DE2640491A1

DE2640491A1 - Automatischer pipettierapparat

Info

Publication number: DE2640491A1
Application number: DE19762640491
Authority: DE
Inventors: Christian Dr Staehli
Original assignee: NOLL HANS PROF DR
Current assignee: NOLL HANS PROF DR
Priority date: 1975-09-08
Filing date: 1976-09-08
Publication date: 1977-03-17
Also published as: JPS5249088A; FR2323129A1; FR2323129B3; CA1040158A; GB1557981A; US3991616A

Description

die Beschichtung der Innenseite mit Dimethyldichlorosilan wird das Rosten und die gegenseitige Kontaminierung der verschiedenen Flüssigkeiten beim Pipettieren vermindert. Bei der Benutzung des Pipettierapparates soll der Puffer nach Zusatz der anderen Flüssigkeiten dem Aufnahmegefäss zugegeben werden. Dadurch wird die Spritze zwischen den Proben gespült und der Uebertragungsfehler von einer Probe zur anderen vermieden. Nach Ausstossen der Flüssigkeit aus der Spritze geht der Stufenmotor mindestens eine Stufe in Richtung des Kolbenrückzuges, jedoch mit offenem Ventil. Dadurch wird die Lockerung in der Kupplung zwischen Motor und Kolben beseitigt und die Genauigkeit des Probenvolumens, das in die Spritze gezogen wird, erhöht. Bei einer vorgegebenen Abgabenmenge von einem Mikroliter einer bestimmten Flüssigkeit wird eine Ausstossmenge von 0,98 bis 1,02 Mikroliter in mindestens 90 % der Fälle vom Pipettierapparat erzielt.

ANWENDUNGSGEBIET UND ZWECK

Das Abmessen kleiner Flüssigkeitsmengen hat mit der Entwicklung der biologisch-medizinisehen Wissenschaften zunehmend an Bedeutung gewonnen. Dies hängt einmal damit zusammen, dass selbst kleine Mengen von biologischen Flüssigkeiten oft hohe Aktivität besitzen. Andererseits stehen dem Forscher und Hersteller vielfach nur sehr geringe Volumina zur Verfügung. Ausserdem ermöglicht die Verwendung von kleinen konzentrierten Proben schnellere Reaktionsgeschwindigkeiten und entsprechend grössere Effizienz im Laboratorium.

Es ist deshalb klar, dass an Pipettiervorrichtungen für kleinste Flüssigkeitsmengen grosse Anforderungen bezüglich der Genauigkeit gestellt werden müssen. Ferner sollten diese Vorrichtungen so konstruiert sein, dass die Abgabe einer kleinen Menge nicht das Anpumpen eines grossen Volumens erfordert. Schliesslich

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sollte die Konstruktion für automatische Steuerung zur Bewältigung grosser Probenmengen in vielen Anwendungsbereichen geeignet sein.

Weiterhin sollte die Pipettiervorrichtung keine Ausstülpungen und Toträume besitzen, in denen sich nennenswerte Flüssigkeitsmengen ansammeln können. Auf diese Weise verschleppte Flüssigkeitsmengen könnten durch spätere Freigabe eine unerwünschte Kontaminierung der Proben verursachen.

STAND DER TECHNIK, FUNDSTELLEN UND KRITIK

Verschiedene Geräte sind zur Lösung dieser analytischen Probleme konstruiert worden. Einige Geräte neuester Konstruktion funktionieren befriedigend als Komponenten von Spezialapparaturen, für welche sie konstruiert wurden.

Das Kapillarröhrchen ist das klassische Hilfsmittel zur Abmessung und Uebertragung von kleinen Flüssigkeitsmengen. Durch Eintauchen der Oeffnung am einen Ende füllt sich das dünne Glasröhrchen durch Kapillarität. Anwendung und Ueberdruck am anderen Ende bewirken den Ausstoss der Flüssigkeit aus dem Röhrchen in das gewünschte Aufnahmegefäss. Trotz allgemein akzeptabler Genauigkeit hat die Kapillarröhrchentechnik einige offensichtliche Nachteile. Der erste besteht natürlich darin, dass jede Messung durch technische Hilfskräfte ausgeführt werden muss und dadurch die Vorteile, die die Automation bietet, entbehrt. Während darüberhinaus die meisten Flüssigkeiten in den Röhrchen unter dem Einfluss der Kapillarkraft aufsteigen, wird dies durch die starke Viskosität bei anderen verhindert. Dementsprechend erstreckt sich der Nutzen der Röhrchen nicht auf alle Flüssigkeiten.

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Eine in der Hand gehaltene und handbetriebene Pipettiervorrichtung mit Wegwerfspitzen, die die Flüssigkeit aufnehmen, bietet bei der Messung kleiner Mengen gewisse Vorteile. Durch Drücken auf einen Knopf zieht der Laborant eine bestimmte Flüssigkeitsmenge in die Spitze. Erneutes Drücken des Knopfes führt zur Abgabe der Flüssigkeit aus der Spitze. Wiederum erfordert diese Vorrichtung dauernde persönliche Bedienung und eignet sich daher nicht ohne weiteres zur Automation. Komplizierte Spritzen haben speziell zur Abmessung kleiner Flüssigkeitsmengen Anwendung gefunden. So hat eine Spritze an ihrem Kolben eine Mikrometerschraube, die mittels einer digitalen Ablesevorrichtung bedient wird. Dagegen ist bei allen Spritzen die Entfernung der Luft aus dem System mit Schwierigkeiten verbunden. Die gebräuchlichste Methode, die restlichen Luftblasen durch Hochhalten der Spritze zu entfernen, lässt sich bei automatischen Apparaten nicht anwenden .

Darüber hinaus muss die Spritze im allgemeinen von einem oder mehreren Behältern, die die Äusgangsflüssigkeiten enthalten, zum Probenröhrchen geführt werden, wo dann die Flüssigkeit ausgestossen wird. Dieser Bewegungsablauf beschränkt den Nutzen der Spritze für automatische Systeme zusätzlich. Ausserdem führt das Eintauchen der Spritze in verschiedene Flüssigkeiten zur Verschmutzung der Nadeloberfläche mit den verschiedenen Lösungen. Das hat die Kontamination jeder nachfolgenden Flüssigkeitsprobe mit der vorhergehenden zur Folge.

Beim Versuch, einige dieser Probleme zu bessern, hat eine Firma eine Spritze eingeführt, bei welcher der Kolben sowohl durch die Spritze als auch durch die daran befestigte Nadel reicht. An der Basis der Nadel, wo diese mit dem Glaszylinder verbunden ist, schliesst die Spritze auch eine seitliche Oeffnung am Nadelschaft ein. Das Zurückziehen des Kolbens

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zum Anschlag erlaubt die Füllung des Nadelschafts durch diese seitliche Oeffnung. Dosiertes Vorschieben des Kolbens führt zum Ausstoss abgemessener Flüssigkeitsmengen ~'-s der Nadelspitze.

Um die Nadel durch die seitliche Oeffnung zu füllen, muss man jedoch den Kolben soweit wie möglich zurückziehen. Folglich muss die Probeflüssigkeit die ganze Nadel füllen. Dies könnte mehr Probenflüssigkeit erfordern, als zu diesem Zeitpunkt verfügbar ist. Wenn überdies die gewünschte Probe nicht das gesamte Volumen der Nadel benötigt, kann dies ein Grund dafür sein, dass wertvolle Flüssigkeit verloren geht.

Eine andere handelsübliche Spritze besteht aus einem hohlen Stempel in einem Glasgehäuse. Dies erlaubt die Füllung des Zylinders durch den Kolben selbst. Wiederum jedoch benötigt die Spritze genügend Probenvolumen, um den Kolben zu füllen. Nicht in jeder Situation wird diese Menge von Probenflüssigkeit zur Verfügung stehen. Darüber hinaus kann dies, wie bei dem oben beschriebenen Modell zu einer beträchtlichen Verschwendung kostbarer Flüssigkeiten führen.

S.T. Nerenberg zeigt in seinem U.S.-Patent 3, 184, 122 eine Pipette mit einem Zweiweg-Glasabsperrhahn und einem Rohr mit einem seitlichen Einlass. Durch Drehen des Absperrhahns in die erste Position wird die Spitze der Pipette bis zum Absperrhahn mit Probenflüssigkeit gefüllt» Gleichzeitig füllt sich das Pipettenrohr mit einer zweiten oder einer verdünnten Flüssigkeit. Wird der Absperrhahn in die zweite Position gedreht, dann wird die Probenflüssigkeit aus der Pipette in einen Behälter entleert, gefolgt von der gewünschten Menge des Verdünners. Die Füllung der Pipettenspitze jedoch erfordert ihr Eintauchen in die gewünschte Flüssigkeit, was wiederum Kontamination begünstigt. Ausserdem eignet sich die Spitze nicht

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zur Aufnahme verschiedener Mengen von Probenmaterial, sondern nur für eine vorgegebene Menge. Schliesslich verursacht die Vorrichtung eine beträchtliche Verschwendung von Probenflüssigkeit während des Füllprozesses.

Weiterhin kommen die verwendeten Flüssigkeiten in Kontakt mit dem Absperrhahn und können ihn auf diese Weise kontaminieren. Auch kann die Flüssigkeitsmenge, die in den Bereich des inneren Ventils eintritt, beim Abmessen kleiner Flüssigkeitsmengen falsche Resultate hervorrufen. Zusätzlich muss die Spitze beim Messen von der Probenflüssigkeit zum Auslaufbehälter bewegt werden. Diese Ueberführung eignet sich nicht für automatische Systeme.

U.S.-Patent 3, 831, 618 von M.D. Liston zeigt einen Apparat, der eine Kapillarsonde besitzt, welche sich in zwei getrennte Kapillarleitungen aufgabelt. Die erste Leitung ist mit einer Spritze verbunden und enthält Silikonöl. Die zweite Leitung, die mit einer Verdünnungsflüssigkeit angefüllt ist, ist ebenfalls mit einer Spritze verbunden. Weiteres Zurückziehen des Silikonöls in den Hohlraum der ersten Leitung erlaubt die Aufnahme einer Probenflüssigkeit durch die Sonde. Die nachfolgende Verschiebung der verschiedenen Flüssigkeiten hinterlässt dann die gewünschte Probenmenge in dem gemeinsamen Bereich, welcher beide Leitungen verbindet. Die Spritze mit der Verdünnungsflüssigkeit kann dann diese Flüssigkeit in den Probenbehälter ausstossen. Beide Spritzen Listons besitzen Kolben, die von digitalen Stufenmotoren gesteuert werden. Die Motoren ihrerseits sind durch elektronische Kontrollen an ein Programmiergerät gekoppelt, welches das Verhalten des Apparates bestimmt. Listons Gerät taucht jedoch seine Sonde in die zur Analyse bestimmte Probenflüssigkeit ein. Dadurch ist eine Kontamination oder Ungenauigkeit der Proben möglich, wie oben im Zusammenhang mit den anderen Systemen besprochen wurde. Ausserdem geht

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Liston nicht auf das Problem ein, wie verschiedene Probelösungen zu handhaben sind, ohne dass sie zu Kreuzkontaminationen in der ersten Kapillarleitung führen.

W.J. Ambrose et al. zeigen in ihrem U.S.-Patent 3, 612, 360 einen Apparat mit verbesserten Ventilen und Kolben zum Flüssigkeitstransfer. Das System transferiert automatisch Probenmengen ebenso wie zusätzliche Flüssigkeiten in ein Aufnahmegefäss. Trotz bedeutender Verbesserungen benützt die Apparatur eine einzige Sonde sowohl für das Ansaugen wie auch für den Ausstoss der Flüssigkeiten. Dies jedoch leidet wieder an den gleichen Beschränkungen, die oben für Pipettiervorrichtungen diskutiert wurden, in welchen Flüssigkeiten in und aus dem System durch eine gemeinsame Oeffnung fliessen. Ambrose et al. zeigten auch neue Ventile, die mit den von ihnen gewünschten Flüssigkeitsmengen gut gearbeitet haben. Ihr Fehler von nicht mehr als einem Mikroliter kann unannehmbar werden für Systeme, die Mikrolitermengen von Flüssigkeit abgeben.

R.E. Thiers baut einen neuartigen Schleusentyp in sein U.S.Patent 3, 719, 087 ein. Bei diesem Patent quetscht er einen flexiblen Schlauch, um den Luft- und Kolbendruck zu kontrollieren, der die Flüssigkeit in und aus der Pipette drückt. Jedoch hat er dies nicht in eine automatisierte Apparatur eingebaut, die eine Spritze als grundlegenden Messbestandteil benützt.

AUFGABE

Viele der beschriebenen Vorrichtungen haben die Technik der Messung kleiner Flüssigkeitsmengen vorangetrieben und verbessert, Jedoch sucht man weiterhin nach Apparaten, die diese Funktion im Mikroliterbereich genau durchführen, die eine Automation leicht zulassen und die die Kontamination vermeiden.

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LOESUNG

Eine Pipettiervorrichtung enthält im allgemeinen einen Behälter zur Aufnahme der zu messenden Flüssigkeit. Ausserdem besitzt sie auch eine Messvorrichtung, welche mit dem Behälter in Verbindung steht. Um Vielseitigkeit zu erzielen, sollte diese Messvorrichtung die Fähigkeit haben, verschiedene vorbestimmte Flüssigkeitsmengen aufzunehmen. Natürlich sollte die Pipettiervorrichtung auch erlauben, dass die innen befindliche Flüssigkeit nach aussen und in den Auffangbehälter gelangt. Der Behälter sollte mindestens zwei Oeffnungen - eine Einlass- und eine Auslassöffnung - haben, um den Durchfluss von Flüssigkeiten zu ermöglichen. Dieser gerichte Flüssigkeitsstrom erübrigt das Eintauchen einer Nadel oder Sonde in eine Flüssigkeit, das Ueberführen der Nadel in eine andere Position sowie das Ausspritzen der Flüssigkeit durch genau dieselbe Nadel mit der dadurch gegebenen Möglichkeit zur Kontamination. Die Oeffnung sollte den Durchfluss der Flüssigkeit in den Behälter erlauben, ohne notwendigerweise zunächst mit der Messvorrichtung in Kontakt zu kommen. Das verhindert, dass man grossere Mengen wertvoller Flüssigkeit dafür benötigt, die Anlage der Messvorrichtung in Gang zu setzen.

Wenn sich Flüssigkeit in der Vorrichtung befindet, sollten Behälter und Messvorrichtung gestatten, die Flüssigkeitsprobe durch eine andere als durch die Eingangsöffnung abzugeben. Dadurch kommt der gerichtete Fluss, der oben erwähnt wurde, zustande. Ausserdem sollten, um Fehler möglichst gering zu halten, die Messvorrichtung und der Behälter zulassen, dass eine gemessene Flüssigkeit ohne wesentliche Verdünnung durch irgendeine andere Substanz ausgestossen wird. Falls die Apparatur Verdünnung einer vorgegebenen Lösung durch eine andere verlangt, kann dies die Aufnahme unannehmbar grosser Mengen der anderen Flüssigkeit bedingen, und dadurch die vollständige

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Eliminierung des gemessenen Bestandteils aus dem Behälter verhindern .

Im allgemeinen nehmen Messvorrichtung und Behälter die Form einer Spritze und eines Kolbens ein. Im besonderen hat die Spritze die Form eines Zylinders, in dem sich ein Kolben bewegt. Die erforderlichen Oeffnungen befinden sich am Ende des Zylinders, durch welche die Kolbenstange nicht hindurchgeht. Je nach Wahl können die Behälter mindestens drei oder mehr Oeffnungen für den Durchfluss von Flüssigkeit aufweisen. Diese Anordnung eignet sich zur Pipettierung verschiedener Mengen in ein gemeinsames Gefäss, ohne dass es nötig wäre, entweder Pipettierer zu wechseln, oder die Sonde von einer Flüssigkeit in die nächste einzutauchen. Trotzdem sollte die Flüssigkeit, die durch mindestens eine der Oeffnungen in den Behälter gelangt ist, durch eine andere Oeffnung den Behälter ohne wesentliche Verdünnung durch irgendeine andere Flüssigkeit wieder verlassen.

Der Betrieb einer Pipettiereinrichtung mit mehreren Oeffnungen schliesst im allgemeinen die Aufnahme einer bestimmtem Flüssigkeit durch die erste Zuleitung in das Abmessgerät ein. Absperrung der ersten Zuleitung verhindert dann den Rückfluss der gemessenen Flüssigkeit in das Reservoir. Die nachfolgende Oeffnung einer zweiten Zuleitung erlaubt der Pipettiereinrichtung, die gemessene Flüssigkeit in das gewünschte Auffanggefäss abzugeben. Die Oeffnung der zweiten Passage erlaubt somit die vollständige Entfernung der abgemessenen Flüssigkeit aus dem Messbehälter ohne wesentliche Vedünnung. Die Fortsetzung des Vorgangs kann darin bestehen, dass eine dritte Zuleitung geöffnet wird zur Aufnahme einer weiteren Flüssigkeit. Ausser dem Behälter mit wenigstens einer Oeffnung und einer Messvorrichtung besitzt der Pipettierapparat zusätzlich eine Kapillarleitung zur kontrollierbaren Zufuhr bzw. Abfuhr der Flüssigkeit.

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Zu diesem Zweck ist die Kapillarleitung mit der Oeffnung zum Messbehälter verbunden und erlaubt den Ein- und Austritt der Flüssigkeit durch die Kapillarleitung in die bzw. aus der Messkammer.

Da die Kapillarleitung aus wenigstens zwei verschiedenen Abschnitten zusammengesetzt wird, erzielt man die Vorteile einer externen Ventilwirkung mit minimaler Beeinträchtigung der Messgenauigkeit. Ein Abschnitt bietet genügend Elastizität, um einer Ventileinrichtung die Einwirkung von aussen zu ermöglichen. Umgekehrt sollte die Ventilvorrichtung eine genügende Druckkraft auf diesen Abschnitt der Kapillarleitung ausüben, um den Durchlauf der Flüssigkeit durch Zusammenquetschen zu verhindern. Das Aussenventil schliesst Fehler aus, die bei internen Ventilen von inneren Teilen herrühren mit oft undichten Verschlüssen und Toträumen, in denen sich unerwünschte Flüssigkeit ansammeln kann.

Der andere Abschnitt der Kapillarleitung führt vom Behälter zu dem Abschnitt, an dem der Ventilmechanismus arbeitet. Der Druck, der beim Ansaugen und Ausstossen der Flüssigkeit von dem Stempel ausgeht, pflanzt sich bis zu den Ventilen der Kapillarleitung fort. Dieser Druck kann eine Veränderung des Volumens der Kapillarleitung selbst hervorrufen, insbesondere wenn die gesamte Leitung genügend Elastizität besitzt, um ein Zusammenquetschen durch den Ventilmechanismus zu erlauben. Der Einbau eines festen Segmentes in der Kapillarleitung zwischen dem Messbehälter und den Ventilen verringert jede Veränderung des Volumens der Kapillarleitung durch die Partialdrucke, die beim Ansaugen und Ausstossen der Flüssigkeit entstehen. Im besonderen sollte dieser Abschnitt genügend Festigkeit aufweisen, um eine wesentliche Veränderung im inneren Volumen zu vermeiden, wenn vom Ruhezustand auf Flüssigkeitstransport umgestellt wird. So hält im Betriebszustand der eine

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Abschnitt der Kapillarleitung seine Volumenkapazität im wesentlichen konstant. Der andere Abschnitt erlaubt die Einwirkung des Ventils von aussen auf den Kapillarschlauch.

KÜRZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN

ABBILDUNG 1 zeigt einen Uebersichtsplan eines automatischen Pipettierapparates, der genaue Flüssigkeitsmessungen im Mikroliterbereich vornehmen kann.

ABBILDUNG 2 gibt einen vergrösserten Ausschnitt von Abbildung 1 wieder, der den Boden der Spritze, die zur Spritze führenden Flüssigkeitsleitungen, die Ventilanordnung und die Reservoir- und Aufnahmegefässe zeigt.

ABBILDUNG 3 gibt einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 aus Abbildung 2 wieder und veranschaulicht die Vielzahl der Oeffnungen am Ende der Spritze, die im Pipettiergerät benützt wird.

ABBILDUNG 4 zeigt einen vergrösserten Ausschnitt von Abbildung im Bereich eines einzelnen Leitungsabschnitts mit dem dazugehörigen Ventilmechanismus.

ABBILDUNG 5 gibt einen Querschnitt entlang Linie 5-5 aus Abbildung 2 wieder und hebt den Ventilabschnitt der Pipettiereinrichtung hervor.

ABBILDUNG 6 gibt einen Querschnitt entlang Linie 6-6 wieder und zeigt die räumliche Anordnung der Oeffnungen in dem stützenden Plastikblock, durch den die Kapillarleitungen führen.

ABBILDUNG 7 zeigt eine . Innenansicht der Teile, die mit dem Durchgang der Schlauchsegmente von der Spritze zu den verschiedenen Behältern zusammenhängen.

ABBILDUNG 8 gibt einen einfachen Schaltplan für die manuelle Kontrolle des in Abbildung 1 verwendeten Stufenmotors wieder.

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ABBILDUNG 9 beschreibt ein Blockdiagramm der Bestandteile für die automatische Kontrolle des in Abbildung 1 vorgestellten Pipettierapparates.

ABBILDUNG 10 zeigt eine andere Spritze, die in einem automatischen Pipettiergerät alternativ benützt werden kann und in der die gesamte Flüssigkeit durch die mit der Spritze verbundenen Nadel eintritt.

ABBILDUNG 11 zeigt eine weitere Spritze, in welcher eine der zu messenden Flüssigkeiten durch den Kolben der Spritze eingefüllt wird, während die anderen Flüssigkeiten durch die zugehörige Nadel aufgenommen werden.

EINZELBESCHREIBUNG

Der automatische Pipettierapparat, wie aus der Gesamtansicht der Abbildung 1 ersichtlich, enthält in seinem Mittelpunkt die Spritze 16, die aus dem zylinderförmigen Behälter 17 und dem durch Stab 19 bewegten Stempel 18 besteht. Der Hersteller der Spritze 16 hat eine abgerundete Spitze vom Ende des Teflonkolbens 18 entfernt und das entstandene Loch ausgefüllt, damit er eine flache Form erhält. Im übrigen liefert die Hamilton Company die Spritze 16 unter der Modellnummer 1710. Der Stab endet in Oeffnung 20 am Ende der Präzisionsschraube 21, wie am Modell gezeigt wird. Die Alien-Schraube 22 ist seitlich an der Präzisionsschraube 21 so tief eingeführt,bis sie an Stab anschliesst, um ihn zu fixieren.

Die Präzisionsschraube 21 geht durch die Präzisionsmutter 25, in der sie genügend Spielraum für Drehbewegungen hat, und stellt die Verbindung zum Stufenmotor 26 her. Der Motor 26 dreht die Schraube 21, um eine entsprechende Translationsbewegung zwischen Schraube 21 und Mutter 25 herzustellen. Die Schraube 21, die sich innerhalb der Mutter 25 bewegt, bewegt den Stab 19 mit und

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erzeugt auf diese Weise eine relative Verschiebung zwischen Kolben 18 und Zylinder 17. Die Umdrehung des Motors 26 in einer Richtung zieht den Kolben 18 nach oben, wodurch er aus der Spritze 16 gezogen wird. Diese Bewebung füllt den Behälter 17 mit Flüssigkeit an. Bewegt der Motor 26 die Schraube 21 in die andere Richtung, drückt die Schraube 21 den Kolben 18 tiefer in die Spritze 16 und verdrängt so Flüssigkeit aus dem Behälter 17. Aufgrund der engen Verbindung führt die Drehung der Schraube 21 zu einer ähnlichen Drehung des Schaftes 19 und damit auch des Kolbens 18. Diese Drehung des Kolbens 18 scheint keine nachteiligen Ergebnisse hervorzurufen. Falls notwendig, erlaubt jedoch eine Drehverbindung zwischen Schaft 19 und Schraube 21 seine Beseitigung. Praktisch könnte dies die Form verbreiterter Auflagenflächen an den Enden der Schäfte, die innerhalb einer kugelgelagerten Kupplung gleiten, annehmen. Diese Verbindung würde eine relativ freie Drehbewegung mit gleichzeitig minimaler Verschiebbarkeit zwischen den beiden Teilen erlauben.

Synchron zur Auf- und Abbewegung der Schraube 21 läuft der Motor 26. Der Motor 26 selbst wird von den senkrechten Stäben 32 geführt, welche linearen Lagern entlanggleiten. Diese sind durch Oeffnungen in der Grundplatte 28 des Motors angebracht. Dem Motor 26 könnte ein genügendes Drehmoment fehlen, um sein eigenes Gewicht anzuheben. Deshalb wird er durch das Gegengewicht 27 entlastet. Verbunden sind das Gegengewicht 27 und der Motor 26 durch den Kabelzug 28, der über die Umlenkrollen 29 läuft.

Die Führungsstäbe 32 sind starr mit der Deckplatte 34 und der Bodenplatte 35 verbunden, die ihrerseits auch mit der Mutter verbunden ist. Die Deck- und Bodenplatte, 34 bzw. 35, sind ebenfalls an der metallenen Rückwand 36 befestigt. Der Zusatz umgibt die Spritze 16 und bewirkt deren feste Halterung. Folglich hat die Spritze 16 durch den Zusatz 37, die Rückwand 36

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und die Bodenplatte 35 eine räumlich feste Verbindung mit Mutter 25 und, wenn keine Rotation stattfindet, auch zur Schraube 21. Wenn die Präzisionsschraube 21 sich innerhalb der Präzisionsmutter 25 dreht, bewirken diese Verbindungen eine genaue Verschiebung zwischen Zylinder 17 und Schraube Auf diese Weise kann eine exakte Verschiebung des Kolbens 18 innerhalb des Zylinders 17 hervorgerufen werden, um eine exakte Probenmenge anzusaugen. Von hier kann die Probe anschliessend in den gewünschten Behälter ausgestossen werden.

Ihrerseits gewährt die Rückplatte 36 eine feste Verbindung zum oberen Quergestänge 41 und unteren Quergestänge 42, die beide mit den Seitenplatten 43 und 44 verbunden sind. Ebenfalls verbindet die untere Platte 45 auch die Platten 43 und 44, die zusammen mit den Querstangen 41 und 42 aus Plastik, z.B.

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Plexiglas oder Lucite , hergestellt werden können.

Der Halter für die Röhrchen, dargestellt in Punkt 50, befindet sich unter der Grundplatte 45. Er schliesst den Stab 51 und den Absatz 52 ein, welche am Stab 51 entlanggleiten können. Die Schraube 53 hält den Absatz 52 auf der gewünschten Höhe am Stab 51 fest. Die Röhrchen 54, die für verschiedene Proben bestimmt sind, befinden sich auf dem Absatz 52.

Die elektrische Printplatte 57 ist an der Längsseite der Seitenplatte 43 angebracht, wo das Abstandsstück 58 sie in geringer Entfernung fixiert. Das elektrische Kabel 59 der Printplatte vereinigt sich mit der Leitung 60 vom Motor 26, um ihn mit dem äusseren Kontrollstromkreis zu verbinden. Die Leitung 61 verbindet die Printplatte 57 mit dem Ventilkontrollmechanismus, der an der Bodenplatte 45 sitzt.

Abbildung 2 zeigt den Ventilkontrollmechanismus in grösseren Einzelheiten. Wie dargestellt, hat der Zylinder 17 an seinem

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unteren Ende einen Teflonring 65 mit dreizehn Kapillarleitungen 66, die durch den Ring hindurchführen und mit ihm verleimt sind und zwar so, dass der Leim die Räume zwischen den Leitungen ausfüllt.

Abbildung 3 zeigt die Aufsicht des Zylinderendes 17. Wie dargestellt, umgibt der Zylinderrand 17 den mit Klebstoff ausgefüllten Ring 65. Darin befinden sich die Oeffnungen der durch den Stöpsel geführten Kapillarleitungen 66. Die Kapillarleitungen 66 bestehen beim Verlassen des Zylinders 17 zunächst aus einem relativ dünnen Abschnitt 67. Dieser erste Abschnitt durchquert den Abstand vom Zylinder, bis er beinahe die Plastikscheibe 68 erreicht hat. Dort wird er in den dickeren Schlauchabschnitt 69 eingeführt und verleimt. Dieser verläuft entlang der Innenseite der Plastikscheibe 68. Der Zylinder 17 und die Kapillarleitung 66 sind senkrecht geführt, um die Länge des ersten bzw. zweiten Leitungsabschnitts 67 und 69 möglichst gering zu halten.

Deutlicher zu sehen ist in Abbildung 4, dass die Schrauben 70 die Plastikscheibe 68 an der geschützten Plastikscheibe 73 halten. Der verdickte Schlauchabschnitt 69 verläuft entlang der Aussenseite des Metallrings 74 und befindet sich in einem der Schlitze der Schlitzscheibe 73.

Abbildung 7 zeigt den Aufbau der verschiedenen Teile in allen Einzelheiten. Man sieht die Plastikscheibe 68 mit der grossen Oeffnung in der Mitte, durch welche der Kapillarabschnitt 67 verläuft. Die Schraube 70 führt durch die Oeffnung 78 im Plastikring 68 und in die Oeffnung 79, um den Ring 68 auf der Schlitzplatte 73 zu halten. Daraus folgt, dass der grosse Metallring zwischen ihnen eingeklemmt ist und in der Nute 81 der Scheibe sitzt. Ausserdem hält die Flachkopfschraube 83 unter anderem den Metallring 74 auf der Schlitzscheibe 73.

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Abbildung 4 zeigt den breiten Metallring 80, der sich zwischen dem Plastikring 68 und der Schlitzschraube 73 befindet. Die dünnen Metallplättchen 84 ruhen auf Ring 80 und können auf ihm vorwärts und rückwärts gleiten. Um Platte 84 unterzubringen und zusätzlichen Raum für ihre Hin- und Herbewegung zu gewinnen, hat der Plastikring 68 an seiner Unterseite Nuten 85. In einer Vergrösserung werden diese Nuten 85 nochmals in Abbildung 7 dargestellt.

Gleiten die Plättchen 84 genügend in Richtung des Metallrings 74, klemmt dies den Schlauchabschnitt 69 bis zum vollständigen Verschluss ab, um den Flüssigkeitsdurchfluss zu verhindern. Das Oeffnen des Schlauchabschnitts 69 geschieht durch das Zurückgleiten der Plättchen vom Metallring 74, so dass die Flüssigkeit in den Zylinder 17 einfliessen oder aus ihm austreten kann. Die abgerundeten Ecken der Platten 84 und des Ringes 74 vermindern die Abnützung der Schläuche.

Sowohl unter dem Einfluss der Spule 86 wie auch der Feder 87 geht die Betätigung der Ventilklemme 84 vor sich. Fliesst Strom, dann zieht die Spule 86 ihren Stempel 88 vom Metallring 74 ab. Die Schraube 89 verbindet den Stab 90 mit dem Ende 91 des Kolbens 88. Diese Stäbe 90 werden durch Oeffnungen in der Plastikstütze 92, die mit der Bodenplatte 45 verbunden ist, geführt und sind an den Ventilklemmen 84 befestigt.

Entfernt sich der Stempel 88 vom Metallring 74, dann nimmt er den Stab 90 und die Ventilklemme 84, die an ihm angebracht ist, mit sich. Dieser Arbeitsvorgang muss gegen die Ausdehnungskraft der Feder 87 aufgebracht werden und öffnet den Schlauchabschnitt 69. Die Entspannung der Spule 86 bedingt, dass die Feder 87 den Dichtungsring 95 gegen den Metallring 74 presst, indem sie gegen Teil 92 drückt. Der Dichtungsring 95 schiebt dann das Metallplättchen 84 in dieselbe Richtung, um den

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Schlauchabschnitt 69 abzuklemmen und den Flüssigkeitsfluss zu unterbrechen. In Normalstellung drückt die Feder 87 auf diese Weise mit nicht unter Strom stehender Spule 86 die Klemme 84 gegen den Schlauchabschnitt 69, um ihn geschlossen zu halten. Der Schlauch öffnet sich nur, wenn der augenblickliche Stromfluss der Spule 86 den Stempel 88 vom Metallring wegzieht.

Abbildung 5 zeigt, dass jeder der dreizehn Schlauchabschnitte 69 seine eigene Spule 86 mit dem Rest des dazugehörigen Ventilmechanismus besitzt. Die kreisförmige Anordnung ist besonders zweckmässig.

Aus Abbildung 2 ergibt sich, dass die Schlitzscheibe 73 auf der Bodenplatte 45 aufliegt. Unterhalb befindet sich die kleine Distanzscheibe 98 aus Plastik, die von Schraube 83 in ihrer Stellung gehalten wird. Unterhalb der Distanzscheibe 98 befindet sich die Nutenscheibe 99, die von Schaft 51 gefolgt wird, der die Proben hält. Abbildung 7 zeigt genauere Details dieser Bestandteile in einer Einzelansicht, während Abbildung 6 eine Uebersieht der Nutenscheibe 99 darstellt.

Abbildungen 6 und 7 zeigen, dass diese Scheibe zehn kreisförmige Rinnen 100 hat, die gleichmässig auf ihrem Perimeter verteilt sind. Jede der Rinnen 100 schliesst die Kapillar leitung, die durch sie hindurchführt, gegen die Bodenplatte 45 ab. Zusätzlich führen zwei Kapillarleitungen 69 direkt durch die inneren Oeffnungen 101 in der Scheibe 99. Diese relativ unzugänglichen Leitungsabschnitte können beispielsweise mit Aufnahmegefässen im Schaft 51 verbunden werden. Eines dieser Gefässe sammelt überschüssige Flüssigkeit, während das andere Spülflüssigkeit enthält. Eine weitere Kapillarleitung 69 kann z.B. durch Oeffnung 102 in der Bodenplatte 45 statt durch die Rinnenscheibe 99 geführt werden. Diese Leitung kann dann in ein Proben-

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sammelgefäss geführt werden.

Aus Abbildung 2 ist ersichtlich, dass die Kapillarabschnitte unmittelbar unter der Bodenplatte 45 enden. Eine starre Kanüle 105 beginnt innerhalb des Schlauchstückes 69 und führt in den Probenbehälter 54. Die Kanüle 105 hat einen genügend grossen Einsatz im Plastikabschnitt 69, damit ein Teil ihrer Länge zwischen der Rinnscheibe 99 und der Bodenplatte 45 eingekeilt ist. Diese Verkeilung bewirkt z.B. in einer Metallkonstruktion, dass der feste Abschnitt 105 direkt gegen den Boden des Behälters 54 gerichtet ist. Bei genügender Länge reicht das Ende des Metallabschnittes 105 bis auf den Boden 106 des Behälters 54. In dieser Stellung der Kanüle 105 ist die gesamte kostbare Flüssigkeit im Probengefäss 54 erreichbar zur Aufnahme in den Zylinder 17.

Wie oben beschrieben, besitzt jede Kapillarleitung 66 die drei Abschnitte 67, 69 und 105. Der erste Abschnitt 67 hat einen relativ kleinen Aussendurchmesser und muss sich den in Abbildung 2 dargestellten Krümmungen und Kurven anpassen. Er muss jedoch genügend Starrheit besitzen, damit sein inneres Volumen keinen wesentlichen Schwankungen unterliegt, wenn der Stempel der Spritze 16 beim Pumpen der Flüssigkeit einen positiven oder negativen Partialdruck ausübt.

Wie gezeigt, hat der zweite Abschnitt 69 einen relativ dicken Aussendurchmesser. Seine grössere Elastizität erlaubt, dass die Ventilklinge 84 den Innenraum abklemmt und damit den Flüssigkeitsfluss stoppt, indem sie in Richtung des Metallringes 74 vorstösst. Demzufolge verwirklichen die beiden Abschnitte 67 und 69 gegensätzliche Ziele. Abschnitt 69 besitzt die für eine externe Ventilwirkung nötige Elastizität, damit von seiner Aussenseite her eine Ventilwirkung möglich ist. Abschnitt 67 besitzt die notwendige Festigkeit, um ungeachtet der Partial-

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drucke, die er erfährt, merkliche Veränderungen seines Volumens zu vermeiden. Auf diese Weise wird eine externe Ventilwirkung erzielt, welche die durch interne Bauteile erzeugten falschen Resultate vermeidet. Die bei dieser Konstruktion allenfalls noch auftretenden Volumenschwankungen sind so minimal, dass sie keine messbaren Ungenauigkeiten im Mikroliterbereich hervorrufen.

Der relativ grosse Aussendurchmesser des Schlauchabschnitts erleichtert das Oeffnen des Ventils, wenn sich die Metallklinge 84 vom Metallring 74 löst. Zur Erleichterung des Abklemmens des Abschnitts 69 kann das Schlauchstück jedoch einen verringerten Aussendurchmesser haben, der weniger Widerstand für die Klemmkraft darstellt, die durch Klinge 84 und den Ring 74 ausgeübt wird. Diese Verminderung behindert nicht die Wiederherstellungskraft des normalerweise grossen Aussendurchmessers des Abschnittes 69, da sie nur im unmittelbaren Bereich des Ventils, nicht jedoch daneben wirkt.

Der letzte Leitungsabschnitt 105 zeigt eine von der Metallkonstruktion herrührende Festigkeit. Da der Metallabschnitt nichts von der Biegsamkeit des ersten Kapillarabschnitts 67 oder des verdickten Abschnitts 69 aufweist, eignet sich dieser als Kanüle, die bis auf den Grund des Gefässes 54 reicht.

Als spezifisches Beispiel soll der erste Abschnitt 67 aus Polyimid bestehen, mit einem Innendurchmesser von 0,02 cm und einer Wandstärke von etwa 0,0025 bis 0,0038 cm. Das Polyimidmaterial zeigt eine leichte Tendenz zur Adsorption gewisser Materialien, die zur Freisetzung und Verunreinigung nachfolgend hergestellter Lösungen Anlass geben kann. Das Beschichten des Polyimids mit Dimethyldichlorosilan hat die Adsorption durch das Röhrchen reduziert.

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Andere Materialien genügen auch den Anforderungen, die an den ersten Leitungsabschnitt 67 gestellt werden. Tetrafluoroaethylen Polymer (im Handel als Teflon von E.I. Du Pont de Nemours & Co.) in Kapillarleitungen passender Grosse können eine Alternative darstellen. Ebenfalls können Stahl- oder Platinleitungen verwendet werden. Eine Konstruktion aus Metall birgt jedoch die Gefahr der Korrosion und Freisetzung von Schwermetallionen in die Proben. Jedoch kann ihre Verwendung in besonderen Situationen genügen.

Der dickere Leitungsabschnitt 69 besteht aus plastifiziertem Polyvinylchlorid wie Tygon -Röhrchen, im Handel von der Norton Company. Ein Innendurchmesser von etwa 0,02 cm erlaubt eine gute Druckeinpassung des geringfügig grösseren Polyimidabschnitts Ein allgemeiner Aussendurchmesser vom 10- bis 20fachen des Innendurchmessers bringt die Spannkraft zur Selbstöffnung zustande, wie dies oben erwähnt wurde.

Der Metallabschnitt 105 besteht aus rostfreiem Stahl, obwohl andere Materialien genügen können. Druckeinpassung des Metallabschnittes 105 in den Mittelabschnitt 69 erlaubt leichte Auswechselbarkeit, wenn merkliche Korrosion sich entwickeln sollte. Der Ueberzug mit Dimethyldichlorosilan reduziert seine Neigung, unerwünschte Schwermetallionen abzugeben ebenso wie die Adsorption und spätere Abgabe der Bestandteile verschiedener Proben.

Der einfache Schaltkreis in Abbildung 8 kann bei der Kontrolle des Stufenmotors 26 in Abbildung 1 Gebrauch finden. Die Spulen C des Motors sind mit dem Schalter 110 verbunden. Ein Vierphasenmotor mit seinen vier Spulen erfordert einen Vierphasenschalter 110. Im besonderen Fall eines Phillips ID05-Vierphasenmotors ergibt der Vierphasenschalter 9904 131 03003 von S.A. Polymotor eine ausreichende Kontrolle.

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Zusätzlich zu einem Anschluss mit einer Eingangsspannung von 5 Volt hat der Schalter 110 den gerichteten Eingang DIR, um die Drehrichtung zu kontrollieren, die vom Motor 26 geliefert wird. Der Intervall-Impuls-Eingang PS induziert die gewünschten Rotationsstufen.

Bei geöffnetem Einpolschalter S, ist der Eingang DIR durch den Widerstand R-, geerdet (der, wie R„, einen Wert von 4700 Ohm haben kann). Folglich stehen 0 Volt beim DIR-Eingang zur Verfügung und erzeugen eine erste Bewegungsrichtung. Schliessen des Schalters S₁ verbindet den DIR-Eingang direkt mit der 5 Volt-Quelle, und daraus resultiert die gegensinnige Rotationsrichtung des Stufenmotors.

Normalerweise bleibt der mit einer Feder gespannte Schalter S_ geöffnet. In dieser Stellung ist der Impulsgeber des Eingangs PS zum Schalter 110 durch den Widerstand R„ geerdet. Dementsprechend ist der Eingang 0 Volt. Diese 0 Volt rufen keinerlei Drehung des Motors hervor. Schliessen des Schalters S„ schliesst den Eingang PS mit einer Spannung von 5 Volt kurz, um einen kurzen positiven Impuls abzugeben. Dieser Impuls ruft einen Rotationsschritt des Motors hervor.

Der Schaltplan in Abbildung 8 erfordert eine getrennte manuelle Kontrolle in Form der Schalter S, und S„ hinsichtlich der Kontrolle der Richtungs- und Rotationsinduktion des Schrittmotors. Ausserdem würden die Solenoide 86 in den Figuren ebenfalls eine separate und koordinierte Steuerung zur Oeffnung der richtigen Kapillarleitungen 66 erfordern, während der Motor 26 in Betrieb ist.

Andererseits koordiniert die Schaltung in Abbildung 9 nicht nur die Steuerung der Solenoide 86 mit dem Motor, sondern sie dient auch dazu, den Betrieb des Pipettierapparates zur Her-

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stellung eines komplizierten Probengemisch.es zu automatisieren. Zu diesem Zweck macht man sich die Flexibilität des Minikomputers 111 für den Stromkreis und den Rest des Apparates zunutze. Der Komputer 111 kommuniziert mit dem übrigen Stromkreis durch die Interphase 112. Diese verwandelt den Komputeroutput in Signale, die für die anderen Komponenten verwertbar sind. Die Interphase 112, um· ein Beispiel zu nennen, ist über den Draht 113 mit der gerichteten DIR-Eingabe zum Schalter verbunden. Dadurch wird die nötige Spannung zur Drehung des Motors in der gewünschten Richtung zur Verfügung gestellt.

Die Interphase 112 ist ebenfalls über das Drahtstück 114 mit dem Oszillator 115 verbunden. Letzterer kann die Form eines bistabilen Multivibrators annehmen. Auf Befehl vom Komputer veranlasst die Interphase 112 den Oszillator 115, positive Impulse abzugeben. Diese Impulse pflanzen sich über das Drahtstück 116 zur Stufen-Impulseingabe PS des Schalters 110 fort. Jeder Impuls am Drahtstück 116 veranlasst den Schalter 110, die Spulen des Motors zu aktivieren, so dass ein einziger Drehschritt produziert wird. Der übrige Stromkreis dient dazu, den Oszillator 115 abzustellen. So wird jede der Spulen C einmal für je vier Drehschritte des Motors aktiviert. Folglich entsteht ein positiver Impuls am Drahtstück 117 zum Unterteiler 118 für je vier Drehschritte. Der Unterteiler 118 bewirkt seinerseits einen Impuls an dessen Ausgabedraht 119 für je fünf Eingabe-Impulse vom Drahtstück 117. So entsteht wiederum ein Impuls am Drahtstück 119 für je zwanzig Rotationssehritte, die vom Motor erzeugt werden. Dies jedoch bedeutet, dass der Pipettierapparat für je zwanzig Rotationsschritte je einen Mikroliter Flüssigkeit transportiert. Folglich entspricht jedem positiven Impuls dem Drahtstück 119 entlang der Transport von einem Mikroliter.

Der Zwei-Dekadenzähler 120 zählt die den Mikrolitern entsprechenden Impulse vom Drahtstück 119. Vor der Ingangsetzung des

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Motors jedoch gibt die Interphase über das Drahtstück 121 die zu 99 komplementäre Anzahl von gewünschten Mikrolitern in den Zähler 120, so dass der Pipettierapparat die gewünschte Menge von Flüssigkeit transportiert hat, sobald der Zähler 120 die Nummer 99 erreicht. Sobald der Zähler 120 die Nummer 99 erreicht, gibt der mit ihm verbundene Detektor 122 ein Signal über das Drahtstück 123 ab. Dieses Signal am Drahtstück 123 unterdrückt die Impulse, welche über das Drahtstück 116 vom Oszillator 115 zum Schalter 110 wandern. Gleichzeitig informiert es die Interphase 112, dass die verlangte Flüssigkeitsmenge unterwegs ist; damit ist der Apparat bereit für den nächsten Betriebsschritt. Die Interphase 112 ist über die Verbindung 124 mit den SoIenoiden 86 verbunden. Dies gestattet das automatische Funktionieren der Solenoide, wenn immer der richtige Zeitpunkt eingetreten ist, um die verlangten Flüssigkeitsmengen durch die richtigen Kapillarleitungen zu transportieren.

Das Anpumpen des Pipettierapparates sollte dem Pipettieren des Probengemisches vorausgehen. Das vollständige Anpumpen verlangt eine Anzahl verschiedener Schritte, welche in einem Programm des Komputers 111 vorgegeben sind. Ein getesteter Prototyp beispielsweise enthält dreizehn Kapillarleitungen 66, welche die Spritze 16 mit den verschiedenen Reagenzgläsern 54 verbinden, wie es in Abbildungen 2 und 5 ersichtlich ist. Nicht alle Reagenzgläser 54 müssen notwendigerweise Flüssigkeit enthalten. Die erforderlichen Reaktionsmischungen können zum Beispiel aus nur wenigen Komponenten bestehen und brauchen daher nicht die gesamte Kapazität des Pipettierers in Anspruch zu nehmen. Einige der Kapillarleitungen 66 führen jedoch zu Reagenzgläsern 54, die tatsächlich die Komponenten von Lösungen enthalten, die in die aufzubereitende Mischung eingehen. Durch diese Segmente muss die' Flüssigkeit aus den Reagenzgläsern aufgesogen werden, bis sie die Spritze 16 erreicht. Zu diesem Zweck muss jeweils das dazugehörige Solenoid 86 aktiviert

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werden, damit die richtige Zuleitung geöffnet und der Kolben so weit zurückgezogen wird_r bis sich das entsprechende Segment der Kapillarleitung mit Flüssigkeit füllt. Oeffnen der Ausführleitung" und Hineinstossen des Kolbens dienen dazu, die Luft aus der Spritze 16 zu entfernen, bevor die eigentliche Pipettierarbeit beginnt. Dieser Schritt vertreibt ausserdem die Luft, welche durch die Kapillarleitung 66 in die Spritze eingetreten ist; schliesslich eliminiert dieser Schritt jegliche überschüssige Flüssigkeit, die von der Kapillarleitung in die Spritze eingedrungen ist. Jedes einzelne Kapillarleitungssegment 66, das zu einem Reagenzglas 54 führt, muss dieser Prozedur unterzogen werden.

Jede der Kapillarleitungen 66, die nicht zu einer Flüssigkeit führt, die in die Reaktionsmischung eingeht, muss trotzdem in dem Stück zwischen Ventilklinge 84 und Spritze 16 mit Flüssigkeit gefüllt werden; denn wenn dies nicht geschähe, würde die darin enthaltene Luft beträchtliche Volumenschwankungen während der Bewegung des Kolbens 18 erfahren. Solche Volumenänderungen würden natürlich entsprechende Fehler in den zu messenden Flüssigkeitsmengen verursachen.

Dabei ist es von Vorteil, die nicht benutzten Kapillarleitungs-· Segmente 66 mit einem Puffer zu füllen, der ohnehin zur Aufbereitung der Reaktionsmischung gebraucht wird, oder aber diese Kapillarleitungen mit irgendeiner nicht-aktiven Flüssigkeit zu füllen. Dies bedingt die folgenden Einzelschritte: Oeffnen des Ventils 84 zum Puffer enthaltenden Reagenzglas 54, Zurückziehen des Kolbens 18 zur Aufnahme von genügend Puffer in das Gefäss 17, Schliessen des zum Puffer führenden Ventils, Oeffnen der nicht gebrauchten Kapillarleitung, Hineinstossen des Kolbens 18 bis zur Füllung des benötigten Stückes der Kapillarleitung mit Puffer.

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Schliesslich sollte der Leitungsabschnitt zum Aufnahmereagenzglas ebenfalls mit Flüssigkeit gefüllt werden. Es sollte beispielsweise Puffer oder eine neutrale Flüssigkeit enthalten. Man erreicht dies wiederum durch Ansaugen des Puffers mit der Spritze und nachfolgender Schliessung der Pufferleitung, Oeffnen der Ausflussleitung und Ausstossen des Puffers, bis er das ganze Segment der Ausflussleitung vollständig füllt.

Vorzugsweise sollte der Kolben 18 einen grossen Ueberschuss von Puffer zum Anpumpen der Ausflussleitung aufnehmen. Indem man die gesamte Flüssigkeit durch die Ausflussleitung fliessen lässt, werden die Spritze 17 gespült und die letzten Luftblasen entfernt, die sich normalerweise darin ansammeln. Nach Abschluss dieser Prozedur kann der Pipettierer mit der Aufbereitung der tatsächlichen Reaktionsmischung beginnen.

An dieser Stelle ist eine zusätzliche Massnahme notwendig, die dazu dient, das Spiel im Uebertragungsmechanismus vom Drehmotor zum Kolben zu beseitigen und dadurch die Genauigkeit der Messungen zu verbessern. Dieser Schritt sollte vor dem Oeffnen des Leitungsabschnitts erfolgen, der zu einem Probengläschen mit einer zu pipettierenden Lösung führt. Bei geöffneter Ausfuhrleitung soll der Stufenmotor 26 mindestens einen Drehschritt ausführen, so dass der Kolben 18 etwas aus dem Zylinder 17 zurückgezogen wird. Dadurch wird das Spiel in der Kupplung zwischen Motor 26 und Kolben aufgefangen, bevor die Flüssigkeit in die Spritze eintritt.

Die Rückwärtsbewegung des Motors bewirkt ein Ansaugen der Flüssigkeit in der geöffneten Leitung in Richtung auf die Spritze. Deshalb muss jetzt der Kolben 18 die ursprüngliche Stellung vor diesem Schritt wieder einnehmen, damit jede darauffolgende Flüssigkeitsmenge wieder aus der Spritze entfernt wird. Den gleichen Effekt kann man auch dadurch erzielen, dass

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man den Motor vor dem einzelnen Rückwärtsschritt zuerst einen einzelnen Vorwärtsschritt machen lässt, wobei die Ausflussleitung zu öffnen ist. Auf diese Weise werden Spiel und allfällige spätere Korrekturen eliminiert. Diese Technik, die zusätzliche Drehschritte einschliesslich der Anpumpungsroutine verlangt, lässt sich leicht durch entsprechende Programmierung des Komputers 111 automatisieren.

Der Pipettierer kann nun damit beginnen, die gewünschten Lösungen zu erstellen. Nach dem Vorwärts- und Rückwärtsschritt wird die Ausführleitung geschlossen. Darauf öffnet sich ein Leitungsabschnitt, der zu einem der benötigten Flüssigkeitsreservoire führt. Der Stufenmotor rotiert nun um soviel Drehungen als nötig sind, um den Kolben die verlangte Flüssigkeitsmenge aufnehmen zu lassen. Der Leitungsabschnitt für diese Lösung wird darauf geschlossen und die Ausflussleitung erneut geöffnet. Durch das Zurückführen des Kolbens bis zum Boden des Zylinders wird diese Flüssigkeit aus dem Zylinder in das Aufnahmegefäss ausgestossen. Die Prozedur geht weiter mit dem üblichen zusätzlichen Vorwärts- und Rückwärtsschritt des Scufenmotors zur Eliminierung des Spiels, dem Schliessen der Ausführleitungen und dem Transfer weiterer Lösungen in der gleichen Weise.

Anstelle der aufeinanderfolgenden Auf- und Abbewegungen des Kolbens für den Transfer jeder Flüssigkeit kann der Pipettierer auch mehrere Flüssigkeiten in den Zylinder aufnehmen, bevor das Austrittsventil zum Ausstossen der Flüssigkeit geöffnet wird. Diese Methode hat jedoch den Nachteil, dass im Gegensatz zur erstgenannten die Lösung nicht jedes Mal aus dem Zylinder entfernt wird, bevor die nächste Flüssigkeit zur Aufnahme gelangt. Das Füllen eines Grossteils des Zylinders mit Probenflüssigkeit könnte möglicherweise dazu führen, dass signifikante Mengen am oberen Ende der Kolbenwand hängen bleiben. Der zum Spülen verwendete Puffer oder anderweitige neutrale Lösungen können dann

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beim Entfernen dieser Restflüssigkeit Schwierigkeiten bereiten und zu Ungenauigkeiten in der Abmessung der Probenflüssigkeit sowie zu Kreuzkontaminierung nachfolgender Lösungen führen. Die Einnahme von jeweils nur einer einzelnen Flüssigkeit ermöglicht die nachfolgende Reinigung der Zylinderwand durch den Puffer.

Es ist bei diesem Verfahren wünschenswert, dass eine verhältnismässig grosse Menge von Puffer oder Spülflüssigkeit den anderen Lösungen in der Aufbereirung der gewünschten Reaktionsmischung nachfolgt. Dadurch wird der Zylinder 17 von jeglichen Resten aktiver Verbindungen befreit und die Auslassleitung für die nachfolgende Probe vorbereitet. Wenn die zu bereitende Lösung keinen solchen Puffer oder neutrale Flüssigkeit enthalten soll, ist es vorteilhaft, den Zylinder mit einer Spülflüssigkeit zwischen den Lösungen zu reinigen. Diese Waschflüssigkeit kann dann später verworfen werden.

Wenn die beschriebene Methode eingehalten wird, kann der Pipettierapparat ein Mikroliter Flüssigkeit mit einer Genauigkeit, die zwischen 0,98 und 1,02 Mikroliter liegt, in wenigstens 90 % der Fälle liefern· Der Messfehler hat im Falle einer Ein-Mikroliter-Probe selten, wenn überhaupt, 10 bis 15 % überschritten.

Nach Aufbereitung der verlangten Lösung ist es möglich, dass aktive Lösungen in den entsprechenden Leitungssegmenten zurückbleiben. In gewissen Fällen kann es sich dabei um sehr kostbare Proben handeln. Man kann jedoch diese Reste praktisch verlustlos durch den Pipettierer in ihre ursprünglichen Röhrchen zurückpumpen. Es ist wiederum möglich, diese Schritte mit Hilfe des Komputers 111 automatisch ausführen zu lassen.

Normalerweise werden am Ende der Probenaufbereitung Kolben und Kapillarleitung mit Wasser gespült. Dieser Vorgang kann Wasser in einigen oder allen von diesen Komponenten zurücklassen. Wiederum

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ist es möglich, die für diese Vorgänge nötigen Massnahmen durch den Komputer ausführen zu lassen.

Der Komputer 111 kann ebenfalls mit entsprechender Programmierung andere komplizierte Leistungen in der Steuerung des Pipettierers ausführen. Zum Beispiel ist es möglich, die Eingabeimpulse dem Motor schneller mitzuteilen, nachdem er die anfängliche Trägheit durch Beschleunigung überwunden hat. Auf diese Weise kann er die Drehbewegungen schneller ausführen. Er kann den Oszillator 115, Figur 9, dazubringen, die Impulse an den Schalter 110 schneller abzugeben, wenn der Motor seine Tourenzahl erreicht hat als am Start. Dies erlaubt eine raschere Aufbereitung der Lösungen, als wenn die ganze Pipettierarbeit mit der langsameren Geschwindigkeit am Beginn der Motorendrehzahl· ausgeführt werden müsste.

Der Komputer ist ausserdem fähig, die Drehzahl· des Motors der Probengrösse anzupassen, feinere Volumen benötigen langsamere Drehgeschwindigkeiten, um grösste Genauigkeit zu erzielen. Ein Abmessen grössere Volumen kann mit höheren Geschwindigkeiten erzielt werden, ohne an Genauigkeit einzubüssen.

Ferner ist zu berücksichtigen, dass viskosere Flüssigkeiten eine langsamere Geschwindigkeit auferlegen, weil sonst ein Vakuum über der Oberfläche der Flüssigkeit entstünde. Die volumetrische Genauigkeit der Messung wird beeinträchtigt, wenn die Fiüssigkeit die Biidung von Luftbl·asen begünstigt. Seibst wenn keine Luftbiasen entstehen, muss das System warten, bis die Flüssigkeit den Kolben 18 erreicht, bevor die Einlassleitung geschlossen wird. Dabei ist es wiederum möglich, die Bedienungsbedingungen durch den Komputer der Beschaffenheit der Flüssigkeiten anzupassen.

Der Komputer kann weiterhin den Pipettierer automatisch veranlassen, eine Fiüssigkeit abzumessen; die Zusammensetzung

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einer Lösung aus verschiedenen Flüssigkeiten zu bestimmen, oder sogar mehrere Lösungen aufzubereiten. Weiterhin kann er den Vorgang umkehren und Flüssigkeit aus einem der Röhrchen aufnehmen und sie auf verschiedene andere verteilen. Andere Steuergeräte, wie zum Beispiel solche, die Mikroprozessoren ("microprocessors") anwenden, können die dem Minikomputer entsprechende Funktion ebenfalls übernehmen.

Figur 10 zeigt einen alternativen Spritzentyp zu denjenigen früherer Abbildungen. Die Spritze 130 hat eine Zylinderwand 131 und einen Kolben 132. Anstelle der vielen Leitungsabschnitte 67, die direkt ins Ende der Spritze 16 in Abbildung 1 und 2 führen, hat sie lediglich eine einzelne Leitung oder Nadel 133. Sobald die Nadel 133 den Zylinder 131 verlässt, begegnet sie sofort der seitlich dazu angebrachten Kanüle 134. Hinter der Kanüle 134 hat die Nadel 133 einen langen ununterbrochenen Abschnitt 135, der frei ist von abzweigenden Kanülen. Schliesslich hat die Nadel 133 eine Anzahl von Oeffnungen 136 nahe am Ende. Die üblichen Kapillarleitungen und ihre Ventile mögen dann mit den verschiedenen Oeffnungen 134 und 136 verbunden sein, obwohl dies nicht aus der Abbildung hervorgeht.

Eine von den mehreren Oeffnungen 136 dient als Ausfluss für den Pipettierer, während die übrigen Oeffnungen 136 Eingänge für die Flüssigkeiten bieten, welche das Reaktionsgemisch ausmachen werden. Die Kanüle 134 dient als Eingang in die Spritze für den Puffer oder die neutrale Waschflüssigkeit.

Vor der Aufbereitung der Probe sollte der Puffer den Eingang 134 füllen; ausserdem den Zylinder 131 bis zum Kolben 132 den geraden Abschnitt 135 der Nadel 133 sowie die Ausflussöffnung und die Kapillarleitung zum Aufnahmegefäss. Die anderen Eingänge 136 sollten ihre eigenen spezifischen Flüssigkeiten enthalten. Die Entfernung der letzten Luftblase aus dem Zylinder hingegen ist bedeutend schwieriger mit dieser Spritze.

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Die Spritze 130 misst dann eine Flüssigkeitsmenge ab, indem' sie das Ventil zum gewünschten Eingang 136 öffnet und die Flüssigkeit durch die Bewegung des Kolbens 132 in die Nadel 133 hineinzieht. Die Flüssigkeit darf dabei jedoch nicht weiter in die Nadel 135 eindringen als bis zur Kanüle 134. Durch Begrenzung des Vordringens der Flüssigkeit bis zu diesem Punkt wird das Ausstossen der Flüssigkeit in das Aufnahmegefäss erleichtert. Der Kolben 132 wird dann bei offener Auslassöffnung in seine tiefste Position zurückgeschoben. Dabei kann jedoch ein Teil der ersten Flüssigkeit in der Nadel 133 zurückbleiben.

Um auch die letzten Reste der Flüssigkeit aus der Nadel 133 zu entfernen, öffnet sich das Ventil zur Kanüle für die Aufnahme des Puffers, und der Kolben 132 saugt den Puffer in die Spritze. Der Puffer wird dann durch das gerade Stück 135 der Nadel 133 und durch den Auslass ausgestossen, indem die Kanüle 134 geschlossen wird, während der Ausfluss geöffnet und der Stempel 132 zurückgeführt wird. Dadurch wird die zuerst abgemessene Flüssigkeit in das Aufnahmegefäss gedrückt vor den nachfolgenden Puffer. Wäre jene Flüssigkeit über die Pufferkanüle 134 hinaus vorgedrungen, z.B. bis in den Zylinder 131, dann würde ihre Entfernung sehr viel schwieriger. Denn dann könnte sie sich mit dem Puffer vermischen, was mehrere zusätzliche Verdünnungen mit Puffer erfordern würde, um sie wieder zu entfernen. Selbst unter diesen Umständen könnte ein Teil im Zylinder 131 zurückbleiben. Die Nadel 135 kann zusätzliche Kanülen besitzen in ungefähr der gleichen Position wie die abgebildete Kanüle 134. Das würde die Anwendung von mehr als einem Puffer ermöglichen oder die Verwendung eines Puffers und einer neutralen Waschflüssigkeit. Statt die beiden waagrechten Kanülen 136 am anderen Ende der Nadel 135 getrennt voneinander einzuführen, könnten sie am gleichen Punkt angebracht werden. In einer weiteren Anordnung könnten die Oeffnungen

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radial von aussen in die Nadel eingeführt werden.

Figur 11 veranschaulicht wiederum einen anderen Spritzentyp, der die leichte Entfernung von Luft während des Anpumpens gestattet und den langen geraden Abschnitt 133 der Nadel in Abbildung IO überflüssig macht. Die Spritze 140 enthält den Zylinder 141 und den Kolben 142. Der Kolben 142 jedoch hat die Form eines hohlen Röhrchens 143, welches an seinem Ende in den Zylinder 141 sich öffnet. Das Röhrchen 143 ist an seinem anderen Ende mit dem Kontrollblock 144 verbunden, der eine mechanische Verbindung mit dem üblichen Stufenmotor ermöglicht. Unter dem Block 144 dient das Röhrchen 143 als Kontrollstab für die Bewegung des Kolbens 142. Ueber dem Block 144 führt das Röhrchen 143 zu einem Behälter von Puffer oder neutraler Waschlösung.

Der Puffer tritt somit in den Zylinder 141 ein, indem er zuerst durch den Leitungsabschnitt 145 fliesst, dann den Kontrollblock 144 passiert und schliesslich das Röhrchen 143 erreicht. Der Puffer, welcher vom Ende des Kolbens 142 in den Zylinder einfliesst, verlässt ihn durch die Oeffnung 146 am anderen Ende des Zylinders 141. Der gerichtete Fluss durch den Zylinder erleichtert die Entfernung von aller Luft innerhalb des Zylinders. Genügend Puffer kann durchfliessen, um alle Luft aus der Oeffnung 146 zu verdrängen.

In gleicher Weise entfernt der gerichtete Strom von Puffer ebenfalls andere Flüssigkeit aus dem Zylinder 141, ohne weitgehende Verdünnungen zu verursachen. Wenn der Puffer in den Zylinder 141 eintritt, bildet er eine Grenzfläche mit der anderen Flüssigkeit und stösst sie durch die Oeffnung 146 aus.

Die Lösungen für die gewünschte Reaktionsmischung treten durch die Oeffnungen 147 ein. von dort könnensie durch die Oeffnung in den Hohlraum 141 der Spritze einfliessen. Darauf werden sie

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durch die Bewegung des Kolbens und des Puffers aus dem Röhrchen 143 durch das Ende des Zylinders 146 ausgepresst und weiterhin durch die besondere Oeffnung 147, die mit dem Aufnahmegefäss verbunden ist. Wie schon bemerkt in Abbildung 10, müssen die Oeffnungen 146 nicht der langen Achse der Nadel entlang angebracht sein. Sie können zum Beispiel einen gemeinsamen Eingang haben oder radial dem Nadelumfang entlang angebracht sein.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Ein Pipettierapparat bestehend aus

(A) einem Messbehälter zur Aufnahme der abzumessenden Flüssigkeit; und

(B) einer Abmessvorrichtung, die mit dem Messbehälter in Flüssigkeitskommunikation steht und dazu dient, eine Vielzahl von vorbestimmten Flüssigkeitsmengen ins Messgerät zu bringen und die Flüssigkeit vom Messbehälter nach aussen zu überführen;

und ferner durch mindestens zwei Oeffnungen im Messbehälter charakterisiert, wobei im Abmessvorgang die Flüssigkeit durch die eine Oeffnung in den Messbehälter gelangt, ohne die Abmessvorrichtung zu berühren und verlustlos durch eine andere Oeffnung aus dem Behälter entfernt wird ohne nennenswerte Verdünnung durch andere Flüssigkeiten.

2. Der Pipettierer des 1. Anspruchs, in dem der Behälter durch eine zylindrische Form charakterisiert ist und die Abmessvorrichtung durch einen Kolben, der innerhalb des Zylinders flüssigkeitsdicht angebracht ist.

3. Der Pipettierer des 2. Anspruchs, in dem die Oeffnungen durch ihre Lage an einem Ende des Zylinders charakterisiert sind.

4. Der Pipettierer des 3. Anspruchs ferner dadurch charakterisiert, dass jede der Oeffnungen eine separate Kapillarleitung enthält, die mit der Oeffnung verbunden ist und damit in Flüssigkeitskommunikation steht.

5. Der Pipettierer des 4. Anspruchs, in dem ein Ende jeder Kapillarleitung in einem flüssigkeitsdichten Material gelagert

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und durch einen Stöpsel geführt ist, der zumindest einen Teil des Endes des Zylinders bildet, wobei der Zylinder keine anderen Oeffnungen aufweist als die der anschliessenden Kapillarleitungen.

6. Der Pipettierer des 5. Anspruchs zusätzlich charakterisiert durch Ventilvorrichtungen zur Verhinderung des Flüssigkeitsdurchflusses durch die Kapillarleitung.

7. Der Pipettierer des 6. Anspruchs, in dem die Ventilvorrichtung dadurch charakterisiert ist, dass sie aus zwei Elementen besteht, die auf jeder Seite der Kapillarleitung angebracht sind, wobei eine Klemmvorrichtung das erste Element genügend nahe an das zweite heranbringt, so dass das Innere der Kapillare zusammengequetscht wird und so den Flüssigkeitsaustritt verhindert.

8. Der Pipettierer des 7. Anspruchs, in dem die Kapillarleitungen in unmittelbarer Nähe der Elemente durch einen schmaleren Aussendurchmesser charakterisiert sind als in der weiter entfernten Umgebung.

9. Der Pipettierer des 8. Anspruchs, in dem die Kapillarleitung durch zwei Abschnitte charakterisiert ist, nämlich einem ersten an den Zylinder angrenzenden Abschnitt, dessen Flüssigkeitskapazität konstant bleibt, gleichgültig ob Flüssigkeit von oder zum Flüssigkeitsbehälter durchfliesst oder nicht, und einem zweiten Abschnitt, der eine grössere Elastizität besiezt als der erste Abschnitt.

10. Der Pipettierer des 9. Anspruchs, in dem die Kapillarleitungen durch einen dritten Abschnitt charakterisiert sind, der an den zweiten Abschnitt anschliesst und damit in Flüssigkeitskommunikation steht sowie von starrer Beschaffenheit ist.

11. Der Pipettierer des 10. Anspruchs, in dem die Innenfläche des ersten Kapillarleitungsabschnitts charakterisiert ist durch

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Beschichtung mit einem anderen Material als der Rest des ersten Abschnittes.

12. Der Pipettierer des 3. Anspruchs, in dem die Genauigkeit der Abmessung dadurch charakterisiert ist, dass bei einer vorbestimmten Flüssigkeitsmenge von einem Mikroliter die gelieferte Menge in mindestens 90 % der Fälle zwischen 0,98 und 1,02 Mikroliter liegt.

13. Der Pipettierer des 3. Anspruchs, ferner charakterisiert durch:

(A) einen Stufenmotor, der an den Kolben gekoppelt ist;

(B) Vorrichtungen zur Umwandlung der Drehbewegung des Stufenmotors in eine lineare Verschiebung zwischen Kolben und Zylinder; und

(C) Vorrichtungen zur genauen Dosierung der Drehbewegung durch den Stufenmotor.

14. Ein Pipettierer bestehend aus:

(A) einem Messbehälter zur Aufnahme der abzumessenden Flüssigkeit; und

(B) einer Abmessvorrichtung, die mit dem Messbehälter in Flüssigkeitskommunikation steht und dazu dient, eine Vielzahl von vorbestimmten Flüssigkeitsmengen ins Messgerät zu bringen und die Flüssigkeit vom Messbehälter nach aussen zu überführen; und

ferner durch eine erste, zweite und dritte Oeffnung charakterisiert ist, durch welche die Flüssigkeit in den Behälter einfliessen kann, wobei die durch die erste Oeffnung in den Behälter gelangte Flüssigkeit verlustlos durch eine andere Oeffnung nach aussen abgegeben werden kann ohne wesentliche Verdünnung durch eine andere Flüssigkeit.

15. Der Pipettierer des 14. Anspruchs, in dem der Behälter durch eine zylindrische Form charakterisiert ist und die Abmess-

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vorrichtung durch einen Kolben, der innerhalb des Zylinders flüssigkeitsdicht angebracht ist.

16. Der Pipettierer des 15. Anspruchs, in dem die Oeffnungen durch ihre Lage am Ende des Zylinders charakterisiert sind.

17. Der Pipettierer des 16. Anspruchs ferner dadurch charakterisiert, dass jede der Oeffnungen eine separate Kapillarleitung enthält, die mit der Oeffnung verbunden ist und damit in Flüssigkeitskommunikation steht.

18. Der Pipettierer des 17. Anspruchs, in dem ein Ende jeder Kapillarleitung in einem flüssigkeitsdichten Material gelagert und durch einen Stöpsel geführt ist, der zumindest einen Teil des Endes des Zylinders bildet, wobei der Zylinder keine anderen Oeffnungen aufweist als die der anschliessenden Kapillarleitungen.

19. Der Pipettierer des 17. Anspruchs zusätzlich charakterisiert durch Ventilvorrichtungen zur Verhinderung des Flüssigkeitsdurchflusses durch die Kapillarleitungen.

20. Der Pipettierer des 19. Anspruchs, in dem die Ventilvorrichtung dadurch charakterisiert ist, dass sie aus zwei Elementen besteht, die auf jeder Seite der Kapillarleitung angebracht sind, wobei eine Klemmvorrichtung das erste Element genügend nahe an das zweite heranbringt, so dass das Innere der Kapillare zusammengequetscht wird und so den Flüssigkeitsaustritt verhindert.

21. Der Pipettierer des 20. Anspruchs, in dem die Kapillarleitungen in unmittelbarer Nähe der Elemente durch einen schmaleren Aussendurchmesser charakterisiert sind als in der weiter entfernten Umgebung.

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22. Der Pipettierer des 21. Anspruchs, in dem die Kapillarleitungen durch zwei Abschnitte charakterisiert sind, nämlich einen ersten an den Zylinder grenzenden Abschnitt, dessen Flüssigkeitskapazität konstant bleibt, gleichgültig ob Flüssigkeit von oder zum Flüssigkeitsbehälter durchfliesst oder nicht, und einen zweiten Abschnitt, der eine grössere Elastizität besitzt als der erste Abschnitt.

23. Der Pipettierer des 22. Anspruchs, ferner charakterisiert durch:

(A) einen Stufenmotor, der an den Kolben gekoppelt ist;

(C) Vorrichtungen zur genauen Dosierung der Drehbewegung durch den Stufenmotor.

24. Der Pipettierer des 23. Anspruchs, in dem der erste Abschnitt der Kapillarleitung charakterisiert ist durch seine Beschaffenheit aus Polyimid; der zweite Abschnitt aus plastifiziertem Polyvinylchlorid; und ein dritter Abschnitt, der mit dem zweiten Abschnitt verbunden und in Flüssigkeitskommunikation ist, aus einem metallenen Material.

25. Der Pipettierer des 24. Anspruchs, in dem das erste Element durch ein dünnes Metallstück charakterisiert ist, das zweite Element ebenfalls durch ein dünnes Metallstück und die Klemmvorrichtung das erste Element gegen das zweite Element bewegt.

26. Der Pipettierer des 25. Anspruchs, in dem der dritte Abschnitt aus rostfreiem Stahl besteht, und der erste Abschnitt auf seiner Innenseite mit Dimethyldichlorosilan beschichtet ist.

27. Der Pipettierer des 26. Anspruchs, in dem ein Ende des ersten Abschnitts der Kapillarleitungen in einem flüssigkeits-

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dichten Material gelagert und durch den Stöpsel geführt ist, der zumindest einen Teil des Endes des Zylinders bildet, wobei " dieses eine Ende des Zylinders keine anderen Oeffnungen aufweist als die der anschliessenden Kapillarleitungen.

28. Der Pipettierer des 27. Anspruchs, dadurch charakterisiert, dass er mindestens sechs Kapillarleitungen aufweist, die mit dem Zylinder in Flüssigkeitskommunikation stehen.

29. Der Pipettierer des 22. Anspruchs, in dem die Kapillarleitungen durch einen dritten Abschnitt charakterisiert sind, der an den zweiten Abschnitt anschliesst und damit in Flüssigkeitskommunikation steht sowie von starrer Beschaffenheit ist.

30. Der Pipettierer des 29. Anspruchs, in dem die Innenfläche des ersten Kapillarleitungsabschnittes charakterisiert ist durch Beschichtung mit einem anderen Material als der Rest des ersten Abschnittes.

31. Der Pipettierer des 16. Anspruchs, in dem die Genauigkeit der Abmessung dadurch charakterisiert ist, dass bei einer vorbestimmten Flüssigkeitsmenge von einem Mikroliter die gelieferte Menge in mindestens 90 % der Fälle zwischen 0,98 und 1,02 Mikroliter liegt.

32. Der Pipettierer des 16. Anspruchs, ferner charakterisiert durch:

(A) einen Stufenmotor, der an den Kolben gekoppelt ist?

(C) Vorrichtungen zur genauen Dosierung der Drehbewegung durch den Stufenmotor.

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33. Ein Pipettierer bestehend aus:

(A) einem Messbehälter zur Aufnahme der abzumessenden Flüssigkeit, wobei der Messbehälter mindestens eine Oeffnung zum Einfliessen der Flüssigkeit besitzt;

(B) einer Abmessvorrichtung in Flüssigkeitskommunikation mit dem Messbehälter zur Aufnahme von Flüssigkeit in den Messbehälter; und

(C) einer Kapillarleitung, verbunden mit und in Flüssigkeitskommunikation mit der Oeffnung im Messbehälter dergestalt, dass Flüssigkeit, die durch die Oeffnung fliesst, durch die Kapillarleitung passieren muss, wobei die Kapillarleitung aus einem ersten und zweiten Abschnitt besteht, wovon der erste Abschnitt näher am Messbehälter ist als der zweite Abschnitt. Dabei bleibt die Flüssigkeitskapazität des ersten Abschnitts konstant, gleichgültig ob die Flüssigkeit sich im Ruhezustand befindet oder in den Behälter ein- oder aus ihm abfliesst, wobei der zweite Abschnitt der Kapillarleitung sich vom ersten Abschnitt unterscheidet; und

(D) Ventilvorrichtungen, die ausserhalb des zweiten Abschnitts der Kapillarleitung angebracht sind, um den zweiten Abschnitt einem Quetschdruck auszusetzen, der ihn kollabiert und dadurch den Flüssigkeitsdurchtritt verhindert.

34. Der Pipettierer des 33. Anspruchs, in dem der Behälter durch eine zylindrische Form charakterisiert ist und die Abmessvorrichtung durch einen Kolben, der innerhalb des Zylinders flüssigkeitsdicht angebracht ist.

35. Der Pipettierer des 34. Anspruchs, in dem die Oeffnungen durch ihre Lage am Ende des Zylinders charakterisiert sind.

36. Der Pipettierer des 35. Anspruchs, in dem (1) die Oeffnung im Messbehälter eine erste Oeffnung ist, und der Messbehälter

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eine zweite und dritte Oeffnung besitzt zum Einfliessen von Flüssigkeit in den Messbehälter; und (2) die Kapillarleitung ist eine erste Kapillarleitung, und der Pipettierer besitzt zweite und dritte Kapillarleitungen verbunden mit und in Flüssigkeitskommunikation mit der zweiten bzw. dritten Oeffnung, wobei die zweiten und dritten Kapillarleitungen erste und zweite Abschnitte haben, wie sie die erste Kapillarleitung aufweist; und (3) ein Stöpsel, der ein Ende jeder Kapillarleitung, eingebettet in ein flüssigkeitsdichtes Material, enthält und der zumindest einen Teil des Endes des Zylinders bildet, wobei der Zylinder keine anderen Oeffnungen aufweist als die der anschliessenden Kapillarleitungen.

37. Der Pipettierer des Anspruchs 36, in dem die Ventxlvorrichtung dadurch charakterisiert ist, dass für jede der Kapillarleitungen ein erstes Element auf der einen Seite des zweiten Abschnitts der Kapillarleitung angebracht ist, ein zweites Element auf der anderen Seite des zweiten Abschnitts der Kapillarleitung und eine Klemmvorrichtung, um die ersten und zweiten Elemente genügend nahe gegeneinander zu bewegen, so dass das Innere des zweiten Abschnitts der betreffenden Kapillarleitung abgequetscht wird.

38. Der Pipettierer des 37. Anspruchs, in dem der zweite Abschnitt der betreffenden Kapillarleitung einen geringeren Aussendurchmesser hat in der Umgebung der Quetschelemente als in der weiter entfernten Umgebung.

39. Der Pipettierer des 36. Anspruchs, ferner charakterisiert durch:

(A) einen Stufenmotor, der an den Kolben gekoppelt ist;

(C) Vorrichtungen zur genauen Dosierung der Drehbewegung durch den Stufenmotor.

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40. Eine Methode des Pipettierens, die folgende Schritte umfasst:

(A) Einführung einer bestimmten Lösung durch eine erste Leitung in einen Behälter;

(B) Schliessen der ersten Leitung zur Verhinderung des Flüssigkeitsdurchflusses;

(C) Oeffnen einer zweiten Leitung in den Behälter;

(D) Entfernen der gesamten Flüssigkeitsmenge aus dem Behälter durch die zweite Leitung ohne nennenswerte Verdünnung durch irgendeine andere Flüssigkeit;

(E) Oeffnen einer dritten Leitung in den Behälter; und

(F) Transport einer Lösung durch die dritte Leitung.

41. Die Methode des 40. Anspruchs, in dem - falls der Behälter aus einem Zylinder mit einem darin befindlichen Kolben besteht der Transport einer Flüssigkeit durch die Leitung in den Zylinder dadurch erreicht wird, dass der Kolben teilweise aus dem Zylinder zurückgezogen wird.

42. Der Anspruch 41, wobei Flüssigkeit durch die dritte Leitung in den Zylinder gebracht wird, und zusätzlich die Schritte des Schliessens der dritten Leitung; Oeffnen der zweiten Leitung, und Abführen durch die zweite Leitung von zumindest einem Teil der Flüssigkeit, die durch die dritte Leitung in den Zylinder gebracht wurde.

43. Die Methode des Anspruchs 42, wobei die Flüssigkeit durch die erste und dritte Leitung in den Zylinder gebracht und durch die zweite Leitung in ein gemeinsames Gefäss abgegeben wird, und die letzte Flüssigkeit, die in das gemeinsame Aufnahmegefäss abgegeben wird, in grösserer Menge gepumpt wird als alle anderen Flüssigkeiten.

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44. Die Methode des Anspruchs 43, wobei nach Abgabe aller anderen Flüssigkeiten in das Aufnahmegefäss und vor Aufnahme in den Zylinder irgendeiner anderen Flüssigkeit ausser der letzten in das Aufnahmegefäss gepumpten Flüssigkeit der Kolben teilweise vom Zylinder zurückgezogen wird bei gleichzeitiger Absperrung sämtlicher Leitungen ausser derjenigen, durch die die letzte Flüssigkeit in den Zylinder gelangt.

45. Die Methode des 44. Anspruchs, wobei die zweite Leitung geöffnet ist, wenn der Kolben teilweise vom Zylinder zurückgezogen ist, nach der Abgabe von Flüssigkeit in das gemeinsame Aufnahmegefäss und vor dem Anbringen von Flüssigkeit im Zylinder.

46. Die Methode des 43. Anspruchs, wobei das Schliessen der Leitung erreicht wird durch Druck von aussen auf ein elastisches Schlauchstück, das in die Leitung eingelassen ist, um den Durchfluss von Flüssigkeit zu verhindern.

47. Die Methode des Anspruchs 46, wobei der Schritt des teilweisen Zurückziehens des Kolbens vom Zylinder durch einen Stufenmotor erreicht wird, der veranlasst wird, eine genau vorgegebene Zahl von Umdrehungen auszuführen, die in eine lineare Verschiebung des Kolbens gegenüber dem Zylinder umgesetzt werden.

48. Die Methode des Anspruchs 47, wobei nach Abgabe der Flüssigkeit aus dem Zylinder und vor dem Anbringen von Flüssigkeit im Zylinder der Stufenmotor veranlasst wird, sich mindestens einen Schritt in der Richtung des Rückzugs des Kolbens aus dem Zylinder zu drehen. Dabei muss die zweite Leitung geöffnet sein.

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