DE10115848A1 - Vorrichtung zur thermischen Beeinflussung von in einem Behältnis enthaltenem, vorzugsweise flüssigem Probenmaterial - Google Patents
Vorrichtung zur thermischen Beeinflussung von in einem Behältnis enthaltenem, vorzugsweise flüssigem ProbenmaterialInfo
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Abstract
Eine Vorrichtung zur thermischen Beeinflussung von in einem Behältnis enthaltenem, vorzugsweise flüssigem Probenmaterial, umfassend wenigstens einen Temperierblock (12), an welchem das Behältnis zur Wärmeübertragung in einer Betriebspositionierung positionierbar ist, sowie eine dem wenigstens einen Temperierblock (12) zugeordnete Temperieranordnung, weist eine Ausstoßanordnung (72) auf, welche dazu ausgebildet ist, das Behältnis wenigstens teilweise aus seiner Betriebspositionierung herauszubewegen und darauf folgend eine Zurückbewegung des Behältnisses in Richtung zur Betriebspositionierung zuzulassen.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur thermischen Beein
flussung von in einem Behältnis enthaltenem, vorzugsweise flüssigem
Probenmaterial, umfassend wenigstens einen Temperierblock, an welchem
das Behältnis zur Wärmeübertragung in einer Betriebspositionierung positio
nierbar ist, sowie eine dem wenigstens einen Temperierblock zugeordnete
Temperieranordnung.
Aus der DE 196 46 115 A1 ist eine derartige in Fachkreisen als Thermo
cycler bekannte Vorrichtung bekannt, bei welcher auf die mit Einsenkungen
ausgebildete Oberfläche des Temperierblocks wenigstens ein Gefäß aufge
setzt werden kann, das eine zur Reaktion zu bringende Flüssigkeit enthält.
Beispielsweise ist es bekannt, derartige Einrichtungen zur Durchführung
sogenannter Polymerase-Ketten-Reaktionen einzusetzen. Das bzw. die die
Probenflüssigkeit enthaltenden Gefäße werden durch einen Abschluss
deckel in festen thermischen Kontakt mit dem Temperierblock gepresst.
Um die Durchführung derartiger Reaktionen mit einer Vielzahl an Proben
flüssigkeiten gleichzeitig zu erleichtern, ist es bekannt, an Stelle von ein
zelnen Gefäßen sogenannte Microtiterplatten einzusetzen. Diese enthalten
eine Vielzahl an Probenflüssigkeiten aufnehmenden Einsenkungen bzw.
Ausbauchungen, die dann in entsprechende Einsenkungen im Temperier
block eingreifen, wenn dieses Behältnis, also beispielsweise die Mikrotiter
platte, in ihrer Betriebspositionierung am Temperierblock ist. Vor allem bei
derartigen Vorrichtungen, bei welchen dieses Behältnis durch einen Deckel
oder eine sonstige Vorkehrung in festem Kontakt mit dem Temperierblock
gehalten ist, besteht die potentielle Gefahr, dass insbesondere bei Durch
führung von Reaktionen bei vergleichsweise hohen Temperaturen im Bereich
von bis zu 95°C das Behältnis an dem Temperierblock "anbäckt", so
dass es nachfolgend nur schwer vom Temperierblock gelöst werden kann.
Vor allem bei automatisiert ablaufenden Prozessen, bei welchen derartige
Behältnisse nicht manuell, sondern von einem Roboter in ihre Betriebsposi
tionierung am Temperierblock gebracht werden und auch wieder aus der
Vorrichtung entnommen werden, führt dieses Anbacken oder Anhaften des
Behältnisses am Temperierblock häufig zu Funktionsstörungen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Vor
richtung derart weiterzubilden, dass sie eine bessere Eignung zur automati
sierten Eingabe bzw. Entnahme von Behältnissen aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur
thermischen Beeinflussung von in einem Behältnis enthaltenem, vorzugs
weise flüssigem Probenmaterial, umfassend wenigstens einen Temperier
block, an welchem das Behältnis zur Wärmeübertragung in einer Betriebs
positionierung positionierbar ist, sowie eine dem wenigstens einen Tempe
rierblock zugeordnete Temperieranordnung.
Diese Vorrichtung weist eine Ausstoßanordnung auf, welche dazu ausgebil
det ist, das Behältnis wenigstens teilweise aus seiner Betriebspositionie
rung herauszubewegen und darauf folgend eine Zurückbewegung des
Behältnisses in Richtung zur Betriebspositionierung zuzulassen.
Zunächst ist also gemäß der vorliegenden Erfindung durch das Bereitstellen
einer Ausstoßanordnung dafür gesorgt, dass nach Durchführung einer
Reaktion oder mehrerer Reaktionen das zunächst in seiner Betriebspositio
nierung am Temperierblock gehaltene Behältnis zumindest teilweise vom
Temperierblock gelöst wird und somit nachfolgend deutlich leichter ent
nommen werden kann, als dies beim Stand der Technik der Fall ist. Ein
weiterer wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dabei, dass
durch die Ausstoßanordnung nicht nur ein wenigstens teilweises Loslösen
bzw. Herausbewegen des Behältnisses aus seiner Betriebspositionierung
erreicht wird, um die Anhaftwirkung aufzuheben oder zumindest zu redu
zieren, sondern dass diesem Behältnis unmittelbar nach diesem teilweisen
oder vollständigen Loslösen wieder das Zurückkehren in Richtung zu seiner
Betriebspositionierung ermöglicht wird. Bei automatisiertem Betrieb, bei
welchem also ein Roboterarm ein Behältnis in der Betriebspositionierung
ablegt, wird die Entnahme des Behältnisses nach Durchführung der Reak
tion deutlich erleichtert, wenn es für den Roboterarm auch wieder in dieser
Betriebspostionierung zum Herausnehmen bereitliegt. Der Roboterarm muss
dann sowohl zum Einlegen als auch zum Entnehmen in nur eine einzige der
Betriebspositionierung zugeordnete Stellung gebracht werden. Es ist nicht
erforderlich, verschiedene Stellungen des Roboterarms einzulernen, um
einerseits das Behältnis in die Vorrichtung einzulegen und andererseits
dieses dann aus der Vorrichtung nach durchgeführter Reaktion wieder zu
entnehmen. Dies erleichtert den automatisierten Ablauf deutlich und redu
ziert die Gefahr von Fehlern insbesondere beim Entnehmen eines Behält
nisses aus der Vorrichtung.
Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei
spielsweise vorgesehen sein, dass die Ausstoßanordnung wenigstens ein
zum Ausstoßen eines Behältnisses zwischen einer Ruhestellung und einer
Ausstoßstellung bewegbares Ausstoßorgan umfasst. Dabei kann der kons
truktive Aufbau zur Betätigung des Ausstoßorgans dadurch vereinfacht
werden, dass das wenigstens eine Ausstoßorgan in Richtung zu seiner
Ruhestellung vorgespannt ist. Es muss lediglich für eine aktive Bewegung
des Ausstoßorgans in einer Richtung gesorgt werden. In der anderen
Richtung sorgt die Vorspannug automatisch für eine Zurückbewegung.
Um die Bewegung des wenigstens einen Ausstoßorgans erlangen zu kön
nen, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass dem wenigstens einen
Ausstoßorgan ein Ausstoßschieber zugeordnet ist, der zum Bewegen des
Ausstoßorgans von der Ruhestellung zur Ausstoßstellung von einer ersten
Verschiebestellung zu einer zweiten Verschiebestellung verschiebbar ist.
Hier kann zur Kraftübertragung insbesondere dann, wenn eine Bewegungs
richtungsumlenkung erforderlich ist, vorgesehen sein, dass das wenigstens
eine Ausstoßorgan mit dem zugeordneten Ausstoßschieber über eine
Rampenflächenanordnung zusammenwirkt.
Auch im Zusammenhang mit dem wenigstens einen Ausstoßschieber ist es
zum Erleichtern der Betätigung desselben vorteilhaft, wenn dieser in Rich
tung zu seiner ersten Verschiebestellung vorgespannt ist.
Die Bewegung des wenigstens einen Ausstoßschiebers kann beispielsweise
durch eine Verschiebeanordnung zum Verschieben desselben zwischen
seiner ersten Verschiebestellung und seiner zweiten Verschiebestellung
erlangt werden.
Wie bereits angesprochen, ist ein wesentliches Merkmal der vorliegenden
Erfindung, dass durch die erfindungsgemäße Ausstoßanordnung nicht nur
ein Behältnis aus seiner Betriebspositionierung herausgehoben wird, son
dern dass dem Behältnis unmittelbar darauf zur nachfolgenden automa
tisierten Entnahme auch wieder die Zurückkehr in seine bzw. in Richtung
zu seiner Betriebspositionierung ermöglicht wird. Um dies zu erreichen,
kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Verschiebeanordnung ein
Verschiebenockenelement umfasst, welches zum Verschieben des Aus
stoßschiebers zur zweiten Verschiebestellung an diesem angreift und nach
Erreichen der zweiten Verschiebestellung ein Rückkehren des Ausstoß
schiebers zu seiner ersten Verschiebestellung zulässt.
Dazu ist es möglich, dass die Verschiebeanordnung jedem Ausstoßschieber
zugeordnet einen um eine Drehachse drehbaren Kipphebelträger sowie
einen an dem Kipphebelträger schwenkbaren Kipphebel umfasst, wobei der
Kipphebel bezüglich des Kipphebelträgers in eine Grund-Kippstellung vor
gespannt ist und bei Drehung des Kipphebelträgers von einer ersten Drehstellung
in Richtung zu einer zweiten Drehstellung an dem Ausstoßschieber
zum Verschieben desselben von der ersten Verschiebestellung zur zweiten
Verschiebestellung angreift. Erreicht der Ausstoßschieber die zweite Ver
schiebestellung, so kann der Kipphebel außer Verschiebeeingriff mit dem
Ausstoßschieber kommen und somit eine Bewegung desselben in Richtung
zur ersten Verschiebestellung zurück zulassen.
Um die erfindungsgemäße Vorrichtung zur erneuten Durchführung einer
Reaktion und somit zum erneuten Herausbewegen eines Behältnisses aus
seiner Betriebspositionierung vermittels der Ausstoßanordnung vorzuberei
ten, ist es erforderlich, den Kipphebelträger wieder zurück in die erste
Drehstellung zu bewegen. Um dabei eine ungeeignete Wechselwirkung
zwischen dem Kipphebel und dem zugeordneten Ausstoßschieber zu ver
meiden, wird vorgeschlagen, dass bei Drehung des Kipphebelträgers von
der zweiten Drehstellung, in welcher der Kipphebel außer Verschiebeeingriff
mit dem Ausstoßschieber ist, zur ersten Drehstellung der Kipphebel durch
den sich im Wesentlichen in der ersten Verschiebestellung befindenden
Ausstoßschieber aus seiner Grund-Kippstellung bezüglich des Kipphebel
trägers verkippbar ist.
Wie voranstehend bereis ausgeführt, werden häufig sogenannte Mikrotiter
platten eingesetzt, in welchen eine Vielzahl an Einsenkungen zur Aufnahme
von Probenflüssigkeiten vorgesehen ist. Um auch bei derartigen sich über
eine größere Fläche eines Temperierblocks hinweg erstreckenden Behält
nissen das Loslösen von dem Temperierblock zu erreichen, wird vorge
schlagen, dass zwei Ausstoßorgane an zwei zueinander entgegengesetzten
Seiten des wenigstens einen Temperierblocks vorgesehen sind, dass bei
jedem Ausstoßorgan ein Ausstoßschieber vorgesehen ist und dass für
jeden Ausstoßschieber ein Kipphebelträger mit einem daran getragenen
Kipphebel vorgesehen ist.
Um bei der Durchführung von thermisch induzierten Reaktionen den Tem
perierblock in Wärmeübertragungskontakt mit dem die Probenflüssigkeit
enthaltenden Behältnis zu halten, wird vorgeschlagen, dass die erfindungs
gemäße Vorrichtung ferner einen Deckel aufweist, welcher zwischen einer
Öffnungsstellung, in welcher ein Behältnis in seiner Betriebspositionierung
an dem wenigstens einen Temperierblock positionierbar ist, und einer
Schließstellung bewegbar ist, in welcher Schließstellung der Deckel das an
dem wenigstens einen Temperierblock positionierte Behältnis überdeckt
und vorzugsweise gegen den wenigstens einen Temperierblock presst.
Dabei kann zur Vereinfachung des konstruktiven Aufbaus dann weiter
vorgesehen sein, dass der Deckel mit dem Kipphebelträger zur gemeinsa
men Drehung gekoppelt ist, wobei bei Drehung des Kipphebelträgers zwi
schen der ersten Drehstellung und der zweiten Drehstellung der Deckel sich
zwischen der Schließstellung und der Öffnungsstellung bewegt. Zum
Geschlossenenhalten dieses Deckels kann unter Ausnützung der bestmögli
chen Hebelverhältnisse eine Deckelverriegelungsanordnung vorgesehen
sein, durch welche der Deckel in einem der Bewegungslagerung desselben
entfernten Endbereich in seiner Schließstellung verriegelbar ist.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen deatilliert be
schrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vor
richtung;
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht von der Rückseite her
betrachtet;
Fig. 3 eine die wesentlichen Komponenten der erfindungsgemäßen
Vorrichtung darstellende Explosionsansicht;
Fig. 4 eine Teil-Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Darstellen der Wirkungsweise einer Ausstoßanordnung;
Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Ansicht, welche die Verschie
bung eines Ausstoßorgans in Richtung zu seiner Ausstoß
stellung darstellt;
Fig. 6 eine weitere der Fig. 4 entsprechende Ansicht, welche das
sich in der Ausstoßstellung befindende Ausstoßorgan dar
stellt;
Fig. 7 eine weitere der Fig. 4 entsprechende Ansicht, welche das
wieder in seine Ruhestellung zurückgekehrte Ausstoßorgan
darstellt;
Fig. 8 eine weitere der Fig. 4 entsprechende Ansicht, welche die
Zurückdrehung eines das Verschieben des Ausstoßorgans
auslösenden Kipphebelträgers darstellt.
In den Fig. 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung allgemein
mit 10 bezeichnet. Derartige Vorrichtungen, die in Fachkreisen als soge
nannte "Thermocycler" bekannt sind, werden beispielsweise bei der Durch
führung von Polymerase-Ketten-Reaktionen eingesetzt. Sie weisen einen
Temperierblock 12 auf, der in seiner nach oben hin freiliegenden Ober
fläche eine Mehrzahl von Einsenkungen 14 aufweist. In diese Einsenkungen
14 tauchen verschiedene Gefäße oder Gefäßabschnitte eines Behältnisses
ein, in welchen dann die zur Reaktion zu bringenden Proben, im Allgemei
nen Flüssigkeiten, enthalten sind. An der nicht dargestellten Unterseite des
Temperierblocks 12 können beispielsweise in Form von Peltier-Elementen
ausgebildete Heiz-/Kühl-Organe vorgesehen sein, wobei durch Bereitstellen
einer Mehrzahl von voneinander getrennt ansteuerbaren Heiz-/Kühl-Organen
über den Temperierblock 12 hinweg beispielsweise auch ein Temperaturgradient
eingestellt werden kann. Der Temperierblock 12 ist in einer auch
in Fig. 3 erkennbaren Trageplatte 16 getragen, welche beidseits des Tem
perierblocks 12 jeweils ein Paar von Durchgriffsaussparungen 18, 20, 22,
24 mit langlochartiger Konfiguration aufweist. An der Rückseite der Trage
platte 16 bzw. des Temperierblocks 12 kann beispielsweise ein Kühlrippen
träger 26 vorgesehen sein. Ferner sind beispielsweise zwei die Trageplatte
16 in festem Kontakt mit dem Kühlrippenträger 26 haltende winkelartig
ausgebildete Rahmenteile 28, 30 vorgesehen.
Die den Kühlrippenträger 26, den Temperierblock 12, die Trageplatte 16
und die Rahmenteile 28, 30 umfassende Baugruppe 32 ist bei zusammen
gesetzter Vorrichtung in ein unteres Gehäuse 34 eingesetzt. In diesem
unteren Gehäuse 34 können beispielsweise ferner Kühlventilatoren 35
vorgesehen sein. Nach oben hin ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 10
durch einen schwenkbar getragenen Deckel 36 abgeschlossen bzw. ab
schließbar. Dieser Deckel 36 ist vermittels eines nachfolgend noch detail
lierter beschriebenen Mechanismus 38 an der Vorrichtung 10 bzw. dem
unteren Gehäuse 34 zwischen der in den Fig. 1 und 2 erkennbaren
Öffnungsstellung und einer Schließstellung verschwenkbar, in welcher er
ein auf dem Temperierblock 12 positioniertes Behältnis, beispielsweise eine
Mikrotiterplatte, in festen Kontakt mit dem Temperierblock 12 drückt.
Der bereits angesprochene Mechanismus 38 umfasst zwei an dem unteren
Gehäuse 34 gehaltene Trägerelemente 40, 42. Zwischen diesen Träger
elementen 40, 42 ist ein Elektromotor 44 angeordnet, auf dessen Aus
gangswelle ein Zahnrad 46 drehfest getragen ist. Das Zahnrad 46 kämmt
mit einem auf einer Welle 48 am Trägerelement 42 drehbar getragenen
Zahnrad 50 und treibt dieses bei Erregung des Elektromotors 44 zur
Drehung an. Das Zahnrad 50 ist derart aufgebaut, dass es nur in einem
axialen Bereich desselben einen im Wesentlichen in Umfangsrichtung
durchgehenden Zahnkranz 51 trägt, während es im anderen axialen Bereich
nur in einem Umfangsbereich mit Verzahnung ausgebildet ist, im dargestell
ten Beispiel nur einen einzigen Zahn 52 aufweist.
In den Trägerelementen 40, 42 ist eine weitere Welle 54 drehbar getragen.
Auf dieser Welle 54 ist drehfest ein weiteres Zahnrad 56 getragen. Das
Zahnrad 56 weist eine nur in einem Umfangsbereich ausgebildete Ver
zahnung 58 auf, weist einen verzahnungsfreien Bereich 60 auf sowie einen
Übergangsbereich, in dem nur in einem axialen Bereich eine Verzahnung,
im vorliegenden Beispiel ein einziger Zahn 62, vorgesehen ist.
An den im zusammengefügten Zustand über die Trägerelemente 40, 42
hinausreichenden Endbereichen der Welle 54 sind zwei zylinderartig ausge
bildete Kipphebelträger 62, 64 drehfest getragen. An diesen Kipphebel
trägern 62, 64 sind Befestigungsplatten 66, 68 angebracht, an welchen
wiederum der Deckel 36 fest angebracht ist. Die Welle 54 weist einen mit
dieser fest zu verbindenden Wellenabschnitt 55 auf, welcher letztendlich
den in Fig. 3 rechts dargestellten Kipphebelträger 64 und das Plattenteil
68 drehfest trägt und mit der Welle 54 sowie auch dem Zahnrad 56 zur
gemeinsamen Drehung fest gekoppelt ist.
Befindet sich bei zusammengebauter Vorrichtung 10 der Deckel 36 in
seiner Schließstellung, so sind die beiden Zahnräder 50, 56 in einer der
artigen Relativdrehstellung, dass die Verzahnung 51 des Zahnrads 50 nicht
in Kämmeingriff mit der Verzahnung 58 des Zahnrads 56 steht, sondern
dass der Verzahnung 51 der verzahnungsfreie Bereich 60 gegenüberliegt.
Auch die beiden einander in axialer Richtung überlappenden Zähne oder
Verzahnungsabschnitte 52, 62 sind in diesem Zustand nicht in Kämmein
griff. Dies bedeutet, dass bei in der Schließstellung sich befindendem
Deckel 36 eine Erregung des Elektromotors 44 zunächst zwar zur Drehung
der Zahnräder 46, 50, nicht jedoch zur Drehung des Zahnrads 56 und
somit auch nicht zur Drehung der Welle 54 führen wird. Vielmehr wird
durch diese zunächst stattfindende Erregung des Elektromotors 44 über
einen nicht dargestellten Übertragungsmechanismus ein im Rahmenteil 28
vorgesehener Riegel 70 von einer ein entsprechendes Gegenstück am
Deckel 36 übergreifenden und dadurch den Deckel 36 in seinem von der
Schwenklagerung entfernten Endbereich in Richtung auf den Temperier
block 12 zu vorspannenden Stellung herausbewegt, bis eine Verriegelungs
wechselwirkung dieses Riegels 70 mit dem am Deckel 36 vorgesehenen
und in der Figur nicht dargestellten Gegenstück aufgegeben ist. Zu dem
Zeitpunkt, zu welchem der Riegel 70 nicht mehr in der Lage ist, eine Ver
schwenkbewegung des Deckels 36 zu behindern, beginnt nunmehr die
Antriebswechselwirkung zwischen den Zahnrädern 50 und 56. Es kommt
zunächst der Zahn 52 in Eingriff mit dem Zahn 62, so dass das Zahnrad 56
zur Drehung angetrieben wird und nunmehr dessen Verzahnung 58 in
Kämmeingriff mit der Verzahnung 51 des Zahnrads 50 tritt. Eine weiter
anhaltende Erregung des Elektromotors 44 führt nunmehr also dazu, dass
auch die Welle 54 zur Drehung angetrieben wird. Mit der Welle 54 drehen
sich die beiden Kipphebelträger 62, 64 und die daran vorgesehenen Platten
66, 68.
Durch die Drehung der Welle 54 und auch des Wellenabschnitts 55 ver
schwenkt der Deckel 36 von seiner Schließstellung zu der in den Fig. 1
und 2 dargestellten Öffnungsstellung. Es ist dann die Vorrichtung 10 in
einem Zustand, in welcher ein Probenflüssigkeit entahltendes Behältnis
entweder auf dem Temperierblock 12 zur Durchführung einer Reaktion
abgelegt werden kann, oder vom Temperierblock 12 entnommen werden
kann. Um diese Entnahme eines Behältnisses, welches zuvor zur Durch
führung einer Reaktion von darin enthaltener Probenflüssigkeit vermittels
des Temperierblocks 12 bzw. der daran vorgesehenen Heiz-/Kühl-Organe
erwärmt worden ist, zu erleichtern, weist die erfindungsgemäße Vorrich
tung 10 eine mit Bezug auf die Fig. 4 bis 8 im Folgenden detailliert
beschriebene Ausstoßanordnung 72 auf.
Diese Ausstoßanordnung 72 umfasst die bereits mit Bezug auf Fig. 3
angesprochenen Kipphebelträger 62, 64, von welchen in den Fig. 4 bis
8 der Kipphebelträger 64 dargestellt ist. Jeder der beiden Kipphebelträger
62, 64 weist in seinem axial näherungsweise mittigen Bereich eine Aus
sparung 74 bzw. 76 auf. In diesen Aussparungen 74, 76 ist jeweils ein
Kipphebel 78, 80 um eine zur Drehachse A der Kipphebelträger 62, 64
exzentrische Kippachse B schwenkbar getragen. Diese Achse B kann
gebildet sein durch in die Kipphebelträger 62, 64 eingesetzte Achsteile, von
welchen in Fig. 4 das im Kipphebelträger 64 vorgesehene Achsteil 82
erkennbar ist.
Der nähere Aufbau bzw. die Funktionsweise der Kipphebelträger 62, 64
wird im Folgenden mit Bezug auf die Fig. 4 bis 8 beschrieben. Es sei
darauf hingeweisen, dass der in der Fig. 3 links angeordnete Kipphebel
träger 62 in entsprechender Weise wirkt.
Der Kipphebel 80 ist durch eine in den Figuren nicht dargestellte Vorspann
feder in die in Fig. 4 dargestellte Grund-Kippstellung bezüglich des Kipp
hebelträgers 64 vorgespannt, in welcher ein erster Hebelabschnitt 84 an
einer die Aussparung 76 in Umfangsrichtung begrenzenden Wandung 86
des Kipphebelträgers 64 anliegt. Die Feder kann beispielsweise eine Schen
kelfeder sein, welche das Achsteil 82 bereichsweise umgebend angeordnet
ist und mit ihren Federschenkeln am Kipphebelträger 64 einerseits und am
Kipphebel 80 andererseits angreift. Ein zweiter Hebelabschnitt 88 bildet
einen Nockenbereich der Ausstoßanordnung 72. D. h., ein von dem Achsteil
82 entfernt liegender Endbereich 90 dieses Hebelabschnitts 88 bildet eine
Nockenfläche, die, wie im Folgenden beschrieben, an einer Anlagefläche
92 eines dem Kipphebelträger 64 zugeordneten Ausstoßschiebers 94 zur
Anlage bringbar ist. Der Ausstoßschieber 94 ist beispielsweise in einer im
Kühlrippenträger 26 ausgebildeten kanalartigen Führung 96 in seiner Längs
richtung, d. h. im Wesentlichen orthogonal zur Drehachse A des Kipphebel
trägers 64, verschiebbar aufgenommen. Eine Vorspannfeder 98 stützt sich
an dem die kanalartige Führung aufweisenden Kühlrippenträger 2B einer
seits und an dem Ausstoßschieber 94 andererseits ab und spannt diesen in
eine in Fig. 4 dargestellte erste Verschiebestellung vor. In dieser ersten
Verschiebestellung ist der Ausstoßschieber 94 in maximalem Ausmaß aus
der kanalartigen Führung 96 heraus und in Richtung auf den Kipphebel 80
zu verlagert.
Dem Ausstoßschieber 94 zugeordnet ist an der Trageplatte 16 ein allge
mein mit 100 bezeichnetes Ausstoßorgan vorgesehen. Das Ausstoßorgan
100 weist zwei Ausstoßabschnitte 102, 104 auf, welche die bereits ange
sprochenen Öffnungen 22, 24 in der Trageplatte 16 durchsetzen bzw. in
diese eingreifen. An einem die beiden Ausstoßabschnitte 102, 104 ver
bindenden Verbindungsabschnitt 106 des Ausstoßorgans 100 stützt sich
eine beispielsweise als Blattfeder ausgebildete Vorspannfeder 108 ab,
wodurch das Ausstoßorgan 100 in die in Fig. 4 dargestellte Ruhestellung
vorgespannt ist. In dieser Ruhestellung ist das Ausstoßorgan 100 in maxi
malem Ausmaß auf den Ausstoßschieber 94 zu verlagert, so dass vorzugs
weise die Ausstoßabschnitte 102, 104 nicht durch die zugeordneten Öff
nungen 22, 24 über die Oberseite der Trageplatte 16 hinausragen.
Im Bereich der Ausstoßabschnitte 102, 104 weist das Ausstoßorgan 100
an seiner dem Ausstoßschieber 94 zugewandt positionierten Seite Rampen
flächen 110, 112 auf. Diese Rampenflächen 110, 112 erstrecken sich
näherungsweise in der Längsrichtung des Ausstoßschiebers 94 und ver
laufen derart, dass sie sich in dieser Längsrichtung dem Ausstoßschieber
94 annähern bzw. zunehmend von diesem entfernt liegen. Am Ausstoß
schieber 94 sind jeder der Rampenflächen 110, 112 des Ausstoßorgans
100 zugeordnete Verschiebevorsprünge 114, 116 vorgesehen. Der Ver
schiebevorsprung 114 weist eine zur Rampenfläche 110 komplementäre
Rampenfläche 118 auf. Der Verschiebevorsprung 116 weist eine ver
gleichsweise kurze Erstreckungslänge in Längsrichtung des Ausstoßschiebers
94 auf und geht durch eine bogenförmig gekrümmte Fläche 120 in
den Körperbereich des Ausstoßschiebers 94 über.
Die in Fig. 4 dargestellte Positionierung der verschiedenen Baugruppen ist
letztendlich diejenige Positionierung, die diese im Schließzustand des Dec
kels 36 einnehmen. Wird nun der Elektromotor 44 zum Öffnen des Deckels
36 erregt, so wird also, nachdem das Zahnrad 50 das Zahnrad 56 zur
Drehung antreibt, jeder der Kipphebelträger 62, 64 zusammen mit dem
Deckel 36 um die Drehachse A in Richtung eines Pfeils P1 in Fig. 4 gedreht.
Dabei bleiben zunächst der Ausstoßschieber 94 und auch das Ausstoß
organ 100 in der in Fig. 4 dargestellten ersten Verschiebestellung bzw.
Ruhestellung. Der Nockenbereich bzw. das freie Ende 90 des Kipphebels
80 nähert sich jedoch der zur Längsachse des Ausstoßschiebers 94 geneigt
verlaufenden Fläche 92 an. In dem in Fig. 5 dargstellten Drehzustand
erreicht der Kipphebel 80 mit seinem als Nockenbereich wirkenden freien
Endbereich 90 diese Fläche 92 und kommt zur Anlage an dieser. Eine
weiter anhaltende Drehbewegung des Kipphebelträgers 64 führt dazu, dass
der bezüglich der Drehachse A exzentrisch liegende freie Endbereich 90 des
Kipphebels 80 nunmehr gegen die Fläche 92 des Ausstoßeschiebers 94
presst und diesen dabei aus seiner ersten Verschiebestellung heraus in
Richtung eines Pfeils P2 in Richtung zu einer zweiten Verschiebestellung
entgegen der Vorspannwirkung der Vorspannfeder 98 verschiebt. Dabei
bewegen sich die Verschiebevorsprünge 114, 116 des Ausstoßschiebers
94 entlang der Rampenflächen 110, 112 des Ausstoßorgans 100. Da das
Ausstoßorgan 100 sich nicht zusammen mit dem Ausstoßschieber 94 in
Richtung P2 verschieben kann, wird dieses in Richtung von Pfeilen P3
angehoben. Die Ausstoßabschnitte 102, 104 treten nunmehr über die
Oberfläche der Trageplatte 16 hervor und greifen an einem Randbereich
122 eines beispielsweise in Form einer Mikrotiterplatte 124 ausgebildeten
und zunächst in einer Betriebspositionierung an dem Temperierblock 12
angeordneten Behältnisses an. Durch die anhaltende Aufwärtsbewegung
der Ausstoßabschnitte 102, 104 wird also die Mikrotiterplatte 124 bezüglich
des Temperierblocks 12 angehoben, so dass sie mit ihren die Proben
flüssigkeit enthaltenden Gefäßbereichen 126 aus den Einsenkungen 14
zumindest teilweise herausgehoben wird. Diese Heraushubbewegung der
Mikrotiterplatte 124 bzw. der Gefäßabschnitte 126 derselben hält an, bis
bei der Drehbewegung des Kipphebelträgers 64 in Drehrichtung P1 der freie
Endbereich 90 des Kipphebels 80 das obere Ende der Fläche 92 am Aus
stoßschieber 94 erreicht. In diesem Zustand erreicht der Ausstoßschieber
94 seine in Fig. 6 dargestellte zweite Verschiebestellung, in welcher er in
maximalem Ausmaß in die kanalartige Führung 96 im Kühlrippenträger 26
eingeschoben ist. Auch das Ausstoßorgan 100 erreicht seine in maximalem
Ausmaß nach oben verschobene Stellung, welche letztendlich einer Aus
stoßstellung desselben entspricht. In diesem Zustand, in welchem also
keine Weiterbewegung des Ausstoßschiebers 94 und des Ausstoßorgans
100 auftritt, ist die Mikrotiterplatte 126 in maximalem Ausmaß vom Tem
perierblock 12 abgehoben, d. h. in maximalem Ausmaß aus ihrer Betriebs
positionierung, welche diese bei Durchführung der thermisch induzierten
Reaktionen bezüglich des Temperierblocks 12 einnimmt, ausgelenkt.
Man erkennt in Fig. 6 ferner, dass auf Grund des Bereitstellens des Ver
schiebevorsprungs 116 mit kürzerer Erstreckungslänge in der Längsrich
tung des Ausstoßschiebers 96 ein gegenseitiger Kontakt dieses Verschie
vorsprungs 11 6 mit der Trageplatte 16 bei Annäherung des Ausstoßschie
bers 94 an seine zweite Verschiebestellung vermieden wird.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Positionierung bzw. der zugeordneten Dreh
stellung des Kipphebelträgers 64 hat der Deckel 36 noch nicht seine in den
Fig. 1 und 2 erkennbare Öffnungsstellung erreicht. Es wird daher der
Elektromotor weiter erregt mit der Folge, dass zusammen mit dem Deckel
36 auch die Kipphebelträger 62, 64 weiter um die Drehachse A gedreht
werden. Bei dieser weiter anhaltenden Drehbewegung kommt nunmehr der
freie Endbereich 90 des Kipphebels 80 außer Eingriff mit der Fläche 92 des
zugeordneten Ausstoßschiebers 94. Unter der Wirkung der Vorspannfeder
98 kehrt der Ausstoßschieber 94 in Richtung eines Pfeils P4 nunmehr zu
seiner ersten Verschiebestellung zurück. Dabei kehrt auch unter Einwirkung
der Vorspannfeder 108 das Ausstoßorgan 100 in Richtung von Pfeilen P5
zu seiner Ruhestellung zurück, in welcher die Ausstoßabschnitte 102, 104
wieder vollständig in die Trageplatte 16 eingefahren sind. Da in diesem Zu
stand keine die Mikrotiterplatte 124 anhebenden Organe mehr vorhanden
sind, wird auch diese in Richtung zu ihrer Betriebspositionierung, welche in
Fig. 4 dargestellt ist, zurückkehren und somit wieder in Anlage an dem
Temperierblock 12 kommen. Da die thermisch induzierte Reaktion bereits
abgeschlossen ist und der Temperierblock 12 in dieser Betriebsphase nicht
mehr geheizt ist, besteht nicht die Gefahr, dass die Mikrotiterplatte 124,
welche im Allgemeinen aus Kunststoffmaterial aufgebaut ist, erneut in
stärkerem Ausmaß an dem Temperierblock 12 anhaftet.
In dem in Fig. 7 dargestellten Betriebszustand ist also, nachdem durch die
Ausstoßanordnung 72 der Mikrotiterplatte 24 die Rückkehr zu ihrer Be
triebspositionierung ermöglicht worden ist, diese zur Herausnahme durch
einen Roboterarm oder einen sonstigen Mechanismus bereit. Insbesondere
befindet sie sich in der gleichen Positionierung, in welcher sie durch diesen
Roboterarm oder Mechanismus auch auf dem Temperierblock 12 abgelegt
worden ist. Nachdem also eine zuvor eingesetzte Mikrotiterplatte 124
entnommen worden ist und beispielsweise eine neue Mikrotiterplatte 124
in ihrer Betriebspositionierung am Temperierblock 12 angeordnet worden
ist, wird nunmehr der Elektromotor 44 zur Drehung in der entgegengesetz
ten Richtung erregt. Dies bedeutet, dass, wie in Fig. 8 dargestellt, der
Kipphebelträger 64 zusammen mit dem Deckel 36 in Drehrichtung P6,
welche der Drehrichtung P1 entgegengesetzt gerichtet ist, ausgehend von
seiner in der Öffnungsstellung des Deckels 36 eingenommenen zweiten
Drehstellung wieder in Richtung zu seiner in der Schließstellung des
Deckels 36 eingenommenen ersten Drehstellung gedreht wird. Dabei
kommt nun der Hebelabschnitt 88 in Anlage an dem Ausstoßschieber 94
und wird bei weiter anhaltender Drehung des Kipphebelträgers 64 um die
Drehachse B in Dreh- bzw. Schwenkrichtung P7 bezüglich des Kipphebel
trägers 64 entgegen der Vorspannwirkung des vorangehend angesproche
nen Federelementes verschwenkt. Dabei hebt der Hebelabschnitt 84 von
der Wandung 86 des Kipphebelträgers 64 ab. Der Hebelabschnitt 88 gleitet
also dabei an der Fläche 92 des Ausstoßschiebers 94 ab. Eine Verschie
bung des Ausstoßschiebers 94 aus seiner in diesem Zustand eingenomme
nen ersten Verschiebestellung heraus findet dabei nicht statt. Hat durch die
anhaltende Drehbewegung des Kipphebelträgers 64 in der Richtung P6 der
Kipphebel 80 sich mit seinem Hebelabschnitt 88 an dem Ausstoßschieber
94 vorbeibewegt, kehrt auch der Kipphebel 80 wieder in seine Grund-
Kippstellung bezüglich des Kipphebelträgers 64 zurück, in welcher der
Hebelabschnitt 84 in Anlage an dem Wandungsabschnitt 86 des Kipphebel
trägers 64 ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausstoßanordnung, bei welcher zwei Kipp
hebelträger 62, 64 und somit letztendlich zwei Ausstoßschieber 94 und
zwei Ausstoßorgane 100 vorgesehen sind, deren jeweilige Ausstoßab
schnitte im Bereich der Öffnungen 18, 20, 22, 24 der Trageplatte 16 an
dem Behältnis bzw. der Mikrotiterplatte 24 angreifen, wird eine sehr gleich
mäßig verteilte Anhebebelastung auf das Behältnis ausgeübt, so dass
dieses über seine gesamte mit dem Temperierblock 12 in Kontakt stehende
Fläche möglichst gleichmäßig in Richtung vom Temperierblock 12 weg
beaufschlagt werden kann. Insbesondere erfolgt die Beaufschlagung in den
vier Eckbereichen einer derartigen Mikrotiterplatte. Da noch während der
Anhubbewegung des Deckels 36, um diesen zu seiner Öffnungsstellung zu
bringen, das Behältnis, nachdem es vom Temperierblock 12 zumindest
teilweise abgehoben worden war, wieder zu seiner Betriebspositionierung
zurückkehren kann, steht dieses bereits bevor, spätestens jedoch dann,
wenn der Deckel 36 seine Öffnungsstellung erreicht hat, zur Herausnahme
durch einen Roboterarm oder einen sonstigen Mechanismus zur Verfügung.
Dies ermöglicht eine sehr rasche Durchführung mehrerer aufeinander fol
gender Reaktionen an verschiedenen Mikrotiterplatten bzw. Behältnissen.
Es sei darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung in
verschiedenen Bereichen anders ausgeführt sein kann, als vorangehend
beschrieben. So ist es grundsätzlich möglich, beispielsweise nur in einem
Seitenbereich an dem Behältnis ein Ausstoßorgan angreifen zu lassen.
Gleichwohl ist es auch möglich, an jedem Ausstoßorgan mehr als nur die
zwei dargestellten Ausstoßabschnitte vorzusehen. Auch kann der Über
tragungsmechanismus, mit welchem die Antriebskraft vom Antriebsmotor
auf die Kipphebelträger übertragen wird anders ausgestaltet sein. Insbeson
dere ist es möglich, zur Verriegelung des Deckels bezüglich des Gehäuses
einen eigenen Antrieb einzusetzen, so dass der in Fig. 3 dargstellte Mecha
nismus 38 nicht den durch entsprechende Ausgestaltung von Verzahnun
gen bereitgestellten Totgangbereich aufweisen muss.
Es sei des Weiteren noch darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße
Prinzip des kurzzeitigen Anhebens und wieder Zurückkehrenlassens eines
Behältnisses nicht nur in Verbindung mit dem dargestellten als Mikrotiter
platte ausgebildeten Behältnis vorgesehen sein kann. Selbstverständlich ist
dieses Prinzip auch mit einzelnen Probenaufnahmegefäßen kombinierbar, an
welchen dann jeweils wenigstens ein Ausstoßorgan zum Ausheben an
greifen kann.
Claims (15)
1. Vorrichtung zur thermischen Beeinflussung von in einem Behältnis
(124) enthaltenem, vorzugsweise flüssigem Probenmaterial, um
fassend:
wenigstens einen Temperierblock (12), an welchem das Be hältnis (124) zur Wärmeübertragung in einer Betriebspositio nierung positionierbar ist,
eine dem wenigstens einen Temperierblock (12) zugeordnete Temperieranordnung,
gekennzeichnet durch eine Ausstoßanordnung (72), welche dazu ausgebildet ist, das Behältnis (124) wenigstens teilweise aus seiner Betriebspositionierung herauszubewegen und darauf folgend eine Zurückbewegung des Behältnisses (124) in Richtung zur Betriebs positionierung zuzulassen.
wenigstens einen Temperierblock (12), an welchem das Be hältnis (124) zur Wärmeübertragung in einer Betriebspositio nierung positionierbar ist,
eine dem wenigstens einen Temperierblock (12) zugeordnete Temperieranordnung,
gekennzeichnet durch eine Ausstoßanordnung (72), welche dazu ausgebildet ist, das Behältnis (124) wenigstens teilweise aus seiner Betriebspositionierung herauszubewegen und darauf folgend eine Zurückbewegung des Behältnisses (124) in Richtung zur Betriebs positionierung zuzulassen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstoßanordnung (72) wenigs
tens ein zum Ausstoßen eines Behältnisses (124) zwischen einer
Ruhestellung und einer Ausstoßstellung bewegbares Ausstoßorgan
(100) umfasst.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Ausstoßorgan
(100) in Richtung zu seiner Ruhestellung vorgespannt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass dem wenigstens einen Ausstoßorgan
(100) ein Ausstoßschieber (94) zugeordnet ist, der zum Bewegen
des Ausstoßorgans (100) von der Ruhestellung zur Ausstoßstellung
von einer ersten Verschiebestellung zu einer zweiten Verschiebe
stellung verschiebbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Ausstoßorgan
(100) mit dem zugeordneten Ausstoßschieber (94) über eine Ram
penflächenanordnung (110, 112, 114, 116) zusammenwirkt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass der Ausstoßschieber (94) in Richtung
zu seiner ersten Verschiebestellung vorgespannt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
gekennzeichnet durch eine Verschiebeanordnung (62, 64, 78, 80)
zum Verschieben des Ausstoßschiebers (94) zwischen seiner ersten
Verschiebestellung und seiner zweiten Verschiebestellung.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeanordnung (62, 64, 78,
80) ein Verschiebenockenelement (78, 80) umfasst, welches zum
Verschieben des Ausstoßschiebers (94) zur zweiten Verschiebestel
lung an diesem angreift und nach Erreichen der zweiten Verschiebe
stellung ein Rückkehren des Ausstoßschiebers (94) zu seiner ersten
Verschiebestellung zulässt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeanordnung (62, 64, 78,
80) jedem Ausstoßschieber (94) zugeordnet einen um eine Dreh
achse (A) drehbaren Kipphebelträger (62, 64) sowie einen an dem
Kipphebelträger (62, 64) schwenkbaren Kipphebel (78, 80) umfasst,
wobei der Kipphebel (78, 80) bezüglich des Kipphebelträgers (62,
64) in eine Grund-Kippstellung vorgespannt ist und bei Drehung des
Kipphebelträgers (62, 64) von einer ersten Drehstellung in Richtung
(P1) zu einer zweiten Drehstellung an dem Ausstoßschieber (94) zum
Verschieben desselben von der ersten Verschiebestellung zur zwei
ten Verschiebestellung angreift.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen der zweiten Verschiebe
stellung der Kipphebel (78, 80) außer Verschiebeeingriff mit dem
Ausstoßschieber (94) kommt und eine Bewegung desselben in Rich
tung zur ersten Verschiebestellung zulässt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass bei Drehung des Kipphebelträgers
(62, 64) von der zweiten Drehstellung, in welcher der Kipphebel (78,
80) außer Verschiebeeingriff mit dem Ausstoßschieber (94) ist, zur
ersten Drehstellung der Kipphebel (78, 80) durch den sich im We
sentlichen in der ersten Verschiebestellung befindenden Ausstoß
schieber (94) aus seiner Grund-Kippstellung bezüglich des Kipphebel
trägers (62, 64) verkippbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 1 l,
dadurch gekennzeichnet, dass zwei Ausstoßorgane (100) an zwei
zueinander entgegengesetzten Seiten des wenigstens einen Tempe
rierblocks (12) vorgesehen sind, dass bei jedem Ausstoßorgan (100)
ein Ausstoßschieber (94) vorgesehen ist und dass für jeden Aus
stoßschieber (94) ein Kipphebelträger (62, 64) mit einem daran
getragenen Kipphebel (78, 80) vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
gekennzeichnet durch einen Deckel (36), welcher zwischen einer
Öffnungsstellung, in welcher ein Behältnis (124) in seiner Betriebs
positionierung an dem wenigstens einen Temperierblock (12) positionierbar
ist, und einer Schließstellung bewegbar ist, in welcher
Schließstellung der Deckel (36) das an dem wenigstens einen Tem
perierblock (12) positionierte Behältnis (124) überdeckt und vorzugs
weise gegen den wenigstens einen Temperierblock (12) presst.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13 und Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (36) mit dem Kipphebel
träger (62, 64) zur gemeinsamen Drehung gekoppelt ist, wobei bei
Drehung des Kipphebelträgers (62, 64) zwischen der ersten Dreh
stellung und der zweiten Drehstellung der Deckel (36) sich zwischen
der Schließstellung und der Öffnungsstellung bewegt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14,
gekennzeichnet durch eine Deckelverriegelungsanordnung (70),
durch welche der Deckel (36) in einem der Bewegungslagerung
desselben entfernten Endbereich in seiner Schließstellung verriegel
bar ist.
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