Предметом этого изобретения является всасывающее устройство, такое как механическая или электронная пипетка, содержащая корпус и взаимосвязанную с ним концевую часть с открытым дальним концом, направленным в сторону от корпуса для обеспечивающего возможность отсоединения крепления наконечника, охватывающего пространство, предназначенное для захождения пробы жидкости, при этом концевая часть охватывает цилиндрическое пространство, содержащее средство, способное совершать возвратно-поступательное движение для захождения пробы в наконечник и ее удаления оттуда.
Предметом изобретения также является способ для осуществления дозирования, переноса, разжижения, титрирования и/или перемешивания жидкости всасывающим устройством, имеющим концевую часть, охватывающую цилиндрическое пространство, содержащее средство, совершающее возвратно-поступательное движение для взятия пробы или ее удаления.
Приблизительно на протяжении трех последних десятилетий используются пипетки, имеющие прикрепленные резервуары для жидкости, то есть наконечники, из которых жидкость утекает к внутренним частям пипетки, например, вследствие небрежности при работе пипеткой либо в виде молекул, испаряемых из жидкости. Загрязнение внутренних частей пипетки ставит под угрозу безопасность работы и приводит к ухудшению либо даже к полному прекращению надежной работы самой пипетки. Естественно, что это неприемлемо при работе в лаборатории.
Вследствие этих проблем изготовители пипеток рекомендуют, чтобы пипетки через систематические промежутки времени разбирались и очищались пользователями пипеток. При проведении этой процедуры почти всегда производится повторная смазка плунжера и прокладки пипетки, причем часто пипетка также должна быть заново оттарирована, то есть забираемые пипеткой, дозируемые и т. д. объемы жидкости устанавливают такими, чтобы они соответствовали объемам, нанесенным на шкалу пипетки. Такая разборка и повторная сборка пипетки помимо того, что она неудобна и представляет собой процедуру, требующую затрат труда, не гарантирует, что пипетка не будет содержать инфекционных агентов или иного загрязнителя, например ДНК и РНК загрязнителей, которые создают препятствия при цепной реакции полимеризации, связанной со способом увеличения числа копий одной или нескольких последовательностей специфических ДНК, содержащихся в нуклеиновой кислоте или смеси нуклеиновых кислот. Поэтому некоторые производители пипеток начали изготавливать пипетки, которые требуют проведения стерилизации в автоклаве. Однако стерилизация в автоклаве не приводит к удалению ДНК и РНК загрязнителей из частей пипетки. Это весьма утомительная операция, причем часто такая операция сама по себе приводит к повреждению деталей пипетки до такой степени, что пипетка более не будет функционировать достаточно точно и надежно. Когда пипетку используют после стерилизации, есть вероятность того, что она будет загрязнена уже при первом отмеривании.
В патенте США 5406856 раскрыто всасывающее устройство, которое должно быть применено с такими наконечниками одноразового использования, которые имеют часть, предназначенную для введения в жидкость, причем эта часть наконечника имеет отверстие для взятия пробы жидкости и ее удаления, при этом в таких одноразовых наконечниках часть, которая должна быть приспособлена к концу корпуса всасывающего устройства, закрыта в направлении всасывающего устройства. Форма этой закрытой части и одновременно ее объем могут быть изменены с помощью средства внутри концевой части корпуса всасывающего устройства. В случае такого решения загрязнение может быть предотвращено, однако применяемый наконечник одноразового использования представляет собой специальный наконечник. Кроме того, следует заметить, что специальный наконечник приспосабливают к концевой части корпуса всасывающего устройства и при этом концевая часть должна быть выполнена с большим наружным размером, чем сам наконечник одноразового использования.
В патенте США 4444062 раскрыто многоканальное всасывающее устройство, имеющее гибкую мембрану, установленную между корпусом всасывающего устройства и прикрепленной державкой для наконечников так, что стержни в плунжере, подвижном внутри корпуса всасывающего устройства, входят в соприкосновение с мембраной, когда на плунжер оказывают толкающее действие в нижнем направлении. В случае этого решения мембрану крепят либо на нижней поверхности корпуса, либо на верхней поверхности державки для наконечников или используют две мембраны, из которых первую крепят на нижней поверхности корпуса, а вторую на верхней поверхности державки для наконечников. Саму державку для наконечников крепят к корпусу посредством винтового соединения. В варианте осуществления конструкции согласно этому изобретению узел с державкой для наконечников состоит из державки с прикрепленными трубками и с наконечниками, которые к ним крепятся, а мембрана, прикрепленная к верхней поверхности державки для наконечников, может представлять собой один отформованный пластиковый узел одноразового использования, который крепят к корпусу всасывающего устройства соответствующим способом быстрого соединения. В решении согласно этому патенту ничего не раскрыто в отношении удаления мембраны, закрепленной на нижней поверхности державки для наконечников или на верхней поверхности корпуса, либо снятия всего узла с державкой для наконечников с корпуса всасывающего устройства посредством перемещения плунжера.
В патенте США 4296071 раскрыто гибкое сильфонообразное средство, установленное внутри корпуса пипетки. Один конец этого сильфонообразного средства жестко закреплен в корпусе пипетки, при этом предполагается снятие сильфонообразного средства в соответствии с изобретением.
Технической задачей настоящего изобретения является создание всасывающего устройства и способа дозирования устраняющих вышеупомянутые недостатки.
Эта техническая задача решается за счет того, что в способе согласно изобретению средство, например плунжер, совершающий возвратно-поступательное движение в цилиндрическом пространстве, охваченном концевой частью всасывающего устройства, приводится в движение в направлении дальнего конца концевой части для соприкосновения с гибкой, непроницаемой газом и жидкостью мембраной мембранного средства, которая способом, обеспечивающим газонепроницаемость, установлена в воздушном пространстве, совместно образованном упомянутым цилиндрическим пространством и пространством для пробы в наконечнике, установленном на концевую часть, для изменения в результате деформации мембраны объема пространства, отделенного упомянутой мембраной от воздушного пространства, в направлении того конца наконечника, который предназначен для введения в жидкость с целью взятия пробы в пространство, предназначенное для пробы, и/или ее удаления из него.
Согласно предпочтительному варианту осуществления конструкции раскрытого изобретения мембранное средство в цилиндрическом пространстве либо установленное в концевой части всасывающего устройства может быть удалено посредством продолжающегося движения плунжера, движущегося внутри цилиндрического пространства, за положения, используемые при взятии и/или удалении проб. В другом предпочтительном варианте осуществления конструкции как мембранное средство, так и наконечник могут быть удалены при перемещении упомянутого плунжера.
Само всасывающее устройство, как таковое, может представлять собой устройство известного типа, приводимое в действие вручную или, например, электрически, причем оно может быть приведено в действие независимым образом либо функционирует как часть некоторого устройства, например пипетки. Когда в нижеследующем описании используется термин "пипетка", он в общем предполагает все типы определенных выше всасывающих устройств, которые функционируют в качестве пипеток, дозаторов, разбавителей, устройств для титрирования или смесителей либо, кроме того, в виде сочетания всех или некоторых из них.
Техническая задача также решается за счет того, что всасывающее устройство согласно изобретению в его концевой части содержит съемное мембранное средство, которое монтируют способом, обеспечивающим газонепроницаемость, в воздушном пространстве, совместно образуемом цилиндрическим пространством и пространством для пробы в наконечнике, который должен быть прикреплен к концевой части, и которое содержит мембрану, изготовленную из непроницаемого жидкостью и газом гибкого, деформируемого с возможностью восстановления формы материала, причем с этой мембраной может быть приведено в соприкосновение средство, подвижное в цилиндрическом пространстве.
Следовательно, такое средство, как плунжер, перемещающийся в цилиндрическом пространстве, может быть приведено в соприкосновение с мембраной упомянутого мембранного средства, при этом плунжер, перемещающийся далее к отверстию в концевой части всасывающего устройства, осуществляет деформацию этой мембраны, посредством чего объем пространства, отделенного мембраной от упомянутого совместного воздушного пространства в направлении конца наконечника, который должен быть введен в жидкость, изменяется. При взятии проб и/или их удалении движение плунжера ограничено, так что предел деформации упомянутой мембраны, восстанавливающей свою форму, не превышается. При обратном движении плунжера мембрана возвращается к своей первоначальной форме и снова принимает ее, когда плунжер и мембрана отсоединяются друг от друга. В предпочтительном варианте осуществления конструкции всасывающего устройства мембранное средство легко может быть прикреплено и снято, причем оно предпочтительно представляет собой средство одноразового использования.
В предпочтительном варианте осуществления конструкции согласно изобретению упомянутое мембранное средство крепят в цилиндрическом пространстве в концевой части всасывающего устройства предпочтительно с уплотнением о плечо в цилиндрическом пространстве.
В другом предпочтительном варианте осуществления конструкции всасывающего устройства согласно изобретению упомянутое мембранное средство устанавливают в отверстии в дальнем конце концевой части всасывающего устройства, формирующем проход для газа между цилиндрическим пространством и пространством в наконечнике, предназначенном для пробы, так чтобы уплотнить это отверстие способом, обеспечивающим газонепроницаемость. Плунжер, совершающий возвратно-поступательное движение в цилиндрическом пространстве, когда он проходит через отверстие, входит в соприкосновение с мембраной, при этом плунжер, перемещаясь далее к пространству в наконечнике, предназначенном для пробы, осуществляет деформацию этой мембраны, за счет чего объем пространства в наконечнике, предназначенном для пробы, изменяется, что разъяснено выше.
Согласно изобретению мембранное средство предпочтительно устанавливают в воздушном пространстве, совместно образованном цилиндрическим пространством внутри дальнего конца концевой части всасывающего устройства и пространством в наконечнике, предназначенном для пробы, так что упомянутое мембранное средство проходит в предназначенное для пробы пространство в наконечнике и входит в зацепление, обеспечивающее газонепроницаемое уплотнение, с внутренней поверхностью пространства для пробы в наконечнике, так что упомянутый плунжер, когда он перемещается внутри цилиндрического пространства и предпочтительно проходит через отверстие в концевой части всасывающего устройства, входит в соприкосновение с упомянутой мембраной этого мембранного средства и осуществляет изменение объема, отделенного мембраной от пространства для пробы, имеющегося в наконечнике, для взятия пробы и/или удаления ее оттуда.
В предпочтительном варианте осуществления конструкции согласно изобретению мембрану упомянутого мембранного средства крепят к раме, которую оснащают обеспечивающими уплотнение средствами крепления для крепления к отверстию в дальнем конце концевой части всасывающего устройства. Рама мембраны может соответствующим образом удерживаться у плеча, образованного на внутренней поверхности отверстия, при этом мембрану предпочтительно крепят к той части рамы, которая проходит в сторону от концевой части всасывающего устройства. Крепление мембранного средства также может быть выполнено фрикционным подсоединением к отверстию в дальнем конце концевой части.
Мембранное средство, особенно рама мембраны, также может быть прикреплено к концевой части, например, посредством защелкивающегося соединения, например, на наружной поверхности дальнего конца концевой части так, что мембрана покрывает отверстие концевой части. Рама мембраны также может удерживаться плечом, образованным, например, вблизи от дальнего конца концевой части, причем предпочтительно на его наружной поверхности.
В предпочтительном варианте осуществления конструкции согласно изобретению рама, предназначенная для крепления к концевой части, также может быть снабжена средством для обеспечения газонепроницаемости между упомянутой рамой мембраны и внутренней поверхностью пространства для пробы в наконечнике, предназначенном для крепления к дальнему концу концевой части всасывающего устройства.
Согласно одному из вариантов осуществления конструкции мембранное средство может представлять собой мешкообразное средство, которое может сжиматься подобно сильфону и устанавливается в цилиндрическом пространстве концевой части всасывающего устройства, так что открытое отверстие этого мешкообразного средства крепится с формированием газонепроницаемого уплотнения к дальнему концу концевой части всасывающего устройства. Это сильфонообразное мембранное средство предпочтительно изготавливают из такого непроницаемого воздухом и жидкостью гибкого материала, что сила сжатия, оказываемая плунжером, перемещающимся в цилиндрическом пространстве к закрытому концу сильфонообразного мембранного средства внутри цилиндрического пространства, сжимает мембранное средство и что мембранное средство расширяется до своей первоначальной формы, когда сбрасывают силу сжатия, создаваемую плунжером.
В предпочтительном варианте осуществления конструкции согласно изобретению перемещение плунжера, движущегося в цилиндрическом пространстве концевой части всасывающего устройства, может быть продолжено за положения, используемые для взятия пробы или ее удаления, посредством чего плунжер или его телескопическое продолжение могут быть приведены в соприкосновение с мембранным средством, предпочтительно с рамой мембраны либо с штифтами, плечиками или другими подобными средствами, принадлежащими мембранному средству, для отделения мембранного средства от концевой части всасывающего устройства.
Согласно изобретению плунжер, перемещающийся внутри цилиндрического пространства концевой части всасывающего устройства, может выходить из концевой части через отверстие в дальнем конце концевой части. Упомянутый плунжер также может быть оснащен такими средствами, как плечики, выступы, штифты, ребра, либо иными соответствующими средствами, которые могут быть приведены в соприкосновение с мембранным средством, предпочтительно с рамой мембраны, для освобождения мембранного средства от концевой части всасывающего устройства, когда плунжер перемещается в положение освобождения мембранного средства. Плунжер также может быть оснащен телескопическим продолжением, которое может быть приведено в соприкосновение с мембранным средством, предпочтительно с рамой мембраны, для освобождения мембранного средства от концевой части всасывающего устройства.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения мембранное средство также может содержать средство, которое при освобождении мембранного средства за счет движения плунжера может быть приведено в соприкосновение с внутренней поверхностью пространства для пробы в наконечнике, с возможностью удаления установленного на дальнем конце концевой части всасывающего устройства, или со средством, выступающим из внутренней поверхности в пространство для пробы, чтобы произвести удаление наконечника с концевой части всасывающего устройства совместно с удалением мембранного средства.
Согласно предпочтительному варианту конструкции изобретения мембранное средство может быть удалено с концевой части всасывающего устройства средством удаления наконечника во всасывающем устройстве, например, когда мембранное средство прикреплено к концевой части всасывающего устройства. В другом предпочтительном варианте конструкции согласно изобретению наконечник может быть удален совместно с мембранным средством при помощи средства удаления во всасывающем устройстве.
Всасывающее устройство согласно изобретению также пригодно для проведения лабораторных работ, основанных на PCR-способах, поскольку мембранное средство согласно изобретению препятствует загрязнению ДНК и РНК внутренних частей пипетки, а следовательно, и перекрестному загрязнению различных проб и реакционных смесей.
Согласно альтернативному варианту осуществления конструкции, используемому в электронной пипетке, пипетку оснащают идентификационным средством для идентификации поочередно используемых мембранных средств и для сообщения этой информации микропроцессору для проведения соответствующей корректировки объемов, дозируемых пипеткой.
Ниже изобретение описано на примерах его работы со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых:
на фиг.1 представлено продольное сечение пипетки, функционирующей в качестве всасывающего устройства, с прикрепленным к ней заменяемым наконечником;
на фиг.2 с увеличением представлены концевая часть пипетки согласно фиг. 1 и прикрепленный к ней наконечник;
на фиг.3 и 4 представлены альтернативные варианты осуществления конструкции мембранного средства согласно фиг.2;
на фиг. 5 представлен альтернативный вариант осуществления конструкции мембранного средства.
На фиг.1-5 подобные детали обозначены одинаковыми позиционными номерами. На фиг. 1 всасывающее устройство или пипетка в целом обозначена позиционным номером 1 и состоит из корпуса 2 и взаимосвязанной с ним концевой части 3, на которой установлен наконечник 8. В имеющем цилиндрическую форму воздушном пространстве 4 концевой части 3 в продольном направлении посредством скольжения перемещается плунжерное средство 5. Согласно примерам, представленным на фиг. 2-4, дальний конец 6 концевой части 3 включает в себя отверстие 7, через которое плунжерное средство 5 может проходить к пространству 9 наконечника 8, которое предназначено для пробы. В раскрытых на фигурах вариантах осуществления конструкции в имеющемся в наконечнике 8 пространстве 9 находится проба 10 жидкости.
На фиг.1 и 2 представлено мембранное средство согласно изобретению, закрепленное в отверстии 7 концевой части 3 корпуса 2 всасывающего устройства 1. В показанном варианте осуществления конструкции мембранное средство 11 фактически представляет собой пробкообразное средство цилиндрической формы, которое с обеспечением уплотнения установлено в отверстии 7 концевой части 3, где оно пребывает на своем месте с помощью силы трения. Мембранное средство 11 проходит на некоторое расстояние в пространство 9 для пробы, находящееся в наконечнике 8, однако четко над поверхностью пробы 10 жидкости.
На фиг. 3 представлен альтернативный вариант осуществления конструкции согласно изобретению, в котором мембранное средство содержит раму 13 и установленную на ней мембрану 12, при этом рама 13 приспособлена для уплотнения о внутреннюю поверхность находящегося в наконечнике 8 пространства 9 для пробы.
На фиг. 4 представлен альтернативный вариант осуществления конструкции согласно изобретению, в котором мембрана 12 соответствующим способом, например посредством удержания рамой 13, установлена на дальнем конце 6 концевой части 3 так, что мембрана 12 покрывает отверстие 7 концевой части. В раскрытом варианте осуществления конструкции концевая часть 3 имеет выступы 16, находящиеся на ее наружной поверхности вблизи от дальнего конца 6, которые взаимосвязаны с канавкой или чем-либо подобным в раме 13 для крепления мембранного средства к концевой части всасывающего устройства. Рама 13 также может быть установлена на дальнем конце 6 концевой части 3 с использованием соответствующего защелкивающегося соединения.
На фиг. 5 представлен вариант осуществления конструкции согласно изобретению, в котором мембранное средство 11 представляет собой сильфонообразное, сжимаемое с возможностью восстановления формы средство, которое установлено в отверстии 7 в дальнем конце 6 концевой части 3 так, что открытая часть сильфонообразного мембранного средства 11 с обеспечением уплотнения крепится к дальнему концу 6, а закрытая часть мембранного средства 11 находится внутри цилиндрического пространства 4. Плунжер 5, перемещающийся в цилиндрическом пространстве 4, может быть приведен в соприкосновение с частью мембранного средства 11 внутри цилиндрического пространства 4, при этом перемещение плунжера 5 к отверстию 7 в дальнем конце 6 концевой части 3 приводит к сжатию мембранного средства 11. Когда плунжер 5 перемещается в цилиндрическом пространстве 5 во внутреннем направлении к концевой части 3, мембранное средство 11 возвращается к своей первоначальной форме.
На фиг.6 представлен альтернативный предпочтительный вариант осуществления конструкции согласно изобретению. Рама 13 мембранного средства с возможностью удаления установлена на дальнем конце 6 концевой части всасывающего устройства, например, посредством фрикционного соединения. Наконечник 8 закреплен на дальнем конце 6 концевой части всасывающего устройства таким образом, что внутренняя поверхность имеющегося в наконечнике пространства 9 для пробы крепится способом, обеспечивающим газонепроницаемость, к наружной поверхности рамы 13 мембраны.
На фиг. 7 представлен другой вариант осуществления конструкции согласно изобретению. Мембранное средство вставляют в отверстие 7 в дальнем конце 6 концевой части всасывающего устройства и крепят в отверстии 7, например, с помощью фрикционного соединения. Наконечник 8 с возможностью снятия крепят на дальнем конце 6 концевой части всасывающего устройства известным способом. Мембранное средство может быть освобождено из отверстия путем перемещения плунжера 5 к отверстию 7 так, что плечо 15 в плунжере 5 входит в соприкосновение с той частью рамы мембраны, которая проходит в цилиндрическое пространство 4, а продолжающееся движение плунжера 5 приводит к отделению мембранного средства от отверстия 7.
На фиг.8 мембранное средство установлено в отверстии 7 в дальнем конце 6 концевой части всасывающего устройства, например, с помощью фрикционного соединения. Наконечник 8 крепят к дальнему концу 6 концевой части всасывающего устройства так, что внутренняя поверхность наконечника 8 находится в газонепроницаемом соединении с наружной поверхностью мембранного средства, выходящего из отверстия 7 в пространство 9 для пробы, находящееся в наконечнике 8. В предпочтительном варианте осуществления конструкции согласно изобретению мембранное средство и наконечник 8 могут быть удалены со всасывающего устройства совместно друг с другом с помощью плунжера 5 при перемещении плунжера 5 к отверстию 7 так, что плечо 15 в плунжере 5 входит в соприкосновение с той частью мембранного средства, которое проходит в цилиндрическое пространство 4. При продолжении движения плунжера 5 мембранное средство и установленный на нем наконечник 8 освобождаются от всасывающего устройства.
В обеспечивающих преимущества вариантах осуществления конструкции согласно изобретению, показанных на фигурах, мембранное средство 11 может быть удалено с пипетки весьма простым способом без касания его рукой. Один из альтернативных способов выполнения этого раскрыт на фиг.4, где на конце плунжера 5 или в непосредственной близости от него находится плечо 15, которое в результате продолжающегося перемещения плунжера входит в соприкосновение со средством 14 удаления в мембранном средстве 11 и производит отделение мембранного средства от концевой части всасывающего устройства. Другой альтернативный вариант конструкции представляет собой удлиненную часть, взаимосвязанную с плунжером 5, которая имеет возможность телескопического перемещения по отношению к плунжеру 5 в продольном направлении к дальнему концу 6 концевой части 3 всасывающего устройства 1 и в сторону от него. Для того чтобы снять мембранное средство 11, удлиненная часть изготовлена так, чтобы она перемещалась к дальнему концу 6 концевой части 3 посредством соответствующего, действующего вручную средства, из корпуса 2 всасывающего устройства 1, за счет чего удлиненная часть толкает мембранное средство для освобождения от концевой части 3.
Еще в одном предпочтительном варианте осуществления конструкции, в котором мембранное средство 11 находится в обеспечивающем уплотнение контакте с внутренней поверхностью пространства 9 для пробы в наконечнике 8, перемещение плунжера 5 наружу от концевой части 3 приводит к тому, что мембранное средство 11 или выступы, штифты либо другие подобные средства, взаимосвязанные с ним и выступающие из мембранного средства в пространство 9 для пробы, находящееся в наконечнике 8, входят в соприкосновение с внутренней поверхностью наконечника 8 либо в соприкосновение с выступами, штифтами, ребрами или иными средствами 17, выходящими в пространство 9 для пробы из внутренней поверхности наконечника, а продолжение движения плунжера приводит к удалению наконечника 8 с дальнего конца 6 концевой части 3 всасывающего устройства 1 совместно с удалением мембранного средства 11.
Предложенное устройство (1) относится к всасывающим устройствам для дозирования жидкости. Содержит корпус (2), концевую часть (3) с открытым дальним концом (6) для крепления с возможностью отсоединения наконечника (8), охватывающего пространство для размещения пробы (10) жидкости. Концевая часть (3) содержит средство (5), которое может совершать возвратно-поступательное движение для размещения пробы (10) в наконечнике. Также всасывающее устройство (1) содержит съемное мембранное средство (11), установленное с обеспечением газонепроницаемости в воздушном пространстве, совместно образуемом цилиндрическим пространством (4) и пространством для пробы в наконечнике, и содержит мембрану, изготовленную из непроницаемого жидкостью и газом гибкого, деформируемого с возможностью восстановления формы материала, с которой средство (5) может быть приведено в соприкосновение. Способ дозирования жидкости всасывающим устройством заключается в том, что средство (5) приводят в движение в направлении дальнего конца (6) концевой части (3) для соприкосновения с мембраной для изменения в результате ее деформации объема пространства, отделенного мембраной от воздушного пространства в направлении конца наконечника (8), который должен быть введен в жидкость для взятия пробы в пространство и/или ее удаления оттуда. Мембранное средство освобождают от концевой части (3) всасывающего устройства путем продолжения движения средства (5) за положение, используемое для взятия и/или удаления пробы. Таким образом обеспечивается точное и надежное функционирование всасывающего устройства. 2 с. и 14 з.п.ф-лы, 8 ил.
| US 4444062 А, 24.04.1984 | |||
| US 4047438 А, 13.09.1977 | |||
| Способ определения скорости течения шлакового расплава | 1961 |
|
SU152120A1 |
| ФАЗОВЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ И ЛИНЕЙНЫХ | 0 |
|
SU264704A1 |
| Полуавтоматическая пипетка | 1975 |
|
SU597411A1 |
| Пипетка | 1988 |
|
SU1773477A1 |
