專利名稱：毛細(xì)管分注器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種毛細(xì)管分注器。
背景技術(shù)：
由專利文獻(xiàn)GB23 686 40B公開(kāi)了一種用于分注微小體積的分注器，其配備有如下毛細(xì)管，利用這些毛細(xì)管通過(guò)毛細(xì)效應(yīng)吸收要分注的液體。為了分注儲(chǔ)存在毛細(xì)管中的液體，在毛細(xì)管的一個(gè)端部上產(chǎn)生過(guò)壓。這可以單個(gè)地但優(yōu)選在所有毛細(xì)管上共同地進(jìn)行，其方式是將毛細(xì)管與共同的壓力室連接。
在此所描述的分注器由多個(gè)兩側(cè)打開(kāi)的毛細(xì)管、壓縮空氣供給裝置、用于開(kāi)關(guān)壓縮空氣的閥和壓力室構(gòu)成，該壓力室由具有壓縮空氣入口的上部件和保持毛細(xì)管的下部件構(gòu)成。壓力室的上部件和下部件相對(duì)彼此密封，從而在壓力室施加壓縮空氣的情況下使壓縮空氣均勻地分布到毛細(xì)管上并且將在毛細(xì)管中的液體排出。
這種毛細(xì)管分注器的主要缺點(diǎn)是，毛細(xì)管并行地通過(guò)共同的壓力供給裝置來(lái)排空。為了可靠地將所有毛細(xì)管完全排空，需要在高的壓力下工作，因?yàn)橐雅趴盏拿?xì)管起到“短路”作用并且壓縮空氣可以以相對(duì)較低的阻力通過(guò)這些已排空的毛細(xì)管瀉出。在此情況下典型的工作壓力為15-25磅每平方英寸(psi)或1.0-1.7巴。
溢流的空氣在此情況下以每秒數(shù)米的速度流出毛細(xì)管，并且所排出的空氣體積依賴于壓力室的大小、所施加的壓力的大小和毛細(xì)管的數(shù)量可能是幾毫升。實(shí)際情況極大地限制了該技術(shù)的利用。
將分立的液滴放出到“光滑”表面例如載片上是非常困難的或根本不可能的，因?yàn)橐缌鞯目諝馐挂旱畏稚⒉⑶曳植嫉皆撁嫔稀Ｒ虼?，只還能考慮在所謂的微量滴定板的凹處(槽)中來(lái)放出。但在此也有如下限制，即，這樣只能放出到空槽中，因?yàn)樵谝缌鞯目諝膺M(jìn)到已填充液體的槽中時(shí)會(huì)形成濺灑，這導(dǎo)致在各個(gè)槽之間所謂的串?dāng)_，也稱作交叉污染。
因此，這種毛細(xì)管分注器純粹針對(duì)放出液體到空槽中而設(shè)計(jì)。然而由此并未完全解決交叉污染的問(wèn)題。毛細(xì)管不會(huì)馬上被完全排空。在液體排出時(shí)，液體膜殘留在毛細(xì)管內(nèi)側(cè)上，該液體膜由于重力和溢流的空氣而緩慢地朝向毛細(xì)管端部運(yùn)動(dòng)。在此，由于空氣的高的流動(dòng)速度，該液體膜會(huì)被霧化成氣溶膠。該氣溶膠由于包含高濃度的活化物質(zhì)或利用足夠敏感的測(cè)量系統(tǒng)也可以被檢測(cè)為交叉污染。
在液體處理系統(tǒng)的領(lǐng)域中已公知了所謂的氣墊移液器(Luftpolsterpipetten),其在使用活塞氣缸單元的情況·下可以在與其連接的移液器尖端中吸收液體并且可以從該移液器尖端中放出液體。
移液器尖端在此情況下附著在內(nèi)氣缸的端側(cè)中的開(kāi)口上?；钊趦?nèi)氣缸內(nèi)部以能在共同的軸線上運(yùn)動(dòng)的方式布置并且相對(duì)于該內(nèi)氣缸密封。通過(guò)活塞在內(nèi)氣缸內(nèi)部提升或降低來(lái)減小或增大內(nèi)氣缸的與移液器尖端連接的自由體積，由此可以通過(guò)移液器尖端與體積改變相應(yīng)地吸收或放出液體。
如果代替移液器尖端而安裝毛細(xì)管，那么由于內(nèi)氣缸的自由體積相對(duì)于毛細(xì)管的體積比較大，所以毛細(xì)管已經(jīng)由于毛細(xì)效應(yīng)在浸沒(méi)到液體中的情況下自主地填充。于是不需要活塞在內(nèi)氣缸中提升以便通過(guò)毛細(xì)管吸收液體。
然而，毛細(xì)管的排空根據(jù)空氣壓排的原理來(lái)進(jìn)行，其方式是通過(guò)活塞在內(nèi)氣缸中的降低來(lái)縮小自由的氣缸體積并且由此將其中的空氣通過(guò)毛細(xì)管壓出。
當(dāng)為每個(gè)單個(gè)毛細(xì)管設(shè)置一個(gè)活塞時(shí)，空氣壓排可以非常精細(xì)地配量。這能夠?qū)崿F(xiàn)在自由毛細(xì)管端部上形成液滴，該液滴可以有針對(duì)性地通過(guò)與例如載片接觸而被移液。
如果活塞的加速度和能達(dá)到的速度足夠大，那么也可以無(wú)接觸地放出即自由飛行的液滴/液體束。在此情況下單個(gè)毛細(xì)管所需的壓力小于在使所有毛細(xì)管共同排氣時(shí)的壓力，因?yàn)樵搲毫Σ槐厝缬捎诳赡艿摹岸搪贰?如這種短路在現(xiàn)有技術(shù)的描述中被闡述的那樣)所需的那樣超規(guī)格設(shè)計(jì)。
被活塞壓排的內(nèi)氣缸的自由的體積以及因此從毛細(xì)管中溢流的空氣在實(shí)驗(yàn)中小于50 μ 1，并且因此是利用所有毛細(xì)管與一個(gè)壓力室連接的毛細(xì)管分注器時(shí)的二十分之一至兩百分之一。
在較小壓力和由此較小放出速度的同時(shí)所給出的較小的空氣體積不僅能夠?qū)崿F(xiàn)分注到光滑的表面上，而且也可以分注到已含有液體的容器、如微量滴定板的槽中。氣溶膠形成由此也在很大程度上避免了。
由于所提到的優(yōu)點(diǎn)，貌似會(huì)促使本領(lǐng)域技術(shù)人員去使用分別與毛細(xì)管連接的活塞氣缸單元。然而與毛細(xì)管而不是與移液器連接所帶來(lái)的缺點(diǎn)導(dǎo)致本領(lǐng)域技術(shù)人員偏離該構(gòu)思。
在每次放出之后，在避免不期望的液體吸收的情況下必須使活塞在重新放出之前再次復(fù)位到初始位 置中。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是找到一種毛細(xì)管分注器，其具有至少一個(gè)活塞氣缸單元，并且在該毛細(xì)管分注器中通過(guò)結(jié)構(gòu)上的措施可靠地避免無(wú)意地吸收液體。
具有優(yōu)點(diǎn)地，毛細(xì)管分注器要能僅以微小的結(jié)構(gòu)上的改變來(lái)修改，以便可選地針對(duì)即使于液體中無(wú)接觸地發(fā)出或在接觸毛細(xì)管的情況下的發(fā)出來(lái)優(yōu)化毛細(xì)管分注器。
具有優(yōu)點(diǎn)地，毛細(xì)管要能以高的重復(fù)率快速更換。該任務(wù)對(duì)于毛細(xì)管分注器來(lái)說(shuō)利用權(quán)利要求1的特征來(lái)解決。具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行描述。


以下將參照實(shí)施例借助附圖詳細(xì)地闡述本發(fā)明。為此:
圖1a示出毛細(xì)管分注器的組件的立體視圖1b示出根據(jù)圖1a的組件的詳細(xì)視圖2示出根據(jù)圖1a的組件的截面圖示；
圖3a示出具有借助活塞密封板6進(jìn)行活塞密封的第一實(shí)施形式的處于活塞組件15的上端位置中的活塞氣缸單元17 ；
圖3b示出處于活塞組件15的下端位置中的根據(jù)圖3a的活塞氣缸單元；
圖4a示出具有借助球體12進(jìn)行活塞密封的第二實(shí)施形式的處于活塞組件15的上端位置中的活塞氣缸單元17的局部圖4b示出具有借助球體12進(jìn)行活塞密封的第二實(shí)施形式的處于活塞組件15的下端位置中的活塞氣缸單元17的局部圖5示出具有閥14的活塞氣缸單元17。
具體實(shí)施方式
基本上，根據(jù)本發(fā)明的毛細(xì)管分注器可以配備有僅一個(gè)毛細(xì)管、多個(gè)排成一行布置的毛細(xì)管或多個(gè)在矩陣中布置的毛細(xì)管。毛細(xì)管可以分別配屬于活塞氣缸單元，或多個(gè)毛細(xì)管與共同的氣缸連接并且由此配屬于共同的活塞氣缸單元17。
因?yàn)槊?xì)管分注器基本上如下這樣安置，S卩。使它在地球引力的方向上分注，所以在接下來(lái)的闡述中如“上”或“下”的表述是明確的。這些表述當(dāng)毛細(xì)管分注器不在垂直方向上被起作用地操作時(shí)也應(yīng)如此理解，為此尤其應(yīng)用于具有僅一個(gè)毛細(xì)管的毛細(xì)管分注器。
當(dāng)接下來(lái)借助活塞氣缸單元17來(lái)描述毛細(xì)管分注器的結(jié)構(gòu)和作用方式時(shí)，那么對(duì)此的說(shuō)明分別適用于所有的毛細(xì)管分注器的活塞氣缸單元。
基本上，根據(jù)本發(fā)明的毛細(xì)管分注器具有至少一個(gè)活塞氣缸單元17，其由具有內(nèi)氣缸1.1的氣缸組件16和具有活塞5的活塞組件15構(gòu)成。內(nèi)氣缸1.1和活塞5彼此同軸地布置在軸線A上，其中，活塞5相對(duì)于內(nèi)氣缸1.1密封，在這個(gè)內(nèi)氣缸內(nèi)能沿著軸線A運(yùn)動(dòng)一個(gè)沖程?；旧?，可以手動(dòng)地導(dǎo)引這種運(yùn)動(dòng)，但尤其當(dāng)毛細(xì)管分注器具有較大數(shù)量的毛細(xì)管8時(shí)，可以以電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式控制這種運(yùn)動(dòng)，為此毛細(xì)管分注器具有驅(qū)動(dòng)裝置和控制>j-U ρ α裝直。
對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)重要的是，活塞5是如下空心活塞，該空心活塞在其開(kāi)始朝向活塞組件15的上端位置運(yùn)動(dòng)時(shí)被打開(kāi)并且然后在沖程的長(zhǎng)度上保持兩側(cè)打開(kāi)。
在朝向活塞組件15的下端位置運(yùn)動(dòng)期間，活塞5在開(kāi)始時(shí)被單側(cè)封閉并且在沖程的整個(gè)長(zhǎng)度上保持單側(cè)封閉?；钊M件15的上端位置和下端位置限制沖程。內(nèi)氣缸1.1與至少一個(gè)毛細(xì)管8以氣動(dòng) 方式連接。
因?yàn)榛钊?在其朝向活塞組件15的上端位置運(yùn)動(dòng)期間是打開(kāi)的并且活塞氣缸單元17由此是開(kāi)放系統(tǒng)，所以在活塞5朝向活塞組件15的上端位置運(yùn)動(dòng)期間在至少一個(gè)毛細(xì)管8的與內(nèi)氣缸1.1連接的端部上的壓力比不變。該運(yùn)動(dòng)由此對(duì)在毛細(xì)管8上的壓力比沒(méi)有影響。也就是說(shuō)，毛細(xì)管8可以是已經(jīng)填充的，或同時(shí)只要它用其另外的端部(接下來(lái)稱為自由端部)與液體接觸，就可以僅通過(guò)毛細(xì)效應(yīng)來(lái)填充。
在活塞5朝向活塞組件15的下端位置運(yùn)動(dòng)期間，該活塞是閉合的并且活塞氣缸單元17由此是閉合系統(tǒng)。在活塞氣缸單元17中的空氣被壓縮，由此在活塞5朝向活塞組件15的下端位置運(yùn)動(dòng)期間在至少一個(gè)毛細(xì)管8的與內(nèi)氣缸1.1連接的端部上的壓力不斷提高。空氣通過(guò)至少一個(gè)毛細(xì)管8瀉出，由此位于其中的液體被吹出。
因?yàn)榛钊?在毛細(xì)管8每次排空之后必須被打開(kāi)(排氣)，也就是說(shuō)，活塞組件15必須在活塞組件15的上端位置的方向上運(yùn)動(dòng)沖程的至少一小部分，所以具有優(yōu)點(diǎn)的是，當(dāng)活塞5和內(nèi)氣缸1.1在其長(zhǎng)度和其橫截面上如下這樣確定規(guī)格，即，使沖程恰好足以將毛細(xì)管8排空。這樣，排空和排氣充分利用完整的沖程并且內(nèi)氣缸1.1和活塞5可以盡可能小地確定規(guī)格。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)清楚的是，確定規(guī)格也可以如下這樣進(jìn)行，S卩，使一個(gè)沖程足以將毛細(xì)管8多次排空。為了將毛細(xì)管8排氣并且再填充，于是活塞組件15在活塞組件15的上端位置的方向上僅提升一點(diǎn)，從而使毛細(xì)管8打開(kāi)。
因?yàn)樵趦?nèi)氣缸1.1中的壓力并非突然升高并且也僅是比較小的，所以液體也可能被放出到已有液體的容器中，而不會(huì)由此出現(xiàn)所謂的串?dāng)_，如在對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的說(shuō)明中所描述的那樣。當(dāng)在內(nèi)氣缸1.1與毛細(xì)管8之間的連接中設(shè)置有閥14時(shí)，脈沖式放出是可能的。
基本上，在哪里封閉活塞5對(duì)于活塞氣缸單元17的作用方式來(lái)說(shuō)是不重要的。這在原理上可以在活塞5在內(nèi)氣缸1.1中引導(dǎo)的下端部上，在活塞5的上端部?jī)?nèi)的任何位置或優(yōu)選在活塞5的上端部上進(jìn)行。
優(yōu)選借助活塞密封裝置進(jìn)行封閉?；钊?要么直接用構(gòu)建在上端部上的具有優(yōu)點(diǎn)地倒圓地構(gòu)建的端面靠置到活塞密封裝置上，要么活塞5的密封直接通過(guò)將圍繞活塞5的端部設(shè)置的、相對(duì)于其周邊密封的活塞頭5.1靠置到活塞密封張上的方式來(lái)進(jìn)行。最后提及的方案具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，通過(guò)對(duì)活塞頭5.1確定尺寸可以提供更寬的靠置面。活塞密封裝置優(yōu)選可以實(shí)施為活塞密封板6，該活塞密封板由彈性材料例如合成橡膠構(gòu)成。所有活塞5的密封然后具有優(yōu)點(diǎn)地利用相同的活塞密封板6來(lái)進(jìn)行。代替地，也可以使用各個(gè)錐體或球體12作為活塞密封裝置。這些錐體或球體12可以例如由玻璃、陶瓷構(gòu)成或同樣優(yōu)選可以由彈性材料構(gòu)成。借助活塞頭5.1，活塞5懸掛在活塞組件15中。
接下來(lái)描述幾個(gè)通過(guò)各種不同部件如頭密封件、活塞頭5.1、閥14和毛細(xì)管保持器7的不同的結(jié)構(gòu)上的實(shí)施形式來(lái)區(qū)分的實(shí)施例。不同部件的不同實(shí)施形式能彼此組合，即使在這里沒(méi)有詳細(xì)提及可能組合的每一種。
最為符合對(duì)放出最小體積的精度和快速性的要求的一種具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例是帶有大量毛細(xì)管8的毛細(xì)管分配器，這些毛細(xì)管與商用標(biāo)準(zhǔn)的微量滴定盤(pán)的槽彼此相應(yīng)地布置在矩陣中，并且對(duì)于每個(gè)毛細(xì)管8存在有一個(gè)活塞氣缸單元17。
在第一實(shí)施例中參照?qǐng)D1-3要闡述這樣的毛細(xì)管分配器。
圖1a中示出的具有呈矩陣形布置的毛細(xì)管8的毛細(xì)管分配器具有承載板1、壓板2和活塞保持板3以及間接通過(guò)密封墊10靠置在承載板I上的倉(cāng)匣9，在該倉(cāng)匣中毛細(xì)管保持器7連同毛細(xì)管8以懸掛方式、力鎖合地靠置在密封墊10上。
對(duì)于每個(gè)毛細(xì)管8設(shè)置有一個(gè)活塞氣缸單元17，活塞氣缸單元17分別布置在軸線A上。在圖1a中示例性地繪出了軸線A中的一條軸線A。為了可以看到活塞保持板3，在圖1a中沒(méi)有示出遮蓋活塞保持板3的活塞密封板6和布置在活塞密封板6上的止擋板4,它們同樣配屬于活塞氣缸單兀17。
在承載板I中所示的留空部針對(duì)(自動(dòng)化運(yùn)行所需的組件如控制組件)電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置而設(shè)置。承載板I同時(shí)形成在此未示出的殼體的下側(cè)。
活塞氣缸單元17的不同實(shí)施例可以在圖2至圖5中作為截面圖示看到。
在圖3a和圖3b中示出了活塞氣缸單元17的第一實(shí)施形式，其中，在圖3a中示出了處于上端位置 中的活塞組件15而在圖3b中示出了處于下端位置中的活塞組件15。
活塞氣缸單兀17王要包括內(nèi)氣缸1.1和活塞5，該活塞5與內(nèi)氣缸1.1在共問(wèn)的軸線A上同心地布置在這個(gè)內(nèi)氣缸中。同樣在軸線A上設(shè)置有毛細(xì)管8，其與內(nèi)氣缸1.1以氣動(dòng)方式連接?；钊?是兩側(cè)打開(kāi)的空心活塞，該空心活塞能單側(cè)封閉。
活塞氣缸單元17的內(nèi)氣缸1.1由在承載板I中的穿通孔形成。穿通孔如所示那樣可以是分級(jí)的孔，其包括:具有較大內(nèi)直徑的區(qū)段，活塞5在該區(qū)段中運(yùn)行；和具有較小直徑的區(qū)段，以便形成通道，該通道的直徑大于毛細(xì)管8的直徑，但小于構(gòu)建在毛細(xì)管保持器7上的尖端束7.2的直徑?；钊?在其中運(yùn)行的區(qū)段的長(zhǎng)度依賴于沖程和活塞頭5.1在活塞板3的凹部3.1中所具有軸向間隙來(lái)選擇，該區(qū)段的長(zhǎng)度與活塞5的直徑結(jié)合確定最大的發(fā)出體積。毛細(xì)管8布置在其中的格柵越小，不可避免地必須將內(nèi)氣缸1.1的直徑確定得越小并且因此活塞5在其中運(yùn)行的區(qū)段的長(zhǎng)度必須越大。
為了將活塞5相對(duì)于內(nèi)氣缸1.1密封，在壓板2與承載板I之間設(shè)置有將活塞5密封包圍的密封套筒11。
具有以呈矩陣形布置構(gòu)建的內(nèi)氣缸1.1的承載板1、具有以與內(nèi)氣缸1.1相同布置的穿通孔的壓板2和相應(yīng)數(shù)量的密封套筒11共同形成與存在的毛細(xì)管8相同數(shù)量的氣缸組件16。
活塞氣缸單元17的活塞5是如下空心活塞,在該空心活塞的上端部上安裝或構(gòu)建有活塞頭5.1?；钊^5.1如軸環(huán)那樣包圍活塞5的上端部，并且具有兩個(gè)垂直于軸線A分布的端面5.1.1和5.1.2?；钊^5.1可以通過(guò)下端面5.1.1平放在活塞保持板3的凹部3.1中，該凹部比活塞頭5.1的高度更深。由此，活塞頭5.1在軸線A的方向上具有軸向間隙，該間隙等于在活塞頭5.1的高度與凹部3.1的深度之間的差。上端面5.1.2凸出超過(guò)活塞5的上端部，由此上端面5.1.2可以靠置到實(shí)施為活塞密封板6的活塞密封裝置上。
基本上，活塞5的上端部也可以凸出超過(guò)上端面5.1.2，由此活塞5的上端部可以靠置到活塞密封板6上。
如從圖1a顯而易見(jiàn)的是，活塞保持板3的上側(cè)具有大量以與毛細(xì)管8相同的呈矩陣形的格柵形式的凹部3.1。分別排成一行布置的凹部3.1通過(guò)凹槽3.2彼此連接，這些凹槽與實(shí)施為活塞密封板6的平放的活塞密封裝置共同形成空氣通道。在活塞密封板6之上布置有止擋板4，該止擋板間接通過(guò)活塞密封板6經(jīng)由可松脫的連接固定在活塞保持板3上。
活塞保持板3和止擋板4能共同沿著軸線A相對(duì)于固定不動(dòng)的承載板I運(yùn)動(dòng)，由此活塞5在內(nèi)氣缸1.1中可以與沖程的長(zhǎng)度相應(yīng)地提升和降低。
活塞保持板3、活塞密`封板6、止擋板4以及具有分別設(shè)置在其上的活塞頭5.1的活塞5共同形成與存在的毛細(xì)管8相同數(shù)量的活塞組件15。
配屬于活塞氣缸單元17的毛細(xì)管8與內(nèi)氣缸1.1以氣動(dòng)方式連接。基本上在此可考慮如下任何類型的連接，這種連接是相對(duì)于周圍環(huán)境密封的連接。
為了將呈矩陣形布置的毛細(xì)管8與毛細(xì)管分注器連接，毛細(xì)管8引入具有彼此相應(yīng)的格柵間距的倉(cāng)匣9中，并且該倉(cāng)匣9通過(guò)密封墊10間接力鎖合地靠置在承載板I上。接下來(lái)，術(shù)語(yǔ)“倉(cāng)匣” 9要代表如下平面板，在該平面板中布置有毛細(xì)管8，不依賴于這些毛細(xì)管如何保持在板中以及它們是否可松脫地或者說(shuō)不可松脫地附著地或不附著地保持在板中。
在比較不具有優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例中，毛細(xì)管8可以例如牢固地進(jìn)入倉(cāng)匣9中。在此缺點(diǎn)是，受損的、破裂的或阻塞的毛細(xì)管8不能被更換，這必要時(shí)需要更換整個(gè)倉(cāng)匣9。
代替地，毛細(xì)管8也可以單獨(dú)地嵌裝在桿(例如由塑料構(gòu)成)中，并且通過(guò)設(shè)置在這個(gè)桿上的可松脫的螺紋連接、夾持連接或插接連接可松脫地固定在倉(cāng)匣9中。對(duì)于上述解決方案來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的優(yōu)點(diǎn)在于，單獨(dú)且簡(jiǎn)單地替換具有桿的毛細(xì)管8，該桿與倉(cāng)匣9形狀鎖合和/或力鎖合地連接。缺點(diǎn)是，這種連接不能任意地頻繁松脫而不磨損，并且用于加固這種連接的吸合力既不允許過(guò)大也不允許過(guò)小，以便一方面不損傷桿而另一方面保證牢固的配合。
用于嵌裝毛細(xì)管8的具有優(yōu)點(diǎn)的解決方案提出將這些毛細(xì)管分別引入毛細(xì)管保持器7中，該毛細(xì)管保持器如移液器尖端那樣實(shí)施并且在圖3a和3b中示出。毛細(xì)管保持器由管狀的尖端部分7.1和構(gòu)建在該尖端部分7.1在分注方向上靠后的端部上的尖端束7.2構(gòu)成，該尖端束具有面向尖端部分7.1的后端側(cè)和前端側(cè)。
毛細(xì)管保持器7可以用其尖端部分7.1插入在倉(cāng)匣9中的為此設(shè)置的洞孔中，直至尖端束7.2的后端側(cè)靠置在倉(cāng)匣9上并且毛細(xì)管保持器7以最小徑向間隙懸掛在倉(cāng)匣9中。為了更換毛細(xì)管保持器7并且由此更換毛細(xì)管8，不必松脫連接，而是僅通過(guò)無(wú)阻力地提升而將毛細(xì)管保持器7從倉(cāng)匣9中拉出，因此更換不會(huì)引起的毛細(xì)管保持器7的機(jī)械負(fù)荷并且由此不會(huì)引起由于更換造成的磨損。
毛細(xì)管8附著在毛細(xì)管保持器7的前端部上，至少略微凸出超過(guò)該前端部。毛細(xì)管可以例如粘貼或壓入。毛細(xì)管保持器7也可以具有優(yōu)點(diǎn)地制造成具有作為插入件的毛細(xì)管8的整體的注塑件。
倉(cāng)匣9能定位和附著在承載板I上，更確切地說(shuō)，使尖端束7.2的前端側(cè)力鎖合地靠置到密封墊10上。
毛細(xì)管8優(yōu)選由玻璃構(gòu)成，但也可以由其他材料例如塑料或陶瓷構(gòu)成，其中，必須保證的是，要分注的液體的毛細(xì)上升高度足以將毛細(xì)管8完全填充。毛細(xì)上升高度h通過(guò)如下公式來(lái)計(jì)算:.2rcos0
h 二-—
在此，y是液體的表面張力，Θ是潤(rùn)濕角，P是液體的密度，g是重力加速度以及R是毛細(xì)管8的內(nèi)半徑。
毛細(xì)管8優(yōu)選具有疏水的外涂層，以便在從液體中提起時(shí)盡可能阻止液體粘附以及在毛細(xì)管端部上形 成液滴時(shí)抑制液體在毛細(xì)管8的外側(cè)上爬高。特別具有優(yōu)點(diǎn)的是含氟聚合物構(gòu)成的涂層。
具有優(yōu)點(diǎn)地，毛細(xì)管8或其自由端部盡可能薄壁地實(shí)施，以便使在毛細(xì)管端部上的端面最小化并且由此使液體在端面上的粘附能力最小化。
接下來(lái)借助如在圖3a和圖3b中所示的活塞氣缸單元17的功能結(jié)合所示的毛細(xì)管8闡述根據(jù)本發(fā)明的毛細(xì)管分注器的工作方式。
在分注過(guò)程開(kāi)始時(shí)，活塞組件15處于上端位置中，如在圖3a中所示?；钊^5.1處于在活塞保持板3中的凹部3.1的底部上。在活塞5中，其下端部處于內(nèi)氣缸1.1中，而其上端部通過(guò)空氣通道與大氣連接，因此在內(nèi)氣缸1.1中周圍環(huán)境壓力處于主導(dǎo)。
因?yàn)槊?xì)管8可以通過(guò)其毛細(xì)作用借助浸沒(méi)其自由端部而自主地填充，只要另一端部是打開(kāi)的并且施加與在自由端部上基本相同的周圍環(huán)境壓力，所以毛細(xì)管8可以是已經(jīng)填充的或者現(xiàn)在通過(guò)浸沒(méi)到液體中而被填充。為此優(yōu)選地將填充有液體的容器朝向毛細(xì)管8提升。
為了分注，在內(nèi)氣缸1.1中必須建立起壓力，以便從毛細(xì)管8中排出液體，前提條件是，內(nèi)氣缸1.1被封閉并且在內(nèi)氣缸1.1中的自由體積接著被減小。內(nèi)氣缸1.1的封閉間接地通過(guò)活塞5的單側(cè)封閉來(lái)進(jìn)行，其方式是使活塞組件15降低。在等于活塞頭5.1的軸向間隙的路徑之后，活塞頭5.1間接地通過(guò)活塞密封板6被按壓到止擋板4上并且被封閉?；钊麣飧讍卧?7由此相對(duì)于周圍環(huán)境密封，并且在活塞組件15并且由此活塞5進(jìn)一步降低的情況下建立起用于將液體從毛細(xì)管8中分注的壓力，直至該壓力足以排出液體。對(duì)此參見(jiàn)圖3b?；钊M件15的下端位置通過(guò)將活塞保持板3靠置在壓板2上來(lái)給定，但也同樣可以通過(guò)附加存在的止擋來(lái)限定。
在完全放出液體之后，活塞5通過(guò)活塞組件15的提升而再次被帶到其上端位置中，其中，活塞5再次打開(kāi)，從而使得在內(nèi)氣缸1.1中再次出現(xiàn)周圍環(huán)境壓力。在此或接著，通過(guò)毛細(xì)管8可以重新吸收液體，其中，吸收并不通過(guò)抽吸而是僅通過(guò)毛細(xì)效應(yīng)引起。所描述的工作方式對(duì)于毛細(xì)管分注器的所有活塞氣缸單元17來(lái)說(shuō)同步進(jìn)行。
在第二實(shí)施例中，毛細(xì)管分注器要具有為活塞氣缸單元17整數(shù)倍的毛細(xì)管8，如它們?cè)诘谝粚?shí)施例中曾被描述的那樣。
在此情況下，與每個(gè)內(nèi)氣缸1.1連接有數(shù)量對(duì)應(yīng)于活塞氣缸單元17數(shù)倍的毛細(xì)管8。隨著通過(guò)活塞氣缸單元17要排空的毛細(xì)管8的數(shù)量的增加，在內(nèi)氣缸1.1中必須建立起較大的壓力。
代替作為用于所有活塞氣缸單元17的活塞密封裝置的活塞密封板6，也可以針對(duì)每個(gè)活塞氣缸單元17使用例如球體12來(lái)將活塞5密封，該球體在附加的輔助板13中被置入凹處13.1中。
在圖4a和4b中示出了具有作為活塞密封裝置在活塞組件15的上端位置和下端位置中的球體12的活塞組件15的截段。
與前面所描述的實(shí)施例相同，在活塞組件15的下端位置中，活塞頭5.1在凹部3.1中靠置在其底部上，并且活塞5是打開(kāi)的。
在活塞組件15的上端位置中，活塞5的上端部直接靠置到球體12上并且活塞15是封閉的。球體12可以由合成橡膠制造或由具有高精度表面的陶瓷、玻璃或金屬制成。在非彈性的球體12的情況下，活塞5的上端部制成有具有與球體半徑相等的曲率半徑的端面。球體12分別在各活塞5之上在輔助板13中放置在為此設(shè)置的凹處13.1中。在本實(shí)施例中在活塞保持板3中也設(shè)置有凹槽3.2。這些凹槽相應(yīng)地也可以引入輔助板13的鄰接的側(cè)中。
另一實(shí)施例要參照?qǐng)D5來(lái)闡述。
為了無(wú)接觸地分注，如在現(xiàn)有技術(shù)的描述中已闡述的那樣，需要高的活塞加速度/活塞速度，以便相應(yīng)快速地建立起分注所需的壓力。這可以通過(guò)大的活塞直徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而為此假如每個(gè)內(nèi)氣缸1.1配屬于僅一個(gè)毛細(xì)管8，那么結(jié)構(gòu)空間通過(guò)毛細(xì)管8的格柵來(lái)限制，該格柵與目標(biāo)板的槽的格柵(96式板=9mm ；384式板=4.5mm ；1536式板=2.25mm)匹配。
為了在沒(méi)有高的加速度/速度的情況下能夠應(yīng)付，也可以將閥14安置在內(nèi)氣缸1.1的下端部上。借助閥14能 夠在內(nèi)氣缸1.1中借助活塞5建立起分注所需的壓力，并且然后作為壓力脈沖來(lái)釋放。為此，可以考慮小型電磁閥，以及無(wú)源球體止回閥以及所謂的由合成橡膠構(gòu)成的十字閥或壓力鐘(Druckbills)。在無(wú)源閥的情況下問(wèn)題是，它們通常將壓力并不作為脈沖釋放，而是在達(dá)到閾值時(shí)緩慢地打開(kāi)。為了利用無(wú)源閥也能產(chǎn)生壓力脈沖，提出如下這樣確定閥14的規(guī)格，即，使其在內(nèi)氣缸1.1中最大能產(chǎn)生的壓力的情況下還一直是閉合的，并且通過(guò)活塞5的施加才以機(jī)械方式打開(kāi)，從而使壓力可以突然泄出。
附圖標(biāo)記列表
I 承載板
1.1 內(nèi)氣缸
2壓板
3活塞保持板
3.1 凹部
3.2 凹槽
4止擋板
5活塞
5.1 活塞頭
5.1.1活塞頭的下端面
5.1.2活塞頭的上端面
6活塞密封板
7 毛細(xì)管保持器
7.1 尖立而部分
7.2 尖立而束
8毛細(xì)管
9倉(cāng)匣
10 密封墊
11 密封套筒
12 球體
13 輔助板
13.1 凹處
14 閥
15 活塞組件
16 氣缸組件
17 活塞氣缸單兀
A 軸線
權(quán)利要求
1.毛細(xì)管分注器，其具有至少一個(gè)活塞氣缸單元(17)，所述活塞氣缸單元(17)由具有內(nèi)氣缸(1.1)的氣缸組件(16)和具有活塞(5)的活塞組件(15)構(gòu)成，它們共同布置在軸線(A)上，其中，所述內(nèi)氣缸(1.1)至少與毛細(xì)管(8)以氣動(dòng)方式連接，其中，所述活塞(5)實(shí)施為兩側(cè)打開(kāi)的空心活塞并且在所述內(nèi)氣缸(1.0中能沿著所述軸線(A)在所述活塞組件(15)的上端位置與下端位置之間運(yùn)動(dòng)，并且其中，所述活塞(5)能單側(cè)封閉，以便在朝向所述活塞組件(15)的下端位置運(yùn)動(dòng)期間將所述活塞(5)單側(cè)封閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毛細(xì)管分注器，其特征在于，活塞密封裝置屬于所述至少一個(gè)活塞組件(15)，所述活塞(5)的上端面在所述活塞組件(15)的上端位置中力鎖合地靠置到所述活塞密封裝置上，由此所述活塞(5)封閉并且所述活塞(5)在所述活塞組件(15)內(nèi)部在所述軸線(A)的方向上具有軸向間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毛細(xì)管分注器，其特征在于，活塞密封裝置屬于所述至少一個(gè)活塞組件(15)，并且在所述活塞(5)上存在活塞頭(5.1)，所述活塞頭(5.1)凸出超過(guò)所述活塞(5)的上端面并且在所述活塞組件(15)的上端位置中力鎖合地靠置到所述活塞密封裝置上，由此所述活塞(5)封閉并且所述活塞(5)在所述活塞組件(15)內(nèi)部在所述軸線(A)的方向上具有軸向間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的毛細(xì)管分注器，其特征在于，所述活塞密封裝置是球體(12)，并且所述活塞(5)的上端面構(gòu)建有與所述球體(12)的半徑相等的曲率半徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的毛細(xì)管分注器，其特征在于，所述活塞密封裝置是活塞密封板(6)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毛細(xì)管分注器，其特征在于，所述內(nèi)氣缸(1.1)與所述毛細(xì)管(8)通過(guò)閥(14)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毛細(xì)管分注器，其特征在于，至少一個(gè)毛細(xì)管(8)壓入毛細(xì)管保持器(7)中，所述毛細(xì)管保持器具有移液管尖端的形式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毛細(xì)管分注器，其特征在于，所述毛細(xì)管分注器包括大量毛細(xì)管(8)，并且對(duì)于每個(gè)毛細(xì)管(8)都存在一個(gè)移液管尖端形式的毛細(xì)管保持器(7)，所述毛細(xì)管(8)以自由端部凸出的方式、牢固地插入所述毛細(xì)管保持器(7)中，并且所述毛細(xì)管保持器(7)以懸掛的方式布置在倉(cāng)匣(9)中。
9.根據(jù)權(quán)利 要求1所述的毛細(xì)管分注器，其特征在于，每個(gè)內(nèi)氣缸(1.1)與多個(gè)毛細(xì)管(8)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種毛細(xì)管分注器，其具有至少一個(gè)活塞氣缸單元(17)，該活塞氣缸單元由具有內(nèi)氣缸(1.1)的氣缸組件(16)和具有活塞(5)的活塞組件(15)構(gòu)成，它們共同布置在軸線(A)上，其中，內(nèi)氣缸(1.1)至少與毛細(xì)管(8)以氣動(dòng)方式連接，并且實(shí)施為能單側(cè)封閉的空心活塞的活塞(5)在內(nèi)氣缸(1.1)中能沿著軸線(A)在活塞組件(15)的上端位置與下端位置之間運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)G01N35/10GK103240136SQ201310042248
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月1日
發(fā)明者阿德里安·西默斯 申請(qǐng)人:西比歐公司