelement kann durch ein
Elastomer-Formteil gebildet werden, dass insbesondere auch die Luftkammer oder zumindest
eine Wand der Luftkammer bildet.
[0021] Die Federeinrichtung ist dazu eingerichtet, eine Federkraft auszuüben, mittels der
das rohrförmige Ende des Pipettierbehälters am Verbindungsabschnitt gehalten wird.
Diese Position der Klemmeinrichtung wird als Pipettierposition bezeichnet.
[0022] Die Luftkammereinrichtung ist dazu eingerichtet, -insbesondere ausgehend von der
Pipettierposition - durch einen in der Luftkammereinrichtung angelegten Unterdruck
verformt zu werden, wodurch die Federeinrichtung elastisch verformt wird, so dass
eine bestehende Klemmverbindung gelöst wird bzw. das rohrförmige Ende eines Pipettierbehälters
angenommen werden kann. Diese geöffnete Position der Klemmeinrichtung wird auch als
Annahmeposition bezeichnet.
[0023] Die
Federeinrichtung weist insbesondere mindestens ein, insbesondere genau ein Federelement auf. Dieses
ist vorzugsweise nicht-metallisch und besteht vorzugsweise aus einem polymeren Material,
insbesondere einem elastomeren Material. Das aus einem polymeren bzw. elastomeren
Material bestehende Federelement weist vorzugsweise einen, mehrere oder eine Vielzahl
von Hohlräumen auf, um eine von außerhalb des Federelements auf dieses wirkende Druckänderung
auch im Inneren des elastomeren Materials wirken zu lassen. Das polymeren bzw. elastomere
Material ist vorzugsweise ein Kunststoffschaum, insbesondere ein Polyurethanschaum
oder Silikon. Der Kunststoffschaum ist vorzugsweise offenporig, um die äußere Druckänderung
auch im Inneren des Kunststoffschaums wirken zu lassen. Das Federelement ist vorzugsweise
geformt um in einer Luftkammer der Luftkammeranordnung angeordnet zu sein. Dadurch
wird das Federelement gespannt bzw. komprimiert, wenn in der Luftkammer ein Vakuum
angelegt wird. Vorzugsweise ist mindestens ein Federelement oder genau ein Federelement
vorgesehen, dass ringförmig oder rohrförmig geformt ist. Auf diese Weise kann das
Federelement koaxial zu dem rohrförmigen Ende des Pipettierbehälters angeordnet sein,
um eine gleichmäßig radial wirkende Federkraft auszuüben. Das Federelement kann durch
die mindestens eine Luftkammereinrichtung mit dem Verbindungsabschnitt verbunden sein.
Alternativ oder zusätzlich kann das Federelement mit dem Verbindungsabschnitt verbunden
sein, insbesondere durch eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige
Verbindung.
[0024] Vorzugsweise weist die Federeinrichtung ein Federelement auf, das die Federkraft
bewirkt, und das in einer Luftkammer der Luftkammereinrichtung angeordnet ist. Vorzugsweise
weist die Federeinrichtung ein als Federelement wirkendes elastomeres Schaumteil auf
oder besteht aus diesem Schaumteil. Vorzugsweise ist das Schaumteil rohrförmig und
vorzugsweise ist die Luftkammer zur Aufnahme des Schaumteils ausgebildet. Vorzugsweise
besteht das Schaumteil aus einem offenporigen Kunststoffschaum, insbesondere einem
Polyurethanschaum, oder weist ein solches Material auf.
[0025] Vorzugsweise ist das Federelement in der Pipettierposition gespannt und insbesondere
komprimiert. Vorzugsweise ist das Federelement in der Pipettierposition, in der der
Pipettierbehälter auf den Verbindungsabschnitt gesteckt ist, weniger gespannt und
komprimiert als in der Annahmeposition der Klemmeinrichtung, in der noch kein Pipettierbehälter
mit dem Verbindungsabschnitt verbunden ist. Während ein komprimiertes Federelement
bevorzugt ist, ist es auch möglich, dass das Federelement dazu eingerichtet ist, durch
eine Expansion gespannt zu sein.
[0026] Es kann auch ein mehrgliedriges Federelement oder mehr als ein Federelement vorgesehen
sein, das insbesondere koaxial mit dem Verbindungsabschnitt angeordnet ist.
[0027] Wenn die Haltevorrichtung oder eine diese aufweisende Pipettiervorrichtung nicht
mit einem Pipettierbehälter verbunden ist, ist die Klemmeinrichtung vorzugsweise in
einer Ruhe-Position angeordnet, die der Pipettierposition entspricht. In der Ruheposition
ist kein Pipettierbehälter mit dem Verbindungsabschnitt verbunden, die Federeinrichtung
ist maximal entspannt oder vollkommen entspannt.
[0028] Die
Luftkammereinrichtung ist dazu eingerichtet, in der Pipettierposition durch einen in der Luftkammereinrichtung
angelegten Unterdruck verformt zu werden, wodurch die Federeinrichtung elastisch verformt
wird, so dass die Klemmverbindung gelöst wird.
[0029] Vorzugsweise weist die Luftkammereinrichtung ein elastisch verformbares
Membranelement auf. Das Membranelement bildet vorzugsweise einen Bestandteil einer Luftkammer der
Luftkammereinrichtung oder bildet die Luftkammer. Das Membranelement wird vorzugsweise
durch ein elastomeres Material gebildet oder weist ein solches Material auf, insbesondere
ein Silikon. Neben Silikon kann insbesondere auch ein Fluorelastomer (z.B. FKM) verwendet
werden. Das elastomere Material ist vorzugsweise ein thermoplastisches Elastomer.
Vorzugsweise ist das Membranelement durch ein Elastomer-Formteil gebildet. Das Membranelement
ist vorzugsweise im Wesentlichen rohrförmig, insbesondere rohrförmig, und ist vorzugsweise
koaxial mit Bezug auf eine Längsachse A des Verbindungsabschnitts angeordnet. Das
Membranelement ist vorzugsweise lösbar oder unlösbar -unlösbar bedeutet insbesondere
"nicht zerstörungsfrei lösbar"- mit dem Verbindungsabschnitt verbunden. Vorzugsweise
ist das Membranelement am Verbindungsabschnitt angeordnet, um mit einer Innenwand
oder Außenwand des Verbindungsabschnitts die mindestens eine Luftkammer der Luftkammereinrichtung
zu bilden. Dabei kann die Luftkammer zusätzlich durch eine oder mehrere Dichtungselemente
gebildet sein, die insbesondere zwischen Verbindungsabschnitt und Membranelement angeordnet
sein können.
[0030] Das Membranelement und/oder das dieses bildende Elastomer-Formteil kann auch zwei
im Wesentlichen rohrförmige, insbesondere rohrförmige, Membranwände aufweisen, die
vorzugsweise koaxial mit Bezug auf eine Längsachse A des Verbindungsabschnitts angeordnet
sind. Diese Membranwände können Außenwände einer Luftkammer der Luftkammereinrichtung
aufweisen. Die Federeinrichtung kann insbesondere zwischen diesen Membranwänden angeordnet
sein.
[0031] Vorzugsweise ist die Luftkammer rohrförmig und insbesondere koaxial mit Bezug auf
eine Längsachse A des Verbindungsabschnitts angeordnet.
[0032] Vorzugsweise weist die Luftkammereinrichtung einen Anschluss auf, mittels dem der
Unterdruck in der Luftkammereinrichtung anlegbar ist. Insbesondere in diesem Kontext
ist die Klemmeinrichtung so eingerichtet, dass durch den Unterdruck eine Auslenkungsbewegung
eines Membranelements und/oder Fixierelements erzeugbar ist, wobei diese Auslenkungsbewegung
die Federeinrichtung durch dessen elastische Verformung spannt.
[0033] Die Erfindung bezieht sich auch auf eine
Pipettiervorrichtung zum Pipettieren einer fluiden Probe durch Ansaugen in einen Pipettierbehälter mittels
einer unter einem Pipettierdruck stehenden Luft, die genaue eine erfindungsgemäße
Haltevorrichtung oder mehrere erfindungsgemäße Haltevorrichtungen aufweist. Letztere
ist insbesondere eine
Mehrkanalpipettiervorrichtung, mittels der aus einem Mehrfachprobenbehältnis, insbesondere einer Mikrotiterplatte,
mehrere fluide Proben gleichzeitig pipettiert werden können. Dazu sind vorzugsweise
mehrere Haltevorrichtungen nebeneinander angeordnet und vorzugsweise an denselben
Pipettierkanal angeschlossen.
[0034] Vorzugsweise weist die Pipettiervorrichtung eine
Druckänderungseinrichtung, insbesondere eine Pumpeneinrichtung zum Erzeugen des Pipettierdrucks in einem Pipettierkanal
auf, der sich durch die Pipettiervorrichtung bis in den Verbindungsabschnitt der Haltevorrichtung
erstreckt, wobei die Luftkammereinrichtung der Haltevorrichtung mit einem Ansaugkanal
in der Pipettiervorrichtung verbunden ist, in dem der in der Luftkammereinrichtung
wirkende Unterdruck anlegbar ist. Dabei weist die Pipettiervorrichtung vorzugsweise
eine
Ventileinrichtung auf, mittels der entweder eine Fluidverbindung des Saugeingangs der Druckänderungseinrichtung,
insbesondere Pumpeinrichtung, mit dem Pipettierkanal oder eine Fluidverbindung des
Saugeingangs der Druckänderungseinrichtung, insbesondere Pumpeinrichtung, mit dem
Ansaugkanal hergestellt wird. Indem dieselbe Druckänderungseinrichtung sowohl zum
Pipettieren als auch zum Erzeugen des Unterdrucks in der Luftkammereinrichtung verwendet
wird, wird eine effiziente Gestaltung der Pipettiervorrichtung erreicht. Die Pumpeinrichtung
umfasst mindestens eine Pumpe, vorzugsweise genau eine Pumpe, insbesondere eine Membranpumpe.
Die Ventileinrichtung weist vorzugsweise mindestens ein 3/2-Wegeventil auf, vorzugsweise
zwei 3/2-Wegeventile.
[0035] Die Pipettiervorrichtung weist vorzugsweise ein
erstes Bedienelement auf, mit dem der Benutzer die Pipettierleistung des Ansaugens der fluiden Probe und
damit die Geschwindigkeit der Probenaufnahme steuert. Die Pipettiervorrichtung weist
vorzugsweise ein
zweites Bedienelement auf, mit dem der Benutzer die Pipettierleistung des Abgebens der fluiden Probe und
damit die Geschwindigkeit der Probenabgabe steuert. Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung
so eingerichtet und/oder wirkt ein erstes
3/2-Wegeventil so mit der Druckänderungseinrichtung, dem Pipettierkanal und dem Ansaugkanal zusammen,
dass bei einem Betätigen des ersten Bedienelements der Ansaugkanal verschlossen ist
und der Pipettierkanal mit der Druckänderungseinrichtung -z.B. Pumpeinrichtung-, insbesondere
dem Eingang der Druckänderungseinrichtung, verbunden ist, dass im Pipettierkanal ein
Unterdruck erzeugt wird, mit der die fluide Probe in den Pipettierbehälter saugbar
ist. Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung so eingerichtet und/oder wirkt ein
zweites 3/2-Wegeventil so mit der Druckänderungseinrichtung, dem Pipettierkanal und
dem Ansaugkanal zusammen, dass bei einem Betätigen des zweiten Bedienelements der
Ansaugkanal verschlossen ist und mit der Druckänderungseinrichtung -z.B. Pumpeinrichtung-,
insbesondere dem Ausgang der Druckänderungseinrichtung, verbunden ist, dass im Pipettierkanal
ein Atmosphärendruck oder Überdruck erzeugt wird, mit der die fluide Probe aus dem
Pipettierbehälter abgebbar ist.
[0036] Vorzugsweise weist die Pipettiervorrichtung eine
Bedienungseinrichtung auf, mittels der der Benutzer die Klemmeinrichtung steuern kann. Für die Bedienungseinrichtung
wird insbesondere ein zu dem ersten und zweiten Bedienelement zusätzliches Bedienteil
(Schalter, Tatster etc.) verwendet, welches insbesondere die Ventile schaltet und
insbesondere die Druckänderungseinrichtung, insbesondere Pumpeinrichtung, einschaltet.
Hierbei wird vorzugsweise ein Drei-Positionen-Taster verwendet, mittels dem insbesondere
die drei Zustände des Ansaugkanals "Vakuum", "Aus", "Druck" einstellbar sind. Über
das Bedienteil kann bei der ersten Betätigung -insbesondere zeitgesteuertein Vakuum
aufgebaut werden. Bei der zweiten Betätigung des Bedienteils wird dann vorzugsweise
der Vakuumabbau bewirkt und dadurch mittels des Federelements die Pipettierposition
hergestellt.
[0037] Vorzugsweise weist die Pipettiervorrichtung eine elektronische Steuereinrichtung,
mindestens ein Bedienelement zum Aktivieren und/oder Deaktivieren des Pipettierens
der fluiden Probe durch Pipettieren in den Pipettierbehälter und insbesondere mindestens
ein Bedienelement zum Lösen der Klemmverbindung des Pipettierbehälters mit der Haltevorrichtung
auf, wobei vorzugsweise die Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Pumpeinrichtung
und der Ventileinrichtung eingerichtet ist.
[0038] Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, dass die Fluidverbindung
zwischen Druckänderungseinrichtung, insbesondere Pumpeinrichtung, und Pipettierkanal
geschlossen ist, wenn die Fluidverbindung zwischen Pumpeinrichtung und Ansaugkanal
geöffnet ist und insbesondere die Pumpeinrichtung aktiviert ist. Vorzugsweise ist
die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, dass die Fluidverbindung zwischen Druckänderungseinrichtung,
insbesondere Pumpeinrichtung, und Ansaugkanal geschlossen ist, wenn die Fluidverbindung
zwischen Pumpeinrichtung und Pipettierkanal geöffnet ist und insbesondere die Pumpeinrichtung
aktiviert ist. Der Ansaugkanal kann ventilierbar gestaltet sein, indem eine Verbindungskanal
zur Umgebungsatmosphäre vorgesehen ist, der -gesteuert von der Steuerungseinrichtung-
geöffnet oder geschlossen wird. Durch das Ventilieren wird ermöglicht, dass sich der
Unterdruck in der Luftkammereinrichtung abbaut und das Federelement seine Klemmkraft
entfalten kann.
[0039] Die Pipettiervorrichtung kann in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung so
eingerichtet sein, dass die Haltevorrichtung als fester Bestandteil in die Pipettiervorrichtung
integriert ist. Die Haltevorrichtung kann deshalb als fester Bestandteil einer Pipettiervorrichtung
eingerichtet sein. Der Pipettierkanal der Pipettiervorrichtung ist in dieser Ausgestaltungsform
vorzugsweise mit einem Pipettierkanal der Haltevorrichtung und/oder einem Aufnahmeraum
der Haltevorrichtung fluidisch verbunden. Insbesondere ist das Bedienteil zum Bedienen
der Klemmeinrichtung ein Bestandteil der Pipettiervorrichtung, insbesondere -von einem
Benutzer bedienbar- in das Gehäuse der Pipettiervorrichtung integriert. Vorzugsweise
weist die Pipettiervorrichtung eine Druckänderungseinrichtung, insbesondere eine Pumpeneinrichtung
zum Erzeugen des Pipettierdrucks in einem Pipettierkanal auf, der sich durch die Pipettiervorrichtung
bis in den Verbindungsabschnitt der Haltevorrichtung erstreckt, wobei die Luftkammereinrichtung
der Haltevorrichtung insbesondere mit einem Ansaugkanal in der Pipettiervorrichtung
verbunden ist, in dem der in der Luftkammereinrichtung wirkende Unterdruck anlegbar
ist.
[0040] In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Haltevorrichtung
ein modulares Bauteil, das wahlweise -insbesondere von einem Benutzer- mit der Pipettiervorrichtung
verbindbar ist und wieder von dieser trennbar ist. Solche eine modulare Bauweise bildet
den Vorteil, dass eine einzige Haltevorrichtung mit verschiedenen Pipettiervorrichtungen
verwendbar ist. Sowohl Pipettiervorrichtung als auch Haltevorrichtung können in diesem
Fall jeweils ein eigenes Gehäuse oder ein eigenes Basisteil aufweisen, das die weiteren
Bauteil der Pipettiervorrichtung bzw. Haltevorrichtung trägt und/oder einfasst. Der
Pipettierkanal der Pipettiervorrichtung ist in dieser Ausgestaltungsform vorzugsweise
mit einem Pipettierkanal der Haltevorrichtung und/oder einem Aufnahmeraum der Haltevorrichtung
fluidisch verbindbar. "Fluidisch verbindbar" bedeutet eine leckagefreie dichte Verbindung
zweier luftführender Bereiche, insbesondere der Pipettierkanäle.
[0041] Insbesondere ist das Bedienteil zum Bedienen der Klemmeinrichtung in dieser modularen
Ausgestaltungsform ein Bestandteil des modularen Bauteils, insbesondere - von einem
Benutzer bedienbar- in ein Gehäuse oder ein Basisteil der Haltevorrichtung integriert,
wobei das Basisteil durch den Verbindungsabschnitt gebildet sein kann. Der Ansaugkanal
zwischen einer Pumpeinrichtung der Pipettiervorrichtung, der zum Erzeugen/Lösen der
Klemmverbindung der Klemmeinrichtung der Haltevorrichtung dient, ist vorzugsweise
mit einem weiteren Ansaugkanal der Haltevorrichtung fluidisch verbindbar, wobei der
weitere Ansaugkanal der Haltevorrichtung zum Erzeugen/Lösen der Klemmverbindung der
Klemmeinrichtung der Haltevorrichtung dient. Es ist auch möglich, dass der Pipettierkanal
der Pipettiervorrichtung mit einem Ansaugkanal der Haltevorrichtung verbindbar ist.
Die Haltevorrichtung kann ein -insbesondere durch die Steuereinrichtung oder manuell
durch den Benutzer steuerbares- Ventil aufweisen, mittels dem wahlweise der Ansaugkanal
der Haltevorrichtung und/oder der Pipettierkanal der Haltevorrichtung mit dem Pipettierkanal
der Pipettiervorrichtung fluidisch verbindbar ist. Durch die letzgenannte Maßnahme
kann das modulare Bauteil auch mit Pipettiervorrichtungen betrieben werden, die keinen
eigenen Ausaugkanal zur Ansteuerung der Luftkammereinrichtung aufweisen, und ferner
kann das modulare Bauteil auch ohne eigene Pumpeinrichtung betrieben werden. Insbesondere
als modulares Bauteil kann die Haltevorrichtung auch eine elektrische Energiequelle,
insbesondere eine Batterie bzw. eine Sekundärbatterie sowie vorzugsweise eine elektronische
Steuereinrichtung aufweisen.
[0042] Es ist auch möglich und bevorzugt, dass die Haltevorrichtung in ihrer modularen Ausgestaltung
eine (eigene) Druckänderungseinrichtung aufweist, insbesondere eine Pumpeneinrichtung
zum Erzeugen des Pipettierdrucks in einem Ansaugkanal der Haltevorrichtung, der mit
der Luftkammereinrichtung der Haltevorrichtung fluidisch verbunden ist und über den
insbesondere der in der Luftkammereinrichtung wirkende Unterdruck anlegbar ist. Das
Bedienteil kann auch in dieser Ausgestaltungsform ein Bestandteil der Pipettiervorrichtung
sein. In dieser Variante ist es nicht notwendig, einen Ansaugkanal der Pipettiervorrichtung
mit einem weiteren Ansaugkanal der Haltevorrichtung zu verbinden.
Im Falle der modular ausgeführten Haltevorrichtung betrifft die Erfindung insbesondere
ein System, das
- a) eine Pipettiervorrichtung zum Pipettieren einer fluiden Probe durch Ansaugen in
einen Pipettierbehälter mittels einer unter einem Pipettierdruck stehenden Luft aufweist
und
- b) eine mit der Pipettiervorrichtung wahlweise verbindbare -und wieder lösbare-Haltevorrichtung,
- c) und insbesondere auch einen mit der Haltevorrichtung verbindbaren Pipettierbahälter.
[0043] Der mit dem Verbindungsabschnitt verbindbare Pipettierbehälter ist vorzugsweise eine
serologische Pipette, kann aber auch eine herkömmliche oder speziell angepasste Pipettenspitze
sein. Solche Pipettierbehälter sind insbesondere Einwegprodukte und bestehen vorzugsweise
aus Kunststoff.
[0044] Die Durchmesser herkömmlicher serologischer Pipetten sind nicht genormt und variieren
je nach Größe, Hersteller und Material (Glas oder Kunststoff).
[0045] Die Außendurchmesser der mit dem Verbindungsabschnitt zu verbindenden Endabschnitte
serologischer Pipetten bewegen sich typischerweise je nach Hersteller im Bereich von
4,5 bis 9,0 mm, beispielsweise ergeben sich mit Bezug auf das maximale Aufnahmevolumen
der serologischen Pipetten die Außendurchmesser wie folgt:
1ml |
4,8mm |
2ml |
6,5mm |
5ml |
8,1mm |
10ml |
7,8mm |
25ml |
9,0mm |
50ml |
8,3mm |
100ml |
9,0mm |
[0046] Die Erfindung betrifft auch einen Laborautomaten zum automatisierten Handhaben einer
Vielzahl von fluiden Proben, der eine erfindungsgemäße Pipettiervorrichtung aufweist,
und der die Klemmeinrichtung der Haltevorrichtung der Pipettiervorrichtung, insbesondere
das Herbeiführen der Annahmeposition und/oder der Pipettierposition, automatisch,
insbesondere computerprogrammgesteuert, steuert. Die Pipettiervorrichtung ist hierbei
insbesondere eine Mehrkanalpipettiervorrichtung. Solche Laborautomaten werden auch
als "liquid handling"-Automaten bezeichnet. Ein Beispiel für einen solchen Laborautomat,
der mit einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung versehen werden kann, ist das Liquid-Handling-System
der Eppendorf-Serie epMotion®, zum Beipiel epMotion® 5070 oder epMotion® 5075I des
Herstellers Eppendorf AG, Hamburg, Deutschland.
[0047] Die Erfindung betrifft auch ein System, aufweisend eine erfindungsgemäße Haltevorrichtung
oder eine diese Haltevorrichtung aufweisende Pipettiervorrichtung und einen Pipettierbehälter,
der in einer Annahmeposition der Klemmeinrichtung der Haltevorrichtung mit dem Verbindungsabschnitt
verbindbar ist, um so die Pipettierposition herzustellen.
[0048] Weitere bevorzugte Ausgestaltungen und Merkmale der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung
und/oder Pipettiervorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der
Ausführungsbeispiele in Zusammenhang mit den Figuren und deren Beschreibung. Gleiche
Bauteile der Ausführungsbeispiele werden im Wesentlichen durch gleiche Bezugszeichen
gekennzeichnet, falls dies nicht anders beschrieben wird oder sich nicht anders aus
dem Kontext ergibt. Es zeigen:
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein erstes Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Pipettiervorrichtung, die eine beispielhafte erfindungsgemäße Haltevorrichtung
aufweist.
Fig. 2a zeigt in einer schematischen seitlichen Querschnittsansicht ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung, in einer Annahmeposition der Klemmeinrichtung.
Fig. 2b zeigt in einer schematischen seitlichen Querschnittsansicht die Haltevorrichtung
der Fig. 2a, in einer Pipettierposition der Klemmeinrichtung.
Fig. 3a zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine erfindungsgemäße Haltevorrichtung
gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel, das prinzipiell dem Ausführungsbeispiel
der Fig. 2a, 2b entspricht.
Fig. 3b zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine erfindungsgemäße Haltevorrichtung
gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel.
Fig. 4 zeigt einen Schaltplan der fluidtechnischen Schaltung, in der die Klemmeinrichtung
der Haltevorrichtung aus Fig. 3a, die Ventileinrichtung der Pipettiervorrichtung der
Fig. 1 und zwei 3/2-Wegeventile mit einer Pumpeinrichtung der Pipettiervorrichtung
verschaltet sind.
Fig. 5 zeigt eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung
gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 6 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Pipettiervorrichtung, die mit der
Haltevorrichtung der Fig. 5 versehen ist.
[0049] Figur 1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein erstes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Pipettiervorrichtung 1, die mit einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung
5 versehen ist. Die Pipettiervorrichtung ist hier eine sogenannte Pipettierhilfe zur
Verwendung mit serologischen Pipetten 9. Die Pipettiervorrichtung ist ein einhändig
manuell bedienbares Gerät, das insbesondere in chemischen, biologischen und/oder medizinischen
Labors zum Einsatz kommt. Es weist ein Gehäuse 2 mit einem Griffabschnitt 3 und einem
Trägerabschnitt 4 auf, an dessen Ende sich die nach unten gerichtete Haltevorrichtung
5 befindet. Die Pipettiervorrichtung weist eine Batterie 6 und eine dadurch betriebene
Membranpumpe 7 auf. Die Membranpumpe 7 erzeugt einerseits den Unterdruck/Druck zum
Pipettieren der fluiden Probe 9a, sie erzeugt andererseits einen Unterdruck/Druck
zum Betreiben der Luftkammereinrichtung der Klemmeinrichtung der Haltevorrichtung
5, was nachfolgend beschrieben wird.
[0050] Der Pipettierbehälter 9 ist eine serologische Pipette, deren rohrförmiges Ende 9d
mittels der Klemmeinrichtung der Haltevorrichtung 5 mit dem Verbindungsabschnitt der
Haltevorrichtung 5 verbunden ist.
[0051] Die Haltevorrichtung 5 ist hier als fester Bestandteil einer Pipettiervorrichtung
eingerichtet. Sie kann aber auch einfach als ein modulares Bauteil eingerichtet sein,
das wahlweise -insbesondere von einem Benutzer- mit der Pipettiervorrichtung verbindbar
ist und wieder von dieser trennbar ist. Im Falle der modularen Bauweise sind der Pipettierkanal
einer Pipettiervorrichtung und der Pipettierkanal der Haltevorrichtung trennbar verbindbar,
und auch der Ansaugkanal der Pipettiervorrichtung kann trennbar mit einem entsprechenden
Ansaugkanal der Haltevorrichtung trennbar verbindbar sein.
[0052] Fig. 2a zeigt in einer schematischen seitlichen Querschnittsansicht eine Haltevorrichtung
100, in einer Annahmeposition der Klemmeinrichtung, in der ein rohrförmiges Ende eines
Pipettierbehälters 9, insbesondere einer serologischen Pipette, von der Haltevorrichtung
angenommen werden kann, indem das rohrförmige Ende im Aufnahmeraum 104 des Verbindungsabschnitts
101 platziert wird und anschließend die Klemmeinrichtung 102, 103 betätigt wird um
die Pipettierposition herzustellen. Die Haltevorrichtung kann als die Haltevorrichtung
5 in Fig. 1 implementiert werden. Fig. 2b zeigt die Haltevorrichtung 100 in einer
Pipettierposition der Klemmeinrichtung, in der das rohrförmiges Ende des Pipettierbehälters
9, insbesondere einer serologischen Pipette, von der Haltevorrichtung kraftschlüssig
gehalten wird.
[0053] Die Haltevorrichtung 100 zum Halten eines Pipettierbehälters, insbesondere einer
serologischen Pipette, weist auf: einen rohrförmigen Verbindungsabschnitt 101, der
dazu eingerichtet ist, das gerade rohrförmige Ende eines Pipettierbehälters in einer
Pipettierposition mittels einer Klemmverbindung an der Pipettiervorrichtung zu halten,
eine Klemmeinrichtung 102, 103 , die an dem Verbindungsabschnitt 101 angeordnet ist
und die eine Federeinrichtung 102 zum Herstellen der Klemmverbindung und eine Luftkammereinrichtung
103 zum Lösen der Klemmverbindung aufweist, wobei die Federeinrichtung 102 eingerichtet
ist, eine radial einwärts und senkrecht zur Längsachse A wirkende Federkraft F auszuüben,
mittels der in der Pipettierposition das rohrförmige Ende des Pipettierbehälters kraftschlüssig
am Verbindungsabschnitt gehalten wird. Die Luftkammer 103a der Luftkammereinrichtung
103 ist dazu eingerichtet, in der Pipettierposition durch einen in der Luftkammer
103a über den Anschluss 103b angelegten Unterdruck verformt zu werden, wodurch die
Federeinrichtung 102 elastisch verformt wird, so dass die Klemmverbindung gelöst wird.
[0054] Der Verbindungsabschnitt 101 ist dazu eingerichtet, in der Pipettierposition das
rohrförmige Ende des Pipettierbehälters in seinem Innenraum aufzunehmen. Der Verbindungsabschnitt
kann ein rohrförmiges Kunststoffteil sein, das mit einer Pipettiervorrichtung 1 verbunden
sein kann oder das Bestandteil einer Pipettiervorrichtung sein kann. Im Ausführungsbeispiel
der Fig. 2a, b weist der Verbindungsabschnitt 101 einen zylinderförmigen Aufnahmeraum
104 auf, in dem im Wesentlichen die Klemmeinrichtung 102, 103 angeordnet ist.
[0055] Die Luftkammereinrichtung 103 weist ein elastisch verformbares Membranelement 103
c auf. Diese ist ein im Wesentlichen zylinderförmiges Elastomer-Formteil, das koaxial
zur Achse A mit dem Halteabschnitt 101 angeordnet ist. Das obere Ende 103c.1 des Membranelements
103c ist mit dem oberen Ende 101.1 des Halteabschnitts 101, insbesondere des Aufnahmeraums
104, verbunden und das untere Ende 103c.2 des Membranelements 103c ist mit dem unteren
Ende 101.2 des Halteabschnitts 101, insbesondere des Aufnahmeraums 104, verbunden.
Indem die Membran 103c mit dem Verbindungsabschnitt verbunden ist, wird zwischen der
Membran 103c und dem Halteabschnitt 101 eine luftdichte Luftkammer 103a gebildet,
die über den verschließbaren Anschluss 103b mit einem Unterdruck beaufschlagbar ist,
der von einer mit dem Anschluss 103b verbundenen Pumpeinrichtung (nicht gezeigt) der
Haltevorrichtung erzeugbar ist. Die Membran kann mit dem Halteabschnitt 101 verbunden
sein, indem das zylinderförmige Ende 103c.1, 103c.2 jeweils über das Ende 101.1 und
101.2 umgeschlagen wird und durch eine elastische Spannung in dieser Position gehalten
wird. Die Membran kann aber auch stoffschlüssig mit dem Halteabschnitt 101 verbunden
sein, insbesondere durch eine Klebe- und/oder Schweißverbindung. Das Membranelement
103c bildet zusammen mit dem Halteabschnitt die Luftkammer 103a.
[0056] Die Luftkammereinrichtung 103 weist den Anschluss 103b auf, mit dem der Unterdruck
in der Luftkammereinrichtung anlegbar ist. Dabei ist die Klemmeinrichtung so eingerichtet,
dass durch den Unterdruck eine radial einwärts gerichtete Auslenkungsbewegung B des
Membranelements erzeugbar ist, welche die Federeinrichtung 102 durch dessen elastische
Verformung spannt.
[0057] Durch das Ventilieren der Luftkammer 103a entspannt sich die Federeinrichtung aus
ihrem elastisch komprimierten Zustand teilweise und erzeugt die Kraft F, wenn die
Membran des Membranelements 103c vom Federelement radial einwärts geschoben wird und
auf das rohrförmige Ende des Pipettierbehälters trifft. In diesem Zustand (Pipettierposition)
ist das Federelement immer noch teilweise elastisch komprimiert. Diese Membran wirkt
als Fixierelement zum Fixieren des Pipettierbehälters an der Haltevorrichtung. Die
Kraft F hat eine axial wirkende Reibungskraft zur Folge, die den Pipettierbehälter
gegen ein Verlagern entlang der Achse A an der Haltevorrichtung hält.
[0058] Die Federeinrichtung 102 weist ein Federelement auf, das diese Federkraft F bewirkt,
und das in der Luftkammer 103a der Luftkammereinrichtung 103 angeordnet ist. Das Federelement
ist hier ein im Wesentlichen rohrförmiges Schaumteil aus offenzelligem Polyurethanschaum.
Dieses ist zwischen der Membran und der Innenseite der Halteabschnitts 101 angeordnet.
[0059] Das Federelement 102 ist in der Annahmeposition in Fig. 2a gespannt bzw. komprimiert.
In der Pipettierposition, in der der Pipettierbehälter auf den Verbindungsabschnitt
gesteckt ist, ist das Federelement teilweise gespannt und weniger komprimiert als
in der Annahmeposition.
[0060] Fig. 3a zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Haltevorrichtung 50 gemäß
einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Der Verbindungsabschnitt 51 der Haltevorrichtung
50 ist dazu eingerichtet, in der Pipettierposition das rohrförmige Ende des Pipettierbehälters,
hier eine Pipettenspitze 9', in seinem Innenraum aufzunehmen, indem das rohrförmige
Ende in den Aufnahmeraum 54 des Verbindungsabschnitts 51 eingreift. Die im Aufnahmeraum
angeordnete Klemmeinrichtung 52 wird durch Anlegen des Vakuums über den Ansaugkanal
22 "deaktiviert", bzw. durch ein Ventilieren über den Ansaugkanal 22 "aktiviert",
wie dies im Beispiel der Figuren 2a, 2c erläutert wurde. .Das Pipettieren erfolgt
über den Pipettierkanal 21.
[0061] Fig. 3b zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Haltevorrichtung 50' gemäß
einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Der Verbindungsabschnitt 51' der Haltevorrichtung
50' ist dazu eingerichtet, in der Pipettierposition in das rohrförmige Ende des Pipettierbehälters,
hier eine Pipettenspitze 9', einzugreifen. Die am unteren Ende des Verbindungsabschnitts
außen angeordnete Klemmeinrichtung 52' wird durch Anlegen des Vakuums über den Ansaugkanal
22 "deaktiviert", bzw. durch ein Ventilieren über den Ansaugkanal 22 "aktiviert".
Das Deaktivieren erzeugt mittels Pumpleistung ein Vakuum in der Luftkammereinrichtung,
das die Federeinrichtung komprimiert. Dadurch wird die Luftkammereinrichtung verformt,
insbesondere eine Membran radial einwärts gezogen, so dass der Verbindungsabschnitt
das offene rohrförmige Ende des Pipettierbehälters annehmen kann, indem der Verbindungsabschnitt
in das offene rohrförmige Ende eingreifen kann (Annahmeposition). Das "Aktivieren"
der Klemmeinrichtung 52' erfolgt durch Ventilieren der Luftkammereinrichtung, indem
der Federeinrichtung ein teilweises Dekomprimieren ermöglicht wird, um radial auswärts
zu expandieren und die Membran gegen die Innenwand des rohrförmigen Endes des Pipettierbehälters
zu pressen. Das Pipettieren erfolgt über den Pipettierkanal 21.
[0062] Die in Fig. 1 gezeigte Pipettiervorrichtung 1 dient zum Pipettieren einer fluiden
Probe (9a) durch Ansaugen in einen Pipettierbehälter (9) mittels einer unter einem
Pipettierdruck stehenden Luft (9b), die insbesondere eine Haltevorrichtung 100 aufweist.
[0063] Die Pipettiervorrichtung weist hier eine Pumpeneinrichtung zum Erzeugen des Pipettierdrucks
in einem Pipettierkanal auf, der sich durch die Pipettiervorrichtung bis in den Verbindungsabschnitt
101 der Haltevorrichtung 100 erstreckt, wobei die Luftkammereinrichtung der Haltevorrichtung
mit einem Ansaugkanal in der Pipettiervorrichtung verbunden ist, in dem der in der
Luftkammereinrichtung wirkende Unterdruck anlegbar ist, wobei die Pipettiervorrichtung
eine Ventileinrichtung aufweist, mittels der entweder eine Fluidverbindung des Saugeingang
der Pumpeinrichtung mit dem Pipettierkanal oder eine Fluidverbindung des Saugeingang
der Pumpeinrichtung mit dem Ansaugkanal hergestellt wird.
[0064] Die Pipettiervorrichtung weist eine elektronische Steuereinrichtung 8 auf, zwei Bedienelemente
11, 12 zum Aktivieren und/oder Deaktivieren des Pipettierens der fluiden Probe durch
Ansaugen (11) in den Pipettierbehälter oder zur Abgabe (12) der fluiden Probe aus
dem Pipettierbehälter durch Erzeugen eines Überdrucks. Die Pipettiervorrichtung weist
ein Bedienteil 15 zum Herstellen der Annahmeposition bzw. zum Lösen der Klemmverbindung
des Pipettierbehälters mit der Haltevorrichtung auf, wobei die Steuereinrichtung zur
Ansteuerung der Pumpeinrichtung 7 und der Ventileinrichtung 10 eingerichtet ist.
[0065] Fig. 4 zeigt einen Schaltplan der fluidtechnischen Schaltung, in der die Klemmeinrichtung
der Haltevorrichtung 50, die Ventileinrichtung 10 und die Ventile 31, 32 mit der Membranpumpe
7 verschaltet sind. Die Ventile 31, 32 sind hier jeweils 3/2-Wegeventile.
[0066] Die Steuereinrichtung 8 ist dazu eingerichtet, dass die Fluidverbindung zwischen
Pumpeinrichtung und Pipettierkanal 21 geschlossen ist, wenn die Fluidverbindung zwischen
Pumpeinrichtung und Ansaugkanal 22 geöffnet ist und die Pumpeinrichtung 7 aktiviert
ist, und dass die Fluidverbindung zwischen Pumpeinrichtung 7 und Ansaugkanal 22 geschlossen
ist, wenn die Fluidverbindung zwischen Pumpeinrichtung 7 und Pipettierkanal 21 geöffnet
ist und die Pumpeinrichtung 7 aktiviert ist.
[0067] Die Pipettiervorrichtung 1 weist ein erstes Bedienelement 11 auf, mit dem der Benutzer
die Pipettierleistung des Ansaugens der fluiden Probe und damit die Geschwindigkeit
der Probenaufnahme steuert. Die Pipettiervorrichtung weist ein zweites Bedienelement
12 auf, mit dem der Benutzer die Pipettierleistung des Abgebens der fluiden Probe
und damit die Geschwindigkeit der Probenabgabe steuert. Die Steuerungseinrichtung
8 ist so eingerichtet und es wirkt ein erstes 3/2-Wegeventil 31 so mit der Druckänderungseinrichtung
7, dem Pipettierkanal 21, dem Ansaugkanal 22 und einem zur Umgebung offenen Ventilierkanal
33 zusammen, dass bei einem Betätigen des ersten Bedienelements 31 der Ansaugkanal
22 verschlossen ist und der Pipettierkanal 21 mit der Druckänderungseinrichtung -z.B.
Pumpeinrichtung 7-, insbesondere dem Eingang der Pumpeinrichtung 7, verbunden ist,
dass im Pipettierkanal 21 ein Unterdruck erzeugt wird, mit der die fluide Probe in
den Pipettierbehälter 9 saugbar ist. Die Steuerungseinrichtung 8 ist ferner so eingerichtet
und es wirkt ein zweites 3/2-Wegeventil 32 so mit der Druckänderungseinrichtung 7,
dem Pipettierkanal 21 und dem Ansaugkanal 22 zusammen, dass bei einem Betätigen des
zweiten Bedienelements 12 der Ansaugkanal 22 verschlossen ist und mit der Druckänderungseinrichtung
-z.B. Pumpeinrichtung 7-, insbesondere dem Ausgang der Pumpeinrichtung, verbunden
ist, dass im Pipettierkanal 21 ein Atmosphärendruck oder Überdruck erzeugt wird, mit
der die fluide Probe aus dem Pipettierbehälter 9 abgebbar ist.
[0068] Die Pipettiervorrichtung weist eine Bedienungseinrichtung auf, mittels der der Benutzer
die Klemmeinrichtung 52, (102, 103) der Haltevorrichtung 50, 100 steuern kann. Für
die Bedienungseinrichtung wird insbesondere ein zu dem ersten 11 und zweiten Bedienelement
12 zusätzliches Bedienteil 15 (Schalter, Taster etc.) verwendet, welches insbesondere
die Ventile 31, 32 schaltet und insbesondere die Druckänderungseinrichtung 7, insbesondere
Pumpeinrichtung, einschaltet. Das Bedienteil 15 ist ein Drei-Positionen-Taster, mittels
dem insbesondere die drei Zustände des Ansaugkanals 22 "Vakuum", "Aus", "Druck" einstellbar
sind. Über das Bedienteil 15 kann bei der ersten Betätigung -insbesondere zeitgesteuert-
ein Vakuum aufgebaut werden. Bei der zweiten Betätigung des Bedienteils 15 wird dann
vorzugsweise der Vakuumabbau bewirkt und dadurch mittels des Federelements 102 die
Pipettierposition hergestellt.
[0069] In Fig. 5 ist ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung 200 gezeigt,
die ein modulares Bauteil ist. Die modulare Haltevorrichtung kann unabhängig von einer
Pipettiervorrichtung betrieben werden. Im bestimmungsgemäßen Gebrauch wird sie mit
einer dafür geeigneten Pipettiervorrichtung verbunden, was weiter unten mit Bezug
auf Fig. 6 beschrieben wird. In Fig. 5 ist die Haltevorrichtung sind die wesentlichen
Bestandteile der Haltevorrichtung der Fig. 2a integriert, die bereits ausführlich
in Bezug auf Fig. 2a erläutert wurden - die in Fig. 5 nicht gezeigte Pipettierposition
würde dann analog der Figur 2b entsprechen. Eine Wiederholung wird deshalb vermieden.
Die Bezugszeichen der Figur 5 lauten analog der Figuren 2a/2b, wobei jeweils die erstgenannte
Ziffer "1" der Bezugszeichen in Figur 2a durch die erstgenannte Ziffer "2" der Bezugszeichen
in Figur 5 ersetzt wurde. Beispielsweise entspricht der Verbindungsabschnitt 201 dem
Verbindungsabschnitt 101 u.s.w..
[0070] Das modulare Bauteil 200 ist von einem Benutzer mit einer Pipettiervorrichtung verbindbar
-und wieder von dieser trennbar-, indem es über einen Verbindungsanschluss 220, der
zum Beipiel ein Gewinde oder eine Arretierungseinrichtung aufweist, mit dem dazu angepassten
komplementären Verbindungsanschluss einer Pipettiervorrichtung verbunden wird. Die
Haltevorrichtung weist ein eigenes Gehäuse 210 auf, das als Basisteil dient, in dem
die weiteren Bestandteile der Haltevorrichtung angeordnet bzw. befestigt sind. Der
Pipettierkanal der Pipettiervorrichtung ist in dieser Ausgestaltungsform mit einem
Pipettierkanal 230 der Haltevorrichtung bzw. dem Aufnahmeraum 204 der Haltevorrichtung
fluidisch verbindbar. Die fluidische Verbindung der beiden Pipettierkanäle wird dabei
mittels einer Abdichteinrichtung fluidisch dicht ausgeführt, so dass zwischen den
Pipettierkanälen keine Leckage besteht, durch die sich ein mittels der Pipettiervorrichtung
im Pipettierkanal 230 angelegter Druck ändern würde. In Fig. 5 ist als Abdichteinrichtung
ein Hohlkörper 216 aus einem elastomeren Material vorgesehen, z.B. Silikon, durch
den sich der Pipettierkanal 230 so erstreckt, dass am einen (unteren) Ende in den
Aufnahmeraum 204 der Haltevorrichtung übergeht, und am anderen Ende offen ist, um
mit dem Pipettierkanal der Pipettiervorrichtung verbunden zu werden. Der Hohlkörper
ist hier ein hohlzylinderartiges Teil, dessen unteres Ende mit dem oberen Ende 203c.1
des Membranelements 203c und/oder dem oberen Ende des Verbindungsabschnitts 201 fluiddicht
verbunden ist, insbesondere verklebt ist. Das obere Ende des Silikonhohlteils 216
ragt vorliegend über den Rand des Gewindes 220 hinaus, um im verbundenen Zustand von
Pipettiervorrichtung und Haltevorrichtung in axialer Richtung komprimiert zu werden
und so als Abdichtelement zu dienen.
[0071] Das modulare Bauteil weist vorzugsweise eine Filterlement 218 auf, das zwischen dem
Pipettierkanal 230 und dem Pipettierkanal der Pipettiervorrichtung angeordnet ist,
wenn das modulare Bauteil 200 mit der Pipettiervorrichtung verbunden ist. Das Filterelement
ist luftdurchlässig und flüssigkeitsundurchlässig. Es erlaubt das Pipettieren (Ansaugen,
Auspressen, bzw. Druckausgleich) zwischen den genannten Pipettierkanälen beim Pipettieren
und verhindert, dass Flüssigkeit in die Pipettiervorrichtung gesaugt wird oder in
diese hineinfließt, wenn der Benutzer versehentlich ein zu großes Volumen ansaugt
oder die Pipettiervorrichtung mit gefüllter Pipette versehentlich über die Horizontale
hinaus dreht. Das Filterelement 218 ist hier ein poröses, zylinderartiges Teil, das
in den Pipettierkanal bzw. in den durch die Abdichteinrichtung 216 gebildeten Kanal
flüssigkeitsdicht eingesetzt wird, so dass eine im Fehlerfall in den Aufnahmeraum
204 bzw. in den dort gelagerten Pipettenabschnitt gelangte Flüssigkeit nicht zwischen
dem Filterelement und der Innenseite der Abdichteinrichtung 216 vorbei fließen kann.
Sobald das Filterelement mit Flüssigkeit getränkt ist, wird das Filterelement luftundurchlässig
und ein weiteres Pipettieren von Luft bzw. der Flüssigkeit wird verhindert, der Pipettierkanal
blockiert und das Filterelement schützt so die Ventileinrichtung und Pumpe der Pipettiervorrichtung.
Der weitere Gebrauch des Pipettiersystems ist dann erst wieder nach dem Auswechseln
des Filterelements 218 möglich. Das Filterelement ist ein Einwegartikel. Es besteht
vorzugsweise aus einem hydrophoben Filtermaterial, inbesondere aus hydrophobem Polytetrafluorethylen
(PTFE) oder weist ein solches Material auf. Von Wasserdampf und Luftfeuchtigkeit wird
solches Material nicht benetzt.
[0072] Das Bedienteil 213 zum Bedienen der Klemmeinrichtung ist in dieser modularen Ausgestaltungsform
ein Bestandteil des modularen Bauteils, insbesondere -von einem Benutzer bedienbar-
in das Gehäuse 210 der Haltevorrichtung integriert. Die Haltevorrichtung 200 weist
eine elektronische Steuereinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, die Pumpe 214
zu steuern, insbesondere in Abhängigkeit von den durch das Bedienteil beeinflussten
Steuerparametern, mittels derer der Benutzer die Pumpe einschaltet, um die Klemmverbindung
zu öffnen (Annahmeposition, entsprechend Fig. 2a, 5), und mittels derer der Benutzer
die Klemmverbindung vorzugsweise durch Ausschalten der Pumpe aktiviert (Pipettierpositon,
entsprechend Fig. 2b). Die elektronische Steuereinrichtung weist zumindest einen Schalter
auf, um einen elektrischen Kontakt zu schließen bzw. zu öffnen, sie kann aber auch
eine elektronische Schaltung aufweisen. Insbesondere kann die elektronische Steuereinrichtung
ein Batteriemanagementsystem aufweisen, mittels dem das Aufladen der in diesem Fall
aufladbaren Batterie 215 gesteuert wird.
[0073] Die Haltevorrichtung weist eine eigene Pumpeneinrichtung 214 zum Erzeugen des Pipettierdrucks
im Ansaugkanal 203 der Haltevorrichtung auf, der mit der Luftkammer 203a der Haltevorrichtung
fluidisch verbunden ist und über den der in der Luftkammereinrichtung wirkende Unterdruck
anlegbar ist. Die Pumpeinrichtung wird von eienr Batterie 215 betrieben, die ebenfalls
ein Bestandteil der Haltevorrichtung 200 ist. Auf diese Weise ist die Klemmeinrichtung
bzw. Haltevorrichtung 200 ein eigenständig, also ohne Zuhilfenahme einer Pipettiervorrichtung
oder eines anderen Gerätes, betreibbares Gerät.
[0074] Im Falle der modular ausgeführten Haltevorrichtung 200 betrifft die Erfindung insbesondere
das in Fig. 6 gezeigte System 400, das
- a) eine Pipettiervorrichtung 300 zum Pipettieren einer fluiden Probe (9a) durch Ansaugen
in einen Pipettierbehälter (9) mittels einer unter einem Pipettierdruck stehenden
Luft (9b) aufweist und
- b) eine mit der Pipettiervorrichtung wahlweise verbindbare -und wieder lösbare-Haltevorrichtung;
- c) optional: einen Adapter zur Verbindung der Haltevorrichtung mit der Piepttiervorrichtung.
[0075] Die Pipettiervorrichtung weist einen Verbindungsabschnitt 320 auf, der zum Verbindungsabschnitt
220 der Haltevorrichtung 200 komplementär ist, also dazu eingerichtet, ist mit diesem
verbunden zu werden, so dass die Haltevorrichtung 200 fest mit der Pipettiervorrichtung
verbunden ist und der Pipettierkanal der Pipettiervorrichtung fluiddicht mit dem Pipettierkanal
230 der Haltevorrichtung verbunden ist. Für den Fall, dass eine Pipettiervorrichtung
300 keinen komplementären Verbindungsabschnitt aufweist: der Verbindungsabschnitt
320 kann auch Bestandteil eines für die Pipettiervorrichtung 300 spezifischen Adapters
sein, welcher mit einem spezifischen Verbindungsabschnitt der Pipettiervorrichtung
300 verbindbar ist, um den Anschluss der Haltevorrichtung 200 über die Verbindungsabschnitte
220, 320 zu ermöglichen.
1. Haltevorrichtung (5; 50; 50'; 100) zum Halten eines Pipettierbehälters (9; 9'), insbesondere
einer serologischen Pipette, an einer Pipettiervorrichtung (1), aufweisend
einen rohrförmigen Verbindungsabschnitt (51; 51'; 101), der dazu eingerichtet ist,
das rohrförmige Ende (9d) eines Pipettierbehälters (9; 9') in einer Pipettierposition
mittels einer Klemmverbindung zu halten,
eine Klemmeinrichtung (102, 103), die an dem Verbindungsabschnitt angeordnet ist und
die eine Federeinrichtung (102) zum Herstellen der Klemmverbindung und eine Luftkammereinrichtung
(103) zum Lösen der Klemmverbindung aufweist,
wobei die Federeinrichtung (102) dazu eingerichtet ist, eine Federkraft (F) auszuüben,
mittels der in der Pipettierposition das rohrförmige Ende des Pipettierbehälters am
Verbindungsabschnitt gehalten wird,
und die Luftkammereinrichtung (103) dazu eingerichtet ist, in der Pipettierposition
durch einen in der Luftkammereinrichtung angelegten Unterdruck verformt zu werden,
wodurch die Federeinrichtung elastisch verformt wird, so dass die Klemmverbindung
gelöst wird.
2. Haltevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Verbindungsabschnitt (101) dazu eingerichtet
ist, in einer Annahmeposition der Klemmeinrichtung das rohrförmige Ende des Pipettierbehälters
in seinem Innenraum (54; 104) aufzunehmen.
3. Haltevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Verbindungsabschnitt dazu eingerichtet
ist, in der Annahmeposition in das rohrförmige Ende des Pipettierbehälters einzugreifen.
4. Haltevorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Luftkammereinrichtung
(103) ein elastisch verformbares Membranelement (103c) aufweist.
5. Haltevorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei das Membranelement (103c) Bestandteil einer
Luftkammer (103a) der Luftkammereinrichtung ist oder die Luftkammer (103a) bildet.
6. Haltevorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Luftkammer (103a) rohrförmig ist und
koaxial mit dem Verbindungsabschnitt (101) angeordnet ist.
7. Haltevorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 4 bis 6, wobei die Luftkammereinrichtung
einen Anschluss (103b) aufweist, mit dem der Unterdruck in der Luftkammereinrichtung
anlegbar ist und die Klemmeinrichtung so eingerichtet ist, dass durch den Unterdruck
eine Auslenkungsbewegung (B) des Membranelements erzeugbar ist, welche die Federeinrichtung
durch dessen elastische Verformung spannt.
8. Haltevorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Federeinrichtung
(102) ein Federelement aufweist, das diese Federkraft bewirkt, und das in einer Luftkammer
der Luftkammereinrichtung angeordnet ist.
9. Haltevorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Federeinrichtung
ein als Federelement wirkendes polymeres, insbesondere elastomeres, Schaumteil aufweist.
10. Haltevorrichtung gemäß der Ansprüche 8 und 9, wobei das Schaumteil rohrförmig ist
und die Luftkammer zur Aufnahme des Schaumteils ausgebildet ist.
11. Haltevorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 9 oder 10, wobei das Schaumteil
aus einem offenporigen Kunststoffschaum, insbesondere einem Polyurethanschaum, besteht.
12. Haltevorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 8 bis 11, wobei das Federelement
in der Annahmeposition, in der ein rohrförmiges Ende mit dem Verbindungabschnitt verbindbar
ist, gespannt und komprimiert ist und das in der Pipettierposition, in der der Pipettierbehälter
auf den Verbindungsabschnitt gesteckt ist, weniger komprimiert ist als in der Annahmeposition.
13. Pipettiervorrichtung (1) zum Pipettieren einer fluiden Probe (9a) durch Ansaugen in
einen Pipettierbehälter (9) mittels einer unter einem Pipettierdruck stehenden Luft
(9b), die eine Haltevorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche aufweist.
14. Pipettiervorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die
entweder
a) die Haltevorrichtung als fester Bestandteil in die Pipettiervorrichtung integriert
ist,
oder
b) die Haltevorrichtung ein modulares Bauteil ist, dass bedarfsweise vom Benutzer
mit der Pipettiervorrichtung verbindbar ist und wieder von dieser trennbar ist.
15. Pipettiervorrichtung gemäß Anspruch 13 oder 14, die eine Pumpeneinrichtung (7) zum
Erzeugen des Pipettierdrucks in einem Pipettierkanal (21) aufweist, der sich durch
die Pipettiervorrichtung bis in den Verbindungsabschnitt der Haltevorrichtung erstreckt,
wobei die Luftkammereinrichtung der Haltevorrichtung mit einem Ansaugkanal (22) in
der Pipettiervorrichtung verbunden ist, in dem der in der Luftkammereinrichtung wirkende
Unterdruck anlegbar ist,
wobei die Pipettiervorrichtung eine Ventileinrichtung (31, 32) aufweist, mittels der
entweder eine Fluidverbindung des Saugeingang der Pumpeinrichtung mit dem Pipettierkanal
(21) oder eine Fluidverbindung des Saugeingang der Pumpeinrichtung mit dem Ansaugkanal
(22) hergestellt wird.
16. Pipettiervorrichtung gemäß Anspruch 15, die eine elektronische Steuereinrichtung (8),
mindestens ein Bedienelement (11; 12) zum Aktivieren und/oder Deaktivieren des Pipettierens
der fluiden Probe durch Ansaugen in den Pipettierbehälter und mindestens ein Bedienteil
(15) zum Lösen der Klemmverbindung des Pipettierbehälters mit der Haltevorrichtung
aufweist, wobei die Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Pumpeinrichtung (7) und
der Ventileinrichtung (31; 32) eingerichtet ist.
17. Pipettiervorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei die Steuereinrichtung (8) dazu eingerichtet
ist, dass die Fluidverbindung zwischen Pumpeinrichtung (7) und Pipettierkanal (21)
geschlossen ist, wenn die Fluidverbindung zwischen Pumpeinrichtung (7) und Ansaugkanal
(22) geöffnet ist und die Pumpeinrichtung aktiviert ist, und dass die Fluidverbindung
zwischen Pumpeinrichtung (7) und Ansaugkanal (22) geschlossen ist, wenn die Fluidverbindung
zwischen Pumpeinrichtung (7) und Pipettierkanal (21) geöffnet ist und die Pumpeinrichtung
aktiviert ist.