EP1582259A1 - Elektronische Pipette - Google Patents

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EP1582259A1
EP1582259A1 EP05002631A EP05002631A EP1582259A1 EP 1582259 A1 EP1582259 A1 EP 1582259A1 EP 05002631 A EP05002631 A EP 05002631A EP 05002631 A EP05002631 A EP 05002631A EP 1582259 A1 EP1582259 A1 EP 1582259A1
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electronic
circumference
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EP05002631A
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Bernd Jagdhuber
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Eppendorf SE
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • B01L3/021—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids
    • B01L3/0217—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids of the plunger pump type
    • B01L3/0224—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids of the plunger pump type having mechanical means to set stroke length, e.g. movable stops
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • B01L3/021—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids
    • B01L3/0217—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids of the plunger pump type
    • B01L3/0227—Details of motor drive means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/14—Process control and prevention of errors
    • B01L2200/143—Quality control, feedback systems

Definitions

  • an electronic pipette has a displacement device 1, the a cylinder 2 with a longitudinally displaceable piston 3 therein.
  • the Cylinder 2 is detachable (air cushion pipette) or one-piece (direct displacement pipette) a tip 4 connected, which is a pipette tip or a syringe tip.
  • the magnetic sensors 14, 15 and the auxiliary magnet are in the pipettes fixed in place, e.g. by placing them in a housing - not shown - Pipette are fixed.
  • the one has an electrical power supply 18, which is the electronic Control device 17, the electric drive motor 5 and the Hall sensors 14, 15 feeds.
  • the electrical power supply 18 is at Execution of the pipette as a handheld pipette.a battery, an accumulator or a Power adapter.

Abstract

Elektronische Pipette mit einer Verdrängungseinrichtung (1), einem elektrischen Antriebsmotor (5) mit einer Antriebswelle (6), einem einerseits mit der Verdrängungseinrichtung (1) und andererseits mit der Antriebswelle (6) gekoppelten Getriebe (7-10), einer mit der Antriebswelle (6) drehgekoppelten Magnetscheibe (11) mit mindestens einem Magnetpol (12,13) am Umfang, mindestens einem auf den Umfang der Magnetscheibe (11) ausgerichteten magnetischen Sensor (14,15), mindestens einem auf den Umfang der Magnetscheibe ausgerichteten Zusatzmagneten (16), einer mit dem elektrischen Antriebsmotor (5) und dem magnetischen Sensor (14,15) elektrisch verbundenen elektronischen Steuerungseinrichtung (17) und einer mit der elektronischen Steuerungseinrichtung (17) verbundenen elektrischen Spannungsversorgung (18). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Pipette.
Elektronische Pipetten werden im Laboratorium zum Dosieren von Flüssigkeiten eingesetzt. Sie sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Luftpolsterpipetten haben einen integrierten Zylinder mit einem darin angeordneten Kolben. Der Zylinder ist über einen Kanal mit einer Öffnung in einem Befestigungsansatz verbunden. Eine Pipettenspitze ist lösbar mit dem Befestigungsansatz verbindbar. Durch Verschieben des Kolbens im Zylinder wird Probenflüssigkeit in die Pipettenspitze eingesaugt oder aus dieser ausgestoßen. Hierbei kommen Kolben und Zylinder nicht in Kontakt mit der Flüssigkeit, weil der Kolben die Flüssigkeit mittelbar über das Luftpolster bewegt. Nur die Pipettenspitze, die in der Regel aus Kunststoff besteht, wird kontaminiert und kann nach Gebrauch ausgetauscht werden.
Direktverdrängerpipetten sind lösbar mit einer Spritze verbindbar, deren Kolben mittels der Pipette antreibbar ist, um Probenflüssigkeit direkt in die Spritze einzusaugen und aus dieser auszustoßen. Da die Spritze mit der Probenflüssigkeit kontaminiert wird, kann sie ausgetauscht werden. Auch die Spritze besteht in der Regel aus Kunststoff.
Kolbenlose Pipetten können eine Dosierspitze mit einem ballonartigen Endabschnitt aufweisen, der zum Einsaugen von Probenflüssigkeit expandiert und zum Ausstoßen komprimiert wird. Solche Dosierspitzen sind auch schon als Austauschteil aus Kunststoff konzipiert worden.
Beim Pipettieren gibt die Pipette die von der Spitze oder Spritze aufgenommene Flüssigkeit in einem Schritt ab. Beim Dispensieren wird die von der Spritze oder Spitze aufgenommene Flüssigkeit in kleinen Teilmengen abgegeben.
Mehrkanalpipetten weisen mehrere Kanäle auf, mittels derer gleichzeitig dosiert wird. Pipetten können als Handgerät und/oder als stationäres Gerät ausgeführt sein.
Alle vorgenannten Pipetten sind elektronische Pipetten im Sinne dieser Anmeldung. Für eine genaue Dosierung eines Flüssigkeitsvolumens ist es erforderlich, den Kolben im Zylinder bzw. das verlagerbare Element einer anderen Verdrängungseinrichtung entsprechend dem Flüssigkeitsvolumen möglichst präzise zu verlagern.
Aus der WO 91/16974 Al ist eine elektronische Pipette bekannt, die eine Meßeinrichtung zum Messen der vom Kolben zurückgelegten Strecke und eine von einer Steuereinrichtung gesteuerte Bremseinrichtung zum Anhalten des Kolbens aufweist. Die Bremseinrichtung umfaßt Nuten am Umfang einer mit dem elektrischen Antriebsmotor gekoppelten Drehscheibe und einen Nocken, der von einem Antrieb in eine Nut eindrückbar ist. Bei dieser Pipette wird der Kolben mittels der Bremse angehalten, sobald die Meßeinrichtung feststellt, daß der Kolben den für eine beabsichtigte Dosierung erforderlichen Weg zurückgelegt hat. Die mechanische Abbremsung des Kolbens mittels der Bremse ist verschleißbehaftet. Infolgedessen ist ein störungsfreies Arbeiten der Pipette über eine lange Nutzungszeit nicht gewährleistet.
Ferner sind elektronische Pipetten bekannt, bei denen der elektrische Antriebsmotor mit einem magnetischen Drehwinkelgeber gekoppelt ist, der am Umfang einer Magnetscheibe abwechselnd verschiedene Magnetpole aufweist. Ein magnetischer Sensor ist auf den Umfang der Magnetscheibe ausgerichtet. Die Anzahl unterschiedlicher Magnetpole am Umfang der Magnetscheibe ist begrenzt. Außerdem ist mittels des magnetischen Sensors nur der Durchgang unterschiedlicher Pole mit hinreichender Sicherheit feststellbar. Die genaue Position der Magnetscheibe ist jedoch mittels des Sensors im Abstandsbereich zwischen den Polen nicht meßbar. Infolgedessen ist die Auflösung des magnetischen Drehwinkelgebers und somit die Genauigkeit der Dosierung eingeschränkt. Außerdem sind Reglerschwingungen mit Drehbewegungen der Magnetscheibe möglich, die durch den Abstand verschiedener Pole begrenzt sind.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Pipette mit einer über lange Nutzungszeiten störungsfreien und genauen Steuerung der zu dosierenden Flüssigkeitsvolumen zur Verfügung zu stellen.
Die US 5 892 161 und WO 98/10265 Al offenbaren eine mechanische Pipette mit elektronischer Anzeige, die eine Wandleranordnung zum Überwachen der Drehbewegung einer Einstelleinrichtung für die Volumenabgabe der Pipette aufweist. Die Wandleranordnung umfaßt bevorzugt zwei Hallsensoren, die um 90 Winkelgrade voneinander beabstandet sind und das Magnetfeld eines ringförmigen Magneten abtasten, der mit der Einstelleinrichtung für die Volumenabgabe verbunden ist. Die Hallsensoren produzieren sinusförmige Signale, die um 90° zueinander versetzt sind. Die Signale werden ausgewertet, um die absolute Position des Einstellmechanismus für das Volumen zu bestimmen und die Einstellung der Volumenabgabe der Pipette anzuzeigen. Die Wandleranordnung in Verbindung mit der Elektronik überwacht von einer Ausgangsposition ausgehend die Anzahl der Umdrehungen des Einstellmechanismus für das Volumen und die Position des Einstellmechanismus für das Volumen innerhalb einer Umdrehung.
Die elektronische Auswertung der von den Hallsensoren gelieferten Signale zur genauen Feststellung der Drehstellung der magnetischen Geberscheibe ist aufwendig.
Die Aufgabe wird durch eine elektronische Pipette mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der elektronischen Pipette sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße elektronische Pipette hat
  • eine Verdrängungseinrichtung,
  • einen elektrischen Antriebsmotor mit einer Antriebswelle,
  • ein einerseits mit der Verdrängungseinrichtung und andererseits mit der Antriebswelle gekoppeltes Getriebe,
  • eine mit der Antriebswelle drehgekoppelte Magnetscheibe mit mindestens einem Magnetpol am Umfang,
  • mindestens einen auf den Umfang der Magnetscheibe ausgerichteten magnetischen Sensor,
  • mindestens einen auf dem Umfang der Magnetscheibe ausgerichteten Zusatzmagneten,
  • eine mit dem elektrischen Antriebsmotor und dem magnetischen Sensor elektrisch verbundene elektronische Steuerungseinrichtung und
  • eine mit der elektronischen Steuerungseinrichtung verbundene elektrische Spannungsversorgung.
Bei der erfindungsgemäßen elektronischen Pipette wird die Position der Magnetscheibe grundsätzlich in konventioneller Weise mittels des magnetischen Sensors erfaßt, der ein Signal liefert, wenn ein Magnetpol der Magnetscheibe vorbeiwandert. Zusätzlich wirkt der Zusatzmagnet derart auf die Magnetscheibe, daß diese am Anfang und am Ende einer Verdrehung durch den Motor mit einem Magnetpol genau auf einen Magnetpol des Zusatzmagneten ausgerichtet ist. So ist das Zentrum eines Magnetpols der Magnetscheibe stets genau auf das Zentrum eines ungleichnamigen Magnetpols eines einzigen Zusatzmagneten ausgerichtet. Hierdurch ist wird erreicht, die Magnetscheibe am Anfang und am Ende der Positionierung stets eine genau definierte Stellung hat. Folglich ist es mittels der Signale des magnetischen Sensors, die an sich nur ein grobes Maß für die Drehstellung der Magnetscheibe sind, möglich, die Drehstellung der Magnetscheibe genau zu ermitteln. Dementsprechend genau wird die Verdrängungseinrichtung angetrieben und die Probenflüssigkeit dosiert.
Die elektronische Pipette ermöglicht zwar keine beliebige Einstellung des zu dosierenden Flüssigkeitsvolumens. Jedoch ermöglicht sie die hochgenaue Einstellung diskreter Flüssigkeitsvolumina, bei denen die Magnetscheibe von dem Zusatzmagneten in einer exakt definierten Position gehalten wird. Die Auflösung der Einstellbarkeit des zu dosierenden Flüssigkeitsvolumens hängt insbesondere von dem Übersetzungsverhältnis des Getriebes und der Anzahl der Magnetpole auf der Magnetscheibe ab. Bevorzugt ist die Auflösung der Einstellbarkeit des zu dosierenden Flüssigkeitsvolumens abgestimmt auf die Auflösung einer Anzeigeeinrichtung für das eingestellte Flüssigkeitsvolumen (z.B. einer Digitalanzeige) und/oder auf die Auflösung einer Eingabeeinrichtung (z.B. einer Tastatur) zum Einstellen des zu dosierenden Flüssigkeitsvolumens. Dann ist jedes anzeigbare bzw. einstellbaren Flüssigkeitsvolumen mittels der elektronischen Pipette dosierbar. Die einstellbaren Flüssigkeitsvolumina werden stets hochgenau eingehalten, aufgrund der durch den Zusatzmagneten bewirkten Einstellung der Magnetscheibe in eine definierte Winkellage am Ende der Verstellung der Magnetscheibe durch den Antriebsmotor.
Gemäß einer Ausgestaltung ist der elektrische Antriebsmotor ein Gleichstrommotor. Der Gleichstrommotor ist insbesondere bei Ausführung der elektronischen Pipette als Handpipette von Vorteil wegen des geringen Energieverbrauchs und des geringen Bauvolumens gegenüber bekannten elektronischen Pipetten, die zur genauen Steuerung der Dosiermengen einen Schrittmotor aufweisen. Die genaue Steuerung der Antriebsbewegung wird bei dem Gleichstrommotor durch den magnetischen Drehwinkelgeber mit dem Zusatzmagneten erreicht.
Gemäß einer Ausgestaltung weist die Verdrängungseinrichtung einen Zylinder und einen darin verschiebbaren, mit dem Getriebe gekoppelten Kolben auf.
Gemäß einer Ausgestaltung weist die elektronische Pipette einen Befestigungsansatz für eine damit lösbar verbindbare Pipettenspitze auf und ist die Verdrängungseinrichtung über einen Verbindungskanal mit einer Öffnung im Ende des Befestigungsansatzes verbunden. Diese Ausgestaltung ist eine Luftpolsterpipette.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung weist die elektronische Pipette eine Befestigungseinrichtung für eine Spritze auf und eine Kopplungseinrichtung zum lösbaren Verbinden eines Kolbens der Spritze mit dem Getriebe auf. Diese Ausgestaltung ist eine Direktverdrängerpipette.
Das Getriebe wandelt bevorzugt die Drehbewegung in eine Linearbewegung um. Verschiedene Ausgestaltungen des Getriebes sind möglich. Gemäß einer Ausgestaltung weist das Getriebe eine mit der Antriebswelle drehgekoppelte Spindelmutter und eine einen Gewindeeingriff mit der Spindelmutter aufweisende, drehgesicherte, mit der Verdrängungseinrichtung gekoppelte Spindel auf.
Gemäß einer Ausgestaltung weist die Magnetscheibe am Umfang mehrere verschiedene Magnetpole auf. Hierdurch wird die Positioniergenauigkeit erhöht. Bevorzugt sind ungleichnamige Pole nebeneinander angeordnet, damit der Hub des vom magnetischen Sensor gelieferten Signals besonders groß ist. Bevorzugt sind die verschiedenen Magnetpole gleichmäßig über den Umfang der Magnetscheibe verteilt.
Die für eine gewünschte Dosiergenauigkeit erforderliche Anzahl Magnetpole hängt vom Durchmesser der Magnetscheibe ab. Für eine Ausführung als Handpipette ist eine Magnetscheibe mit vier bis zwanzig Paaren Magnetpole unterschiedlicher Polarität am Umfang vorteilhaft. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Magnetscheibe am Umfang sechzehn Paare Magnetpole unterschiedlicher Polarität auf.
Die Magnetscheibe kann mit einem drehangetriebenen Teil des Getriebes gekoppelt sein. Gemäß einer Ausgestaltung ist die Magnetscheibe direkt auf der Antriebswelle fixiert.
Gemäß einer Ausgestaltung sind mehrere um einen Winkel versetzt auf den Umfang der Magnetscheibe ausgerichtete magnetische Sensoren vorhanden. Die Genauigkeit der Bestimmung des Drehwinkels der Magnetscheibe steigt mit der Anzahl der Sensoren. Außerdem ermöglichen mehrere Sensoren die Erkennung der Drehrichtung der Magnetscheibe.
Gemäß einer Ausgestaltung ist mindestens ein magnetischer Sensor ein Hall-Sensor, d.h. ein Sensor, der auf der Anwendung des Hall-Effektes basiert. Ein Steuerstrom für den Hall-Sensor wird z.B. von der elektronischen Steuerungseinrichtung oder direkt von der elektrischen Spannungsversorgung geliefert.
Gemäß einer Ausgestaltung sind mehrere um einen Winkel auf den Umfang der Magnetscheibe versetzt ausgerichtete Zusatzmagnete vorhanden. Mehrere Zusatzmagnete weisen im Vergleich zu nur einem Zusatzmagneten eine erhöhte magnetische Wechselwirkung zur Magnetscheibe auf. Hierdurch kann die Positioniergenauigkeit der Magnetscheibe erhöht werden.
Gemäß einer Ausgestaltung entspricht der Winkel zwischen zwei Zusatzmagneten dem Winkel zwischen zwei benachbarten Magnetpolen am Umfang der Magnetscheibe. Infolgedessen wird eine besonders starke magnetische Wechselwirkung bei genauer Ausrichtung der Magnetpole auf die Zusatzmagneten erzielt und die Positioniergenauigkeit weiter verbessert.
Grundsätzlich kann der mindestens eine Zusatzmagnet ein Elektromagnet sein, der von der elektronischen Steuerungseinrichtung oder direkt von der elektrischen Spannungsversorgung gespeist wird, wobei die Einschaltung des Elektromagneten auf den Anfang und das Ende der Positionierung beschränkt sein kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der mindestens eine Zusatzmagnet ein Permanentmagnet. Leistungsstarke Permanentmagnete geringer Baugröße sind kommerziell verfügbar.
Wenn der elektrische Antriebsmotor am Ende der Positionierung der Magnetscheibe eingeschaltet ist, ergibt sich aufgrund des Lastmomentes ein Positionierfehler, der jedoch wesentlich kleiner ist, als bei herkömmlichen elektronischen Pipetten mit Magnetscheibe ohne Zusatzmagnet. Gemäß einer Ausgestaltung schaltet die elektronische Steuerungseinrichtung den elektronischen Antriebsmotor ab, wenn sie aufgrund der von dem mindestens einen magnetischen Sensor gelieferten Signale feststellt, daß die Magnetscheibe eine vorgegebene Position angenähert hat. Durch das Abschalten des Antriebsmotors entfällt das Lastmoment und wird die genaue Positionierung aufgrund der magnetischen Wechselwirkung zwischen dem mindestens einen Zusatzmagneten und der Magnetscheibe begünstigt. Das Abschalten des Antriebsmotors kann erfolgen, wenn die Steuerungseinrichtung aufgrund eines Vergleichs der von mindestens einem Sensor gelieferten Signale mit einem Grenzwert ermittelt, daß sich ein auf den Zusatzmagneten auszurichtender Magnetpol auf einen Abstand an den Zusatzmagneten angenähert hat, der geringer als die Hälfte des Abstandes zwischen zwei benachbarten Magnetpolen auf der Magnetscheibe ist. Dann ist nämlich sichergestellt, daß nach Abschalten des Antriebsmotors der auszurichtende Magnetpol auf den Zusatzmagneten ausgerichtet wird.
Gemäß einer Ausgestaltung umfaßt die elektronische Pipette eine Eingabeeinrichtung (z.B. Tastatur) zum Einstellen von zu dosierenden Flüssigkeitsvolumina und/oder eine Ausgabeeinrichtung (z.B. Digitalanzeige, LCD-Display) insbesondere zur Anzeige eingestellter Flüssigkeitsvolumina.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der anliegenden Zeichnung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1
Komponenten einer elektronischen Pipette in einem grobschematischen Blockbild;
Fig. 2
Magnetscheibe mit magnetischen Sensoren und Zusatzmagnet derselben Pipette in einer vergrößerten Draufsicht.
Gemäß Fig. 1 hat eine elektronische Pipette eine Verdrängungseinrichtung 1, die einen Zylinder 2 mit einem darin längsverschieblichen Kolben 3 umfaßt. Mit dem Zylinder 2 ist lösbar (Luftpolsterpipette) oder einteilig (Direktverdrängerpipette) eine Spitze 4 verbunden, die eine Pipettenspitze bzw. eine Spritzenspitze ist.
Ferner umfaßt die Pipette einen elektrischen Antriebsmotor 5, der eine Antriebswelle 6 aufweist. Der Antriebsmotor ist ein Gleichstrommotor.
Auf einem Abschnitt der Antriebswelle 6 sitzt ein kleines Ritzel 7, das mit einem großen Ritzel 8 kämmt, welches drehfest mit einer Spindelmutter 9 verbunden ist.
Die Spindelmutter 9 ist auf eine Gewindespindel 10 geschraubt. Die Gewindespindel 10 ist axial verlagerbar, jedoch unverdrehbar in der Pipette geführt. Sie ist an einem Ende mit dem Kolben 3 verbunden, wobei die Verbindung einer Luftpolsterpipette dauerhaft und bei einer Direktverdrängerpipette lösbar ist.
Auf einem anderen Abschnitt der Antriebswelle 6 sitzt drehfest eine kreisscheibenförmige Magnetscheibe 11. Gemäß Fig. 2 hat die Magnetscheibe 11 am Umfang Magnetpole 12, 13 verschiedener Polarität, wobei in Umfangsrichtung abwechselnd Nordpole N und Südpole S angeordnet sind. Die Magnetpole 12, 13 gehören zu Permanentmagneten, die in den Umfang der Magnetscheibe 11 integriert sind. Im Beispiel sind acht Magnetpole 12, 13 bzw. vier Magneten mit vier Paaren von Magnetpolen 12, 13 in den Umfang der Magnetscheibe 11 integriert.
Gemäß Fig. 1 und 2 sind um einen Winkel versetzt auf den Umfang der Magnetscheibe 11 zwei magnetische Sensoren 14, 15 ausgerichtet. Hierbei handelt es sich um Hall-Sensoren.
Ferner ist auf den Umfang der Magnetscheibe 11 ein Zusatzmagnet 16 ausgerichtet. Dabei handelt es sich um einen Permanentmagneten. Der Winkelabstand des Zusatzmagneten 16 von den magnetischen Sensoren 14, 15 ist so gewählt, daß ein Paar Magnetpole 12, 13 auf die Winkelhalbierende zwischen den magnetischen Sensoren 14, 15 ausgerichtet ist, wenn der Zusatzmagnet 16 zentral auf einen Magnetpol 12, 13 ausgerichtet ist.
Die magnetischen Sensoren 14, 15 und der Zusatzmagnet sind in der Pipetten ortsfest angeordnet, z.B. indem sie in einem - nicht dargestellten - Gehäuse der Pipette fixiert sind.
Ferner weist die Pipette eine elektronische Steuerungseinrichtung 17 auf, die mit dem elektrischen Antriebsmotor 5 und den magnetischen Sensoren 14, 15 verbunden ist.
Ferner hat die eine elektrische Spannungsversorgung 18, die die elektronische Steuerungseinrichtung 17, den elektrischen Antriebsmotor 5 und die Hall-Sensoren 14, 15 speist. Die elektrische Spannungsversorgung 18 ist bei Ausführung der Pipette als Handpipette.eine Batterie, ein Akkumulator bzw. ein Netzteil.
Die elektronische Steuerungseinrichtung 17 umfaßt - nicht dargestellte - Bedienelemente einer Eingabeeinrichtung, mittels der das Laborpersonal z.B. Betriebsweisen (z.B. Pipettieren oder Dispensieren) und zu dosierende Flüssigkeitsvolumina einstellen und Dosiervorgänge auslösen bzw. stoppen kann. Gemäß einer Ausgestaltung umfaßt die elektronische Steuerungseinrichtung 17 eine - nicht dargestellte - Ausgabeeinrichtung insbesondere zur Ausgabe bzw. Anzeige des zu dosierenden Flüssigkeitsvolumens, des Arbeitsmodus der elektronischen Pipette (z.B. Pipettieren, Dispensieren, Mischen), ihres Zustandes (z.B. Ein/Aus, Batterieladung).
Wenn bei einem Dosiervorgang der elektrische Antriebsmotor 5 läuft, dreht sich die Magnetscheibe 11 und die magnetischen Sensoren 14, 15 geben ein wechselndes Signal ab, das von der elektronischen Steuerungseinrichtung 17 ausgewertet wird. Hieraus ermittelt die elektronische Steuerungseinrichtung 17 grob den Drehwinkel der Magnetscheibe 11 und damit die Verlagerung des über die Ritzel 7, 8, die Spindelmutter 9 und die Gewindespindel 10 angetriebenen Kolbens 3.
Allein aufgrund der Auswertung der von den magnetischen Sensoren 14, 15 gelieferten Signale ist im bisherigen Stand der Technik keine exakte Bestimmung des Drehwinkels der Magnetscheibe 11 möglich, weil mittels der magnetischen Sensoren 14, 15 lediglich festgestellt werden kann, daß sich Magnetpole 12, 13 in einem bestimmten Bereich befinden, der von der Breite der Magnetpole 12, 13 abhängig ist, die nicht beliebig reduziert werden kann.
Durch den Zusatzmagneten 16 wird jedoch erreicht, daß sich die Magnetscheibe 11 am Ende einer Positionierung immer zentral mit einem Magnetpol 12, 13 auf das Zentrum des Zusatzmagneten 16 einstellt. Im Beispiel stellt sich stets ein Nordpol N der Magnetscheibe 11 auf den Zusatzmagneten 16 ein, da dieser mit einem Südpol S auf die Magnetscheibe 11 ausgerichtet ist. Somit wird die Magnetscheibe 11 aufgrund der magnetischen Wechselwirkung der Magnetpole 12, 13 mit dem Zusatzmagneten 16 zentriert. Es entsteht eine "magnetische Rastung".
Somit kann bei der erfindungsgemäßen Pipette die elektronische Steuerungseinrichtung 17 den von den magnetischen Sensoren 14, 15 gelieferten Signalen eine eindeutige Drehstellung der Magnetscheibe 11 zuordnen.

Claims (19)

  1. Elektronische Pipette mit
    einer Verdrängungseinrichtung (1),
    einem elektrischen Antriebsmotor (5) mit einer Antriebswelle (6),
    einem einerseits mit der Verdrängungseinrichtung (1) und andererseits mit der Antriebswelle (6) gekoppelten Getriebe (7 bis 10),
    einer mit der Antriebswelle (6) drehgekoppelten Magnetscheibe (11) mit mindestens einem Magnetpol (12, 13) am Umfang,
    mindestens einem auf den Umfang der Magnetscheibe (11) ausgerichteten magnetischen Sensor (14, 15),
    mindestens einem auf den Umfang der Magnetscheibe ausgerichteten Zusatzmagneten (16),
    einer mit dem elektrischen Antriebsmotor (5) und dem magnetischen Sensor (14, 15) elektrisch verbundenen elektronischen Steuerungseinrichtung (17) und
    einer mit der elektronischen Steuerungseinrichtung (17) verbundenen elektrischen Spannungsversorgung (18).
  2. Elektronische Pipette nach Anspruch 1, bei der der elektrische Antriebsmotor (5) ein Gleichstrommotor ist.
  3. Elektronische Pipette nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Verdrängungseinrichtung (1) einen Zylinder (2) und einen darin verschiebbaren, mit dem Getriebe (7 bis 10) gekoppelten Kolben (3) aufweist.
  4. Elektronische Pipette nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die einen Befestigungsansatz für eine damit lösbar verbindbare Pipettenspitze (4) aufweist und bei der die Verdrängungseinrichtung (1) über einen Verbindungskanal mit einer Öffnung im Ende des Befestigungsansatzes verbunden ist.
  5. Elektronische Pipette nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die eine Befestigungseinrichtung für eine Spritze aufweist und eine Kopplungseinrichtung zum lösbaren Verbinden eines Kolbens (3) der Spritze mit dem Getriebe (7 bis 10).
  6. Elektronische Pipette nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das Getriebe (7 bis 10) eine mit der Antriebswelle (6) drehgekoppelte Spindelmutter (8) und eine einen Gewindeeingriff mit der Spindelmutter (8) aufweisende, drehgesicherte, mit der Verdrängungseinrichtung (1) gekoppelte Spindel (10) aufweist.
  7. Elektronische Pipette nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Magnetscheibe (11) am Umfang abwechselnd Magnetpole (12, 13) unterschiedlicher Polarität aufweist.
  8. Elektronische Pipette nach Anspruch 7, bei der die Magnetpole (12, 13) gleichmäßig über den Umfang der Magnetscheibe (11) verteilt sind.
  9. Elektronische Pipette nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Magnetscheibe (11) am Umfang vier bis zwanzig Paare Magnetpole (12, 13) mit unterschiedlicher Polarität aufweist.
  10. Elektronische Pipette nach Anspruch 9, bei der die Magnetscheibe (11) am Umfang sechzehn Paare Magnetpole (12, 13) aufweist.
  11. Elektronische Pipette nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Magnetscheibe (11) direkt auf der Antriebswelle (6) fixiert ist.
  12. Elektronische Pipette nach einem der Ansprüche 1 bis 11, die um einen Winkel versetzt auf den Umfang der Magnetscheibe (11) ausgerichtete magnetische Sensoren (12, 13) aufweist.
  13. Elektronische Pipette nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der mindestens ein magnetischer Sensor (14, 15) ein Hall-Sensor ist.
  14. Elektronische Pipette nach einem der Ansprüche 1 bis 13, die um einen Winkel versetzt auf den Umfang der Magnetscheibe (11) ausgerichtete Zusatzmagnete (16) aufweist.
  15. Elektronische Pipette nach Anspruch 14, bei der der Winkel zwischen den Zusatzmagneten (16) dem Winkel zwischen zwei benachbarten Magnetpolen (12, 13) oder einem ganzzahligen Vielfachen davon entspricht.
  16. Elektronische Pipette nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei der mindestens ein Zusatzmagnet (16) ein Permanentmagnet ist.
  17. Elektronische Pipette nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei der die elektronische Steuerungseinrichtung (17) den elektrischen Antriebsmotor (5) abschaltet, wenn sie aufgrund der von dem mindestens einen magnetischen Sensor (14, 15) gelieferten Signale feststellt, daß die Magnetscheibe (11) eine vorgegebene Position angenähert hat.
  18. Elektronische Pipette nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei der die elektrische Spannungsversorgung (18) ein Akkumulator, eine Batterie oder ein Netzteil ist.
  19. Elektronische Pipette nach einem der Ansprüche 1 bis 18, die eine Handpipette ist.
EP05002631A 2004-04-01 2005-02-09 Elektronische Pipette Withdrawn EP1582259A1 (de)

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