(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定流体とは異なるものである作動流体を用いた測定流体の吸引および分注のためのピペット装置であって、前記作動流体が、チャネル軸線に沿って延在しかつ作動流体に関連して前記チャネル軸線の軸線方向セクションに少なくとも沿って、ピストン−シリンダーシステムによって形成されている可変空間を備えた作動領域に収容されるようになっているピペット装置は、半径方向においてシリンダーセクションに沿って前記作動領域を区分するシリンダーと、第１の軸線方向において前記作動領域を区切るピストンとを有しており、前記シリンダーと前記ピストンとは、前記ピストン−シリンダーシステムが測定のための軸線方向の長手方向端部領域を有するように、前記シリンダーと前記ピストンとが互いに対して動作可能となるように配置されており、測定のための軸線方向の長手方向端部領域は、吸引および分注のために開放されており、かつ、作動のための軸線方向の長手方向端部領域は、前記ピストンによって閉鎖されており、前記ピストンは、外部ピストンとして構成され、かつ前記ピストン−シリンダーシステムの作動のために前記長手方向端部領域において外側で前記シリンダーを取り囲むようになっており、かつ前記ピストンは、前記作動流体の少なくとも一つの状態変数を取得するよう構成されたセンサを収容していることを特徴とするピペット装置。
【請求項２】
前記ピストンの半径方向の内側の面は、前記ピストン−シリンダーシステムの作動のための前記長手方向端部領域に隣接する、作動のためのシリンダー端部領域における前記シリンダーの前記シリンダーの半径方向の外側の面に対向するように位置させられており、前記ピストンと前記シリンダーとを互いに密閉するために、前記面のそれぞれが他方に対して接している二つの前記面のうちの少なくとも一つに設けられたシールを備えていることを特徴とする請求項１に記載のピペット装置。
【請求項３】
前記ピストンは、中空部を有しており、これは、前記チャネル軸線に関連して、組み立てられた状態で、前記チャネル軸線の周囲に延在しているピストンスカートによって半径方向においてかつピストンヘッドによって前記第１の軸線方向において区分されており、かつそれは、前記第１の軸線方向とは反対の方向である第２の軸線方向において開放状態となっていることを特徴とする請求項２に記載のピペット装置。
【請求項４】
作動のための前記シリンダー端部領域は、相対運動可能となるように前記ピストンの前記中空部に収容されていることを特徴とする請求項３に記載のピペット装置。
【請求項５】
前記中空部を区分するピストンウォールが、前記状態変数を取得するためのセンサが設けられている場所において、開口部を有していることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のピペット装置。
【請求項６】
前記センサは、前記開口部を閉鎖するようになっていることを特徴とする請求項５に記載のピペット装置。
【請求項７】
前記センサは、前記ピストンの前記中空部を区分するピストンウォールの一部を形成するようになっていることを特徴とする請求項３に記載のピペット装置。
【請求項８】
前記センサは、前記ピストンヘッドの前記領域に配置されているか、または前記ピストンヘッドの一部を形成するようになっていることを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか一項に記載のピペット装置。
【請求項９】
前記ピストンは、少なくとも一つの貫通ホールを備えたケーシング部材を備え、かつ前記ケーシング部材に連結されるカバー部材を備えた少なくとも二つの部材からなっており、前記カバー部材が、片側において少なくとも一つの貫通ホールを閉鎖するようになっていることを特徴とする請求項３を引用する、請求項８に記載のピペット装置。
【請求項１０】
前記作動流体の状態変数を取得するための少なくとも一つのセンサは、前記カバー部において、前記装置の組み立てられた状態において前記貫通ホールと軸線方向に整列された状態となるポイントに、設けられていることを特徴とする請求項９に記載のピペット装置。
【請求項１１】
複数の作動領域を備えたピペットヘッドを有していることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載のピペット装置。
【請求項１２】
作動流体の状態変数を取得するためのセンサが、各作動領域に配置されていることを特徴とする請求項１１に記載のピペット装置。
【請求項１３】
前記ケーシング部材は、有孔プレートであることを特徴とする請求項９を引用する、請求項１１または請求項１２に記載のピペット装置。
【請求項１４】
複数の状態変数センサが、前記カバー部において、配置されていることを特徴とする請求項１１ないし請求項１３のいずれか一項に記載のピペット装置。
【請求項１５】
前記作動流体の少なくとも一つの状態変数は、前記作動流体の圧力であることを特徴とする請求項１に記載のピペット装置。
【請求項１６】
前記複数の作動領域は、マトリックス状に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載のピペット装置。
【請求項１７】
前記複数の状態変数センサが、前記カバー部の端面において、マトリックス状に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載のピペット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定流体とは異なる作動流体が用いられている測定流体の吸引および分注(dispensation)のためのピペット装置に関するものであり、これは半径方向においてシリンダーセクションに沿って作動領域を区分するシリンダーと、第１の軸方向において作動領域を区切るピストンとを有しており、このものにおいて、作動流体は、チャネル軸線に沿って延在しかつ作動流体に関連してチャネル軸線の軸方向セクションに少なくとも沿って、ピストン−シリンダーシステムによって形成されている可変空間を備えた作動領域に収容されるようになっており、シリンダーとピストンとは、ピストン−シリンダーシステムが測定のための軸線方向の長手方向端部領域を有するように、シリンダーとピストンとが互いに対して動作可能となるように配置されており、測定のための軸線方向の長手方向端部領域は、吸引および分注のために開放されており、かつ、作動のための軸線方向の長手方向端部領域は、ピストンによって閉鎖されている。
【背景技術】
【０００２】
一例として挙げると、特許文献１または特許文献２にはそうしたピペット装置が開示されている。また、これらの特許文献には、実施される吸引または／および分注の適切なワークフローに関する結論を導くために、作動流体を圧縮する測定法が開示されている。
【０００３】
上記タイプのピペット装置は、流体、特に液体を非常に正確に測定するために、研究室または工場で用いられている。
【０００４】
収容(すなわち吸引)可能な測定された流体の量は、この場合、ピペット装置における作動空間の最も大きく変更できる空間によって制限される。
【０００５】
そのため、一般的に、いわゆる「ピペットチャネル」をいくつか有するピペット装置が使用されており、そのそれぞれが作動領域を有しかつマトリックス状に行と列をなすように配置されており、ピペットチャネルを形成する構成要素は小型化されており、結果的に、作動領域は、絶対的にだけでなく、さらに作動空間における小さな変更を可能にするピストン−シリンダーシステムのピストンおよびシリンダーの相対運動においても小さな空間を有するようになり、かつこれによって、吸引および分注される計測流体の容量における上限が定められる。
【０００６】
上記特許文献では、従来型の圧力センサが、各ピペットチャネルに、一般的にはその側方に設けられており、場合によっては、ピストン−シリンダーシステムから得られる設置空間が必要とされ、さらに作動空間の最も大きく変更できる空間が低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許出願公開第1 745 851号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第1 412 759号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本願発明の目的は、従来技術で可能であったものに比べ、さらに測定流体を収容可能となっており、かつピストンとシリンダーとの相対運動範囲が実質的に同一となっている、冒頭で述べたタイプのピペット装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、特有のピペット装置によって達成されるものであり、このものにおいて、ピストンは、外側ピストンとして構成されており、かつピストン−シリンダーシステムの作動のための長手方向端部領域において、その外側でシリンダーを取り囲むようになっている。
【００１０】
作動空間をより大きく変更することは、ピストンが、従来のようにシリンダーの内壁においてシリンダーの内部に案内される内側ピストンとして構成された場合に比べて、同じリフト状態下で、ピストンが外側ピストンとして構成されている場合、さらに、ピストンの関与によっても制限される。この場合において従来技術と比べると、本発明のピペット装置と同じリフト状態下にある作動空間に関する差異は、リフトによって多層化されたシリンダーウォールの断面積の空間に対応する。
【００１１】
本発明でなされる作動領域の軸方向セクションに少なくとも沿ってピストン−シリンダーシステムによって形成される作動領域について述べるが、これは、ピストン−シリンダーシステムが作動領域の形成に寄与することを示すことを意図しているだけである。従来技術によって、ピペットチップなどをピストン−シリンダーシステムに連結することは可能である；また、これらのチップは、連結される場合に、作動領域の空間に関与する。
【００１２】
ピストン−シリンダーシステムの内部を始点とすると、ピストン−シリンダーシステムは、ピストンによって第１の軸線方向に区分されており、かつ第１の方向とは反対を向く第２の軸線方向に開放状態となっており、これによって、第２の方向において、作動領域の効果的な増大または低減によって、作動流体の圧力の変更は、測定領域に影響を及ぼすことが可能となり、これにより、測定流体は、作動領域へもしくはそれから案内されるようになる。
【００１３】
上記チャネル軸線は、一般的に、直線的なチャネル軸線である。ただし、曲線特性を有するチャネル軸線であってもよく、これは、特定の目的に対して要求されるものであるが、除外されるべきではない。
【００１４】
「シリンダーセクション」は、延在するシリンダーに沿うピペットチャネルの軸方向セクションを示す。
【００１５】
ピストンの半径方向の内面が、ピストン−シリンダーシステムの作動のための長手方向端部領域の近傍の作動のためのシリンダー端部領域におけるシリンダーの半径方向の外面に対向するように位置させられているため、動作する作動領域に要求されるシールを、ピストンとシリンダーとの間に設けることができ、二つの面の少なくとも一方にシールが設けられており、それは、ピストンとシリンダーとが互いに密閉状態となるようにするために、それぞれが他の一方に対して接しており、それゆえ、外部環境から作動領域が封止される。
【００１６】
チャネル軸線に関連しかつ組み立てられた状態から見た場合に、外側ピストンにシリンダーを収容するために、ピストンは中空部を有することができ、それは、チャネル軸線の周囲に延在するピストンスカートによって半径方向に、かつピストンヘッドによって第１の軸線方向に区分されており、かつそれは、第１の軸線方向とは反対を向く第２の軸線方向においては開口している。
【００１７】
これは、ポット形状の中空部と、特に製造が簡単となるように円筒形状となるよう有利に設計されたピストンスカートとを備えたピストンへと通じている。ただし、これは、ピストンスカートが、テーパー形状となるかまたはその開口長手方向端部からピストンヘッドまで増大していくような形状となるように、ピストンが射出成型工程によって形成される場合に離型ベベリング(面取り部)を備え得るという可能性は除かれるべきではない。
【００１８】
ピストンをリフトする最も大きな可能性を実現できるようにするためには、ピストンヘッドから離間したピストンスカートにおける長手方向端部領域において、または／およびシリンダーの作動のためのシリンダー端部領域において、ピストンとシリンダーとを互いに密閉するために、上述したシールが配置されていることが有利となる。
【００１９】
続いて、作動のためのシリンダー端部領域が、ピストンおよびシリンダーが互いに対して相対運動するようにピストンの中空部内に収容される場合に、ピストン−シリンダーシステムが外側ピストンを有するように容易に構成できる。
【００２０】
ここで、たとえ、ピストンとシリンダーとの両方がピペット装置の固定フレームに動作可能に取り付けられていても、本発明のピペット装置の機能が、ピストンがフレームに固定された状態で設けられておりかつシリンダーが、ピペット装置に動作可能に設けられているか、あるいはそうではないかは重要ではないことが明確であることに留意されたい。
【００２１】
従来技術に関連してすでに述べたように、測定工程の特性に関する結論を導くための作動領域における作動流体の圧力の測定は公知となっている。
【００２２】
従来において、このタイプの圧力センサは、一般的に、シリンダーウォールにおける側方開口部を介して作動領域に結合されている。
【００２３】
また、その圧力は、特に容易に得ることができかつ測定工程の特性に関して重要な、作動流体の好ましい状態変数である。
【００２４】
さらに、それは、ピペット装置に関して、できる限りセンサと測定流体との相互干渉、特に相互汚染およびセンサの機能故障を避けるために、センサが、作動領域における作動流体の取り込みの実際の位置から最も長くすることができる距離に設けられている場合に有利となる。そのため、本発明によって提供されるピペット装置を用いる測定工程のしっかりとしたモニタリングをするために、ピストンにセンサ(作動流体の少なくとも一つの状態変数(好ましくはその圧力)を取得するよう構成されたセンサ)が収容されていることに留意されたい。
【００２５】
例えば、作動流体の温度または／および密度を、異なる、または付加的な状態変数として取得することができる。
【００２６】
上述したように、本発明のピペット装置の外側ピストンは、中空部を備えるよう構成されており、それによって、ピストンにセンサを取り付けるために、状態変数を取得するためのセンサが設けられる場所における開口部を有するよう、中空部を区分するピストンウォールが設けることができる。
【００２７】
センサを使用するピストンウォールにおける開口部を閉鎖することは、ピストンにセンサを取り付けるために、特に機能的に信頼できかつ空間を節約するという付加機能も含む。これによって、かなりの量の空間が節約できるため、センサが、ピストンの中空部を区切るピストンウォールの一部を形成することが特に好ましい。これは、支持体などを用いる必要があるのならば、センサがピストンウォールの一部を形成する場合だけでなく、センサが開口部を閉鎖するようピストン−シリンダーシステムに対して少なくとも直接取り付けられる場合を包含すべきではない。
【００２８】
センサは、特に簡単化されかつ空間を節約する様式で、ピストンヘッドの領域に配置されており、さらにそれは、ピストンヘッドの一部を形成することもできる。これを実現するために、ピストンを、少なくとも一つの貫通ホールを有するケーシング部材および片側にある少なくとも一つの貫通ホールを閉鎖する様式でケーシング部材に連結されるカバー部材となる、少なくとも二つの部材に形成するよう設計できる。チャネル軸線に対して、カバー部材が、軸線方向を向くピストンの境界面を形成する一方で、ケーシング部材は、ピストンを用いて形成されたピストン−シリンダーシステムの半径方向の壁を形成する。
【００２９】
ごく一般的に言うと、センサは、実際のチャネル軸線をそれが通過するように、空間節約様式で配置することができる。
【００３０】
この場合、作動流体の状態変数を得るための少なくとも一つのセンサを、カバー部材に設けることができる。好ましくは、センサは、ピペット装置が組み立てられた状態において、ケーシング部材における貫通ホールと軸線方向に一列に位置させられるポイントに配置可能となっており、つまり、カバー部材の近傍の端部領域における貫通ホールを区切るためのケーシング部材の境界壁内に放射状に配置できるようになっている。ケーシング部材とカバー部材とのそうした組み合わせによって、多数の外側ピストンが、一つのケーシング部材および一つのカバー部材から形成可能となるように、複合ピペットヘッドに適した外側ピストンを形成することもできるようになる。
【００３１】
上記ピペット装置の効率を高めるために、ピペット装置は、好ましくはマトリックス状に配置された複数の作動領域を備えたピペットヘッドを有することができる。そうしたマトリックスは、列および行が互いに直交する状態となるよう設計されたマトリックスであることが好ましい。個々の作動領域は、一般的に、互いに独立しているように設計されている。
【００３２】
この場合、測定工程の精度管理は、作動流体の状態変数を取得するセンサが、それぞれの作動領域に設けられている場合には、特に、容易にかつ十分になすことができる。
【００３３】
上述したように、複数の外側ピストンを形成するケーシング部材は、有孔プレートとして設計可能である。その過程において、衝突を防ぐためかつシールのための安全距離を加えることが必要であれば、有孔プレートの厚さは、ケーシング部材の厚さが外側ピストンの要求リフトに対応するように、外側ピストンの要求リフトに適合するよう調整可能である。
【００３４】
さらに、複数の状態変数センサをカバー部材に配置することも可能であるが、これらのセンサは、マトリックス状に配置されることも好ましい；その構成が正確になされることによって、外側ピストンの形成された構成と対応するようなる。カバー部材の端面の表面における状態変数センサを著しく簡単に配置することができ、カバー部材が、状態変数センサが内部に収容される中空部に加えさらに貫通ホールを有する可能性は除かれるべきではない。
【００３５】
ラインは、少なくとも一つの状態変数センサを状態変数センサによって供給される信号を処理する制御または／およびコンピュータユニットへ接続する。
【００３６】
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明のピペット装置の主要部の縦断面図である。
【図２】図１におけるピペット装置の領域IIの拡大断面図である。
【図３】図１におけるピペット装置の領域IIIの拡大断面図である。
【図４】図１におけるピペット装置の領域IVの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１には、本発明のピペット装置の主要部が、概略的に１０で示されている。これは、ピペットチャネル１２が１０×２４の直交マトリックスの状態となるように構成されている３８４ものピペットチャネル１２を備えた複数のピペットヘッドである。
【００３９】
各ピペットチャネル１２は、ピペット装置１０の測定側の長手方向端部１４から、当該装置の作動側の長手方向端部１６へと向かって、チャネル軸線Ｋに沿って延在している。
【００４０】
本発明のピペット装置１０の詳細として、中央キャリアプレート１８から説明するが、これはフレームに固定されており、このものにおいて、金属製シリンダー２０が絶縁性エラストマーからなる遮断要素２２に収容されている。シリンダー２０は中空シリンダーとして構成されており、そのためシリンダー２０は、静止状態(すなわちフレームに固定された状態)でキャリアプレート１８に収容されている。絶縁性遮断要素２２は、導電性シリンダー２０を導電性キャリアプレート１８から絶縁するために使用されており、ゆえに、各ピペットチャネル１２に関して独立的に静電空間式液面検出(ｃＬＬＤ)をすることが可能となる。
【００４１】
静電空間式液面検出のために、ピペットチャネル１２は、単一のライン連結部材２３に連結されているが、簡潔にするために、そのうちの一つのみを示す。
【００４２】
図１では、ピペットチップ(図１から図４には図示せず)を公知の方法でピペット装置１０の連結端部２６へ連結することを可能にする圧縮プレート２４が、フレームに固定されたキャリアプレート１８の下方に配置されており、かつそれは、チャネル軸線Ｋに沿って、キャリアプレート１８に対して動作可能となっている。
【００４３】
キャリアプレート１８に対して、チャネル軸線Ｋに沿って動作可能な除去プレート(stripping-off plate)３０は、ピペットチャネル１２の連結端部２６からのピペットチップの引き抜きの安全性を確実なものとし、かつゆえに、図１に示す複数のピペットヘッドからのピペットチップの分離を確実なものとする。
【００４４】
シリンダー２０は、キャリアプレート１８と同様に、圧縮プレート２４からの絶縁のために、圧縮プレート２４における絶縁性要素３２によって取り囲まれている。ただし、キャリアプレート１８と対象的に、圧縮プレート２４における絶縁性要素３２は、シリンダー２０に対する圧縮プレート２４の相対運動を妨げるように、シリンダー２０から半径方向に間隔をおいて配置されている。
【００４５】
ピペットチャネル１２は、それぞれ、連結端部２６の近傍に圧縮リング３４を有しており、このリングは、圧縮ケーシング２８を分離すると同時に、圧縮プレート２４の軸方向の運動によって軸方向(図１および図２における下方向)に圧縮されるものであり、したがって、それは、その横方向の収縮特性によって半径方向に伸張し、それによって、ピペットチップは、ピペットチップが連結しにくくなる幾何学的形状(negative bonding geometry)に構成されているため、ピペットチャネル１２の連結端部２６における摩擦および／または応力によって保持されるようになっており、当該幾何学的形状は、連結された状態での外側において半径方向に圧縮リング３４を取り囲むようになっている。
【００４６】
図１には、図１におけるキャリアプレート１８の上側に測定プレート３６が設けられている状態を示すが、測定プレート３６は、チャネル軸線Ｋに沿ってキャリアプレート１８に対して動作可能である。この測定プレート３６は、一部だけが図示された運動作動機構３８を用いてチャネル軸線Ｋの方向にキャリアプレート１８に対して相対動作するように駆動可能であり、外側において半径方向および軸線方向に、シリンダー２０の作動のためのシリンダー長手方向端部２０ａを取り囲む複数の外側ピストンを形成する。
【００４７】
測定プレート３６によって形成された外側ピストン４０は、中空部４２を有しており、この中に、シリンダー２０の作動のためのシリンダー長手方向端部２０ａの領域が収容されている。
【００４８】
したがって、すべてのピペットチャネル１２は、作動流体で満たされたピストン４０の中空部４２の空間と、シリンダー２０の中空領域における内部空間(図１ないし図４には図示せず)とによって形成された作動領域４４を備えており、したがって、これは、シリンダー２０の測定のためのシリンダー長手方向端部２０ｂまで少なくとも延在している。実際には、作動領域は、ピペットチャネル１２の軸線方向の長手方向端部まで、つまり連結端部２６の開口部まで延在しており、ピペットチップに連結している場合には、そこからピペットチップへ向かって延在している。
【００４９】
ただし、ピストン４０とシリンダー２０とによって囲まれた作動領域４４のその部分は、特に本発明に関係するものである。
【００５０】
ピストン４０の円筒形の内壁は、ピストンとシリンダーとが互いに絶縁されるように円筒形絶縁性要素４６によって形成されている。
【００５１】
図１から図４に示す実施例ではシール５２が設けられており、これは、シリンダー２０の周囲に延在しており、かつピストンヘッド４８から離れたピストン４０の長手方向端部５０におけるピストン４０のそれぞれにおいて、シリンダー２０の外壁に対して密閉状態をもたらすように固定されており、そしてこのシールは、外部環境からピストン４０とシリンダー２０との間の作動領域を密閉する。
【００５２】
実施例において、測定プレート３６は、いくつかの部材から、主に複数の貫通ホール５６を備えたケーシング部材５４によって形成されており、ゆえに、測定プレート３６は、所定の厚さを備えた有孔プレートとなるように構成されている。
【００５３】
開始ポイントとして作動領域４４を使用すると、ケーシング部材５４は、第１の方向Ｅにおいてカバー部材５８によって閉鎖されており、カバー部材５８とケーシング部材５６との間の接触ポイントにおいて、作動領域４４を密閉するために、貫通ホール６２を備えたシールマット６０が設けられている。
【００５４】
ケーシング部材５４の貫通孔５６に対応するように、圧力センサ６４が、それぞれのピペットチャネル１２のためにカバー部材５８内に配置される。図４にのみ図示したこの圧力センサ６４は、シールマット６０の貫通ホール６２を閉鎖し、それゆえ、ピストンヘッド６６の一部を形成する。
【００５５】
圧力センサ６４は、信号線(図示せず)を介して圧力センサ６４によってもたらされた信号を評価するためのコンピュータユニットに接続されている。
【符号の説明】
【００５６】
１０  ピペット装置
１２  ピペットチャネル
１４  測定側長手方向端部
１６  作動側長手方向端部
１８  中央キャリアプレート
２０  金属製シリンダー
２０ａ，２０ｂ  シリンダー長手方向端部
２２  絶縁要素
２３  連結部材
２４  圧縮プレート
２６  連結端部
２８  圧縮ケーシング
３０  除去プレート
３２  絶縁性要素
３４  圧縮リング
３６  測定プレート
３８  運動作動機構
４０  ピストン
４２  中空部
４４  作動領域
４６  円筒形絶縁性要素
４８  ピストンヘッド
５０  長手方向端部
５２  シール
５４  ケーシング部材
５６  貫通孔
５８  カバー部材
６０  シールマット
６２  貫通ホール
６４  圧力センサ
６６  ピストンヘッド
Ｅ  第１の方向
Ｋ  チャネル軸線
【図１】
0004855496.tif 000002
【図２】
0004855496.tif 000003
【図３】
0004855496.tif 000004
【図４】
0004855496.tif 000005