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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Überführen eines
Labor-Probengläschens oder
-fläschchens
(Phiole) mit Fluidmaterial an eine oder von einer Lagerplatte, enthaltend
eine Anzahl Probengläschen,
beispielsweise zur Verwendung bei einer biologischen oder chemischen
Untersuchung oder Prüfung
oder einem ähnlichen
Verfahren.
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Bei
biologischen und chemischen Prüfungs- bzw.
Untersuchungsverfahren und -systemen, bei denen mit Probengläschen für biologisches
oder chemisches Material gearbeitet wird, das in den Probengläschen innerhalb
eines Fluids suspendiert oder in Lösung gehalten wird, müssen die
Probengläschen herumbewegt
werden, so dass das Material in die Probengläschen eingeführt oder
aus diesen entfernt werden kann, wie auch die Probengläschen visuell inspiziert
werden müssen
und wobei herkömmlicherweise
große
Mengen Probengläschen
in Lagerplatten gehalten und einzeln an entsprechende Lagerplatten
oder auch von denselben überführt werden.
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EP-A-0 571 032 offenbart
einen Analysator-Brutschrank, bei dem zwei unabhängig angetriebene konzentrische
Inkubatorringe verwendet werden. Jeder Ring trägt und transportiert Küvetten,
die Proben zwischen den Prozessstationen des Analysators enthalten.
Die Bewegung der Küvetten
in die zwei konzentrischen Ringe und aus denselben wird durch einen
Arm initiiert, der die Küvetten
aus dem Ring zieht, indem er sie radial nach innen oder nach außen, auf
den Ring bezogen, bewegt. Der Mechanismus ist auf die Verwendung
innerhalb eines Satzes Inkubatorringe begrenzt, da die Bewegung
relativ zur Drehachse der Inkubatorringe nach innen oder außen erfolgen
muss. Weiterhin beruht das Verfahren des Freigebens der Küvetten von
dem Inkubatorring, nämlich
das zwangsweise Bewegen der Küvette radial
nach innen durch Aufbringen einer Kraft auf den oberen Seitenbereich
der Küvette,
stark auf der Form der Küvette
und erfordert von Natur aus eine individuell geformte Küvette mit
konischen Seiten. Weiterhin bezieht dieses Verfahren des Freigebens
der Küvetten
von Inkubatorringen schon an sich einen vorgegebenen Grad eines
Kippens der Küvette
während
der Freigabe von dem Inkubatorring ein. Dies kann zu einem Verschütten des
Inhalts der Küvette und
folglich zur gegenseitigen Verschmutzung unter Proben sowie einem
teilweisen Verlust an Proben führen.
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EP-A-1 037 050 offenbart
eine Reihe dreier miteinander verbundener Trommeln, die eine diagnostische
Messeinrichtung bilden. Die drei Trommeln überlappen sich, und eine Reihe
Kolben ermöglicht es,
dass Probenbecherkassetten vertikal von einer Trommel in eine andere
geschoben werden.
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WO 01/54817 offenbart eine
automatische biologische Analysevorrichtung, die Küvetten und Mittel
zum Überführen der
Küvetten
innerhalb einer solchen Vorrichtung verwendet. Es werden eine Reihe
gestapelter Karussells und ein Überführungsverfahren
offenbart, wobei eine Überführungsgabel
eine Küvette
zwischen angezeigten Positionen auf den verschiedenen gestapelten
Karussells verschiebt.
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Es
ist in zunehmendem Maße
notwendig, eine große
Anzahl Proben zu verarbeiten, und bei allen der vorstehend beschriebenen
Systeme ist die Zahl der Proben strikt durch die Größe der Karussells,
Trommeln oder Inkubatorringe begrenzt. Es ist das Ziel der vorliegenden
Erfindung, die Zahl der Proben, die mit einer einzelnen Überführungseinrichtung bearbeitet
werden können,
zu erhöhen.
Insbesondere sind der Kolben und der Förderer mit geschlossenem Förderweg,
d.h. der Endlosförderer,
zur Bewegung in der x-y-Ebene relativ zu den getragenen Probegläschen in
der Lage. Dies ermöglicht
es, dass sich die Überführungseinrichtung
zwischen verschiedenen Probengläschensätzen bewegt,
wodurch der Umfang an Ausrüstung,
der zum Arbeiten mit einer vorgegebenen Anzahl von Proben erforderlich
ist, reduziert wird.
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Eine
weitere Anforderung an das System besteht darin, dass die Probengläschen mittels
eines Barcode- oder Punktcode-Lesers geprüft werden. Wenn die Überführungsvorrichtung
Zugang zu einer großen
Zahl Proben hat, entfernt ein „Aufnahme
und Abgabe" („pick and
place") -Roboter
ein Probengläschen
von einer zugeordneten Platte an einen Codeleser und bewegt, nachdem
der Code gelesen wurde, das Probengläschen zu einer Lagerplatte
oder anderenfalls einer anderen Stelle zurück. In Folge der großen Anzahl
Probengläschen,
auf die die Überführungsvorrichtung
zugreifen kann, erfordert das Bewegen an einen Codeleser und von
diesem weg einen relativ langen Zeitraum.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Vorrichtung zum Überführen eines Probengläschens (Phiole)
mit Fluidmaterial von einer oder an eine Lagerplatte, enthaltend
eine Anzahl Probengläschen, vorgesehen,
wobei die Vorrichtung
einen ersten Kolben, der im Betrieb an
einer Seite eines Lagerplattenträgers
angeordnet und axial in Eingriff mit einem Probengläschen bewegbar
ist, das im Betrieb in einer Lagerplatte an dem Träger gehalten ist,
um das Probengläschen
auf der anderen Seite des Trägers
aus der Lagerplatte in einer Richtung von dem Träger weg zu bewegen, und
einen
Endlosförderer
mit einem oder mehreren Schlitzen zur Aufnahme eines Probengläschens,
das wahlweise mit der Achse des ersten Kolbens ausrichtbar ist,
umfasst und dadurch gekennzeichnet ist,
dass der erste Kolben
und der Förderer
im Betrieb parallel zur Ebene des Lagerplattenträgers an mehrere Stellen bewegbar
sind, damit sich der Kolben mit einem vorgegebenen Probengläschen, das
in der Lagerplatte gehalten ist, ausrichten kann.
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Die
Vorrichtung kann weiter einen zweiten Kolben umfassen, der im Betrieb
auf der anderen Seite des Förderers
und des Trägers
von dem ersten Kolben angeordnet und axial in Eingriff mit einem Probengläschen bewegbar
ist, das im Betrieb in einem Schlitz in dem Förderer gehalten ist, um das Probengläschen aus
dem Förderer
heraus zu bewegen.
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Vorzugsweise
befindet sich der zweite Kolben in axialer Ausrichtung mit dem ersten
Kolben, um ein Probengläschen
von dem Förderer
zurück
in eine Lagerplatte zu bewegen.
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Vorzugsweise
weist der Endlosförderer
eine Drehachse auf, die in einem Winkel zur Achse des ersten Kolbens
liegt, wobei die Schlitze zur Aufnahme der Probengläschen im
gleichen Winkel zur Achse des Förderers
angeordnet sind.
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Vorteilhaft
ist der Förderer
ein Rad.
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Vorzugsweise
umfasst die Vorrichtung weiter einen Plattenträger.
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Der
erste Kolben und der Förderer
sind vorzugsweise parallel zu dem Plattenträger an mehrere Stellen bewegbar,
damit sich der Kolben mit einem vorgegebenen Probengläschen, das
in der Tragplatte gehalten ist, zusammen mit dem zweiten Kolben
ausrichten kann.
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Es
kann ein optischer Codeleser angebracht werden, um ein Probengläschen, das
in dem oder jeden Schlitz angeordnet ist, zu scannen, während sich der
Förderer
dreht, und es kann benachbart zum Förderer ein Spiegel angeordnet
sein, um durch den optischen Codeleser eine aus der Entfernung erfolgende
Beobachtung der Probengläschen,
die in den Schlitzen in dem Förderer
gehalten sind, zu ermöglichen.
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Eine
solche Überführungsvorrichtung
hat gegenüber
den Einrichtungen nach dem Stand der Technik einen beträchtlichen
Vorteil hinsichtlich der Arbeitsgeschwindigkeit. Indem mehrere Schlitze
in dem Förderer
vorgesehen werden, kann der erste Kolben mehrere Probengläschen von
der Lagerplatte in schneller Abfolge in den Förderer bewegen, der sich zwischen
den Arbeitsgängen
nur über
geringe Entfernungen (den Abstand zwischen benachbarten Probengläschenpositionen
in der Trägerplatte)
bewegt.
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Indem
man den Codeleser entfernt von dem Förderer anbringt und einen benachbart
zum Förderer
angeordneten Spiegel verwendet, ist ein aus der Entfernung erfolgendes
Lesen der Codes auf den Probengläschen
von Positionen an dem Fördererrad entfernt
von der Achse der Kolben erzielbar, so dass der Code auf einem bestimmten
Probengläschen
gelesen werden kann, während
ein zweites Probengläschen
von der Lagerplatte entfernt oder in diese eingeführt wird.
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Natürlich könnte der
zweite Kolben auch unausgerichtet zu dem ersten Kolben angeordnet
werden, um für
einen Mechanismus zum Überführen der Probengläschen auf
dem Fördererrad
an einen weiteren Förderer
oder eine weitere Platte für
ein nachfolgend weiteres Bearbeiten zu sorgen.
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In
herkömmlicher
Weise wird eine Menge oder Charge Probengläschen selektiv aus der Lagerplatte
zum weiteren Bearbeiten entfernt, und es wird dann eine neue Charge
Probengläschen
in einem separaten Prozess in die Platte eingeführt. Bei der Vorrichtung der
vorliegenden Erfindung gibt es durch Kombination der Vorgänge des
Entfernens und Einführens
Geschwindigkeitsvorteile. Beispielsweise können dann, wenn der Förderer 13
Schlitze für
Probengläschen
hat, bis zu 12 der Schlitze in schneller Folge mit neuen Probengläschen gefüllt werden,
die von einer Eingabeträgerplatte
in den Förderer
hineingesetzt werden, wobei die Überführungsvorrichtung dann
den Förderer
an die Stelle eines von der Lagerplatte zu entfernende Probengläschens bewegt
und dieses Probengläschen
in den dreizehnten Platz in dem Förderer bewegt wird, so dass
der Förderer
alsdann gedreht und ein neues Probengläschen in diejenige Lagerstelle
in der Lagerplatte eingefügt
werden kann, die gerade durch das zuletzt von der Lagerplatte in
den Förderer
entfernte Probengläschen freigeworden
ist. Dieser „Austausch"-Prozess kann dann
mit den verbleibenden neuen Probengläschen in dem Förderer fortgesetzt
werden, und wenn alle Probengläschen
ausgetauscht sind, kann das Fördererrad
zu einer Ausgabe-Trägerplatte
bewegt und können
die Probengläschen
in schneller Folge in die Trägerplatte
eingesetzt werden.
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Es
ist ins Auge gefasst, dass der Förderer Schlitze
verschiedener Größen umfassen
kann, um zu ermöglichen,
dass Probengläschen
verschiedener Größen in Systemen
selektiv gehalten und durch das Fördererrad überführt werden können, die
unter Verwendung von Probengläschen
verschiedener Größen für unterschiedliche
Zwecke arbeiten.
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Ein
Beispiel einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die beigefügte schaubildliche
Seitenansicht der Vorrichtung beschrieben.
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Die Überführungsvorrichtung 1 weist
einen Träger 2 auf,
der die Stelle einer Lagerplatte 3 bestimmt, die eine Mehrzahl
Probengläschen 4 enthält, die
eng benachbart zueinander in einer gitterartigen Anordnung aufgereiht
sind. Der Träger 2 hält die unteren
Ränder
der Platte 3, wobei durch den Boden der Platte Zugang für einen
ersten Kolben 5 geschaffen wird, der einen Antriebsmechanismus 6 hat,
der es ermöglicht,
dass sich der Kolben 5 nach oben und unten in Eingriff
mit ausgewählten
Probengläschen 4 in
der Platte 3 und außer
Eingriff mit diesen bewegt. Der Kolben 5 ist in der Ebene
des Trägers 2 durch
einen geeigneten x-y-Antriebsmechanismus
(nicht gezeigt) bewegbar, so dass er mit irgendeinem Probengläschen, das
in der Platte gehalten wird, in Eingriff treten kann. Bei diesem
Beispiel der vorliegenden Erfindung greift der Kolben 5 an
dem Probengläschen 4 an,
indem er lediglich gegen den unteren Teil des Probengläschens 4 anliegt
und in Richtung nach oben eine Kraft ausübt. Wahlweise kann ein an dem Kolben 5 angebrachtes
Greifmittel verwendet werden, um zum Zwecke verbesserter Stabilität mit dem Probengläschen in
Eingriff zu treten.
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Oberhalb
des Trägers 2 und
der Probengläschen
tragenden Lagerplatte 3 ist ein Endlosförderer in Form eines Rades 7 angeordnet,
das eine Reihe Schlitze oder Bohrungen 8 entlang seines
Umfanges aufweist. Die Drehachse 9 des Rades ist im Winkel α zur Achse
des Kolbens 5 angeordnet, und die Schlitze 8 sind
im gleichen Winkel α zur
Drehachse 9 angeordnet, so dass wiederum jeder Schlitz
mit dem Kolben 5 und einem in der Lagerplatte 3 gehaltenen Probengläschen 4 ausgerichtet
werden kann. In der Figur ist ein Probengläschen 4 gezeigt, das
in einem Schlitz 8 mit dem Kolben 5 ausgerichtet
gehalten wird, wobei es durch die Tätigkeit des Kolbens 5 nach oben,
wie in der Zeichnung gezeigt, in den Schlitz bewegt wurde. Die Probengläschen 4 werden
in den Schlitzen 8 durch eine geeignete C-förmige Feder 10 auf
einer Seite des Schlitzes 8 gehalten.
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In
einer geeigneten Position, die sich im vorliegenden Beispiel in
Bezug auf die Drehachse 9 im Wesentlichen diametral entgegengesetzt
zur Achse des Kolbens 5 befindet, kann ein optischer Code
am Boden eines Probengläschens 4 mittels
eines Codelesers 11 gelesen werden, der den Boden des Probengläschens 4 über einen
Spiegel 12 prüft.
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Oberhalb
des Fördererrades 7 ist
ein zweiter Kolben 13 angeordnet, der im Wesentlichen mit
dem ersten Kolben 5 identisch ist und von einem entsprechenden
Antriebsmechanismus 14 angetrieben wird. Die Achse des
Kolbens 13 ist mit der Achse des Kolbens 5 ausgerichtet,
und der Kolben 13 lässt
sich betätigen,
um ein Probengläschen 4 aus
dem Fördererrad 7 zurück in eine
Lage in der Lagerplatte 3 zu schieben.
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Es
versteht sich, dass zusätzliche
Kolben zum Angriff an Probengläschen
in dem Fördererrad 7 an
verschiedenen Positionen angeordnet werden könnten, so dass, wenn dies gewünscht wird,
eine Überführung aus
dem Fördererrad
heraus an einen zweiten Mechanismus erzielt werden kann. Durch Anordnen
der ersten und zweiten Kolben 5, 13 und des Fördererrades
an einem gemeinsamen Träger zur
Bewegung durch den x-y-Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) parallel
zur Ebene der Lagerplatte 3 und dadurch, dass man es den
Komponenten ermöglicht,
zusammen an eine weitere Stelle und eine separate Lagerplatte bewegt
zu werden, können
jedoch Probengläschen
schnell in gewünschte
Stellungen und aus diesen heraus bewegt werden, indem das Überführungsrad
an einer Stelle beladen und an einer anderen geleert wird, wodurch
die Notwendigkeit zusätzlicher
Kolben zum Entfernen der Probengläschen aus dem Überführungsrad
vermieden wird.
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Wenn
gewünscht,
können
die Lagerplatten 3 ihrerseits auf geeignete Träger gesetzt
werden, damit sie in gewünschte
Stellungen innerhalb des besonderen Systems und aus diesen heraus
bewegt werden können,
in dem die Überführungsvorrichtung
angeordnet ist.