CS262183B1 - Manipulátor pro biologické vzorkování - Google Patents

Abstract

Manipulátor pro biologické vzorkování s uzavřeným sterilizovaným pracovním prostorem je tvořen dvěma skloněnými váleč­ kovými dopravníky se seřiditelným sklonem pro· dopravu palet s nádobkami se živným roztokem a palet s nádobkami s živnou pů­ dou, pracovním prostorem samosjížděním, dvěma zátkovacími rameny pro odzátková­ ní a zazátkovúuí nádobek a jedním dvojitým vzorkovacím ramenem tvaru T pro biologické vzorkování. Manipulátor lze výhodně využít při výrobě antibiotik pro lékařství, výživu hospodářských zvířat, rostlinnou vý­ robu a potravinářství.

Description

Vynález řeší manipulátor pro biologické vzorkování, nezbytné při výrobě antibiotik k přenášení plísňové kultury z živné půdy do živného roztoku.

V současné době se biologické vzorkování při výrobě antibiotik provádí ručně. Jedná se o práci monotónní, vyhovující jen pro menší množství vzorků, při požadavku většího množství se stává unavující a vyžaduje více pracovníků. Antibiotik se využívá především v lékařství, dále ve výživě hospodářských zvířat, v rostlinné výrobě a v potravinářství. Potřeba využití antibiotik v různých odvětvích stále stoupá a současná ruční příprava nestačí tuto potřebu pokrýt.

Tento problém lze řešit automatizovanou výrobou antibiotik, jejíž část (tj. biologické vzorkování] může vykonávat manipulátor pro biologické vzorkování s uzavřeným sterilizovaným pracovním prostorem podle vynálezu, jehož podstatou je využití dvou skloněných válečkových dopravníků se seříditelným sklonem pro dopravu palet s nádobkami se živným roztokem a palet s nádobkami s živnou půdou, pracovním prostorem samosjížděním do poloh určených odjistitelnými dorazy, dvěma zátkovacími rameny pro odzátkování a zazátkování nádobek a jedním dvojitým vzorkovacím ramenem tvaru T pro biologické vzorkování.

Použitím skloněných válečkových dopravníků využívající samosjíždění palet do poloh určených odjistitelnými dorazy se značně zjednodušuje problém řešení dopravy palet. V případě vodorovné dopravy by musela pohonná jednotka dopravníku zajišťovat dva odlišné druhy pohybů: rychlý vjezd palety po dlouhé dráze do pracovního prostoru (neboť by bylo nevhodné, aby paleta procházela vstupním otvorem dlouho trvajícím krokovacím pohybem), dále pak během vzorkování krátký krokovací pohyb a po odvzorkování opět rychlý dlouhý vjezd z pracovního prostoru. Tento požadavek zvětšuje složitost vodorovně řešeného dopravního zařízení. V případě použití skloněných dopravníků lze pohyby jednoduše řešit pouhým vhodným rozmístěním ovládaných dorazů, které po odjištění spustí paletu do polohy následujícího neodjištěného dorazu. Navíc palety nevyžadují žádné tvarově řešené záchytné prvky.

Použitím dvojitého vzorkovacího ramene tvaru T se zvyšuje produktivita zařízení tím, že během přenesení vzorků do nádobek s živným roztokem jednou větví ramene se současně provádí druhou, odvrácenou větví vzorkovacího ramene odběr dalších vzorků z nádobek s živnou půdou.

Obě zátkovací ramena a vzorkovací rameno konají stejné druhy pohybů, lze proto jejich sloupy konstrukčně řešit shodně s použitím mnoha stejných dílů. Zcela shodná jsou pak obě zátkovací ramena, oba válečkové dopravníky a s výjimkou výšky i palety. Tato výhoda se zejména uplatní při výrobě a opravách zařízení.

Příkladné provedení manipulátoru pro biologické vzorkování podle vynálezu je schematicky znázorněno na připojených výkresech, kde na obr. 1 je pohled z boku a na obr. 2 pohled ze směru od výstupu z pracovního prostoru.

V konkrétním provedení vychází konstrukce manipulátoru z volby pěti odběrů z jedné živné půdy, z použití skleněných nádobek pro živnou půdu i živný roztok se skleněnými víčky s vloženou buničitou vatou umožňující přístup vzdušného kyslíku do skleniček a z volby palet pro 5x5 skleniček.

Manipulátor pro biologické vzorkování podle vynálezu má vnější tvar skříňový. V dolní části 1 jsou umístěny všechny pohonné jednotky, elektrické vybavení, ventilační zařízení a příslušenství. Horní zasklená část tvoří pracovní prostor 2 s udržovanou sterilitou, který je od dolní části 1 oddělen přepážkou 19. Uvnitř skříně se manipulátor sestává ze dvou skloněných válečkových dopravníků 4, 5 pro dopravu palet 24, 25, pracovním prostorem 2 samosjížděním do poloh určených programově odjistitelnými dorazy 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, dále ze dvou zátkovacích ramen 71, 82 pro odzátkování a zazátkování skleniček s živným roztokem a skleniček s živnou půdou a z dvojitého vzorkovacího ramene 6 tvaru T pro přenášení vzorků do živných roztoků jeho jednou větví při současném odebírání dalších vzorků z živných půd jeho druhou, odvrácenou větví. Oba dopravníky 4, 5, obě zátkovací ramena 71, 72 a vzorkovací rameno 6 jsou uchyceny na rámu 3 se seříditelným sklonem pro nastavení optimálního úhlu sklonu dopravníků 4, 5.

Na válečkové dopravníky 4, 5 navazují před a za manipulátorem čtyři vnější pásové dopravníky 20, 21, 22, 23 běžného provedení pro mezioperační dopravu palet 24, 25, jejichž přerušovaný chod je ovládán vlastním řízením manipulátoru podle plně automatického pracovního cyklu. Pásové dopravníky 20, 21 před manipulátorem jsou opatřeny naváděcími lištami 30 pro navedení palet 24, 25 na válečkové dopravníky 4, 5.

Oba válečkové dopravníky 4, 5 souběžně procházející pracovním prostorem 2 mají programově odjistitelné dorazy 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 ovládané elektromagneticky. První doraz 11 pouští paletu 24, 25 do pracovního prostoru 2, druhý až sedmý doraz 12, 13, 14, 15, 16, 17 postupným uvolňováním zajišťuje krokování palety 24, 25. Aby paleta 24, 25 nenarazila na druhý doraz 12 příliš velkou rychlostí, je před tímto dorazem 12 umístěna seřiditelná brzda 10. Tím se rychlost palety 24, 25 sníží a těsně před najetím na druhý doraz 12 se paletou 24, 25 brzda 10 odbrzdí a zůstává odbrzděna po celou dobu následujícího krokování. Na krátké dráze odpovídající jednomu kroku rovnajícímu se rozteči mezi skleničkami již nezíská paleta 24, 25 takovou rychlost, aby došlo k jejímu nepřípustnému velkému nárazu. Po odjištění sedmého dorazu 17 paleta 24, 25 sjíždí na pásový dopravník 22, 23 za manipulátorem, kde se plynule zastavuje skluzem po pásu. Vedení v přímém směru palet 24, 25 sjíždějících po kolečkách válečkového dopravníku 4, 5 je zajištěné kuželovým osazením koleček. Válečkové dopravníky 4, 5 mají vlastní rámovou konstrukci ze dvou dílů otočně spojených v čepu 29. Kratší přední díl tvoří nájezdovou část 41 pro vlastní dopravní část 42 tvořenou delším dílem. Otočné spojení umožňuje nastavit nájezdovou část 41 v závislosti na sklonu dopravníku 4, 5 tak, aby překlopení palety 24, 25 při přechodu z vodorovné roviny pásu 20, 21 do nakloněné roviny skloněného- válečkového dopravníku 4, 5 neprobíhalo naráz, ale rozdělilo se na dvě stejně velká poloviční překlopení. Po seřízení se otočné uložení pevně zajistí.

Uprostřed pracovního prostoru 2 nad do právníky 4, 5 je umístěné dvojité vzorkovací rameno fi tvaru T, opatřené celkem deseti vzorkovacími odpruženými sondami 8 tvaru L pro snímání vzorků z živných půd otáčivým pohybem. Po obou stranách pracovního prostoru 2 jsou umístěna dvě zátkovací ramena 71, 72, z nichž každé využívá k uchopení skleněných víček dvaceíipěíi. podtlakových přísavek. 9. Pohonnými jednotkami vzorkovacího ramene B a zátkovacích ramen 71, 72 pro jejich otáčení a posuvný pohyb ve směru osy otáčení jsou pneumatické přímočaré motory 28. K pohonu by se však také daly výhodně využít elektromotory.

Celý pracovní prostor 2 s válečkovými dopravníky 4, 5, zátková čími rameny 71, 72 a vzorkovacím ramenem δ je pevně vázán k výkyvně uloženému rámu 3, který lze pomocí seřizovacího šroubu 18 sklopit do požadovaného úhlu a nastavit tak optimální sklon válečkových dopravníků 4, 5. Podle výpočtů by se měl úhel sklonu pohybovat kolem 6°.

K vypalování sond 8 slouží pět elektricky zapalovaných plynových hořáků 2β, které jsou umístěné nad paletou 25 se skleničkami s živnou půdou v úrovni pod vzorkovacím ramenem B. Proti každému hořáku 26 je umístěna sací roura připojená na sání přetlakové ventilace. Tah sání vtahuje do roury plamen včetně všech nespálených látek strhávaných plamenem ze vzorkovacích sond 8, a vylučuje tak padání nečistot do otevřených skleniček s živnou půdou. Po vypálení se hořáky 26 krátkodobě přepojí na přívod vzduchu, vzduch plamen zhasne a svým prouděním urychlí ochlazení vzorkovacích sond 8.

Sterilitu prostředí v pracovním prostoru 2 zajišťuje přetlaková ventilace. Ventilátor nasává vzduch přes speciální filtry a přivádí ho do pracovního prostoru 2. Tím se vytváří přetlak vzduchu, který uniká všemi netěsnostmi a zabraňuje tak vniknutí nesterilního vzduchu do pracovního prostoru 2. Nad vstupními a výstupními otvory jsou umístěny vzdušné sprchy 27, které svislým prouděním strhávají všechen okolní vzduch, a otvory tak v podstatě uzavírají. Pokud by se k udržování sterility pracovního prostoru 2 dalo bez negativních účinků na biologické vzorky použít např. záření germicidních zářivek nebo využít jiného způsobu k udržení sterility, pak by bylo výhodné pracovní prostor 2 manipulátoru tímto způsobem sterilizovat, neboť přetlaková ventilace je ve srovnání s pohonnými jednotkami ramen 6, 71, 72 energeticky náročná.

Biologické vzorkováuí manipulátor vykonává během neustále se opakujícího pracovního cyklu, který začíná okamžikem, kdy jsou ke vstupu do pracovního prostoru 2 dopraveny pásovými dopravníky 20, 21 na první dorazy 31 současně obě palety 24, 25 lso skleničkami se živným roztokem i se skleničkami s živnou půdou). Po uvolnění prvních dorazů li obě palety 24, 25 sjíždějí samospádem do pracovního prostoru 2 a zastavují se na druhých dorazech 12. Poté zátkovací rameno 71 nad dopravníkem 4 pro palety 24 so skleničkami se živným roztokem ve své základní poloze (tj. blíže k výstupu z pracovního prostoru 2) klesne, již v předcházcjícír.i pracovním cyklu odzátkované skleničky s odvzorkoranými živnými roztoky v paletě 24 všechny najednou zazátkuje, zvedne se, otočí se směrem ke vstupu do pracovního prostoru 2 nad nově dopravenou paletou 24 s dosud zazátkoivanými skleničkami, klesne, uchopí přísavkami 9 všechna víčka skleniček v této paletě 24, zvedne se a zpět se otočí do základní polohy, kde víčka drží. Při tomto otáčení se současně odjistí druhý doraz 12 a sedmý doraz 17. čímž se paleta 24 s právě odzátkovanými skleničkami s živným roztokem posune k třetímu dorazu 13 a paleta 24 se zazátkovanými skleničkami vyjede z pracovního prostoru 2 a zastavuje se až na pásovém dopravníku 22 za manipulátorem. Vzápětí dojde ke stejným úkonům na straně dopravníku 5 pro palety 25 se skleničkami s živnou půdou. Po ukončení těchto úkonů se obě palety 24, 23 s odzátkovanými skleničkami nacházejí první řadou skleniček pod vzorkovacím ramenem 6 a začíná vlastní vzorkování. Dříve než klesne vzorkovací rameno 6 sondami 8 do skleniček, provede se vypálení pěti vzorkovacích sond 8 nad skleničkami se živnou půdou. Podle potřeby je možno vypalování provádět před každým odběrem vzorků nebo pouze při prvním odběru po spuštění manipulátoru, kdy před uvedením do provozu nebylo v pracovním prostoru 2 sterilní prostředí a po spuštění se již sterilita udržuje přetlakovou ventilací. Po vypálení a ochlazení vzorkovacích sond 8 vzorkovací rameno 6 klesne, na jeho jedné větvi pět vzorkovacích sond 8 tvaru L otáčením o 72° sejme vzorky z živných půd a na druhé, odvrácené větvi ramene B pět sond 8 ponořením a současným otáčením uvolňuje vzoirky do živných roztoků. Otáčením o 72° se docílí odběrů vzorku z jedné skleničky s živnou půdou. Poté se vzorkovací rameno 6 zvedne a otočí o 180° za současného odjištění třetího dorazu 13 na dopravníku 4 pro palety 24 se skleničkami s živným roztokem. Tím během otáčení ramene 6 paleta 24 se skleničkami se živným roztokem zaujme novou polohu danou čtvrtým dorazem 14 a posunutou o rozteč mezi řadami skleniček. Po dalším klesnutí vzorkovacího ramene 6 se odebírá jeho jednou větví pěti sondami 8 vzorky na druhých pětinách kruhových ploch živných půd a odvrácenou větví ramene 6 pěti sondami 8 se přenáší vzorky sejmuté v předešlém odběru do druhé řady skleniček s živným roztokem. Po následujícím zvednutí se vzorkovací rameno 6 otočí o 180° opačným směrem a tyto úkony se opakují tak dlouho, až jsou sejmuty vzorky z celé kruhové plochy živné půdy ve skleničkách v první řadě palety 25 a je odvzorkováno všech pět řad skleniček v paletě 24 se živnými roztoky. Tato paleta 24 s oidvzorkovanými živnými roztoky se uvolněním šestého dorazu 16 posune na sedmý doraz 17 pod zátkovací rameno 71 a současně se opět odjistí první doraz 11, který spustí do pracovního prostoru 2 další paletu 24 se skleničkami s živným roztokem. Zátkovací rameno 71 skleničky odbavené palety 24 zazátkuje, skleničky nové palety 24 odzátkuje, obě palety 24 odjistí druhým 12 a sedmým 17 dorazem, tím se nová paleta 24 přemístí první řadou 9kleniěek pod'vzorkovači ramenor® a odbavená paleta'24 vyjede na:pásový dopravník 22. a současně se od jištěním třetího dorazu 13 na dopravníku 5 posune o jeden krok paleta 25 se skleničkami s živnou půdou. Pracovní cyklus pokračuje vzorkováním druhé palety 24 se skleničkami s živným roztokem z druhé řady první palety 25 se skleničkami s živnou půdou. Celý sled úkonů se opakuje tak dlouho, až jsou odebrány všechny vzorky i z páté řady skleniček první palety 25 se skleničkami s živnou půdou, které odpovídá ovzorkování páté palety 24 se skleničkami s živným roztokem. Tímto okamžikem končí pracovní cyklus, který se při nepřetržitém provozu manipulátoru stále opakuje.

Manipulátor pro biologické vzorkování lze výhodně využít při výrobě antibiotik pro lékařsví, výživu hospodářských zvířat, rostlinnou výrobu a potravinářství.

Claims (1)

1. Manipulátor pro biologické vzorkování vyznačující se tím, že sestává ze dvou vedle sebe umístěných skloněných válečkových dopravníků (4, 5), opatřených odjistitelnými zarážkami (11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) pro diskontínuální dopravu palet (24, 25) samosjížděním, z pohyblivého vzorkovacího ramene (6) se sloupem mezi dopravníky (4,

   5) a ze dvou pohyblivých zátkovacích ramen (71, 72) umístěných nad dopravníky (4, 5), jejichž osy otáčení jsou kolmé k rovinám dopravníků (4, 5), přičemž vzorkovací rameno (6), zátkovací ramena,(71, 72) a dopravníky (4, 5) jsou uchyceny na nosné konstrukci (3) polohovane podle potřebného sklonu dopravníků (4, 5).