Pipette

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Pipette mit einem Volumeninhalt von 1 bis 50 ml aus einem thermoplastischen Kunststoff. Femer betrifft die Er- findung eine Pipette aus Kunststoff, insbesondere mit einem Volumeninhalt im Bereich von 1 bis 50 ml, mit einem im Wesentlichen zylinderförmigen einen Innendurchmesser aufweisenden Pipettenschaft, der einends eine sich zu einer Ansaug-/Austrittsöffnung verjüngende Pipettenspitze und andemends eine konische Aufweitung aufweist, und ein im Wesentlichen zylindrisch-becherförmig ausgebildetes Pipettenreservoir mit einem der Aufweitung entsprechenden Innendurchmesser ausgebildet ist, wobei an die Aufweitung

ein Pipettenreservoir anschliesst, das einen coaxial von einem Boden des Pipettenreservoirs abkragenden Ansaugstutzen aufweist.

Stand der Technik

Eine Pipette dient dem Ansaugen von Flüssigkeiten, sie umfasst eine Pipettenspitze, welche coaxial auf einen zylinderrohrförmigen Pipettenschaft aufgebracht ist. Das weit verbreitete Ansaugen mit dem Mund kann problematisch sein, wenn es sich um giftige, biologisch aktive, radioaktive oder sonst wie gefährliche Flüssigkeiten handelt. Das Ansaugen erfolgt deshalb in der Regel mit einer Ansaughilfe, z. B. einem elastisch verformbaren Ballon, der zusammengedrückt wird und sich beim Loslassen wieder ausdehnt und so einen Unterdruck erzeugt. Es sind mehrere Typen von Pipetten bekannt, welche auch nach einschlägigen DIN-Vorschriften ausgestattet sind. Eine klassische Vollpipette umfasst einen verhältnismässig engen Schaft, mit einem Ausdehnungsvolumen zwischen der Pipettenspitze und der Ansaugöffnung. Vollpipetten haben in Richtung der Ansaugöffnung eine auf ein bestimmtes Volumen geeichte Markierung. Kapillarpipetten haben einen sehr engen Schaft ohne Ausdehnungsvolumen, der Innendurchmesser ist so klein, dass keine sich verjüngende Pipettenspitze ausgebildet ist. Messpipetten haben einen Pipettenschaft mit einem grosseren Durchmesser, sie weisen eine aussenseitig aufgebrachte Skalierung auf.

Pipetten werden sowohl als Einzelpipetten als auch für Mehrkanalpipetten eingesetzt, Letztere insbesondere in grosseren Pipettiervorrichtungen.

Die Pipettenspitze kann einstückig mit dem Pipettenschaft ausgebildet, auf diesen aufge- schweisst oder lösbar mit diesem verbunden sein. Die Pipettenspitze muss gewährleisten, dass beim übertragen von Flüssigkeiten nichts vom Pipetteninhalt abtropft.

Die ursprünglich aus Glas hergestellten Pipetten bestehen heute praktisch ausschliesslich aus einem thermoplastischen Kunststoff. Die hier ausschliesslich interessierenden kleineren Pipetten mit einem Volumeninhalt von 1 bis 50 ml werden in der Regel durch Extrudieren des Pipettenschafts hergestellt, indem ein im Wesentlichen zylinderförmig extru- diertes Rohr abgelängt und eine Pipettenspitze aufgebracht wird.

Darstellung der Erfindung

Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung einer Pipette der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei der Massenherstellung bei unveränderter Präzision einen höheren Arbeitstakt erlaubt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein im Wesentlichen zylinderförmiger Pipettenschaft mit einem Innendurchmesser, der einends eine sich zu einer Ansaug-/Austrittsöffnung verjüngende Pipettenspitze und andernends eine konische Aufweitung aufweist, und ein im Wesentlichen zylindrisch-becherförmig ausgebildetes Pipettenreservoir mit einem der Aufweitung entsprechenden Innendurchmesser, das einen coaxial vom Boden des Pipettenreservoirs abkragenden Ansaugstutzen aufweist, im Spritzgussverfahren hergestellt werden, und die konische Aufweitung stimseitig und coaxial mit dem Pipettenreservoir verschweisst oder verklebt wird, wobei das Verhältnis der gesamten Pipettenlänge zum arithmetischen Mittel der Innendurchmesser des Pipettenschafts und des Pipettereservoirs wenigstens 15 beträgt.

überraschend ist es gelungen, im Wesentlichen zylinderrohrförmige Pipetten, mit einem Volumeninhalt von 1 bis 50 ml, ohne Ausdehnungsvolumen im Längsmittelbereich, im Spritzgussverfahren herzustellen. Der verflüssigte thermoplastische Kunststoff wird unter hohem Druck in eine hochpräzise Form gespritzt, erstarrt dort und wird wieder ausgeschalt. Dieses Verfahren erlaubt einen hohen, bisher nicht möglichen Arbeitstakt für die Herstellung kleiner Pipetten, gleichgültig ob einzeln oder in Serie mit mehreren Pipetten pro Arbeitstakt. Der Erfolg ist deshalb überraschend, weil Fachleute die Herstellung von kleineren Pipetten im Bereich von 1 bis 50 ml Volumeninhalt durch Extrudieren als die einzige technische mögliche Variante angesehen haben.

Die mit dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Pipetten haben vorzugsweise ein Verhältnis der Länge zum Innendurchmesser von 15 bis 65. Die hergestellten Standardmasse liegen bei einer gleich bleibenden Länge aller Pipetten von etwa 340 mm und einem Innendurchmesser von 10 bis 22 mm.

Das Spritzgussverfahren von thermoplastischen Kunststoffen erlaubt, die Pipettenspitze gleichzeitig mit dem Pipettenschaft zu spritzen.

Selbstverständlich können der Pipettenschaft und die Pipettenspitze auch in separaten Spritzgussverfahren hergestellt und direkt oder ab Lager miteinander verschweisst oder verklebt werden. Die ringförmige Verbindungsstelle muss dicht und stabil sein.

Unabhängig vom Herstellungsverfahren kann die Qualität der Pipettenspitze verbessert werden, indem eine hydrophobe, d. h. wasserabstossende Beschichtung aufgebracht wird. Wird die Pipette in eine Flüssigkeit eingetaucht, kann diese beim Herausziehen weniger auf der Aussenseite der Pipettenspitze haften und abtropfen.

Der Pipettenschaft wird auf der der Pipettenspitze gegenüberliegenden Seite sich konus- förmig aufweitend ausgebildet. Mit dieser Stirnseite wird wie erwähnt ein im Wesentlichen zylinderförmiges Pipettenreservoir coaxial verbunden, insbesondere durch Verschweissen oder Kleben. Dieses zylinderförmige Pipettenreservoir hat einen entsprechend der Aufweitung vergrösserten Innendurchmesser. Das Verhältnis des Innendurchmessers des Pipettenreservoirs zum Innendurchmesser des Pipettenschafts liegt zweckmässig im Bereich von 1,2 bis 2, insbesondere im Bereich von etwa 1,5.

Der für das Spritzgussverfahren eingesetzte thermoplastische Kunststoff ist beispielsweise Polyethylen, Polypropylen oder Polystyrol.

Auf dem Pipettenschaft wird nach dem Zusammenfügen mit dem Pipettenreservoir wenigs- tens eine bevorzugt geeichte Markierung oder eine Skalierung angebracht, insbesondere durch Prägen oder Bedrucken.

In der Praxis wird die Pipette über die Markierung oder über die beabsichtigte Skalierungsposition hinausgefüllt und dann durch dosiertes Betätigen einer Belüftungsöffnung der Meniskus der zu pipettierenden Flüssigkeit auf das jeweils gewünschte Volumen einge- stellt.

Tabelle 1 Pipetten aus gespritztem Polystyrol

Eine nach dem erf indungsgemässen Verfahren hergestellte Pipette aus Kunststoff zeichnet sich dadurch aus, dass Pipettenschaft und Pipettenspitze einstückig im Spritzgussverfahren hergestellt sind, wobei das Verhältnis der gesamten Pipettenlänge zum arithme- tischen Mittel der Innendurchmesser des Pipettenschafts und des Pipettenreservoirs wenigstens 15 beträgt. Es gibt also keine Schweissnähte oder dergleichen zwischen den genannten Pipettenteilen.

Vorzugsweise ist der Ansaugstutzen mit einem Arretierungsmittel für einen Filter versehen. Das Arretierungsmittel stellt sicher, dass der von hinten in den Ansaugstutzen eingescho- bene Filter (z. B. ein Wattebausch) bequem und schnell an der gewünschten Stelle platziert werden kann und nicht versehentlich in das Pipettenreservoir bzw. in den durch die Markierung definierten Sicherheitsbereich hineinragt.

Das Arretierungsmittel ist vorzugsweise eine Querschnittsverengung des Ansaugstutzens. Es kann z. B. eine an der Innenwand ausgebildete Rippe oder ein eingefügter Deckel mit einem Loch oder ein Steg sein. Es kann aber auch eine Gummierung oder etwas ähnliches sein. Es ist zwar vorteilhaft, wenn das Arretierungsmittel eine Barriere ist, die es verun- möglicht, den Filter an dem Arretierungsmittel vorbei zu schieben. Es kann aber auch schon genügen, wenn durch das Arretierungsmittel ein Widerstand gebildet wird, welcher beim Einschieben des Filters für den Benutzer einen spürbaren Widerstand erzeugt.

Das Arretierungsmittel kann auch unabhängig von der Pipettenform mit Reservoir und unabhängig von einem bestimmten Herstellungsverfahren der im Spritzgussverfahren hergestellten Pipette, also auch bei Pipetten angewendet werden, die nach einem anderen Verfahren hergestellt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, welche auch Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen sind, näher erläutert. Es zeigen schematisch:

Fig. 1 eine im Spritzgussverfahren hergestellte Pipette mit einer Markierung, und

Fig. 2 eine Pipette gemäss Fig. 1 mit einer Skalierung.

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Arretierungsmittels im Längsschnitt der Pipettenlängsachse.

Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Eine in Fig. 1 im Axialschnitt dargestellte Pipette 10 aus Polystyrol umfasst im Wesentlichen einen Pipettenschaft 12 mit einer angeformten Pipettenspitze 14 und einem auf den aufgeweiteten Pipettenschaft 12 aufgeschweissten Pipettenreservoir 16. Alle Pipettenteile 12, 14, 16 sind bezüglich einer Längsachse A coaxial angeordnet, die Wandstärke w aller Pipettenteile 12, 14, 16 beträgt etwa 1 mm.

Der Pipettenschaft 12 und die Pipettenspitze 14 haben zusammen eine Länge von etwa 250 mm. Im übergang zur konischen Aufweitung 18 beträgt der Innendurchmesser dj = 12.86 mm, im übergangsbereich zur Pipettenspitze 14 dagegen nur noch 1 1.38 mm. Dank dieser Verjüngung mit einem Winkel von etwa 0,2° kann das Spritzteil, die Pipette 10,

problemlos abgeworfen werden. Die sich über eine Länge von etwa 30 mm mit einem Winkel von 8 bis 10° verjüngende Pipettenspitze 14 hat in einem Austrittsbereich von etwa 5 mm Länge noch einen konstanten Innendurchmesser von 2.75 mm. Diese kleine Ansaug- /Austrittsöffnung 20 gewährleistet eine abtropffreie Entfernung der abpipettierten Flüs- sigkeit.

Das mit der Aufweitung 18 des Pipettenschafts 12 verbundene Pipettenreservoir 16 weist einen Innendurchmesser D ₁ = 17.5 mm auf. Die ringförmige Schweissnaht 22 muss absolut dicht und dauerhaft sein. Am andern stirnseitigen Ende weist das Pipettenreservoir 16 einen coaxialen Ansaugstutzen 24 auf. Die Gesamtlänge L der Pipette 10 beträgt etwa 340 mm.

Der Pipettenschaft 12 weist im oberen Bereich eine Markierung 26 auf. Diese dient dazu, denjenigen Volumenbereich zu markieren, den der Benutzer aus Sicherheitsgründen nicht benutzen sollte bzw. eine Grenze anzuzeigen, die der Benutzer beim Befüllen der Pipette nicht überschreiten sollte. Bei den typischerweise geforderten hohen Arbeitsgeschwindig- keiten beim Einsatz der Pipette z. B. im Labor kann es leicht passieren, dass das Ansaugen zu spät abgebrochen wird und dass ein im Ansaugstutzen befindlicher Filter (z. B. Wattebausch) benetzt wird. Die Markierung definiert somit eine für den Anwender gut sichtbare Sicherheitszone.

Eine im Wesentlichen Fig. 1 entsprechende, in Fig. 2 in Ansicht dargestellte Pipette 10 weist zwei Skalierungen auf, im Bereich des Pipettenschafts 12 mit 0 bis 23 ml markiert, im Bereich der konischen Aufweitung 18 und des Pipettenreservoirs 16 mit -1 bis -15 ml. Die Pipette 10 gemäss Fig. 2 wird auch als Bürette bezeichnet.

Fig. 3 zeigt einen Achsenlängsschnitt des hinteren Endes der Pipette 10. An die zylindrische Wand 30 des Pipettenreservoirs 16 schliesst ein senkrecht zur Pipettenlängsachse stehender Deckelteil 32 an. Dieser bildet den übergang zum Ansaugstutzen 24. Gemäss einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist an der Innenwand des Ansaugstutzens 24 eine radial nach innen ragende Rippe 34 vorgesehen. Diese bildet eine Verengung des Innendurchmessers des Ansaugstutzens 24. Ein Wattebausch 36, welcher von hinten in

den Ansaugstutzen 24 geschoben wird, kann infolge der Rippe 34 nicht versehentlich in den Bereich des Pipettenreservoirs 16 geschoben werden.

Die Rippe 34 ist vorzugsweise entlang des gesamten Innenumfangs umlaufend. Sie kann aber auch unterbrochen sein. Anstelle einer umlaufenden Rippe können z. B. ein oder mehrere Noppen vorgesehen sein.

Es kann auch wenigstens ein sich durch den freien Querschnitt des Ansaugstutzens erstreckender Steg vorgesehen sein. Denkbar ist auch eine wandinnenseitige Oberflächen- gummierung, welche im Vergleich zum ungummierten Innenwandabschnitt eine höhere Reibung zwischen Wattebausch und Innenwand erzeugt.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass durch die Erfindung eine wirtschaftlich effizient herstellbare Pipette geschaffen worden ist, welche auch Vorteile für den Anwender in der Handhabung hat.