VERWANDTE ANMELDUNG

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der Schweizer Patentanmeldung CH 00950/16 mit Anmeldetag 22. Juli 2016.

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der Flüssigkeitsbearbeitungssysteme und betrifft insbesondere Pipettiervorrichtungen mit auswechselbaren Pipettenspitzen zum Ansaugen (bzw. Aufnehmen/Aspirieren) und Abgeben (bzw. Zuführen/Dispensieren) von

Flüssigkeitsvolumina für den Einsatz in automatisierten Laborgeräten bzw. -anlagen. Es wird eine

Pipettiervorrichtung mit einer

Pipettenspit zenerkennungseinheit sowie ein Verfahren zur Erkennung einer Pipettenspitze an einer solchen

Pipettiervorrichtung angegeben.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Wenn in medizinischen, chemischen, analytischen oder pharmazeutischen Labors grosse Mengen an Proben zu

untersuchen sind, werden dazu heutzutage meist

automatisierte Laborsysteme bzw. -anlagen eingesetzt, welche eine rasche und zuverlässige Verarbeitung jeder einzelnen Probe ermöglichen. Solche Laborsysteme sind oftmals als Flüssigkeitsbearbeitungssysteme auf die

Handhabung von Flüssigkeitsvolumina ausgelegt, und dazu geeignet mit diesen Proben bestimmte Vorgänge auszuführen, wie beispielsweise optische Messungen, Pipettierungen, Waschen, Zentrifugieren, Inkubieren und Filtrieren. Dabei werden üblicherweise ein oder mehrere Roboter ( -arme ) für den vollautomatischen Betrieb solcher Laborsysteme

eingesetzt. Diese Roboter sind insbesondere auf den Umgang mit Flüssigkeitsbehältern, wie beispielsweise Probenröhren oder Mikroplatten, in welchen sich die Flüssigkeitsproben befinden, spezialisiert. Solche

Flüssigkeitsbearbeitungssysteme umfassen insbesondere Pipettierer zum Ansaugen und Abgeben von Flüssigkeiten oder Dispenser ausschliesslich zum Abgeben von Flüssigkeiten.

Bei vielen Anwendungen wird für die Handhabung jeder neuen Probe eine frische Pipettenspitze verwendet. Solche

Pipettenspitzen sind daher für den einmaligen Gebrauch ausgelegt und werden meist als "Wegwerf-Pipettenspit zen" oder Englisch als "disposable tips" bezeichnet. Je nach Anwendung werden beim Pipettieren sehr unterschiedliche Flüssigkeitsvolumina gehandhabt. Dazu werden meist Pipettenspitzen verschiedener Grössen bzw. mit

unterschiedlichem Fassungsvolumen eingesetzt. Je nach dem was für Flüssigkeiten/Proben gehandhabt werden, bestehen unterschiedliche Anforderungen beispielsweise an die Grösse der Öffnung, durch welche die Flüssigkeit/Probe aufgenommen bzw. abgegeben wird, und an den Reinheitsgrad (z.B.

Sterilität) der verwendeten Pipettenspitzen. Zudem muss bei vielen Anwendungen sichergestellt werden, dass die einzelnen Proben die Pipettiervorrichtung nicht

kontaminieren. Dazu ist im oberen Teil der Pipettenspitze, welcher an die Pipettenröhre angeschlossen wird, ein Filter eingebaut bzw. integriert, welches verhindert, dass die Probe in die Pipettenröhre eindringt und daraufhin von dort aus in nachfolgende Proben abgegeben wird. Je nach Art der Probe werden dafür unterschiedliche Filter eingesetzt. Es ist nun wichtig, dass bei einer automatisierten

Pipettiervorrichtung, diese in der Lage ist zu erkennen, ob überhaupt eine Pipettenspitze an der Pipettenröhre

angeschlossen ist, und insbesondere ob die korrekte

Pipettenspitze an die Pipettenröhre angeschlossen ist.

Bisher wurden zur Lösung des zuletzt genannten Problems entweder die Pipettenspitzen oder die

Pipettenspitzenhalterungen, in welchen die Pipettenspitzen bereitgestellt werden, mit einem Code oder einer

Identifikation versehen, welche optisch gelesen wird.

Alternativ wurden die verschiedenen Pipettenspitzen

aufgrund eines besonderen geometrischen Merkmals

unterschieden, wie z.B. verschieden lange Anschlüsse am oberen Teil der Pipettenspitze für das Anschliessen an die Pipettenröhre. Es besteht daher der Bedarf nach Mitteln, welche eine einfache und folglich kostengünstige sowie zuverlässige Erkennung verschiedener Pipettenspitzen erlauben. Die Pipettenspitzenerkennung sollte zudem den Trend hin zur höheren räumlichen Verdichtung der einzelnen Komponenten in der Pipettiervorrichtung sowie zu einer zeitlichen

Verkürzung der Pipettiervorgänge nicht behindern.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine

Pipettiervorrichtung bereitzustellen, welche in der Lage ist automatisch verschiedene Pipettenspitzen zu erkennen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die in Anspruch 1 festgelegte Pipettiervorrichtung erfüllt.

Es ist zudem eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Flüssigkeitsbearbeitungssystem mit der vorgeschlagenen Pipettiervorrichtung auszustatten, um eine für Laborsysteme bzw. -anlagen geeignete Einrichtung bereitzustellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch das

Flüssigkeitsbearbeitungssystem gemäss Anspruch 7 gelöst.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, welches die Erkennung einer Pipettenspitze an einer Pipettiervorrichtung ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch das in Anspruch 8 vorgeschlagene Verfahren gelöst.

Es ist ferner eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Satz von Pipettenspitzenhalterungen, welche für den Einsatz mit der vorgeschlagenen Pipettiervorrichtung und dem vorgeschlagenen Erkennungsverfahren geeignet sind,

bereitzustellen. Ein solcher erfindungsgemässer Satz von Pipettenspitzenhalterungen wird in Anspruch 18 aufgeführt.

Spezifische erfindungsgemässe Ausführungsvarianten werden in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Eine erfindungsgemässe Pipettiervorrichtung umfasst: - eine Pipettenröhre, die an ihrem einen Ende zum lösbaren Aufnehmen einer Pipettenspitze zum Aspirieren bzw.

Dispensieren einer Flüssigkeit ausgebildet ist, und die an ihrem anderen Ende mit einem Druckerzeugungsmittel wirkverbindbar ist; - einer Kapazitätsmesseinheit zur Messung einer Kapazität, insbesondere einer absoluten Kapazität, eines

Messkondensators, welcher eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode als Gegenelektrode umfasst; und

- eine Defektionseinheit zur Erkennung ob eine

Pipettenspitze mit dem einen Ende der Pipettenröhre verbunden ist, und/oder zur Erkennung eines charakteristischen Merkmals der Pipettenspitze, welche mit dem einen Ende der Pipettenröhre verbunden ist, wobei die Pipettenspitze zumindest einen Teil der ersten Elektrode bildet, wenn die Pipettenspitze in elektrischer (kapazitiver) Wirkverbindung mit der Pipettenröhre steht.

In einer Ausführungsvariante der Pipettiervorrichtung ist die Detektionseinheit derart ausgebildet, dass die

Erkennung mittels zumindest eines Vergleichs eines

gemessenen Wertes der Kapazität, insbesondere der absoluten Kapazität, mit einem oder mehreren, z.B. in der

Detektionseinheit abgespeicherten, Referenzwerten erfolgt.

In einer weiteren Ausführungsvariante der

Pipettiervorrichtung wird zumindest ein Teil der zweiten Elektrode durch mindestens eines der folgenden gebildet:

- eine Pipettenspitzenhalterung (z.B. als separate/

dedizierte "Messstation" des

Flüssigkeitsbearbeitungssystems ausgeführt) mit

mindestens einer Aufnahme zum Aufnehmen der

Pipettenspitze;

- mindestens ein Teil einer Auflage zum Absetzen einer

Pipettenspitzenhalterung mit mindestens einer Aufnahme zum Aufnehmen der Pipettenspitze; - mindestens ein Teil eines Arbeitstisches, über welchen die Pipettenröhre bewegbar ist;

- eine oder mehrere (benachbarte) Pipettenspitzen; eine oder mehrere (benachbarte) "z-Stangen" bzw.

Pipettenröhrenhalter, welche zum Anbringen und

vertikalen Bewegen einer Pipettenröhre geeignet

Die zweite Elektrode, d.h. die Gegenelektrode, kann prinzipiell irgendein geeignetes Teil am bzw. Bestandteil des Flüssigkeitsbearbeitungssystems bzw. Laborgeräts sein, in welchem die Pipettiervorrichtung verwendet wird. So könnte beispielsweise eine metallische Platte vertikal an der Seite des Arbeitstisches angebracht werden, wobei die Pipettenröhre mittels eines Roboterarmes zur

Kapazitätsmessung zu dieser Platte hinbewegt wird. Auch könnte anstatt des Arbeitstisches unterhalb der

Pipettiervorrichtung eine leitende Decke bzw. Abdeckung (oder mindestens ein Teil davon) oberhalb der

Pipettiervorrichtung als zweite Elektrode dienen. Zudem könnte auch eine Pipettenspit zenhalterung, z.B. in Form einer leitenden Lochplatte, die Funktion einer

"Messstation" als Bestandteil des

Flüssigkeitsbearbeitungssystems übernehmen. Insbesondere könnte auch eine oder mehrere benachbarte "z-Stangen" als Gegenelektrode eingesetzt werden. Jede Pipettierröhre ist an einer solchen vertikal angeordneten "z-Stange"

angebracht, welche somit als Pipettenröhrenhalter dient, die sich mittels eines Antriebs auf und ab, d.h. in "z- Richtung" bewegen lässt, sodass die daran befestigte

Pipettierröhre samt angeschlossener Pipettenspitze sich durch die z-Stange (vertikal) absenken bzw. anheben lässt. Die z-Stange kann beispielsweise als Zahnstange ausgeführt sein, die mittels eines Zahnrads angetrieben wird. Um als Gegenelektrode dienen zu können, muss die z-Stange aus einem leitenden Material bestehen und von der Pipettenröhre elektrisch isoliert sein, wobei sie z.B. mit der Masse verbunden ist bzw. auf dem Referenzpotential liegt.

In einer weiteren Ausführungsvariante der

Pipettiervorrichtung sind die Referenzwerte für die

Kapazität, insbesondere die absolute Kapazität,

unterschiedlicher Pipettenspitzen kennzeichnend.

In einer weiteren Ausführungsvariante der

Pipettiervorrichtung sind die Referenzwerte von einem oder mehreren der folgenden Eigenschaften abhängig: - einem Material aus dem die Pipettenspitze besteht;

- einer Geometrie der Pipettenspitze, insbesondere einer Form der Pipettenspitze, wie z.B. einer Aussenkontur der Pipettenspitze, weiter insbesondere einem Durchmesser und/oder einer Länge der Pipettenspitze; - einem Material aus dem die Pipettenspitzenhalterung

besteht ;

- einer Geometrie einer Aufnahme zum Aufnehmen der

Pipettenspitze in der Pipettenspit zenhalterung,

insbesondere einer Form der Aufnahme (bzw. deren Verlauf oder Kontur) , weiter insbesondere einem Durchmesser und/oder einer Länge der Aufnahme; - einer Beschichtung der Pipettenspitze, insbesondere einem Material aus dem die Beschichtung der

Pipettenspitze besteht, weiter insbesondere einer

Ausdehnung oder Dicke der Beschichtung der

Pipettenspitze;

- einer Beschichtung der Pipettenspitzenhalterung

insbesondere der Aufnahme, insbesondere einem Material aus dem die Beschichtung der Pipettenspitzenhalterung bzw. der Aufnahme besteht, weiter insbesondere einer Ausdehnung oder Dicke der Beschichtung der

Pipettenspitzenhalterung bzw. der Aufnahme;

- einem oder mehreren Abständen oder Positionen zwischen der Pipettenspitze und einer oder mehreren

(benachbarten) Pipettenspitzen.

In einer weiteren Ausführungsvariante der

Pipettiervorrichtung umfasst die Kapazitätsmesseinheit einen Capacitance-to-Digital-Converter (CDC) oder einen Time-to-Digital-Converter (TDC) . Ein CDC ist ein Wandler, der Kapazitäten in Spannungen umwandelt und auf dem

Verfahren des Sigma-Delta-Wandlers basiert. Beim CDC- Verfahren wird für eine unbekannte Kapazität deren Grösse in Farad als Digitalwert bestimmt. Beispiele von im Handel erhältlichen CDC Bausteinen sind der FDC1004 von Texas Instruments sowie der AD7745 von Analog Devices. Bei einem TDC wird die Zeit gemessen, welche benötigt wird um einen Kondensator mit unbekannter Kapazität aufzuladen und daraus deren Grösse in Farad als Digitalwert bestimmt. Gemäss einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Flüssigkeitsbearbeitungssystem eine

vorgeschlagene Pipettier orrichtung .

Gemäss einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Erkennen einer Pipettenspitze an einer Pipettiervorrichtung mit einer Pipettenröhre, die an ihrem einen Ende zum lösbaren Aufnehmen einer

Pipettenspitze zum Aspirieren bzw. Dispensieren einer

Flüssigkeit ausgebildet ist, und die an ihrem anderen Ende mit einem Druckerzeugungsmittel wirkverbunden ist, folgende Schritte :

- Verbinden der Pipettenspitze mit dem einen Ende der

Pipettenröhre;

- Messen eines Wertes einer Kapazität, insbesondere einer absoluten Kapazität, eines Messkondensators, welcher eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode als

Gegenelektrode umfasst, wobei die Pipettenspitze

zumindest ein Teil der ersten Elektrode, vorzugswiese einen überwiegenden Teil der ersten Elektrode, bildet;

- Vergleichen des gemessenen Wertes der Kapazität,

insbesondere der absoluten Kapazität, mit einem oder mehreren Referenzwerten; - Ausgabe einer Information in Abhängigkeit eines

Ergebnisses des Vergleichs, welche angibt, ob eine

Pipettenspitze mit der Pipettenröhre verbunden ist, und/oder welche ein charakteristisches Merkmal der Pipettenspitze angibt, insbesondere betreffend eine Ausgestaltung der Pipettenspitze, wie z.B. einer Grösse der Pipettenspitze.

In einer Ausführungsvariante des Verfahrens wird zumindest ein Teil der zweiten Elektrode durch mindestens eines der folgenden gebildet:

- eine Pipettenspit zenhalterung (z.B. als separate/

dedizierte "Messstation" des

Flüssigkeitsbearbeitungssystems ausgeführt) mit

mindestens einer Aufnahme zum Aufnehmen der

Pipettenspitze;

- mindestens ein Teil einer Auflage zum Absetzen einer

Pipettenspit zenhalterung mit mindestens einer Aufnahme zum Aufnehmen der Pipettenspitze;

- mindestens ein Teil eines Arbeitstisches, über welchen die Pipettenröhre bewegbar ist;

- eine oder mehrere (benachbarte) Pipettenspitzen;

- eine oder mehrere (benachbarte) "z-Stangen" bzw.

Pipettenröhrenhalter , welche zum Anbringen einer

Pipettenröhre ausgeführt sind.

In einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens findet die Messung statt währendem die Pipettenspitze sich noch mindestens zum Teil in der Aufnahme befindet, insbesondere ein Teil der Pipettenspitze in die Aufnahme hineinragt. In einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens findet die Messung statt nachdem die Pipettenspitze vollständig aus der Aufnahme entfernt wurde, insbesondere nachdem die Pipettenspitze von der Pipettenspit zenhalterung entfernt wurde, und sich die Pipettenspitze über dem Arbeitstisch befindet, welcher dann einen im Vergleich zur

Pipettenspitzenhalterung überwiegenden Teil der zweiten Elektrode bildet.

In einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens findet die Messung statt währendem die Pipettenspitze sich

mindestens zum Teil neben einer oder mehreren z-Stangen bzw. Pipettenröhrenhalter befindet, insbesondere auf gleicher Höhe wie diese ist, welche dann einen

überwiegenden Teil der zweiten Elektrode bildet/bilden .

In einer weiteren Ausführungsvariante umfasst das Verfahren weiter die folgenden Schritte:

- Messen eines Vorabwertes der Kapazität, insbesondere der absoluten Kapazität, des Messkondensators bevor die

Pipettenspitze mit dem Ende der Pipettenröhre verbunden ist ;

- Verwenden des Vorabwertes als einen Referenzwert beim Vergleichen mit dem (danach) gemessenen Wert.

In einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens werden während mindestens zweier Bewegungen, umfassend die Bewegungen a) Heranführen der Pipettenröhre an die Pipettenspitze, b) Verbinden der Pipettenspitze mit dem Ende der Pipettenröhre, c) Herausnehmen der Pipettenspitze aus der Aufnahme und d) Wegführen der Pipettenspitze von der Pipettenspitzenhalterung, eine Vielzahl von Werten der Kapazität, insbesondere der absoluten Kapazität, des

Messkondensators gemessen, und aus dieser Vielzahl von Werten ein maximaler Messwert ermittelt, welche dann mit dem einen oder den mehreren Referenzwerten verglichen wird.

In einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens werden während mindestens zweier Bewegungen, umfassend die

Bewegungen a) Heranführen der Pipettenröhre an die

Pipettenspitze, b) Verbinden der Pipettenspitze mit dem Ende der Pipettenröhre, c) Herausnehmen der Pipettenspitze aus der Aufnahme und d) Wegführen der Pipettenspitze von der Pipettenspitzenhalterung, eine Vielzahl von Werten der Kapazität, insbesondere der absoluten Kapazität, des

Messkondensators gemessen, wobei mindestens ein Teil dieser Vielzahl von Werten ein zeitlicher Verlauf der Kapazität, insbesondere der absoluten Kapazität, bildet, welcher mit einem oder mehreren zeitlichen Verläufen bestehend aus mehreren Referenzwerten verglichen wird.

In einer Ausführungsvariante des Verfahrens erfolgt das Messen des Wertes der Kapazität indem eine

Kapazitätsänderung, d.h. eine relative Kapazität bestimmt wird, wobei die Kapazitätsänderung beispielsweise durch eine Bewegung der ersten und zweiten Elektroden relativ zueinander hervorgerufen wird.

In einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens sind die Referenzwerte für die Kapazität, insbesondere die absolute Kapazität, unterschiedlicher Pipettenspitzen kennzeichnend .

In einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens sind die Referenzwerte von einem oder mehreren der folgenden Eigenschaften abhängig:

- einem Material aus dem die Pipettenspitze besteht;

- einer Geometrie der Pipettenspitze, insbesondere einer Form der Pipettenspitze, wie z.B. einer Aussenkontur der Pipettenspitze, weiter insbesondere einem Durchmesser und/oder einer Länge der Pipettenspitze;

- einem Material aus dem die Pipettenspit zenhalterung

besteht ;

- einer Geometrie einer Aufnahme zum Aufnehmen der

Pipettenspitze in der Pipettenspit zenhalterung,

insbesondere einer Form der Aufnahme, weiter

insbesondere einem Durchmesser und/oder einer Länge der Aufnahme ;

- einer Beschichtung der Pipettenspitze, insbesondere

einem Material aus dem die Beschichtung der

Pipettenspitze besteht, weiter insbesondere einer Ausdehnung oder Dicke der Beschichtung der

Pipettenspitze;

- einer Beschichtung der Pipettenspitzenhalterung

insbesondere der Aufnahme, insbesondere einem Material aus dem die Beschichtung der Pipettenspitzenhalterung bzw. der Aufnahme besteht, weiter insbesondere einer Ausdehnung oder Dicke der Beschichtung der

Pipettenspitzenhalterung bzw. der Aufnahme;

- einem oder mehreren Abständen oder Positionen zwischen der Pipettenspitze und einer oder mehreren

(benachbarten) Pipettenspitzen.

Gemäss einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Satz von Pipettenspit zenhalterungen vorgeschlagen, wobei jede Pipettenspit zenhalterung mindestens eine

Aufnahme zum Aufnehmen einer Pipettenspitze aufweist, und wobei eine Geometrie der Aufnahme, insbesondere eine Form der Aufnahme, weiter insbesondere ein Durchmesser und/oder eine Länge der Aufnahme, so ausgeführt ist, dass bei der vorgeschlagenen Pipettiervorrichtung oder dem

vorgeschlagenen Flüssigkeitsbearbeitungssystem oder dem vorgeschlagenen Verfahren sich unterschiedliche

Referenzwerte für verschiedene Typen von Pipettenspitzen ergeben, wobei sich die verschiedenen Typen von

Pipettenspitzen insbesondere durch eines der folgenden Merkmale unterscheiden:

- ( Fassungs-/Nenn-) Volumen; - Spit zenöffnungsgrösse/-durchmesser zum Aspirieren und Dispensieren einer Flüssigkeit;

- mit oder ohne Filter zur Verhinderung von

Kontaminationen der Pipettenröhre beim Aspirieren einer Probe, sowie insbesondere eine Art des Filters;

- Reinheitskategorie;

- Verwendungszweck;

- Dichtungsvermögen eines Anschlusses der Pipettenspitzen an die Pipettenröhre,

und wobei insbesondere die äussere Geometrie die

verschiedenen Typen von Pipettenspitzen identisch ist.

In einer Ausführungsvariante ist zusätzlich oder

alternative zur Geometrie der Aufnahme die

Pipettenspitzenhalterung insbesondere die Aufnahme oder ein Bereich davon und/oder darum derart beschichtet, dass bei der vorgeschlagenen Pipettiervorrichtung oder dem

vorgeschlagenen Flüssigkeitsbearbeitungssystem oder dem vorgeschlagenen Verfahren sich unterschiedliche

Referenzwerte für unterschiedliche Pipettenspitzen ergeben, z.B. aufgrund eines Materials der Beschichtung und/oder einer Dicke der Beschichtung, wobei die Beschichtung insbesondere zumindest ein Teil eines Dielektrikums zwischen der ersten und zweiten Elektrode bildet.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN Nichtlimitierende Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand von Figuren noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 drei verschiedene Pipettenspitzen; Fig. 2 eine Pipettenspit zenhalterung mit eingesetzten

Pipettenspitzen;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines

Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Pipettiervorrichtung bzw. eines

erfindungsgemässen

FlüssigkeitsbearbeitungsSystems ;

Fig. 4 schematische Darstellungen dreier Anordnungen a), b) & c) zur Messung der Kapazität gemäss einem Ausführungsbeispiel eines alternativen erfindungsgemässen Verfahrens zum Erkennen einer

Pipettenspitze;

Fig. 5 schematische Darstellungen von vier

unterschiedlichen Ausführungsbeispielen a) , b) , c) & d) von Aufnahmen in erfindungsgemässen

Pipettenspitzenhalterungen;

Fig. 6 a) schematische Darstellung des Bewegungsablaufs beim Aufnehmen einer Pipettenspitze durch eine Pipettenröhre an den Positionen PI, P2 & P3; und

Fig. 6 b) zeitliche Verläufe der absoluten Kapazität für drei verschieden grosse Pipettenspitzen (mit

Markierungen an den Positionen PI, P2 & P3 aus Fig. 6 a)). In den Figuren stehen gleiche Bezugszeichen für gleiche Elemente .

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt drei Wegwerf-Pipettenspitzen ("disposable tips", DiTi) 2 mit unterschiedlichem Flüssigkeits- Fassungsvermögen/Nennvolumen (10 μΐ, 50 μΐ & 200 μΐ).

Diese bestehen aus einem leitenden Polypropylen und

ermöglichen damit eine kapazitive

Flüssigkeitspegeldetektion ("capacitive liquid level detection", cLLD) . Solche Pipettenspitzen sind nicht nur in unterschiedlichen Grössen verfügbar, sondern es gibt auch solche mit einem Filter, welcher verhindert, dass Probenflüssigkeit in die Pipettenröhre eindringt und diese kontaminiert. Weiter gibt es unterschiedlich reine

Pipettenspitzen (z.B. von der Firma Tecan die Varianten "Standard", "Pure" und "Sterile"). Diese Pipettenspitzen können gleich gross sein, sodass eine optische

Unterscheidung zwischen den verschiedenen Typen schwierig sein kann. Zudem weisen diese Pipettenspitzen nur ein sehr geringes Gewicht auf, sodass die Pipettiervorrichtung nur schwerlich aufgrund dieses Gewichts feststellen kann, ob überhaupt eine Pipettenspitze an der Pipettenröhre

angeschlossen ist.

Die Kernidee der vorliegenden Erfindung liegt nun darin die leitende Pipettenspitze als eine Elektrode (bzw. zumindest als Teilelektrode) eines Messkondensators zu nutzen, wobei die Gegenelektrode (bzw. Teil davon) z.B. durch die

Pipettenspit zenhalterung, insbesondere durch die

Pipettenspitzenaufnähme in der Pipettenspit zenhalterung, gebildet wird, in welcher die Pipettenspitzen für die

Pipettiervorrichtung bereitgestellt werden. Der leitende Arbeitstisch, auf welchem die Pipettiervorgänge

stattfinden, kann zudem ein weiterer Teil der

Gegenelektrode bilden. Ferner kann auch eine leitende Auflage zum Absetzen einer Pipettenspit zenhalterung auf dem Arbeitstisch auch Teil der Gegenelektrode bilden.

Prinzipiell muss die Pipettenspit zenhalterung nicht aus einem leitenden Material bestehen, und würde in diesem Fall das Dielektrikum (bzw. Teil davon) des Messkondensators bilden. Jede Pipettenspitze kann dann aufgrund des

gemessenen Wertes der Kapazität, insbesondere der absoluten Kapazität, des Messkondensators zuverlässig erkannt werden.

Fig. 2 zeigt eine solche Pipettenspit zenhalterung 3 mit einer Vielzahl von in die Aufnahmen 4 eingesetzten

Pipettenspitzen 2. Die Pipettenspit zenhalterung 3 ist im vorliegenden Fall mehrteilig ausgeführt mit einem oberen Teil 31, einem mittleren Teil 32 und einem unteren Teil 33. Im oberen Teil 31 und mittleren Teil 32 sind die Aufnahmen 4, wobei die Pipettenspitzen 2 auf dem oberen Teil 31 aufliegen. Der obere Teil 31 und/oder der mittlere Teil 32 ist/sind nicht-leitend, wobei der nicht-leitende Teil als Dielektrikum des Messkondensators wirkt. Der untere Teil 33 ist als leitende Lochplatte ausführt und bildet (zumindest teilweise) die Gegenelektrode des

Messkondensators, wobei die Aufnahmen 4 in die Lochplatte 33 hineinragen. Die Pipettenspitzenhalterung 3 befindet sich auf einem Arbeitstisch 5, welcher auf dem

Referenzpotential liegt, insbesondere mit Masse verbunden ist. Die Lochplatte 33 kann entweder über eine leitende Verbindung 12 oder eine leitende Auflage 34 elektrisch mit Masse verbunden sein. Eine Kapazitätsmesseinheit ist nun einerseits mit der Pipettenröhre und andererseits mit dem Arbeitstisch 5 sowie über diesen mit der darauf stehenden

Auflage 34 und der Pipettenspitzenhalterung 3, insbesondere mit dem unteren Teil 33, d.h. der leitenden Lochplatte, verbunden. Bereits die Pipettenröhre ohne Pipettenspitze 2 bildet eine kleine Elektrode, sodass der durch diese

Anordnung gebildete Messkondenstor noch ohne Pipettenspitze 2 eine geringfügige Kapazität aufweist. Sobald die

Pipettenspitze 2 mit der Pipettenröhre verbunden ist, steigt der Wert der gemessenen Kapazität stark an, wobei der Wert vom Typ (z.B. der Grösse) der Pipettenspitze 2 abhängig ist, und folglich dieser Typ über den gemessenen Kapazitätswert zuverlässig erkannt werden kann.

Fig. 3 illustriert in einer vereinfachten schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer

erfindungsgemässen Pipettiervorrichtung . Diese Abbildung zeigt die Pipettenröhre 1 mit einer aufgesetzten

Pipettenspitze 2, welche zuvor aus einer Aufnahme 4 der Pipettenspitzenhalterung 3 entnommen wurde und nun von einem Roboterarm 11 an einem Flüssigkeitsbearbeitungssystem 14 vertikal nach oben bewegt und damit von der

Pipettenspitzenhalterung 3 entfernt wird. Dabei kann eine Kapazitätsmesseinheit 6, welche mit der Pipettenröhre 1 und damit auch mit der Pipettenspitze 2 als erste Elektrode und mit dem Arbeitstisch 5 und damit auch mit der

Pipettenspitzenhalterung 3 (oder einem Bestandteil davon) als zweite (Gegen- ) Elektrode verbunden ist, die (absolute) Kapazität des diese beiden Elektroden umfassenden

Messkondensators bestimmen. Je nach Typ oder Art (z.B. Grösse/Fassungsvolumen) der Pipettenspitze 2 wird der gemessene Wert der Kapazität unterschiedlich sein. Dazu wird der gemessene Wert der Kapazität in einer

Detektionseinheit 7 mit verschiedenen Referenzwerten verglichen, wobei jeder Referenzwert charakteristisch ist für einen bestimmten Typ oder eine bestimmte Art von

Pipettenspitze 2. Die Detektionseinheit 7 gibt dann eine Information darüber, ob eine Pipettenspitze 2 an der

Pipettenröhre 1 angeschlossen ist, und falls ja um welchen Typ oder Art von Pipettenspitze 2 es sich handelt, an eine Steuerungseinheit 8 eines Antriebs für den Roboterarm 11 weiter .

Eine solche Pipettenspitzenhalterung 3 kann beispielsweise auch Teil des Flüssigkeitsbearbeitungssystems 14 sein, wobei der Roboterarm 11 zur Bestimmung der Kapazität und damit zur Detektion des Pipettenspitzentyps bzw. der

Pipettenspitzengrösse die Pipettenröhre 1 mit

angeschlossener Pipettenspitze 2 jeweils zur

Pipettenspitzenhalterung 3 hinbewegt und zur Kapazitätsmessung in die Aufnahme 4 absenkt. So stellt die Pipettenspitzenhalterung 3 eine separate/dedizierte

"Messstation" zur Pipettenspitzenerkennung innerhalb des Flüssigkeitsbearbeitungssystems 14 dar.

Fig. 4 illustriert in einer schematischen Darstellung drei Anordnungen a) , b) & c) zur Messung der Kapazität gemäss einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zum Erkennen der Pipettenspitze 2. Bei einer ersten alternativen Ausführungsvariante des Verfahrens bilden die benachbarten Pipettenspitzen 2', 2'', 2''' die Gegenelektrode (= zweite Elektrode) zur ersten Elektrode, welche die Pipettenspitze 2 umfasst (s. Fig. 4 a)). Es genügt bereits eine einzelne der drei benachbarten

Pipettenspitzen 2', 2'', 2''' um diese Ausführungsvariante des Verfahrens auszuführen. Fig. 4 b) zeigt den Fall, wo keine Pipettenspitze 2 auf der Pipettenröhre 1 aufgesetzt ist. In diesem Fall wird die (absolute) Kapazität des Messkondensators geringer sein, als wenn sich eine

Pipettenspitze 2 an der Pipettenröhre 1 befindet, da die erste Elektrode nun im Wesentlichen nur die Pipettenröhre 1 umfasst, sodass die Detektionseinheit 7 aufgrund des

Vergleichs mit den Referenzwerten feststellen wird, dass keine Pipettenspitze 2 an der Pipettenröhre 1 angeschlossen ist. In Fig. 4 c) ist eine weitere Ausführungsvariante des Verfahrens dargestellt, bei welcher die Pipettenspitze 2 als erste Elektrode zur Kapazitätsmessung neben mehreren benachbarten "z-Stangen" bzw. Pipettenröhrenhalter 13 als (Teil der) zweiten Elektrode (d.h. als Gegenelektrode) positioniert ist. Dazu werden die benachbarten z-Stangen (mit oder ohne angeschlosserer Pipettenröhre 1 und -spitze 2 ' , 2 ' ' , 2 ' ' ' ) in etwa auf gleiche Höhe wie die zu

erkennende Pipettenspitze 2 abgesenkt (angedeutet durch den vertikalen Doppelpfeil in z-Richtung) .

In Fig. 5 sind vier unterschiedliche Ausführungsbeispiele a) , b) , c) & d) von Aufnahmen 4 in erfindungsgemässen

Pipettenspit zenhalterungen 3 schematisch dargestellt. In Fig. 5 a) ist die Aufnahme 4 als zylindrische Bohrung mit einem Durchmesser dl ausgeführt. Die Kapazität, welche sich ergibt, wenn die Pipettenspitze 2 an der Pipettenröhre 1 angeschlossen ist und sich in der Aufnahme 4 befindet (elektrisch isoliert von dieser) , weist einen bestimmten Wert auf, welcher charakteristisch ist für diese Anordnung und in der Detektionseinheit 7 zur Erkennung dieser

Pipettenspitze 2 als Referenzwert verwendet wird. In Fig. 5 b) ist ein Filter 10 in der Pipettenspitze 2 eingebaut bzw. integriert. Um diesen Typ von Pipettenspitze 2 mit Filter 10 erkennen zu können, kann beispielsweise für die Aufnahme 4 eine Bohrung mit einem grösseren Durchmesser d2 verwendet werden. Aufgrund der geänderten Geometrie wird auch die gemessene Kapazität dieser Elektroden-Anordnung eine andere sein. Alternativ könnte die vertikale Dicke der Aufnahme 4 anders gewählt werden. Auch dies würde zu einer Änderung der gemessenen Kapazität führen. Eine weitere Möglichkeit ist in Fig. 5 c) dargestellt, wo die Form der Aufnahme 4 geändert wurde und nun konisch

ausgeführt ist mit maximalem Durchmesser d2 und minimalem Durchmesser d2 ' . Auch dies führt wiederum zu einer

Veränderung der gemessenen Kapazität und könnte als

charakteristisches Merkmal für eine Pipettenspitze 2 mit einer anderen Filtersorte verwendet werden, womit ein entsprechender Referenzwert in der Detektionseinheit 7 zur Erkennung dieser Pipettenspitze 2 abgespeichert wird.

Ferner könnte z.B. auch, wie in Fig. 5 d) gezeigt, die Pipettenspitze 2 mit einer Beschichtung 9 als Dielektrikum (und Isolator) versehen werden, welche wiederum zur Folge hat, dass die gemessene Kapazität einen anderen Wert aufweist, der charakteristisch ist für diese Pipettenspitze 2. Anstatt die Pipettenspitze 2 zu beschichten, könnte auch die Pipettenspitzenhalterung 3 und insbesondere die Aufnahme 4 mit einer Beschichtung 9' (als Dielektrikum und Isolator) versehen werden, um eine Änderung der gemessenen Kapazität zu erreichen (s. Fig. 5 a)-c)). Grundsätzlich können irgendwelche Merkmale der ersten und zweiten

Elektrode (wie z.B. deren Grösse, Material, Form) oder des Zwischenraums zwischen diesen, welche das Dielektrikum des Messkondensators bildet, in irgendeiner Weise geändert werden um eine gewünschte Kapazität des Messkondensators zu erhalten, dessen Wert als Referenzwert kennzeichnend ist für eine bestimmte Messanordnung und damit für einen spezifischen Typ oder Art von Pipettenspitze 2.

Fig. 6 a) stellt den Bewegungsablauf beim Aufnehmen einer Pipettenspitze 2 durch die Pipettenröhre 1 schematisch dar, wobei drei spezifische Positionen PI, P2 & P3 gezeigt sind. In Fig. 6 b) ist der zeitliche Verlauf der gemessenen absoluten Kapazität für den Bewegungsablauf gemäss Fig. 6 a) dargestellt und zwar für drei unterschiedlich grosse Pipettenspitze 2 mit Fassungsvermögen/Nennvolumen 10 μΐ, 50 μΐ & 200 μΐ . An der Position PI befindet sich noch keine Pipettenspitze 2 an der Pipettenröhre 1 und die gemessene Kapazität beträgt ungefähr 0 pF. Beim Aufnehmen der

Pipettenspitze 2 durch die Pipettenröhre 1 aus der Aufnahme 4 in der Pipettenspitzenhalterung 3 also an der Position P2 ist die gemessen Kapazität maximal (wobei die

Pipettenspitze 2 und die Aufnahme 4 voneinander elektrisch isoliert sind) . Je nach Grösse der Pipettenspitze 2 beträgt der Wert der gemessenen Kapazität ca. 2.1 pF, 3.1 pF & 4.8 pF. Diese Werte entsprechen in etwa den

Referenzwerten, welche in der Defektionseinheit 7

abgespeichert sind zur Erkennung dieser drei verschiedenen Pipettenspitzen 2. Des Weiteren ist aus der Graphik in Fig. 6 b) ersichtlich, dass die gemessene Kapazität an der Position P3 höher ist (ca. 0.2 pF, 0.5 pF & 0.6 pF) als an der Position PI, da nun die Pipettenspitze 2 als erste Elektrode (bzw. als zusätzlicher Teil davon) wirkt. Somit kann z.B. nach der Entnahme der Pipettenspitze 2 aus der Aufnahme 4 überprüft werden, ob die Pipettenspitze 2 auch tatsächlich an der Pipettenröhre 1 angeschlossen ist, oder ob das Aufnehmen der Pipettenspitze 2 nicht geklappt hat.

LISTE DER BEZÜGSZEICHEN

1 Pipettenröhre

2 Pipettenspitze

2' erste benachbarte Pipettenspitze

2 ' ' zweite benachbarte Pipettenspitze

2 ' ' ' dritte benachbarte Pipettenspitze

3 Pipettenspit zenhalterung/-träger

31 oberer Teil der Pipettenspitzenhalterung

32 mittlerer Teil der Pipettenspitzenhalterung

33 unterer (leitender) Teil der Pipettenspitzenhalterung

34 Auflage der Pipettenspitzenhalterung

4 Aufnahme

5 Arbeitstisch

6 Kapazitätsmesseinheit

7 Defektionseinheit

8 Steuerungseinheit zur Bewegungssteuerung des Antriebs/ Roboterarms

9 Beschichtung der Pipettenspitze

9' Beschichtung der Pipettenspitzenhalterung

10 Filter

11 Antrieb/Roboterarm

12 Verbindung zu Masse/Referenzpotential

13 z-Stange/Pipettenröhrenhalter 14 Flüssigkeitsbearbeitungs System dl Durchmesser Aufnahme für Pipettenspitze ohne Filter d2 (gr.) Durchmesser Aufnahme für Pipettenspitze mit

Filter

d2 ' kl. Durchmesser Aufnahme für Pipettenspitze mit Filter

PI erste Position der Pipettenröhre (beim Annähern an die Pipettenspitzenhalterung vor dem Aufnehmen der

Pipettenspitze)

P2 zweite Position der Pipettenspitze (während dem

Aufnehmen der Pipettenspitze aus der

Pipettenspitzenhalterung)

P3 dritte Position der Pipettenspitze (beim Wegbewegen von der Pipettenspitzenhalterung nach dem Aufnehmen der Pipettenspitze)