CH696030A5 - Vorrichtung und deren Verwendung zum Manipulieren von Proben. - Google Patents

Vorrichtung und deren Verwendung zum Manipulieren von Proben. Download PDF

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CH696030A5
CH696030A5 CH00486/03A CH4862003A CH696030A5 CH 696030 A5 CH696030 A5 CH 696030A5 CH 00486/03 A CH00486/03 A CH 00486/03A CH 4862003 A CH4862003 A CH 4862003A CH 696030 A5 CH696030 A5 CH 696030A5
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CH
Switzerland
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arm
robot manipulator
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rail
robot
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CH00486/03A
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English (en)
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Fred Schinzel
Peter Muerset
Hanspeter Romer
Georg Batliner
Original Assignee
Tecan Trading Ag
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/0099Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor comprising robots or similar manipulators
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N35/1065Multiple transfer devices

Description


  [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Manipulieren von Proben in Behältern und/oder auf Objektträgern, entsprechend dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1, sowie die Verwendung solcher Vorrichtungen, entsprechend dem unabhängigen Anspruch 10.

[0002] Für die Verwendung bei der Untersuchung von Genen ("Genomics"), Proteinen ("Proteomics") zum Entdecken von neuen Wirkstoffen ("Drug Discovery") und in der klinischen Diagnose ("Clinical Diagnostics") sind Vorrichtungen und Systeme bekannt, welche beispielsweise einen Liquid-Handling-Roboter und einen Objekt-Transfer-Roboter umfassen. Ein solches System ist die vom Anmelder unter dem Namen "Genesis Robotic Sample Processor" vertriebene Arbeitsplattform.

   Es handelt sich dabei um eine Vorrichtung zum Manipulieren von Proben in Behältern und/oder auf Objektträgern, wobei die Behälter und/oder Objektträger auf einem, im Wesentlichen horizontalen Feld mit einer Längsausdehnung X und einer Querausdehnung Y angeordnet sind und wobei die Vorrichtung einen ersten und einen zweiten Robotermanipulator umfasst. Der erste Robotermanipulator ist zum Aufnehmen und/oder Abgeben von Fluiden innerhalb dieses X-Y-Feldes ausgebildet und umfasst Pipettenspitzen, welche in Z-Richtung anhebbar und absenkbar sind. Der zweite Robotermanipulator ist zum Transportieren von Objekten innerhalb dieses X-Y-Feldes ausgebildet und umfasst eine im Wesentlichen um eine senkrechte Achse drehbare Greifvorrichtung zum Halten der Objekte, welche in Z-Richtung anhebbar bzw. absenkbar ist.

   Die Vorrichtung umfasst zudem Antriebe zum Bewegen der Robotermanipulatoren sowie Prozessoren zum Steuern der Aktionen und Bewegungen der Robotermanipulatoren.

[0003] Wenngleich sich diese und ähnliche aus dem Stand der Technik bekannte Arbeitsplattformen von anderen Herstellern in der Praxis bewährt haben, so könnte doch ein Nachteil darin gesehen werden, dass der zweite Robotermanipulator jeweils einen durch den ersten Robotermanipulator eingeschränkten Arbeitsbereich aufweist.

[0004] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Manipulieren von Proben in Behältern und/oder auf Objektträgern im Bereich eines X-Y-Feldes vorzuschlagen, bei welcher ein erster und ein zweiter Robotermanipulator zumindest den ganzen Bereich des X-Y-Feldes bearbeiten können.

[0005] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.

   Weitere Merkmale ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

[0006] Die vorliegende Erfindung umfasst folgende Vorteile:
 Die beiden Robotermanipulatoren bedienen im Wesentlichen das selbe Feld, praktisch ohne sich gegenseitig zu beeinträchtigen.
 Die Aktionsbereiche der beiden Robotermanipulatoren können frei gewählt werden.
 Der zweite Robotermanipulator kann mit oder ohne Objekte beladen den ersten Robotermanipulator passieren.
 Das Umplatzieren von unterschiedlichsten Objekten mit dem zweiten Robotermanipulator, wie z.B. das Versetzen von aktiven Geräten in Form von Scannern (1D, 2D), Kameras, Druckköpfen, etc. ermöglicht das Nutzen der Funktionen dieser Geräte auf dem ganzen Feld der Arbeitsplattform. Dabei können diese aktiven Geräte mit dem zweiten Robotermanipulator auch von ausserhalb des Feldes geholt bzw. zeitweise dort weggelegt werden.

   Durch eine zusätzliche Ausfahrbarkeit des zweiten Robotermanipulators können dabei auch Ebenen unterhalb des eigentlichen Arbeitsfeldes bedient werden.
 Weil der Transport von Objekten und das Liquid Handling Arbeiten sind, die oft nicht synchron zueinander verlaufen, ist das Durchführen dieser Arbeiten mit zwei voneinander unabhängigen Robotermanipulatoren vorteilhaft.

[0007] Anhand von beispielhaften und den Umfang der vorliegenden Erfindung in keiner Weise einschränkenden Zeichnungen wird diese Erfindung an Hand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>eine Draufsicht auf das X-Y-Feld einer erfindungsgemässen Vorrichtung;


  <tb>Fig. 2<sep>einen Vertikalschnitt durch die Vorrichtung von Fig. 1 mit Blick in X-Richtung;


  <tb>Fig. 3<sep>eine Frontalansicht der Vorrichtung von Fig. 1 in X-Richtung;


  <tb>Fig. 4<sep>einen Vertikalschnitt durch die Vorrichtung von Fig. 1 mit Blick in Y-Richtung;


  <tb>Fig. 5<sep>eine Frontalansicht der Vorrichtung von Fig. 1 in Y-Richtung.

[0008] Die Fig. 1 bis 5 zeigen eine erste Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung 1 zum Manipulieren von Proben 2 in Behältern 3 und/oder auf Objektträgern 4.

[0009] Als Proben gelten Fluide, aber auch auf Oberflächen immobilisierte Moleküle, wie DNA, RNA und Proteine sowie Fragmente oder beliebige Kombinationen derselben. Als Behälter gelten Reagenzgefässe (z.B. Probentuben der Firma Eppendorf AG, Barkhausenweg 1, D-22331 Hamburg, Bundesrepublik Deutschland), Flaschen, Tröge, Mikroplatten (z.B. Mikrotiter<(RTM)>-Platten von Beckman Coulter, Inc., 90 Boroline Road, Allendale, New Jersey, USA) bzw. deren Wells.

   Die Behälter 3 und/oder Objektträger 4 sind auf zumindest einem, im Wesentlichen horizontalen und vorzugsweise rechteckigen Feld 5 mit einer Längsausdehnung X und einer Querausdehnung Y angeordnet. Dieses Feld 5 kann auch als Arbeitsplattform bezeichnet werden und ist in Fig. 1 ohne Behälter 3, Objektträger 4 und Objekte 12 dargestellt.

[0010] Diese Vorrichtung 1 umfasst einen ersten Robotermanipulator 6 zum Aufnehmen und/oder Abgeben von Fluiden. Als Fluide gelten im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung echte Lösungen, Suspensionen (z.B. Zell-Suspensionen), Emulsionen und Körperflüssigkeiten (wie z.B. Blut, Urin etc.); solche Fluide umfassen auch Gase und Flüssigkeits-Gas-Gemische. Der erste Robotermanipulator 6 umfasst einen sich in Y-Richtung erstreckenden, ersten Arm 7 und zumindest eine sich in X-Richtung erstreckende, erste Schiene 8.

   Der erste Arm 7 ist an dieser ersten Schiene 8 verschiebbar befestigt und entlang dieser in X-Richtung im Wesentlichen im ganzen Bereich der Längsausdehnung hin und her beweglich. Dabei umfasst der erste Arm 7 Pipettenspitzen 9, die sich im Wesentlichen vertikal erstrecken und welche in Y-Richtung im Wesentlichen im ganzen Bereich der Querausdehnung hin und her bewegbar sowie in Z-Richtung anhebbar und absenkbar sind (vgl. Figuren 2 und 3). Abweichend von den gezeigten Figuren, kann der erste Roboter nur mit einer einzigen Pipettenspitze 9, aber auch mit 2, 8, 16 oder mehr Pipettenspitzen 9 ausgerüstet sein. Alle Pipettenspitzen können gemeinsam, in Gruppen oder individuell in Z-Richtung absenkbar bzw. anhebbar ausgebildet und ebenfalls gemeinsam, in Gruppen oder individuell zum Aufnehmen und/oder Abgeben von Flüssigkeiten angesteuert sein.

   Der erste Roboterarm 7 kann als Robotermanipulator zum Fassen und Transportieren von Objekten 12 ausgebildet sein (nicht gezeigt).

[0011] Diese Vorrichtung 1 umfasst zudem einen zweiten Robotermanipulator 11 zum Transportieren von Objekten 12. Solche Objekte können aktive Geräte sein (z.B. Scanner (1D, 2D), Kameras, Druckköpfe). Probenbehälter (z.B. Röhrchen aus Glas oder Kunststoff, Mikroplatten mit z.B. 96 oder mehr Wells), Tröge (z.B. "8-er" bzw. "384-er" Trog mit 25-200 ml einer Stammlösung) und Objektträger (z.B. Glasobjektträger für die Lichtmikroskopie, Maldi-Targets, Nitrozellulose für Nukleinsäuren), aber auch Sensoren (z.B. pH-Sonden, Temperaturfühler) werden hier ebenfalls als Objekte 12 bezeichnet. Spezielle, für eine bestimmte Arbeitsplattform hergerichtete Objekte sind z.B. Racks, Deckel und Mikroplattenstapel.

   Der zweite Robotermanipulator 11 umfasst einen zweiten Arm 13 und zumindest eine zweite, sich in X-Richtung erstreckende Schiene 14. An dieser Schiene 14 ist der zweite Arm 13 beweglich befestigt und entlang dieser Schiene 14 ist der zweite Arm in X-Richtung hin und her bewegbar. Der zweite Arm umfasst eine um eine im Wesentlichen vertikale Achse 15 und um einen Winkel alpha  drehbare Greifvorrichtung 16 zum Halten der Objekte 12. Diese Greifvorrichtung ist vorzugsweise an den zweiten Arm wegnehmbar angekoppelt, so dass unterschiedliche Greifvorrichtungen, die zum Greifen von bestimmten Objekten konstruiert sind, nach Belieben und automatisch in den zweiten Arm 13 eingesetzt werden können.

   Der zweite Arm 13 des zweiten Robotermanipulators 11 ist hier als Gelenkarm ausgebildet.

[0012] Der zweite Arm 13 kann wahlweise ohne Objekt 12, aber auch ohne eingesetzte Greifvorrichtung 16 entlang der zweiten Schiene 14 bewegt werden. So ist es möglich, dass bestimmte Greifvorrichtungen (z.B. für die Zentrifugenbeschickung mit Mikroplatten oder Röhrchen; für das Einschieben von Mikroplatten in einen Inkubator) bevorzugt an einem Ort aufbewahrt und bei Bedarf automatisch vom zweiten Arm 13 aufgenommen und eingesetzt werden. Nachher werden diese speziellen Greifvorrichtungen bevorzugt automatisch wieder an geeigneter Stelle deponiert.

   Der Arm 13 kann dann eine andere Greifvorrichtung aufnehmen bzw. ankoppeln und entsprechend andere Aufgaben erledigen oder auch leer und in Kompaktstellung 17 an einen anderen Einsatzort fahren, wo er eine weitere spezielle Greif Vorrichtung (z.B. zum Beschicken eines Readers mit Mikroplatten) aufnehmen kann.

[0013] Alternativ zur gezeigten Ausführungsform kann der zweite Arm 13 als Teleskoparm oder als Kombination aus Gelenkarm und Teleskoparm ausgebildet sein. Die Greifvorrichtung 16 ist in Y-Richtung hin und her bewegbar sowie in Z-Richtung anhebbar bzw. absenkbar ausgebildet. Zudem ist diese Greifvorrichtung des zweiten Arms 13 des zweiten Robotermanipulators 11 vorzugsweise um eine zweite im Wesentlichen vertikale Achse 19 in beliebiger Richtung und um einen beliebigen Winkel beta  drehbar ausgebildet.

   Eine weitere alternative Ausführungsform (nicht gezeigt) umfasst einen ersten und einen zweiten Robotermanipulator zum Transport von Objekten 12. Diese beiden Robotermanipulatoren sind bevorzugt an unterschiedlichen Schienen 8, 14 befestigt und entlang dieser Schienen 8, 14 verschiebbar. Zumindest einer dieser beiden Robotermanipulatoren ist in eine Kompaktstellung 17 bringbar ausgebildet, damit er am anderen Robotermanipulator vorbei bewegbar ist.

[0014] Die Vorrichtung 1 umfasst zudem alle notwendigen Antriebe (nicht dargestellt) zum Bewegen der Robotermanipulatoren 6, 11 und Prozessoren (nicht dargestellt) zum Steuern der Aktionen und Bewegungen der Robotermanipulatoren 6, 11.

[0015] Der zweite Arm 13 ist - wegen seiner Konstruktion als Gelenkarm und/oder Teleskoparm - zusammenfahrbar ausgebildet und deshalb, vorzugsweise zusammen mit der Greifvorrichtung 16,

   in eine Kompaktstellung 17 bringbar (vgl. Fig. 3) ausgebildet. In dieser Kompaktstellung 17 ist der zweite Arm 13 zusammen mit der Greifvorrichtung 16 in X-Richtung am ersten Arm 7 des ersten Robotermanipulators 6 vorbei bewegbar. Dadurch kann die Greifvorrichtung 16 zum Aufnehmen oder Absetzen von Objekten 12 - im Wesentlichen unabhängig von der aktuellen X-Position des ersten Armes - zumindest innerhalb des ganzen Feldes 5 positioniert werden.

[0016] Vorzugsweise ist die Greifvorrichtung 16 auch ausserhalb des Feldes 5 zum Aufnehmen oder Absetzen von Objekten 12 positionierbar. Dies ist durch den angedeuteten Aktionsradius des zweiten Arms 11 bereits in Fig. 1 im Bereich der beiden Enden der Schiene 14 möglich.

   Durch eine Verlängerung der zweiten Schiene 14 und/oder durch zusätzlich vorgesehene Verlängerungsmöglichkeiten des zweiten Arms 11 kann auch ein Bereich ausserhalb des Feldes 5, der auf der selben Höhe wie das Feld 5 liegt und praktisch rund um dieses Feld reicht, bedient werden. Zudem können so auch Ebenen inner- und ausserhalb des Feldes 5 mit der Greifvorrichtung 16 erreicht werden, welche in ihrer Z-Position unterhalb des Feldes liegen.

[0017] Die Vorrichtung umfasst vorzugsweise an der Arbeitsplattform bzw. dem Feld 5 befestigte Tragbügel 20, an welchen alle Schienen 8, 14, 18 angeordnet sind. Diese Tragbügel können praktisch beliebig entlang des Feldes 5 und der Schienen positioniert werden (vgl. Fig. 1, 4 und 5), wobei normalerweise mindestens zwei Tragbügel 20 vorgesehen werden sollten (vgl. Fig. 5).

   Vorzugsweise ist zudem vorgesehen, dass die Vorrichtung 1 gemäss der dargestellten, ersten Ausführungsform eine einzige, sich in X-Richtung erstreckende, zweite Schiene 14 aufweist, welche in der Mitte der Tragbügel 20 befestigt ist. Diese erste Ausführungsform weist eine weitere, sich in X-Richtung erstreckende, erste Schiene 18 auf, welche in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene vor der ersten Schiene 8 und parallel zu dieser angeordnet ist. Was vor oder hinter der ersten Schiene ist, hängt allerdings vom Betrachter ab.

[0018] Abweichend von in den bisher offenbarten Ausführungsformen kann eine als Hauptschiene ausgebildete erste Schiene 8 vorgesehen sein, entlang welcher sich der erste Arm 7 bewegt. Parallel zu dieser, die Hauptlast des ersten Armes 7 tragenden Hauptschiene ist dann eine weitere, als Zusatzschiene ausgebildete weitere erste Schiene 18 angeordnet.

   Diese Zusatzschiene kann wesentlich zierlicher ausgebildet sein und lediglich zum Abstützen und Führen des ersten Arms 7 dienen. Haupt- und Zusatzschiene können auf einer von der horizontalen oder vertikalen Ebene abweichenden Ebene angeordnet sein, so dass ein Niveauunterschied zwischen den beiden Schienen besteht. Vorzugsweise ist die feinere Zusatzschiene gegen den Bediener der Vorrichtung hin angeordnet und kann dabei zusätzliche Designaufgaben erfüllen.

[0019] Alternativ zu den gezeigten Darstellungen kann in einer Variante vorgesehen werden, dass die Vorrichtung 1 eine weitere, sich in X-Richtung erstreckende, erste Schiene aufweist, welche in einer im Wesentlichen senkrechten Ebene über oder unter der ersten Schiene 8 und parallel zu dieser angeordnet ist (nicht dargestellt).

   Vorzugsweise sind jedoch alle zweiten Schienen 14 in Z-Richtung oberhalb der ersten Schiene 8 und auch oberhalb der weiteren ersten Schienen angeordnet; hingegen ist eine Anordnung unterhalb auch möglich.

[0020] Speziell bevorzugt wird ein System zum Manipulieren von Proben 2 in Behältern 3 und/oder auf Objektträgern 4, welches eine Analysevorrichtung, und/oder eine Zentrifuge, und/oder einen Reader, und/oder eine Wascheinrichtung umfasst und zudem mit zumindest einer der beschriebenen Vorrichtungen 1 oder deren Varianten ausgerüstet ist.

[0021] Bevorzugte Verwendungen dieser Vorrichtungen 1 bzw. dieses Systems werden gemäss Anspruch 10 dadurch ermöglicht, dass der zweite Arm 13 in eine erfindungsgemässe Kompaktstellung 17 zusammengefahren und in X-Richtung am ersten Arm 7 des ersten Robotermanipulators 6 vorbei bewegt wird.

   Speziell bevorzugt wird, dass der zweite Arm 13 alleine, zusammen mit der Greifvorrichtung 16 oder zusammen mit der Greifvorrichtung 16 und einem Objekt 12 zumindest innerhalb des ganzen Feldes 5 in X-Richtung am ersten Arm 7 des ersten Robotermanipulators 6 vorbei bewegt wird. Solche Verwendungen umfassen das Aufnehmen und/oder Absetzen von Objekten innerhalb und/oder ausserhalb des im Wesentlichen horizontalen Feldes 5 der Arbeitsplattform.

   Speziell bevorzugt ist auch das Aufnehmen und/oder Absetzen von Objekten 12 auf einer in Z-Richtung gegenüber dem Feld 5 höher oder tiefer gelegenen Ebene.

[0022] Damit die Objekte 12 praktisch beliebig platziert und ausgerichtet werden können, verfügt der zweite Robotermanipulator 11 vorzugsweise über zwei im Wesentlichen vertikale Drehachsen 15, 19, so dass die Objekte 12 nach dem Aufnehmen gegenüber diesen Drehachsen 15 und/oder 19 um einen Winkel alpha  und/oder beta  verdreht abgesetzt werden können. Dabei betragen die Winkel alpha  bzw. beta  vorzugsweise +360 deg. bis -360  .

[0023] Während dem mit dem ersten Robotermanipulator 6 Fluide aus Behältern 3 aufgenommen und/oder in andere Behälter 3 ¾ oder auf Objektträger 4 abgegeben werden, können mit dem zweiten Robotermanipulator 11 Objekte transportiert werden.

   Je nach aktueller Position und momentanem Auftrag der beiden Robotermanipulatoren 6, 11 kann es sein, dass sich die aktuellen Arbeitsbereiche der beiden Robotermanipulatoren überschneiden. In solchen Fällen bestimmt vorzugsweise ein Prozessor zum Steuern der Aktionen und Bewegungen der Robotermanipulatoren 6, 11, welcher dieser Robotermanipulatoren 6, 11 den Vorrang zum Ausführen seines Auftrages hat. Zu diesem Zweck kann ein Prozessor - je nach Auftrag von einem oder von beiden Manipulatoren 6,11 - die Arbeitsweise der Vorrichtung 1 bzw. des Systems optimieren und entsprechend modifizierte Aufträge an die Robotermanipulatoren 6,11 erteilen.

   Als ein praktisches Beispiel sei hier aufgeführt, dass der erste Robotermanipulator für das Liquid Handling den Auftrag hat, die Flüssigkeiten aus den Wells einer Mikroplatte aufzunehmen und diese Proben auf die Oberfläche eines Maldi-Targets abzugeben. Um die notwendigen Wege des ersten Armes in X-Richtung zu reduzieren, kann nun der zweite Robotermanipulator beauftragt werden, die ganze Mikroplatte (wenn nötig mit dem Rack auf dem sie liegt) direkt neben dem Maldi-Target (oder umgekehrt) zu platzieren. In dieser Weise kann das Arbeitsfeld 5 laufend optimiert und automatisch an die aktuellen Aufträge angepasst werden.

[0024] In Fig. 1 befinden sich die beiden Robotermanipulatoren 6,11 in einer Ruhestellung. Der zweite Robotermanipulator 11 müsste in die Kompaktstellung 17 (vgl.

   Fig. 3) gebracht und in positiver Richtung um 90 deg. bis 180 deg. um die Achse 19 gedreht werden, damit er am ersten Robotermanipulator 6 vorbei bewegt werden könnte.

[0025] In Fig. 2 werden mit dem ersten Robotermanipulator 6 Proben 2 auf die Objektträger 4 abgegeben, während der zweite Robotermanipulator 11 gerade einen zusätzlichen Objektträger 4 (ein Maldi-Target) auf dem Rack 21 absetzt.

[0026] In Fig. 3 fährt der zweite Robotermanipulator 11 in seiner Kompaktstellung 17 in X-Richtung am ersten Robotermanipulator 6 vorbei. Die Pipettenspitzen 9 dieses ersten Robotermanipulators sind entweder im Begriff, Proben 2 aus den Behältern 3 aufzunehmen (gestrichelt gezeichnet), oder die Position anzufahren, in der die Proben 2 in die Behälter 3' abgegeben werden können (ausgezogen gezeichnet).

   Weil der erste Robotermanipulator 6 in beiden Fällen praktisch eine Extremposition einnimmt, kann der gegenüber Fig. 1 um 90 deg. gedrehte, zweite Robotermanipulator 11 auch in beiden Fällen in X-Richtung am ersten Robotermanipulator 6 vorbeibewegt werden.

[0027] In Fig. 4 gibt der erste Robotermanipulator 6 Flüssigkeit in die Behälter 3, die - wie auch die Objektträger 4 und die Racks 21 - gleichzeitig auch als Objekte 12 bezeichnet sind. Der zweite Robotermanipulator 11 nimmt gerade einen zusätzlichen Objektträger 4 (ein Maldi-Target) von einem von den Behältern 3 weit entfernt liegenden Rack 21 auf, um diesen - für den späteren Probenauftrag mit dem ersten Robotermanipulator 6 - auf einem näher bei den Behältern liegenden Rack 21 abzusetzen (vgl.

   Fig. 5).

[0028] Beliebige Kombinationen der offenbarten Merkmale der Erfindung gehören zu deren Umfang.

[0029] Die Bezugszeichen in den Fig. 1 bis 5 bezeichnen jeweils gleiche Merkmale, auch wenn nicht zu jeder Figur alle Merkmale ausdrücklich benannt werden. Teile der Vorrichtung, die jeder Fachmann nach Belieben auswählt, um diese zu vervollständigen, z.B. Tubings für die Pipettenspitzen, Pumpen, Antriebe für die Robotermanipulatoren und dergleichen, sind in den Figuren weggelassen worden, damit diese übersichtlicher werden. Solche Teile sind selbstverständlich Teil der erfindungsgemässen Vorrichtungen 1 bzw. Systeme.

Claims (20)

1. Vorrichtung (1) zum Manipulieren von Proben (2) in Behältern (3) und/oder auf Objektträgern (4), wobei die Behälter (3) und/oder Objektträger (4) auf zumindest einem, im Wesentlichen horizontalen Feld (5) mit einer Längsausdehnung X und einer Querausdehnung Y angeordnet sind und wobei die Vorrichtung (1) umfasst:
einen ersten Robotermanipulator (6), insbesondere zum Aufnehmen und/oder Abgeben von Fluiden, welcher einen sich in Y-Richtung erstreckenden, ersten Arm (7) und zumindest eine sich in X-Richtung erstreckende, erste Schiene (8) umfasst, an welcher der erste Arm (7) befestigt ist und entlang welcher dieser in X-Richtung im Wesentlichen im ganzen Bereich der Längsausdehnung hin und her bewegbar ist, wobei der erste Arm (7) sich im Wesentlichen vertikal erstreckende Pipettenspitzen (9) umfasst, welche in Y-Richtung im Wesentlichen im ganzen Bereich der Querausdehnung hin und her bewegbar sowie in Z-Richtung anhebbar und absenkbar sind;
einen zweiten Robotermanipulator (11) zum Transportieren von Objekten (12), welcher einen zweiten Arm (13) und zumindest eine zweite, sich in X-Richtung erstreckende Schiene (14) umfasst, an welcher der zweite Arm (13) befestigt ist und entlang welcher dieser in X-Richtung hin und her bewegbar ist, wobei der zweite Arm (13) eine um eine im Wesentlichen vertikale Achse (15) und um einen Winkel alpha drehbare Greifvorrichtung (16) zum Halten der Objekte (12) umfasst, welche in Y-Richtung hin und her bewegbar sowie in Z-Richtung anhebbar bzw. absenkbar ist;
wobei die Vorrichtung (1) Antriebe zum Bewegen der Robotermanipulatoren (6, 11) und Prozessoren zum Steuern der Aktionen und Bewegungen der Robotermanipulatoren (6, 11) umfasst und dadurch gekennzeichnet ist, dass der zweite Arm (13) zusammenfahrbar ausgebildet und in eine Kompaktstellung (17) bringbar ist, in welcher er in X-Richtung am ersten Arm (7) des ersten Robotermanipulators (6) vorbei bewegbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Arm (13) alleine, zusammen mit der Greifvorrichtung (16) oder zusammen mit der Greifvorrichtung (16) und einem Objekt (12) zumindest innerhalb des ganzen Feldes (5) in X-Richtung am ersten Arm (7) des ersten Robotermanipulators (6) vorbei bewegbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine weitere, sich in X-Richtung erstreckende, erste Schiene (18) aufweist, welche parallel zu der ersten Schiene (8) in einer im Wesentlichen senkrechten, horizontalen oder in einer von diesen abweichenden Ebene oberhalb oder unterhalb dieser ersten Schiene (8) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine einzige, sich in X-Richtung erstreckende, zweite Schiene (14) aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle zweiten Schienen (14) in Z-Richtung oberhalb oder unterhalb der ersten Schienen (8, 18) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Arm (13) des zweiten Robotermanipulators (11) als Teleskoparm und/oder als Gelenkarm ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Arm (13) des zweiten Robotermanipulators (11) um eine zweite im Wesentlichen vertikale Achse (19) in beliebiger Richtung und um einen beliebigen Winkel beta drehbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das im Wesentlichen horizontalen Feld (5) eine rechteckige Form hat und die Greifvorrichtung (16) auch ausserhalb des Feldes (5) zum Aufnehmen oder Absetzen von Objekten (12) positionierbar ist.
9. System zum Manipulieren von Proben (2) in Behältern (3) und/oder auf Objektträgern (4) mit einer Analysevorrichtung, und/oder einer Zentrifuge, und/oder einem Reader, und/oder einer Wascheinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass das System zumindest eine Vorrichtung (1) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
10. Verwendung einer Vorrichtung (1) bzw. eines Systems gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7 bzw. 8 zum Manipulieren von Proben (2) in Behältern (3) und/oder auf Objektträgern (4), wobei die Behälter (3) auf zumindest einem, im Wesentlichen horizontalen Feld (5) mit einer Längsausdehnung X und einer Querausdehnung Y angeordnet sind und wobei die Vorrichtung (1) umfasst:
einen ersten Robotermanipulator (6), insbesondere zum Aufnehmen und/oder Abgeben von Fluiden, welcher einen sich in Y-Richtung erstreckenden, ersten Arm (7) und zumindest eine sich in X-Richtung erstreckende, erste Schiene (8) umfasst, an welcher der erste Arm (7) befestigt ist und entlang welcher dieser in X-Richtung im Wesentlichen im ganzen Bereich der Längsausdehnung hin und her bewegbar ist, wobei der erste Arm (7) sich im Wesentlichen vertikal erstreckende Pipettenspitzen (9) umfasst, welche in Y-Richtung im Wesentlichen im ganzen Bereich der Querausdehnung hin und her bewegbar sowie in Z-Richtung anhebbar und absenkbar sind;
einen zweiten Robotermanipulator (11) zum Transportieren von Objekten (12), welcher einen zweiten Arm (13) und zumindest eine zweite, sich in X-Richtung erstreckende Schiene (14) umfasst, an welcher der zweite Arm (13) befestigt ist und entlang welcher dieser in X-Richtung hin und her bewegbar ist, wobei der zweite Arm (13) eine um eine im Wesentlichen vertikale Achse (15) und um einen Winkel alpha drehbare Greifvorrichtung (16) zum Halten der Objekte (12) umfasst, welche in Y-Richtung hin und her bewegbar sowie in Z-Richtung anhebbar bzw. absenkbar ist;
wobei die Vorrichtung (1) Antriebe zum Bewegen der Robotermanipulatoren (6, 11) und Prozessoren zum Steuern der Aktionen und Bewegungen der Robotermanipulatoren (6, 11) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Arm (13) zusammenfahrbar ausgebildet und in eine Kompaktstellung (17) bringbar ist, in welcher er in X-Richtung am ersten Arm (7) des ersten Robotermanipulators (6) vorbei bewegt wird.
11. Verwendung einer Vorrichtung (1) bzw. eines Systems nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Arm (13) alleine, zusammen mit der Greifvorrichtung (16) oder zusammen mit der Greifvorrichtung (16) und einem Objekt (12) zumindest innerhalb des ganzen Feldes (5) in X-Richtung am ersten Arm (7) des ersten Robotermanipulators (6) vorbei bewegt wird.
12. Verwendung einer Vorrichtung (1) bzw. eines Systems nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte (12) innerhalb des Feldes (5) aufgenommen und/oder abgesetzt werden.
13. Verwendung einer Vorrichtung (1) bzw. eines Systems nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte (12) ausserhalb des Feldes (5) aufgenommen und/oder abgesetzt werden.
14. Verwendung einer Vorrichtung (1) bzw. eines Systems nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte (12) nach dem Aufnehmen auf einer gegenüber dem Feld (5) in Z-Richtung höher oder tiefer gelegenen Ebene abgesetzt werden.
15. Verwendung einer Vorrichtung (1) bzw. eines Systems nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Objekte (12) nach dem Aufnehmen gegenüber einer im Wesentlichen vertikalen Achse um einen Winkel alpha und/oder beta verdreht abgesetzt werden.
16. Verwendung einer Vorrichtung (1) bzw. eines Systems nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkel alpha , beta bis +360 deg. und/oder bis -360 deg. betragen.
17. Verwendung einer Vorrichtung (1) bzw. eines Systems nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem ersten Robotermanipulator (6) Fluide aus Behältern (3) aufgenommen und in andere Behälter (3 ¾) oder auf Objektträger (4) abgegeben werden.
18. Verwendung einer Vorrichtung (1) bzw. eines Systems nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem ersten Robotermanipulator (6) Flüssigkeiten in Behälter (3, 3 ¾) oder auf Objektträger (4) abgegeben werden.
19. Verwendung einer Vorrichtung (1) bzw. eines Systems nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass je nach aktueller Position und momentanem Auftrag der beiden Robotermanipulatoren (6, 11) ein Prozessor zum Steuern der Aktionen und Bewegungen der Robotermanipulatoren (6, 11) bestimmt, welcher dieser Robotermanipulatoren (6, 11) den Vorrang zum Ausführen seines Auftrages hat.
20. Verwendung einer Vorrichtung (1) bzw. eines Systems nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Prozessor - je nach Auftrag von einem oder von beiden Manipulatoren (6, 11) - die Arbeitsweise der Vorrichtung (1) bzw. des Systems optimiert und entsprechend modifizierte Aufträge an die Robotermanipulatoren (6,11) erteilt.
CH00486/03A 2003-03-21 2003-03-21 Vorrichtung und deren Verwendung zum Manipulieren von Proben. CH696030A5 (de)

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