DE102006027680A1

DE102006027680A1 - Apparat zum Prozessieren von biologischem Material

Info

Publication number: DE102006027680A1
Application number: DE200610027680
Authority: DE
Inventors: Andreas Schäfer; Thomas Voit; Walter Tschopp; Adrian Geiger; Markus Zbinden; Harald Hibbing; Andreas Karl; Frank Eigemeier; Volker Behrmann; Dietmar Kopp
Original assignee: Qiagen GmbH
Current assignee: Qiagen GmbH
Priority date: 2006-06-14
Filing date: 2006-06-14
Publication date: 2007-12-20

Abstract

Es wird unter anderem eine Greifereinheit zum Handhaben eines Gefäßes zur Aufnahme von biologischem Material vorgeschlagen. Das Gefäß weist einen Deckel auf, der eine offene Position und eine geschlossene Position einnehmen kann. Die Greifereinheit umfasst einen Greifer zum Greifen und Loslassen des Gefäßes und einen Deckelhalter, um einen Deckel in einer definierten Position in Relation zum Gefäß zu halten. Die definierte Position ist eine offene Position des Deckels.

Description

Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf einen Apparat zum Prozessieren von Material, vorzugsweise von biologischem Material. Sie bezieht sich auch auf eine Zentrifuge, besonders auch auf eine Zentrifuge oder einen Apparat zum Zentrifugieren von biologischem Material und auf ein Verfahren zum Zentrifugieren von biologischem Material in einer Zentrifuge bzw. zum Prozessieren von biologischem Material in einer Zentrifugeneinheit. Sie bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum automatischen Prozessieren von Biomolekülen, insbesondere von Biomolekülen aus Sample-Flüssigkeiten.
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auch auf eine Greifereinheit zum Handhaben eines Gefäßes, insbesondere eines Gefäßes zur Aufnahme von biologischem Material; auf einen Greifer zum Greifen und/oder zum Loslassen eines solchen Gefäßes; und auf einen Gefäßhalter für ein solches Gefäß. Sie bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Greifen eines Gefäßes, insbesondere eines Gefäßes zur Aufnahme von biologischem Material, vorzugsweise durch einen Greifer; sowie auf ein Verfahren zum Loslassen eines solchen Gefäßes, vorzugsweise durch einen Greifer.
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Transportieren eines Gefäßes, vorzugsweise zum Transportieren in einen Gefäßhalter oder aus einem Gefäßhalter. Insbesondere bezieht sie sich auf ein Verfahren zum Entnehmen des Gefäßes aus einem Gefäßhalter insbesondere durch eine Greifereinheit, und bevorzugt aus einem Gefäßhalter in einem Zentrifugenrotor, auf ein analoges Verfahren zum Setzen des Gefäßes in einen Gefäßhalter. Sie bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Transferieren eines Gefäßes, insbesondere zum Transferieren eines Gefäßes von einem ersten Gefäßhalter nach einem zweiten Gefäßhalter durch eine Greifereinheit oder zum Transferieren eines Gefäßes durch einen Greifer von einer ersten Halteposition eines Gefäßhalters in einem Zentrifugenrotor zu einer zweiten Halteposition eines Gefäßhalters in dem Zentrifugenrotor.
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Positionierung eines Zentrifugenrotors einer Zentrifuge, besonders zum Positionieren in einem Drehwinkel um eine Rotationsachse des Zentrifugenrotors. Sie bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Positionierung eines Ausschwingwinkels eines Gefäßhalters, insbesondere eines Gefäßhalters für ein Gefäß zur Aufnahme von biologischem Material Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Kühlen einer Zentrifuge.
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Erkennen der An- oder Abwesenheit eines Gefäßes, insbesondere eines Gefäßes zur Aufnahme von biologischem Material, in einem Halter für das Gefäß. Sie bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Bestimmung der Höhe einer Oberfläche eines Stoffes in einem Gefäß, und auf ein Verfahren zum Erkennen der Art eines Gefäßes, insbesondere eines Gefäßes zur Aufnahme von biologischem Material, und ganz besonders zum Erkennen der Art eines Gefäßes in einer Containerstation für das Gefäß. Sie bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Prüfen der Bestückung einer Zentrifuge, und auf ein Verfahren zum Prüfen der Bestückung eines Apparates zum Prozessieren von Proben.
Auf vielen technischen Gebieten wie beispielsweise der Chemie, der Biologie, der Medizin oder der Umwelttechnologie, ist es notwendig, biologische Materialien (z.B. Flüssigkeiten) zu analysieren, zu verarbeiten oder miteinander in Reaktion zu bringen. Zu diesem Zweck werden die Flüssigkeiten oder Materialien mit verschiedenen Verfahren gefiltert, abgekühlt, erhitzt, in Bestandteile zerlegt, gewaschen, pipettiert oder mittels anderer Verfahren behandelt. Häufig ist es notwendig, eine lange und komplexe Folge von Verarbeitungsschritten zu durchlaufen, um das biologische Material zu präparieren.
Weiterhin müssen in vielen Fällen große Zusammenstellungen unterschiedlicher Materialien entsprechend der gleichen Sequenz prozessiert werden, oder es müssen Reihen der gleichen Materialien parallel prozessiert werden. Das kann zeitraubend sein, begrenzt den Durchsatz und ist störanfällig.
Das Verarbeiten von biologischen Materialien wird z.B. auf dem Gebiet des Extrahierens und/oder des Reinigens von Biomolekülen wie Nukleinsäuren oder Proteinen angewendet. Beispielsweise basiert eine weit bekannte Methode des Reinigens der Biomoleküle auf den Schritten des Zugänglichmachens des Inhalts einer biologischen Probe ("Lyse"), des selektiven Bindens der Bestandteile des Inhalts der biologischen Probe zu einem festen Stütz- oder Trägermaterial ("Binden"), des Beseitigens unerwünschter Bestandteile vom festen Stütz- oder Trägermaterial ("Waschen"), und des Lösens des gewünschten Bestandteils ("Elution").
Um ein gewünschtes Absorbieren und Desorbieren während der Aufreinigung der Biomoleküle zuzulassen, sind spezielle Filterelemente entwickelt worden, die z.B. aus Silica-Gel gebildet sind, und die einerseits porös oder Matrix-artig sind, um eine Flüssigkeit durch das Filterelement hindurch gelangen zu lassen, und die andererseits eine Oberfläche haben, an die die Biomoleküle in einem spezifischen oder unspezifischen Prozess binden. In anderen Reinigungsverfahren werden Biomoleküle auf Filterelementen einfach durch den Effekt des Größenausschlusses zurückgehalten. Wenn eine Flüssigkeit, die ein Biomolekül wie z.B. eine Nukleinsäure enthält, durch das Filterelement hindurch tritt, bleiben in jedem Fall die Biomokeküle oder ein Teil davon in dem Filterelement, während der Rest durch das Filterelement hindurchgelangt.
Des Weiteren wird, um das Biomolekül aus dem Filterelement zu gewinnen, eine Elutionsflüssigkeit, z.B. Nuklease-freies Wasser, zum Desorbieren des Biomoleküls auf das Filterelement geführt. Auf diese Weise wird das gewünschte Biomolekül von dem Filterelement gelöst (eluiert), und in einem Gefäß aufgefangen. Solche Filterelemente werden häufig als Membranen ausgelegt, die entweder in einzelnen Gefäßen angeordnet sind, die eine Eingangsöffnung und eine Ausgangsöffnung haben, oder die in Multiwell-Platten angeordnet sind. Die Filterelemente werden entweder mit Zentrifugen ("spin format"), oder mit auf Vakuum-Technologie basierenden Apparaten prozessiert. Einzelne Gefäße mit einer Eingangsöffnung und einer Ausgangsöffnung, die eine Membrane haben und die in einer Zentrifuge benutzt werden können, sind auch als Säulen, Zentifugensäul(ch)en, Filtergefäße, Chromatographiesäulen, columns, spin columns oder single spin columns bekannt.
Im Allgemeinen sind die Vorteile des Zentrifugenverfahrens gegenüber den Vakuumbasierten Methoden ein höherer Reinheitsgrad, eine höhere Konzentration und ein niedrigeres Risiko der Kreuzkontaminierung. Im Allgemeinen können die besten Resultate für die Reinigung der Biomoleküle hinsichtlich der Qualität und der Konzentration mit den Zentrifugensäulen (single spin tubes) erzielt werden, die unter einem hohen Schwerefeld prozessiert werden (> 10,000 × g), da somit eine minimale Kreuzkontaminierung und eine maximale Rückgewinnung der gewünschten Substanz von der Membran möglich ist. Ein Nachteil ist jedoch die arbeitsintensive manuelle Behandlung der Zentrifugensäulen, welche das Fehlerrisiko und die Prozessierzeit erhöht, insbesondere wenn unterschiedliche Proben gleichzeitig behandelt oder verarbeitet werden sollen. Ein höherer Grad an Standardisierung und Automatisierung sowie ein höherer Durchsatz kann erzielt werden, indem man Multiwellplattenformate verwendet. Jedoch müssen damit Kompromisse hinsichtlich Qualität und/oder Quantität in Kauf genommen werden.
QIAGEN bietet ein breites Spektrum an Reinigungsprotokollen und an dafür benötigten Produkten für unterschiedliche Biomoleküle aus einer Vielzahl biologischer Proben an, die auf dem Grundprinzip des „Bind-Wash-Elute"-Protokolls basieren. Zu diesem Zweck werden unterschiedliche Filtermaterialien und -vorrichtungen verwendet, wie beispielsweise beschrieben in WO 03/040364 oder US 6,277,648 . Das im Handel erhältliche Produkt "QIAGEN QIAprep Spin Miniprep Kit" offenbart beispielsweise eine typische Purifikationssequenz und bietet standardisierte QIAprep-Säulen und 2-ml-Sammelgefäße für den Gebrauch in einer Zentrifuge und einige Reagenzien und Puffer.
Es gibt einige Publikationen zum Thema der Verarbeitung von biologischen Materialien. Beispielsweise offenbart US 6,060,022 ein automatisiertes System zur Probenverarbeitung, das einen automatisierten Zentrifugenapparat enthält. US 5,166,889 beschreibt ein Sammelsystem für Blut, in dem eine Mehrzahl von Sammelgefäßen für direkten Zugriff in einem Trägerrad positioniert sind. US 2004/0002415 beschreibt ein automatisiertes Zentrifugensystem zum automatischen Zentrifugieren von Flüssigkeiten, die biologisches Material wie z.B. Nukleinsäuren enthalten, in einer allgemeinen Zentrifuge. WO 2005/019836 beschreibt einen Apparat zum Prozessieren von Flüssigkeitsproben. WO 00138046 beschreibt ein automatisiertes Gerät zum Beladen einer Zentrifuge, bei dem Säulen der Zentrifuge überein automatisiertes Routing-System vorgestellt werden. EP 122 772 beschreibt einen chemischen Manipulator zur Verwendung mit Reaktionsgefäßen. GB 2 235 639 beschreibt eine Zentrifuge mit einem den umlaufenden Kessel umgebenden Schutzmantel.
Ein Nachteil der vorhandenen Automatisierungssysteme besteht darin, dass die von ihnen unterstützten Verfahren nicht den hohen Qualitätsstandard der Zentrifugensäulen sicherstellen und gleichzeitig ohne bzw. mit geringer manueller Intervention funktionieren.
Die vorliegende Erfindung versucht zumindest einige der oben genannten Probleme zu lösen. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Greifereinheit gemäß Anspruch 1, durch Verfahren zum Transportieren und zum Transferieren eines Gefäßes gemäß den Ansprüchen 5 und 10, durch einen Gefäßhalter gemäß den Ansprüchen 16 und 56, durch einen Apparat zum Prozessieren von biologischem Material gemäß den Ansprüchen 19, 20, 21, 22, 40, 51, 60, 69 und 76, durch ein Verfahren zum Setzen, Entnehmen, und Transferieren eines Gefäßes gemäß den Ansprüchen 31 bis 33, durch ein Verfahren zur Positionierung gemäß den Ansprüchen 47 und 55, durch ein Verfahren zum Erkennen einer An- oder Abwesenheit eines Gefäßes gemäß Anspruch 67, durch ein Verfahren zum Erkennen der Art eines Gefäßes gemäß Anspruch 87, und durch ein Verfahren zum Prüfen der Bestückung einer Zentrifuge gemäß Anspruch 89.
Weitere Vorteile, Merkmale, Aspekte und Details der Erfindung sowie bevorzugte Ausführungen und besondere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
In einem Aspekt der Erfindung wird eine Greifereinheit zum Handhaben eines Gefäßes zur Aufnahme von biologischem Material vorgeschlagen. Das Gefäß weist einen Deckel auf, der eine offene Position und eine geschlossene Position einnehmen kann. Die Greifereinheit umfasst einen Greifer zum Greifen und Loslassen des Gefäßes, und einen Deckelhalter, um einen Deckel in einer definierten Position in Relation zum Gefäß zu halten. Die definierte Position ist eine offene Position des Deckels.
Es wird auch ein Apparat zum Prozessieren von biologischem Material vorgeschlagen, der die Greifereinheit und eine Zentrifuge umfasst. Der Greifer der Greifereinheit ist geeignet, das Gefäß in die Zentrifuge einzusetzen oder es aus der Zentrifuge zu entnehmen.
Es wird auch ein Verfahren zum Transportieren eines Gefäßes in einen Gefäßhalter oder aus einem Gefäßhalter vorgeschlagen, wobei das Gefäß einen daran befestigten Deckel zum Verschließen einer Öffnung des Gefäßes aufweist. Das Verfahren umfasst die Schritte Greifen oder Halten des Gefäßes durch eine Greifereinheit; Halten des Deckels in einer definierten Position in Relation zum Gefäß, und Bewegen des Gefäßes in den Gefäßhalter oder aus dem Gefäßhalter durch die Greifereinheit, wobei die definierte Position des Deckels relativ zum Gefäß beibehalten wird.
Es wird auch ein Verfahren zum Entnehmen eines Gefäßes aus einem Gefäßhalter durch eine Greifereinheit vorgeschlagen, wobei das Gefäß einen daran befestigten Deckel zum Verschließen einer Öffnung des Gefäßes aufweist. Das Verfahren umfasst die Schritte Greifen des Gefäßes durch die Greifereinheit; Halten des Deckels in einer definierten Position in Relation zum Gefäß, und Entnehmen des gegriffenen Gefäßes aus dem Gefäßhalter durch den Greifer, wobei die definierte Position des Deckels relativ zum Gefäß beibehalten wird.
Es wird auch ein Verfahren zum Setzen eines Gefäßes in einen Gefäßhalter durch eine Greifereinheit vorgeschlagen, wobei das Gefäß einen daran befestigten Deckel zum Verschließen einer Öffnung des Gefäßes aufweist. Das Verfahren umfasst die Schritte Halten des Gefäßes durch eine Greifereinheit; Halten des Deckels in einer definierten Position in Relation zum Gefäß, und Setzen bzw. Einsetzen des gehaltenen Gefäßes in den Gefäßhalter durch den Greifer, wobei die definierte Position des Deckels relativ zum Gefäß beibehalten wird. Optional umfasst das Verfahren den weiteren Schritt Loslassen des Gefäßes durch den Greifer.
Es wird auch ein Verfahren zum Transferieren eines Gefäßes von einer ersten Halteposition eines ersten Gefäßhalters nach einer zweiten Halteposition eines zweiten Gefäßhalters durch eine Greifereinheit vorgeschlagen, wobei das Gefäß einen daran befestigten Deckel zum Verschließen einer Öffnung des Gefäßes aufweist. Das Verfahren umfasst die Schritte Greifen des Gefäßes, das sich in der ersten Halteposition befindet, durch die Greifereinheit; Halten des Deckels in einer definierten Position in Relation zum Gefäß; Entnehmen des gegriffenen Gefäßes aus dem ersten Gefäßhalter bzw. der ersten Halteposition durch den Greifer; Einsetzen des gegriffenen Gefäßes in den zweiten Gefäßhalter bzw. in die zweite Halteposition durch den Greifer. In den Schritten Entnehmen und Einsetzen wird die definierte Position des Deckels relativ zum Gefäß beibehalten. Optional umfasst das Verfahren den weiteren Schritt Loslassen des Gefäßes durch den Greifer.
Es wird auch ein Gefäßhalter für ein Gefäß zur Aufnahme von biologischem Material mit einem daran befestigten Deckel zum Verschließen einer Öffnung des Gefäßes vorgeschlagen. Der Gefäßhalter ist zur Benutzung in einer Zentrifuge geeignet und umfasst mindestens ein Haltestück zum Halten des Gefäßes und mindestens einen Deckelrezeptor zum Halten des mit dem Gefäß verbundenen Deckels, der geformt ist, um einen Zugriff auf den Deckel durch einen Deckelhalter einer Greifereinheit für das Gefäß zu erlauben.
Es wird auch ein Apparat zum Prozessieren von biologischem Material vorgeschlagen, der den Gefäßhalter und eine Zentrifuge umfasst, wobei der Gefäßhalter zur Benutzung in der Zentrifuge ist.
Es wird auch ein Apparat zum Prozessieren von biologischem Material vorgeschlagen, der folgende Teile umfasst: eine Zentrifuge mit einem drehbaren Zentrifugenrotor mit mindestens einem Gefäßhalter zum Halten eines Gefäßes für biologisches Material, und einen Greifer zum Einsetzen eines Gefäßes in den Gefäßhalter.
Es wird auch ein Apparat zum Prozessieren von biologischem Material vorgeschlagen, der folgende Teile umfasst: eine Zentrifuge mit einem drehbaren Zentrifugenrotor mit mindestens einem Gefäßhalter zum Halten eines Gefäßes für biologisches Material, und einen Greifer zum Entnehmen eines Gefäßes aus dem Gefäßhalter.
Es wird auch ein Apparat zum Prozessieren von biologischem Material vorgeschlagen, der folgende Teile umfasst: eine Zentrifuge mit einem drehbaren Zentrifugenrotor mit mindestens einem Gefäßhalter zum Halten eines Gefäßes für biologisches Material, und einen Greifer zum Transferieren eines Gefäßes von einer ersten Halteposition eines Gefäßhalters zu einer zweiten Halteposition eines Gefäßhalters.
Es wird auch ein Verfahren zum Setzen eines Gefäßes durch einen Greifer in einen Gefäßhalter in einem Zentrifugenrotor vorgeschlagen, wobei der Gefäßhalter eine Halteposition für das Gefäß aufweist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: der Greifer wird in Bezug auf die Halteposition in Position gebracht; der Greifer wird bewegt, um das Gefäß in die Halteposition zu setzen; das Gefäß wird durch den Greifer losgelassen.
Es wird auch ein Verfahren zum Entnehmen eines Gefäßes durch einen Greifer aus einem Gefäßhalter in einem Zentrifugenrotor vorgeschlagen, wobei der Gefäßhalter eine Halteposition für das Gefäß aufweist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: der Greifer wird in Bezug auf die Halteposition in Position gebracht; das Gefäß wird durch den Greifer gegriffen; der Greifer wird bewegt, um das Gefäß aus der Halteposition zu entnehmen.
Es wird auch ein Verfahren zum Transferieren eines Gefäßes durch einen Greifer von einer ersten Halteposition eines Gefäßhalters in einem Zentrifugenrotor zu einer zweiten Halteposition eines Gefäßhalters in dem Zentrifugenrotor vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: der Greifer wird in Bezug auf die erste Halteposition in Position gebracht; das Gefäß wird durch den Greifer gegriffen; der Greifer wird bewegt, um das Gefäß aus der ersten Halteposition zu entnehmen; der Greifer wird in Bezug auf die zweite Halteposition in Position gebracht; der Greifer wird bewegt, um das Gefäß in die zweite Halteposition zu setzen; das Gefäß wird durch den Greifer losgelassen.
Es wird auch ein Apparat zum Prozessieren von biologischem Material vorgeschlagen, der folgende Teile umfasst: einen um eine Rotorachse drehbaren Zentrifugenrotor, einen Antrieb für den Zentrifugenrotor, und ein nicht mit dem Rotor mitrotierbares Positionierelement zum Positionieren einer Winkelposition des Zentrifugenrotors durch Wechselwirkung mit einem mit dem Rotor mitrotierbaren Positioniergegenelement.
Es wird auch ein Verfahren zur Positionierung eines Zentrifugenrotors einer Zentrifuge in einem Drehwinkel um eine Rotationsachse des Zentrifugenrotors vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: ein mit dem Zentrifugenrotor mitrotierbares Positioniergegenelement wird in einen Wirkungsbereich zur Wechselwirkung mit einem nicht mit dem Zentrifugenrotor mitrotierenden Positionierelements gebracht, und der Zentrifugenrotor wird durch Wechselwirkung des Positionierelements mit dem Positioniergegenelement positioniert.
Es wird auch ein Apparat zum Prozessieren von biologischem Material vorgeschlagen, der folgende Teile umfasst: einen um eine Rotorachse drehbaren Zentrifugenrotor, der zur schwenkbaren Lagerung eines Gefäßhalters für ein Gefäß zur Aufnahme von biologischem Material geeignet ist, einen ersten Anschlag für die Schwenkbewegung des Gefäßhalters, und ein Positionierelement, das geeignet ist, den Gefäßhalter durch Wechselwirkung mit einem Positioniergegenelement des Gefäßhalters in einem Ausschwingwinkel an dem Anschlag festzuhalten.
Es wird auch ein Verfahren zur Positionierung eines Ausschwingwinkels eines Gefäßhalters für ein Gefäß zur Aufnahme von biologischem Material, der in einem Zentrifugenrotor schwenkbar gelagert ist, vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: ein Positionierelement wird in Wechselwirkung mit einem Positioniergegenelement des Gefäßhalters gebracht; der Gefäßhalter berührt einen Anschlag für die Schwenkbewegung des Gefäßhalters, und der Ausschwingwinkel des Gefäßhalters wird durch die Wechselwirkung von Positionierelement und Positioniergegenelement an dem Anschlag positioniert.
Es wird auch ein Gefäßhalter für ein Gefäß zur Aufnahme von biologischem Material vorgeschlagen. Der Gefäßhalter ist zur Benutzung in einer Zentrifuge geeignet und umfasst ein Haltestück zum Halten eines Gefäßes, und ein Positioniergegenelement, das geformt ist, um mit einem Positionierelement in Eingriff zu stehen. Durch den Eingriff ist eine Winkelposition und/oder ein Ausschwingwinkel des Gefäßhalters in der Zentrifuge positionierbar.
Generell: Der eigentliche Anschlag ist an dem Zentrifugenbecher angebracht, in den der Gefäßhalter eingesetzt ist. Ist das mit abgedeckt?
Es wird auch ein Apparat zum Prozessieren von biologischem Material vorgeschlagen, der folgende Teile umfasst: einen Halter für ein Gefäß zur Aufnahme von biologischem Material, wobei das Gefäß zumindest ein Gefäßteil mit erhöhter Erkennbarkeit aufweist; eine Strahlungsquelle zum Bestrahlen eines Registrierungsbereiches in dem Halter, wobei der Registrierungsbereich dem Gefäßteil mit erhöhter Erkennbarkeit zugeordnet ist; einen Sensor zum Messen einer Intensität von Strahlung, die von dem Registrierungsbereich kommt; und eine Auswerteeinheit, die ausgestattet ist, um durch einen Vergleich zwischen der gemessenen Intensität und einem definierten Schwellwert eine Abwesenheit oder eine Anwesenheit des Gefäßes zu registrieren.
Es wird auch ein Verfahren zum Erkennen der An- oder Abwesenheit eines Gefäßes zur Aufnahme von biologischem Material in einem Halter für das Gefäß vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: ein Registrierungsbereich in dem Halter wird bestrahlt, wobei der Registrierungsbereich einem Gefäßteil des Gefäßes erhöhter Erkennbarkeit zugeordnet ist; die Intensität von Strahlung, die von dem Registrierungsbereich kommt, wird gemessen; durch einen Vergleich zwischen der gemessenen Intensität und einem definierten Schwellwert wird eine Abwesenheit oder eine Anwesenheit des Gefäßes registriert.
Es wird auch ein Apparat zum Prozessieren von biologischem Material vorgeschlagen, der die folgenden Teile umfasst: einen Gefäßhalter zur Aufnahme eines Gefäßes für das biologische Material; eine Sensoreinheit mit einer Ultraschall-Quelle und einem Ultraschall-Sensor; und eine Auswerteeinheit zum Bestimmen, in Abhängigkeit von Sensordaten des Ultraschall-Sensors, eines Öffnungszustands des Gefäßes, und zum Bestimmen, in Abhängigkeit von Sensordaten des Ultraschall-Sensors und bei geöffnetem Gefäß, einer möglichen Anwesenheit eines Stoffes in dem Gefäß.
Es wird auch ein Apparat zum Prozessieren von biologischem Material vorgeschlagen, der die folgenden Teile umfasst: eine Containerstation zum Bereithalten von Gefäßen; eine Markierung an der Containerstation, die eine Information über die Art der Gefäße enthält; und einen Strahlungssensor zum Lesen der Markierung.
Es wird auch ein Verfahren zum Erkennen der Art eines Gefäßes zur Aufnahme von biologischem Material in einer Containerstation für das Gefäß vogeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: eine erste Markierung an der Containerstation, die eine Information über die Art des Gefäßes enthält, wird bestrahlt; und eine erste Intensität von Strahlung, die von der ersten Markierung kommt, wird gemessen; in Abhängigkeit der gemessenen ersten Intensität wird die Art des Gefäßes registriert.
Es wird auch ein Verfahren zum Prüfen der Bestückung einer Zentrifuge vorgeschlagen, die eine Mehrzahl von Gefäßhaltepositionen für jeweils ein Gefäß für biologisches Material aufweist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: für die Gefäßhaltepositionen wird registriert, ob ein Gefäß darin anwesend ist; die Gesamtzahl der in den Gefäßhaltepositionen als anwesend registrierten Gefäße wird gespeichert; in Abhängigkeit der Gesamtzahl der in den Gefäßhaltepositionen als anwesend registrierten Gefäße wird zumindest eine Bedingung für die Verteilung der Gefäße in den Gefäßhaltepositionen ermittelt; es wird überprüft, ob die Verteilung der in den Gefäßhaltepositionen als anwesend registrierten Gefäße der Bedingung genügt.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Ausführen der offenbarten Verfahren und umfasst auch Vorrichtungsteile zum Ausführen jeweils einzelner Verfahrensschritte. Diese Verfahrensschritte können durch Hardwarekomponenten, durch einen mittels entsprechender Software programmierten Computer, durch eine Kombination von beiden, oder in irgendeiner anderen Weise ausgeführt werden. Die Erfindung ist des Weiteren auch auf Verfahren gerichtet, gemäß denen die jeweils beschriebenen Vorrichtungen arbeiten. Sie beinhaltet Verfahrensschritte zum Ausführen jeder Funktion der Vorrichtungen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1a-c zeigen eine Aufsicht der Arbeitsplatte mit Pipettenabwurfstation und ohne Greifereinheit, eine vergrößerte Aufsicht der Pipettenabwurfstation und eine Aufsicht der Arbeitsplatte mit Greifereinheit und geöffnetem Zentrifugendeckel einer Ausführungsform;
2a, b zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform mit der Arbeitsplatte von 1c und einem Gehäuse;
3a-c zeigen eine perspektivische Ansicht der Zentrifugeneinheit einer Ausführungsform mit geschlossenem Deckel; mit geöffnetem Deckel; bei abgenommener Deckelklappe des Deckels;
4 zeigt einen seitlichen Querschnitt der Zentrifugeneinheit von 3a;
5a-c zeigen eine Aufhängung eines Gefäßhalters in dem Zentrifugenrotor der Zentrifuge und einen Anschlag für einen maximalen Schwenkwinkel des Gefäßhalters;
6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Greiferschlittens einer Ausführungsform mit Greifer und Pipettiereinheit;
7 zeigt eine perspektivische Ansicht der Pipettiereinheit von 6;
8 zeigt eine perspektivische Ansicht der Greifereinheit von 6;
9 zeigt eine perspektivische Ansicht des Greifers der Greifereinheit von 8;
10 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Gefäßhalters einer Ausführungsform;
11a-d zeigen eine seitliche Ansicht eines Gefäßhalters einer Ausführungsform;
12 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Verbrauchsgüterstation für Verbrauchsmaterialien einer Ausführungsform;
13 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Einheit zum Erhitzen und Schütteln einer Ausführungsform;
14a, b zeigen eine seitliche bzw. eine obere Ansicht einer Einheit zum Erhitzen und Schütteln einer Ausführungsform;
15 zeigt eine einfache diagrammatische Darstellung der sensorischen Funktionen und der Kontrollfunktionen einer Ausführungsform;
16 zeigt eine detaillierte diagrammatische Darstellung der sensorischen Funktionen und der Kontrollfunktionen einer Ausführungsform;
17a, b zeigen Bildschirme für die Benutzerführung einer Ausführungsform
18a, b zeigen Bildschirme einer Ausführungsform für die Benutzerführung zum Auswählen, Vorbereiten und Durchführen eines Protokolls
Grundkonzept
Die im Folgenden beschriebenen Apparate zum Prozessieren biologischen Materials erlauben bzw. unterstützen das effiziente Durchführen von Prozess- oder Protokollschritten zur Verarbeitung von biologischem Material. Die Apparate implementieren vorzugsweise einen oder mehrere der folgenden nützlichen Aspekte.
Ein nützlicher Aspekt ist es, einige der Prozessschritte innerhalb einer Zentrifuge durchzuführen, und zwar nicht nur das Zentrifugieren des Materials selbst, sondern auch weitere Prozessschritte, die kein Zentrifugieren beinhalten. Das Durchführen solcher Prozessschritte in der Zentrifuge hat den Vorteil, dass Vorrichtungen der Zentrifuge, etwa ein Halter für ein Gefäß für das Material, auf effiziente Weise auch für die weiteren Protokollschritte genutzt werden können. Gleichzeitig kann unter Umständen auf entsprechende Vorrichtungen außerhalb der Zentrifuge verzichtet werden. Gleichzeitig kann ein Transfer von Material in die und aus der Zentrifuge reduziert werden. Gleichzeitig können Transportwege verkürzt werden. Dadurch kann Zeit eingespart werden und das Risiko einer Kreuzkontamination minimiert werden.
Zum Durchführen der Protokollschritte in der Zentrifuge ist es weiterhin nützlich, Material aus einer Position der Zentrifuge zu entnehmen, in eine Position der Zentrifuge einzuführen, oder zwischen verschiedenen Positionen innerhalb der Zentrifuge zu transferieren. Zu diesem Zweck stehen unter anderem zwei Verfahren zum Materialtransport zur Verfügung:
Erstens kann das Material, falls es flüssig ist, pipettiert werden. Hierzu kann der Apparat eine Pipettiereinheit aufweisen (siehe z.B. 7). Zweitens kann ein das Material enthaltendes Gefäß transportiert werden. Ein solches Gefäß kann beliebig sein. Vorzugsweise ist es eine Säule, etwa eine Zentrifugensäule, d.h. single spin column, oder ein Reaktions- bzw.
Sammelgefäß, z.B. ein Eppendorf tube oder ein ähnliches Gefäß, d.h. ein Kunststoffgefäß mit oder ohne Deckel. Um ein solches Gefäß z.B. von einer ersten Position innerhalb der Zentrifuge auf eine zweite Position innerhalb oder außerhalb der Zentrifuge umzusetzen, kann der Apparat einen bewegbaren Greifer für das Gefäß aufweisen.
Diese und ähnliche Verfahren zum Materialtransport können auch ohne Verwendung einer Zentrifuge implementiert werden.
Unabhängig von den gezeigten Ausführungsformen werden einige Aspekte eines Greifers vorgeschlagen. So wird ein Greifer vorgeschlagen, der zum Greifen und Loslassen eines Gefäßes zur Aufnahme von biologischem Material geeignet ist. Ein solcher Greifer umfasst ein Greifelement, das zum Greifen und Loslassen eines Gefäßes bewegbar ist, ein Spannelement, das geeignet ist, das Greifelement zu spannen, ein Hubelement, und einen Antrieb für das Hubelement, der geeignet ist, eine Hubbewegung des Hubelements anzutreiben, die das Greifelement bewegt.
Optional ist das Spannelement geeignet, das Greifelement in Öffnungsrichtung zu spannen. Als weitere Option bewegt die Hubbewegung des Hubelements das Greifelement in Verschlussrichtung. Alternativ ist das Spannelement geeignet, das Greifelement in Verschlussrichtung zu spannen. Als weitere Option bewegt die Hubbewegung des Hubelements das Greifelement in Öffnungsrichtung.
Das Spannelement ist weiterhin optional geeignet, das Greifelement zum Loslassen des Gefäßes zu spannen. Als weitere Option bewegt die Hubbewegung des Hubelements das Greifelement zum Greifen des Gefäßes. Alternativ ist das Spannelement geeignet, das Greifelement zum Greifen des Gefäßes zu spannen. Als weitere Option bewegt die Hubbewegung des Hubelements das Greifelement zum Loslassen des Gefäßes.
Typischerweise weist das Greifelement eine Einkerbung auf, die geeignet ist, in einen Kragen des Gefäßes einzugreifen. Das Greifelement ist optional ein erstes Greifelement, und der Greifer weist dann weiterhin ein zweites Greifelement auf, das analoge Eigenschaften zu dem ersten Greifelement hat. Es ist weiterhin möglich, dass der Greifer um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert ist. In diesem Fall definiert typischerweise das Greifelement eine Mittelachse für das Gefäß, und die Schwenkachse ist von der Mittelachse verschieden.
Es wird auch ein Verfahren zum Greifen eines Gefäßes zur Aufnahme von biologischem Material durch einen Greifer vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Erzeugen einer Hubbewegung eines Hubelements; Umwandeln der Hubbewegung des Hubelements in eine Bewegung des Greifelements in Verschlussrichtung oder zum Greifen des Gefäßes, wobei die Bewegung gegen eine Kraft gerichtet ist, die ein Spannelement auf das Greifelement ausübt; und Greifen des Gefäßes durch das Greifelement. Alternativ kann die Hubbewegung des Hubelements auch in eine Bewegung des Greifelements in Öffnungsrichtung zum Greifen des Gefäßes umgewandelt werden, etwa wenn der Greifer das Gefäß an einer zum Inneren des Gefäßes hin gerichteten Gefäßfläche greift.
Es wird auch ein Verfahren zum Loslassen eines Gefäßes zur Aufnahme von biologischem Material durch einen Greifer vorgeschlagen Dieses Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Erzeugen einer Hubbewegung eines Hubelements, wobei die Hubbewegung eine Bewegung des Greifelements in Öffnungsrichtung erlaubt, Erzeugen einer Bewegung des Greifelements in Öffnungsrichtung zum Loslassen des Gefäßes durch ein Spannelement, und Loslassen des Gefäßes durch das Greifelement. Alternativ kann die Hubbewegung des Hubelements auch eine Bewegung des Greifelements in Verschlussrichtung erlauben, und durch das Spannelement kann eine Bewegung des Greifelements in Verschlussrichtung zum Loslassen des Gefäßes erzeugt werden.
Es wird auch eine Greifereinheit zum Handhaben eines Gefäßes zur Aufnahme von biologischem Material vorgeschlagen. Die Greifereinheit umfasst die folgenden Teile: einen Greiferkörper, der in eine z-Richtung bewegbar ist, und einen Greifer zum Greifen des Gefäßes, der relativ zum Greiferkörper von einer ersten Position zu einer zweiten Position bewegbar ist, und einen Antrieb zum Bewegen des Greifers von der ersten Position zur zweiten Position.
Optional ist die Greifereinheit ausgestattet, um das Gefäß in ein weiteres Gefäß einzusetzen. Optional ist der Antrieb ein elektrischer Antrieb. Optional erfolgt das Bewegen des Greifers von der ersten Position zur zweiten Position in einer Richtung, die von der z-Richtung verschieden ist. Optional erfolgt das Bewegen des Greifers von der ersten Position zur zweiten Position in einer Richtung, die zu der z-Richtung senkrecht ist. Optional ist das Bewegen des Greifers von der ersten Position zur zweiten Position eine Schwenkbewegung um eine Schwenkachse. Optional erstreckt sich die Schwenkachse parallel zur z-Richtung.
Auch wird eine Vorrichtung zum automatischen Prozessieren von Biomolekülen aus Probenmaterial, vorzugsweise Probenflüssigkeit vorgeschlagen, die folgende Elemente umfasst: Erstens eine Zentrifuge, die einen Rotor zum Halten und zum Rotieren einer Mehrzahl von Behältern aufweist, von denen jeder mindestens eine erste Öffnung, um ein Filtergefäß entfernbar aufzunehmen und zu halten; und mindestens eine zweite Öffnung, um ein weiteres, optional geschlossenes, Gefäß entfernbar aufzunehmen und zu halten, enthält; und zweitens eine Handhabungseinheit, umfassend: Mittel für das Entfernen des besagten Filtergefäßes aus besagter erster Öffnung; Mittel für das Zusammenführen des besagten Filtergefäßes mit besagtem weiteren Gefäß, so dass beide Gefäße gemeinsam mit der Zentrifuge rotieren können, und so dass eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Volumen des Filtergefäßes und des weiteren Gefäßes zur Verfügung gestellt wird.
Die Handhabungseinheit enthält optional Mittel für das Bringen des besagten Filtergefäßes von besagter erster Öffnung auf das besagte weitere Gefäß, das an besagte zweite Öffnung angeschlossen wird. Die Handhabungseinheit enthält weiterhin optional Mittel für das Drehen des besagten Filtergefäßes oder des besagten weiteren Gefäßes um eine Gefäßmittellinie, die mit jeweiliger besagter Filtergefäß oder besagtem geschlossenem Gefäß koaxial ist. Die Mittel für das Entfernen der besagten Filtergefäß von besagter erster Öffnung schließen optional einen ersten Motor zum Trennen des besagten Filtergefäßes von besagtem geschlossenem Gefäß in einer Koaxialrichtung ein. Die Mittel für das Bringen des besagten Filtergefäßes auf besagtes weiteres Gefäß schließen optional mindestens einen zweiten Motor für das Bringen des besagten Filtergefäßes zu besagtem weiteren Gefäß mit ein.
Auch wird eine Greifereinheit zum Handhaben eines Gefäßes zur Aufnahme von biologischem Material vorgeschlagen. Das Gefäß weist einen Deckel auf, der eine offene Position und eine geschlossene Position einnehmen kann. Die Greifereinheit umfasst einen Greifer zum Greifen und Loslassen des Gefäßes, und einen Deckelhalter, um einen Deckel in einer definierten Position in Relation zum Gefäß zu halten. Die definierte Position ist eine offene Position des Deckels.
Auch wird ein System mit der genannten Greifereinheit vorgeschlagen. Das System umfasst weiterhin eine Zentrifuge, und der Greifer ist geeignet, das Gefäß in die Zentrifuge einzusetzen oder es aus der Zentrifuge zu entnehmen.
Das Gefäß ist optional aus Kunststoff. Der Deckel ist optional am Gefäß befestigt. Optional ist die Greifereinheit in einer z-Richtung senkrecht zu einer Arbeitsplattenebene bewegbar oder in einer x-y- Richtung entlang einer Arbeitsplattenebene bewegbar. Optional hat das Gefäß einen kreisförmigen Querschnitt, vorzugsweise eines Durchmessers von weniger als 2cm, 1cm. Der Deckel ist optional zum Verschließen einer Öffnung des Gefäßes geeignet. Optional ist der Deckel über ein Verbindungsstück mit dem Gefäß verbunden. Optional hat der Greifer ein Greifelement mit einer Aussparung, durch die das Verbindungsstück des Deckels durchgeführt werden kann, wenn das Gefäß durch den Greifer gegriffen wird. Optional umfasst der Deckelhalter einen mechanischen Anschlag für den Deckel. Optional wird der Deckel durch das Verbindungsstück gegen den mechanischen Anschlag gedrückt. Optional ist das Greifelement bewegbar zum Greifen und Loslassen des Gefäßes. Optional ist der Gefäßhalter ein Gerät zum Prozessieren von Flüssigkeiten. Optional ist der Deckelhalter so gestaltet, dass bei der Aufnahme des Gefäßes durch das Greifelement der Deckelhalter entlang des Deckels gleitet bzw. geführt wird. Optional beinhaltet das Handhaben ein Setzen des Gefäßes in einen Gefäßhalter, wobei der Gefäßhalter einen Deckelrezeptor besitzt; und der Deckelhalter ist dann geeignet, während des Setzens den Deckel in den Deckelrezeptor zu setzen. Optional beinhaltet das Handhaben ein Entnehmen des Gefäßes aus einem Gefäßhalter, wobei der Gefäßhalter einen Deckelrezeptor besitzt; und der Deckelhalter ist dann geeignet, während des Entnehmens den Deckel aus dem Deckelrezeptor zu entnehmen. Optional definieren der Deckelrezeptor und der Deckelhalter die gleiche Position des Deckels relativ zum Gefäß.
Auch wird ein Verfahren zum Transportieren eines Gefäßes in einen Gefäßhalter oder aus einem Gefäßhalter vorgeschlagen, wobei das Gefäß einen daran befestigten Deckel zum Verschließen einer Öffnung des Gefäßes aufweist. Das Verfahren umfasst die Schritte Greifen oder Halten des Gefäßes durch eine Greifereinheit; Halten des Deckels in einer definierten Position in Relation zum Gefäß, und Bewegen des Gefäßes in den Gefäßhalter oder aus dem Gefäßhalter durch die Greifereinheit, wobei die definierte Position des Deckels relativ zum Gefäß beibehalten wird.
Das Verfahren zum Transportieren eines Gefäßes ist optional ein Verfahren zum Entnehmen des Gefäßes aus einem Gefäßhalter durch die Greifereinheit, wobei der Schritt Bewegen des Gefäßes in den oder aus dem Gefäßhalter ein Entnehmen des Gefäßes aus dem Gefäßhalter durch den Greifer ist. Optional umfasst der Schritt Entnehmen des Gefäßes aus dem Gefäßhalter das Entnehmen des Deckels aus einem Deckelrezeptor des Gefäßhalters. Optional besitzt der Gefäßhalter einen Deckelrezeptor für den Deckel des Gefäßes, und der Schritt Entnehmen des Gefäßes aus dem Gefäßhalter umfasst dann das Entnehmen des Deckels aus dem Deckelrezeptor, wobei die definierte Position des Deckels relativ zum Gefäß beibehalten wird.
Optional ist das Verfahren zum Transportieren eines Gefäßes ein Verfahren zum Setzen des Gefäßes in einen Gefäßhalter durch die Greifereinheit, wobei der Schritt Bewegen des Gefäßes in den oder aus dem Gefäßhalter ein Setzen bzw. ein Einsetzen des Gefäßes in den Gefäßhalter ist. Optional umfasst der Schritt Setzen oder Einsetzen des Gefäßes in den Gefäßhalter das Einsetzen des Deckels in einen Deckelrezeptor des Gefäßhalters. Optional wird im Schritt Halten des Deckels der Deckel durch einen Deckelhalter der Greifereinheit in einer definierten Position in Relation zum Gefäß gehalten. Optional wird zum Setzen des Gefäßes das Gefäß durch die Greifereinheit losgelassen. Das Gefäß hat optional einen kreisförmigen Querschnitt, vorzugsweise einen Durchmesser von weniger als 2cm oder 1cm.
Optional besitzt der Gefäßhalter einen Deckelrezeptor für den Deckel des Gefäßes, und der Schritt Einsetzen des Gefäßes in den Gefäßhalter umfasst dann das Einsetzen des Deckels in den Deckelrezeptor, wobei die definierte Position des Deckels relativ zum Gefäß beibehalten wird.
Auch wird ein Verfahren zum Transferieren eines Gefäßes von einem ersten Gefäßhalter nach einem zweiten Gefäßhalter durch eine Greifereinheit vorgeschlagen, umfassend die Schritte Entnehmen des Gefäßes aus dem ersten Gefäßhalter bzw. aus einer ersten Halteposition des ersten Gefäßhalters wie in den vorangehenden Absätzen beschrieben, und Einsetzen des Gefäßes in den zweiten Gefäßhalter bzw. in eine zweite Halteposition des zweiten Gefäßhalters wie in den vorangehenden Absätzen beschrieben. Insbesondere wird das Gefäß von einer ersten Halteposition des ersten Gefäßhalters zu einer zweiten Halteposition des zweiten Gefäßhalters transferiert. Die erste und die zweite Halteposition sind in der Regel verschieden. Die erste Halteposition und die zweite Halteposition können im gleichen Gefäßhalter oder in verschiedenen Gefäßhaltern sein.
Auch wird ein Gefäßhalter für ein Gefäß zur Aufnahme von biologischem Material mit einem daran befestigten Deckel zum Verschließen einer Öffnung des Gefäßes vorgeschlagen. Der Gefäßhalter ist zur Benutzung in einer Zentrifuge geeignet und umfasst mindestens ein Haltestück zum Halten des Gefäßes und mindestens einen Deckelrezeptor zum Halten des mit dem Gefäß verbundenen Deckels, der geformt ist, um einen Zugriff auf den Deckel durch einen Deckelhalter einer Greifereinheit für das Gefäß zu erlauben.
Optional ist der Gefäßhalter bzw. sind die Gefäßhalter in einer Zentrifuge angeordnet. Optional ist der Gefäßhalter bzw. sind die Gefäßhalter in der Zentrifuge schwenkbar gelagert, z.B. in dem Zentrifugenrotor schwenkbar gelagert. Der Deckel ist optional geöffnet, d.h. in einer offenen Position des Deckels.
Auch wird ein Apparat zum Prozessieren von biologischem Material vorgeschlagen, der folgende Teile umfasst: einen Gefäßhalter, der geeignet ist, ein Gefäß zur Aufnahme von biologischem Material mit einem daran befestigten Deckel zum Verschließen einer Öffnung des Gefäßes zu halten, und einen Deckelhalter einer Greifereinheit für das Gefäß, um den Deckel in einer definierten Position in Relation zum Gefäß zu halten, wobei der Gefäßhalter einen Deckelrezeptor zum Halten des mit dem Gefäß verbundenen Deckels aufweist, der einen Zugriff des Deckelhalters auf den Deckel erlaubt. Der Apparat umfasst weiterhin optional eine Zentrifuge, wobei der Gefäßhalter zur Benutzung in der Zentrifuge geeignet ist.
Bei dem Gefäßhalter bzw. bei dem Apparat aus den beiden unmittelbar vorangehenden Abschnitten beinhaltet der Zugriff des Deckelhalters auf den Deckel optional eine mechanische Berührung des Deckels durch den Deckelhalter. Eine Aussparung des Deckelrezeptors erlaubt optional einen Zugriff des Deckelhalters auf den Deckel. Der Apparat ist optional so gestaltet, dass der Zugriff des Deckelhalters auf den Deckel bei einem Greifen des Gefäßes durch einen Greifer des Apparates erfolgt.
Das Gefäß ist optional aus Kunststoff. Der Deckel ist optional am Gefäß befestigt. Optional hat das Gefäß einen kreisförmigen Querschnitt, vorzugsweise eines Durchmessers von weniger als 2cm, 1cm. Der Deckel ist optional zum Verschließen einer Öffnung des Gefäßes geeignet.
Auch wird ein Apparat zum Prozessieren von biologischem Material vorgeschlagen, der folgende Teile umfasst: eine Zentrifuge mit einem drehbaren Zentrifugenrotor mit mindestens einem Gefäßhalter zum Halten eines Gefäßes für biologisches Material, und einen Greifer zum Einsetzen eines Gefäßes in den Gefäßhalter.
Auch wird ein Apparat zum Prozessieren von biologischem Material vorgeschlagen, der folgende Teile umfasst: eine Zentrifuge mit einem drehbaren Zentrifugenrotor mit mindestens einem Gefäßhalter zum Halten eines Gefäßes für biologisches Material, und einen Greifer zum Entnehmen eines Gefäßes aus dem Gefäßhalter.
Auch wird ein Apparat zum Prozessieren von biologischem Material vorgeschlagen, der folgende Teile umfasst: eine Zentrifuge mit einem drehbaren Zentrifugenrotor mit mindestens einem Gefäßhalter zum Halten eines Gefäßes für biologisches Material, und einen Greifer zum Transferieren eines Gefäßes von einer ersten Halteposition eines Gefäßhalters zu einer zweiten Halteposition eines Gefäßhalters. Optional sind die erste und zweite Halteposition verschieden. Die erste und zweite Halteposition können im gleichen Gefäßhalter oder in verschiedenen Gefäßhaltern sein.
In diesen Apparaten ist der Greifer optional gestaltet, um das Gefäß durch Eingriff mit einem hervorstehenden Gefäßstück zu greifen. Der Greifer ist optional für ein Gefäß mit einer Öffnung bzw. Hauptöffnung und einem hervorstehenden Gefäßstück, und der Greifer ist dann gestaltet, um das Gefäß an einer Seite des hervorstehenden Gefäßstücks zu greifen, die von der Öffnung des Gefäßes abgewandt ist. Optional weist das Greifelement eine Einkerbung auf, die geeignet ist, in einen Kragen des Gefäßes einzugreifen, und die bevorzugt geeignet ist, in eine von einer Öffnung des Gefäßes abgewandte Seite des Kragens einzugreifen. Das Gefäß ist optional zur Aufnahme von biologischem Material. Der Gefäßhalter ist optional schwenkbar in dem Zentrifugenrotor gelagert. Der Greifer umfasst optional ein Positionierelement zum Positionieren einer Winkelposition bzw. einer Ausschwingposition des Gefäßhalters. Optional erfolgt das Positionieren durch Wechselwirkung des Positionierelements mit einem Positioniergegenelement. Das Positionierelement zum Positionieren einer Ausschwingposition ist optional gestaltet, um mit einem Anschlag für den Gefäßhalter zusammenzuwirken, beispielsweise mit einem Anschlag, der mit dem Zentrifugenrotor mitrotierbar ist. Optional umfasst der Greifer folgende Teile: ein Greifelement, das zum Greifen und Loslassen eines Gefäßes bewegbar ist, ein Spannelement, das geeignet ist, das Greifelement zu spannen, ein Hubelement, und ein Antrieb für das Hubelement, der geeignet ist, eine Hubbewegung des Hubelements anzutreiben, die das Greifelement bewegt. Das Transferieren beinhaltet optional eine Drehbewegung des Gefäßes. Der Gefäßhalter ist optional aus der Zentrifuge entnehmbar.
Das Spannelement ist optional geeignet, das Greifelement in Öffnungsrichtung zu spannen. Die Hubbewegung des Hubelements bewegt das Greifelement optional in Verschlussrichtung. Das Spannelement ist optional geeignet, das Greifelement in Verschlussrichtung zu spannen. Die Hubbewegung des Hubelements bewegt das Greifelement optional in Öffnungsrichtung. Das Spannelement ist optional geeignet, das Greifelement zum Loslassen des Gefäßes zu spannen. Die Hubbewegung des Hubelements bewegt das Greifelement optional zum Greifen des Gefäßes. Das Spannelement ist optional geeignet, das Greifelement zum Greifen des Gefäßes zu spannen. Die Hubbewegung des Hubelements bewegt das Greifelement optional zum Loslassen des Gefäßes.
Der Gefäßhalter ist optional bewegbar in dem Zentrifugenrotor gelagert. In diesem Fall sind die Positioniermittel optional geeignet, eine Bewegung des Gefäßhalters während des Einsetzens/Entnehmens/Transferierens zu verhindern bzw. einzuschränken. Optional erfolgt das Transferieren direkt, d.h. der Greifer hält das Gefäß während der gesamten Zeitspanne zwischen Entnehmen aus der ersten Halteposition und Einsetzen in die zweite Halteposition. Beim Transferieren gibt es optional auch eine dritte Halteposition, und der Apparat kann das Gefäß dann zusätzlich auch zwischen der dritten Halteposition und der ersten oder zweiten Halteposition transferieren. Das Greifelement weist optional mindestens eine Einkerbung auf, die geeignet ist, in einen Kragen des Gefäßes einzugreifen. Das Greifelement ist optional ein erstes Greifelement, und der Greifer weist weiterhin ein zweites Greifelement auf, das analoge Eigenschaften zu dem ersten Greifelement hat. Der Greifer ist optional um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert. Das Greifelement definiert optional eine Mittelachse für das Gefäß, und die Schwenkachse ist dann von der Mittelachse verschieden
Auch wird ein Verfahren zum Setzen eines Gefäßes durch einen Greifer in einen Gefäßhalter in einem Zentrifugenrotor vorgeschlagen, wobei der Gefäßhalter eine Halteposition für das Gefäß aufweist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: der Greifer wird in Bezug auf die Halteposition in Position gebracht; der Greifer wird bewegt, um das Gefäß in die Halteposition zu setzen; das Gefäß wird durch den Greifer losgelassen.
Auch wird ein Verfahren zum Entnehmen eines Gefäßes durch einen Greifer aus einem Gefäßhalter in einem Zentrifugenrotor vorgeschlagen, wobei der Gefäßhalter eine Halteposition für das Gefäß aufweist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: der Greifer wird in Bezug auf die Halteposition in Position gebracht; das Gefäß wird durch den Greifer gegriffen; der Greifer wird bewegt, um das Gefäß aus der Halteposition zu entnehmen.
Auch wird ein Verfahren zum Transferieren eines Gefäßes durch einen Greifer von einer ersten Halteposition eines Gefäßhalters in einem Zentrifugenrotor zu einer zweiten Halteposition eines Gefäßhalters in dem Zentrifugenrotor vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: der Greifer wird in Bezug auf die erste Halteposition in Position gebracht; das Gefäß wird durch den Greifer gegriffen; der Greifer wird bewegt, um das Gefäß aus der ersten Halteposition zu entnehmen; der Greifer wird in Bezug auf die zweite Halteposition in Position gebracht; der Greifer wird bewegt, um das Gefäß in die zweite Halteposition zu setzen; das Gefäß wird durch den Greifer losgelassen.
Optional umfassen die jeweiligen oben genannten Verfahren den Schritt, dass ein vorgegebener Drehwinkel des Gefäßhalters um die Rotationsachse des Zentrifugenrotors eingestellt wird. Beim Entnehmen und/oder beim Einsetzen werden der Greifer und ein Greiferkörper optional gemeinsam entlang einer z-Richtung bewegt, und beim in Position bringen des Gefäßes in Bezug auf die zweite Halteposition wird der Greifer optional relativ zu dem Greiferkörper bewegt. Weiterhin umfassen die Verfahren optional den Schritt: Fixieren der Winkelposition oder eines Ausschwingwinkels. Beispielsweise kann der Ausschwingwinkel des Gefäßhalters fixiert werden, indem ein Positionierelement des Greifers in Wechselwirkung mit einem Positioniergegenelement des Gefäßhalters gebracht wird; der Gefäßhalter einen Anschlag für die Schwenkbewegung des Gefäßhalters berührt, und der Ausschwingwinkel des Gefäßhalters durch die Wechselwirkung von Positionierelement und Positioniergegenelement an dem Anschlag fixiert wird. Der Anschlag für die Schwenkbewegung des Gefäßhalters ist optional mit dem Zentrifugenrotor mitrotierbar. Die Halteposition ist optional in einem aus der Zentrifuge entnehmbaren Gefäßhalter.
Der Schritt Greifen des Gefäßes umfasst optional die folgenden Teilschritte: Erzeugen einer Hubbewegung eines Hubelements; Umwandeln der Hubbewegung des Hubelements in eine Bewegung des Greifelements, in Verschlussrichtung oder in Öffnungsrichtung, zum Greifen des Gefäßes, wobei die Bewegung gegen eine Kraft gerichtet ist, die ein Spannelement auf das Greifelement ausübt; und somit Greifen des Gefäßes durch das Greifelement.
Der Schritt Loslassen des Gefäßes umfasst optional die folgenden Teilschritte: Erzeugen einer Hubbewegung eines Hubelements, wobei die Hubbewegung eine Bewegung des Greifelements in Öffnungsrichtung erlaubt, Erzeugen einer Bewegung des Greifelements in Öffnungsrichtung oder in Verschlussrichtung zum Loslassen des Gefäßes durch ein Spannelement, und somit Loslassen des Gefäßes durch das Greifelement.
Der Schritt Greifen des Gefäßes umfasst optional das Greifen des Gefäßes an einer Seite eines hervorstehenden Gefäßstücks des Gefäßes, die von einer Öffnung bzw. einer Hauptöffnung des Gefäßes abgewandt ist.
Bei dem in Position bringen des Gefäßes in Bezug auf die zweite Halteposition wird optional der Greifer relativ zu dem Greiferkörper in eine Richtung bewegt, die von der z-Richtung verschieden ist. Bei dem in Position bringen des Gefäßes in Bezug auf die zweite Halteposition wird optional der Greifer relativ zu dem Greiferkörper in einer Ebene bewegt, die sich senkrecht zur z-Richtung erstreckt. Bei dem in Position bringen des Gefäßes in Bezug auf die zweite Halteposition wird optional der Greifer relativ zu dem Greiferkörper um eine Achse geschwenkt, die sich parallel zur z-Richtung erstreckt. Optional sind die erste und zweite Halteposition verschieden. Sie können im gleichen Gefäßhalter oder in verschiedenen Gefäßhaltern sein. Der Greifer greift optional in ein hervorstehendes Gefäßstück des Gefäßes ein.
Für die weiter oben genannten Verfahren zum Materialtransport ist es nützlich, die Zentrifuge und einen darin angebrachten Gefäßhalter zu fixieren und/oder zu positionieren, um ein gezieltes Transferieren von Flüssigkeiten zu ermöglichen und um unerwünschte Bewegungen z.B. beim automatisierten Transfer von Gefäßen in der Zentrifuge zu vermeiden. Solche Bewegungen können unter anderem ein Drehen des Zentrifugenrotors um seine Rotorachse oder ein Schwenken eines Gefäßhalters in dem Zentrifugenrotor um seine Schwenkachse sein.
Es wird daher ein Apparat zum Prozessieren von biologischem Material vorgeschlagen, der folgende Teile umfasst: einen um eine Rotorachse drehbaren Zentrifugenrotor, einen Antrieb für den Zentrifugenrotor, und ein nicht mit dem Rotor mitrotierbares Positionierelement zum Positionieren einer Winkelposition des Zentrifugenrotors durch Wechselwirkung mit einem mit dem Rotor mitrotierbaren Positioniergegenelement.
Die Positionierung der Winkelposition erfolgt optional durch mechanischen Eingriff zwischen Positionierelement und Positioniergegenelement. Der Zentrifugenrotor ist optional zur Aufnahme eines Gefäßhalters für ein Gefäß zur Aufnahme von biologischem Material geeignet. Das Positioniergegenelement ist optional an dem Gefäßhalter oder an dem Zentrifugenrotor angeordnet. Optional enthält der Apparat Mittel zum Erfassen einer Winkelposition der Zentrifuge bzw. des Zentrifugenrotors. Das Positionierelement kann dann in Abhängigkeit der erfassten Winkelposition so ausgerichtet werden, dass sich das Positionierelement in einem Wirkungsbereich des Positioniergegenelements befindet. Das Positionierelement ist optional weiterhin geeignet, einen Ausschwingwinkel des Gefäßhalters zu positionieren, wie weiter unten beschrieben ist. Der Zentrifugenrotor ist optional zur schwenkbaren Lagerung eines Gefäßhalters für ein Gefäß zur Aufnahme von biologischem Material geeignet und weist einen Anschlag für die Schwenkbewegung des Gefäßhalters auf.
Das Positionierelement ist dann geeignet, den Gefäßhalter durch Wechselwirkung mit dem Positioniergegenelement in einem Ausschwingwinkel an dem Anschlag festzuhalten.
Das Positionierelement kann an einem Greiferkörper einer Greifereinheit zum Greifen des Gefäßes befestigt sein. Er kann alternativ auch z.B. an einer Pipettiereinheit angebracht sein. Die Positionierung erlaubt optional eine Genauigkeit der Winkelposition von 0,1 Grad. Der Apparat umfasst optional weiterhin Mittel zur Grobpositionierung des Zentrifugenrotors, die eine Genauigkeit der Winkelposition von 1,5 Grad erlauben. Der Apparat umfasst weiterhin optional Mittel zum Erfassen der Winkelposition des Zentrifugenrotors, beispielsweise solche, die eine Erfassung der Winkelposition des Zentrifugenrotors mit einer Genauigkeit von 1 Grad erlauben. Der Antrieb ist optional ein elektrischer Antrieb, vorzugsweise ein Induktionsmotor, d.h. ein Asynchronmotor. Das Positionierelement umfasst optional einen Dorn, das Positioniergegenelement umfasst dann eine Aussparung für den Dorn. Das Positionierelement ist optional so an dem Greiferkörper befestigt, dass die Positionierung bei einem Zugriff des Greifers auf eine Gefäßhalteposition des Gefäßhalters möglich ist. Das Positionierelement ist optional an dem Greiferkörper gefedert in z-Richtung gelagert. Die Federung erlaubt optional einen Hub des Positionierelements, der größer als eine Länge des Gefäßes ist. Das Gefäß hat optional einen kreisförmigen Querschnitt und ist bevorzugt aus Kunststoff. Das Positionierelement ist optional in einer festen Winkelrelation zu einer Halteposition des Gefäßhalters angeordnet. Der Apparat umfasst optional mehrere Positioniergegenelemente, bevorzugt mehr als 3, mehr als 6 oder mehr als 10 Positioniergegenelemente.
Es wird auch ein Verfahren zur Positionierung eines Zentrifugenrotors einer Zentrifuge in einem Drehwinkel um eine Rotationsachse des Zentrifugenrotors vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: ein mit dem Zentrifugenrotor mitrotierbares Positioniergegenelement wird in einen Wirkungsbereich zur Wechselwirkung mit einem nicht mit dem Zentrifugenrotor mitrotierenden Positionierelement gebracht, und der Zentrifugenrotor wird durch Wechselwirkung des Positionierelements mit dem Positioniergegenelement positioniert.
Das Positioniergegenelement wird optional in den Wirkungsbereich zur Wechselwirkung mit dem Positionierelements gebracht, indem eine Winkelposition des Zentrifugenrotors um seine Rotationsachse in einem Winkelintervall gewählt wird, so dass das Positioniergegenelement in dem Wirkungsbereich ist.
Das Positioniergegenelement wird optional durch folgende Schritte in den Wirkungsbereich zur Wechselwirkung mit dem Positionierelement gebracht: eine Winkelposition des Zentrifugenrotors um seine Rotationsachse wird erkannt, und das Positionierelement wird in Abhängigkeit von der erkannten Winkelposition ausgerichtet, so dass sich das Positionierelement in dem Wirkungsbereich befindet.
Durch die Positionierung des Zentrifugenrotors ist optional ein Drehwinkel einer Halteposition für ein Gefäß in dem Zentrifugenrotor um eine Rotorachse des Zentrifugenrotors festgelegt. Die Wechselwirkung ist optional ein mechanischer Eingriff oder eine magnetische Wechselwirkung. Durch die Positionierung ist optional ein Drehwinkel des Zentrifugenrotors um seine Rotorachse festgelegt. Zusammen mit der Positionierung des Drehwinkels des Gefäßhalters in der Zentrifuge wird optional ein Ausschwingwinkel des Gefäßhalters positioniert bzw. fixiert.
Es wird auch ein Apparat zum Prozessieren von biologischem Material vorgeschlagen, der folgende Teile umfasst: einen um eine Rotorachse drehbaren Zentrifugenrotor, der zur schwenkbaren Lagerung eines Gefäßhalters für ein Gefäß zur Aufnahme von biologischem Material geeignet ist, einen ersten Anschlag für die Schwenkbewegung des Gefäßhalters, und ein Positionierelement, das geeignet ist, den Gefäßhalter durch Wechselwirkung mit einem Positioniergegenelement des Gefäßhalters in einem Ausschwingwinkel an dem Anschlag festzuhalten.
Die Schwenkbewegung des Gefäßhalters kann allgemein auch als Schwingbewegung oder als Ausschwingbewegung bezeichnet werden, da diese Bewegung in der Regel den Ausschwingwinkel definiert.
Die Positionierung erfolgt optional durch das zuvor beschriebene Positionierelement für Winkelpositionierung. Der Zentrifugenrotor umfasst optional weiterhin einen zweiten Anschlag für eine Schwenkbewegung, die durch eine Zentrifugalkraft des Zentrifugenrotors verursacht wird. Der erste und/oder der zweite Anschlag ist optional an dem Zentrifugenrotor angebracht bzw. mit ihm mitrotierbar. Das Positionieren erfolgt optional durch Drücken des Gefäßhalters an den Anschlag. Der Anschlag schränkt optional eine Schwenkbewegung des Gefäßhalters ein, die entgegengesetzt ist zu einer Referenzschwenkbewegung, die durch eine Zentrifugalkraft des Zentrifugenrotors verursacht wird. Die Schwenkbewegung erfolgt optional um eine im Wesentlichen horizontale Achse.
Es wird auch ein Apparat zum Prozessieren von biologischem Material vorgeschlagen, der folgende Elemente umfasst: einen um eine Rotorachse drehbaren Zentrifugenrotor, der zur schwenkbaren Lagerung eines Gefäßhalters für ein Gefäß zur Aufnahme von biologischem Material geeignet ist, wobei der Gefäßhalter ein Positioniergegenelement aufweist, einen Anschlag für die Schwenkbewegung des Gefäßhalters, und ein Positionierelement, das geeignet ist, durch Wechselwirkung mit einem Positioniergegenelement den Gefäßhalter in Berührung mit dem Anschlag zu bringen, wobei durch die Berührung ein Ausschwingwinkel des Gefäßhalters positioniert bzw. fixiert wird.
Es wird auch ein Verfahren zur Positionierung eines Ausschwingwinkels eines Gefäßhalters für ein Gefäß zur Aufnahme von biologischem Material vorgeschlagen, der in einem Zentrifugenrotor schwenkbar gelagert ist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: ein Positionierelement wird in Wechselwirkung mit einem Positioniergegenelement des Gefäßhalters gebracht; der Gefäßhalter berührt einen Anschlag für die Schwenkbewegung des Gefäßhalters, und der Ausschwingwinkel des Gefäßhalters wird durch die Wechselwirkung von Positionierelement und Positioniergegenelement an dem Anschlag positioniert. Der Ausschwingwinkel kann auch als Schwenkposition bezeichnet werden.
Die Positionierung erfolgt optional durch das Positionierelement für Winkelpositionierung, das oben beschrieben ist. Das Positionieren erfolgt optional durch Drücken des Gefäßhalters an einen Anschlag, der an dem Zentrifugenrotor angebracht ist.
Es wird auch ein Gefäßhalter für ein Gefäß zur Aufnahme von biologischem Material vorgeschlagen. Der Gefäßhalter ist zur Benutzung in einer Zentrifuge geeignet und umfasst ein Haltestück zum Halten eines Gefäßes, und ein Positioniergegenelement, das geformt ist, um mit einem Positionierelement in Eingriff zu stehen. Durch den Eingriff ist eine Winkelposition und/oder ein Ausschwingwinkel des Gefäßhalters in der Zentrifuge positionierbar.
Der Gefäßhalter umfasst optional weiterhin ein Verbindungsstück, das geeignet ist, den Gefäßhalter mit der Zentrifuge zu verbinden. Das Verbindungsstück definiert optional eine Schwenkachse. Die Entfernung zwischen dem Positioniergegenelement und einer Mitte des Gefäßhalters ist optional größer als die Entfernung zwischen dem Positioniergegenelement und einem Rand des Gefäßhalters. Das Positioniergegenelement umfasst optional eine Höhlung zur Aufnahme des Positionierelements. Der Eingriff zwischen Positioniergegenelement und Positionierelement ist optional geeignet, eine relative Bewegung zwischen Positioniergegenelement und Positionierelement entlang der Richtungen mindestens einer Ebene zu verhindern. Ein Querschnitt der Höhlung verringert sich optional in Richtung zum Inneren der Höhlung. Ein Abstand zwischen zwei gegenüberliegenden Punkten eines Randes der Höhlung ist optional kleiner als eine Tiefe bzw. eine Hubtiefe, um die das Positionierelement in die Höhlung einführbar ist. Der Gefäßhalter ist optional ein Gerät zum Prozessieren von Flüssigkeiten.
Es wird auch ein Apparat zum Prozessieren von biologischem Material vorgeschlagen, der folgende Teile umfasst: eine Zentrifuge; einen Gefäßhalter in der Zentrifuge, der ein Haltestück zum Halten eines Gefäßes zur Aufnahme von biologischem Material hat; und ein Positionierelement. Der Gefäßhalter weist ein Positioniergegenelement auf, das geformt ist, um durch einen Eingriff mit dem Positionierelement eine Winkelposition und/oder einen Ausschwingwinkel des Gefäßhalters in der Zentrifuge zu positionieren.
Weiterhin ist es nützlich, wenn der Apparat einfach zu bedienen ist. Beispielsweise ist es nützlich, einen vorderen Abschnitt oder einen anderen leicht zugänglichen Abschnitt des Apparates für die Bestückung mit Verbrauchsmaterial und für die Entfernung von verbrauchtem Verbrauchsmaterial vorzusehen. Insbesondere ist es nützlich, den Abschnitt als herausnehmbaren oder herausziehbaren Abschnitt vorzusehen, beispielsweise als Schublade oder als mehrere Schubladen.
Weiterhin ist es nützlich, wenn der Apparat typische Bedienungs- oder Bestückungsfehler bereits vorab erkennen kann. Beispielsweise ist es nützlich, Benutzereingaben auf Konsistenz untereinander und mit einem gewählten Protokoll zu überprüfen. Auch ist es nützlich, die Bestückung mit Verbrauchsmaterial (z.B. mit Prozessierflüssigkeit, mit Gefäßen und/oder mit Pipettierspitzen) auf Konsistenz untereinander und mit einem gewählten Protokoll zu überprüfen.
Weiterhin ist es nützlich, die Benutzerführung möglichst unkompliziert zu gestalten, so dass das Prozessieren nach möglichst wenigen und möglichst intuitiven Eingabeschritten begonnen werden kann. Hierzu ist es beispielsweise nützlich, eine strukturierte Menüführung über ein graphisches Display vorzusehen. Auch ist es nützlich_; die Menüführung so zu gestalten, dass selten zu verändernde Eingabefelder über optionale Untermenüs erreichbar sind, die im Normalfall übersprungen werden können. Auch ist es nützlich, wenn der Apparat zuletzt oder häufig benutzte Einstellungen speichert und für den raschen Zugriff bereitstellt.
Es ist weiterhin nützlich, den Apparat flexibel an mehrere verschiedene Protokolle anpassbar zu gestalten. Insbesondere ist es nützlich, wenn ein breites Spektrum von „bind-wash-elute"- und von anderen Protokollen unterstützt werden kann, wie es beispielsweise von der Firma QIAGEN angeboten wird. Auch ist es nützlich, wenn weitere Protokolle zum Prozessieren von biologischem Material durch Software-updates hinzugefügt oder wenn bestehende Protokolle verändert werden können. Auch ist es nützlich, wenn der Apparat eine variable Anzahl von zu untersuchenden Proben (Batch-Größe) erkennen und/oder diese flexibel unterstützen kann.
Es ist weiterhin nützlich, die Temperatur einer Zentrifuge zu beeinflussen, insbesondere die Zentrifuge zu kühlen. Zu diesem Zweck wird eine Zentrifuge zum Zentrifugieren von biologischem Material vorgeschlagen, die folgende Teile umfasst: einen Zentrifugenkessel, einen Deckel für den Zentrifugenkessel, einen innerhalb des Zentrifugenkessels angeordneten Zentrifugenrotor, einen Antrieb für den Zentrifugenrotor, eine erste Kühlvorrichtung zum Kühlen des Deckels, und eine zweite Kühlvorrichtung zum Kühlen des Zentrifugenkessels.
Die erste Kühlvorrichtung ist optional eine Kühlvorrichtung zum Kühlen des Zentrifugenkessels durch ein Kühlgas. Sie umfasst optional eine Beströmungsvorrichtung zum Beströmen des Zentrifugenkessels durch das Kühlgas. Das Kühlgas der ersten Kühlvorrichtung ist optional Umgebungsluft.
Die zweite Kühlvorrichtung umfasst optional eine Beströmungsvorrichtung zum Beströmen einer äußeren Oberfläche des Zentrifugenkessels durch ein Kühlgas. Das Kühlgas der zweiten Kühlvorrichtung ist optional Umgebungsluft. Optional ist die zweite Kühlvorrichtung unabhängig von dem Antrieb für den Zentrifugenrotor steuerbar, und/oder die zweite Kühlvorrichtung ist auch zum Kühlen eines Antriebs ausgestattet.
Optional sind die erste und zweite Kühlvorrichtung verschieden. Optional umfasst die erste und/oder zweite Kühlvorrichtung Kühlrippen. Optional sind die Kühlrippen horizontal und/oder vertikal angeordnet. Optional ist die erste und/oder die zweite Kühlvorrichtung eine aktive Kühlvorrichtung. Optional umfasst oder umfassen die Beströmungsvorrichtung(en) der ersten und/oder der zweiten Kühlvorrichtung jeweils einen Ventilator. Optional ist der Deckel geeignet, um ein Inneres des Zentrifugenkessels zu verschließen, vorzugsweise von einem Äußeren des Zentrifugenkessels zu verschließen. Optional ist der Zentrifugenkessel so gestaltet, dass bei geschlossenem Deckel das Kühlgas nicht ins Innere des Zentrifugenkessels strömen kann bzw. das Kühlgas der ersten und/oder der zweiten Kühlvorrichtung nicht ins Innere des Zentrifugenkessels strömen kann.
Es wird weiterhin ein Verfahren zum Zentrifugieren von biologischem Material in einer Zentrifuge vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Bestücken eines Zentrifugenrotors mit dem biologischen Material; Verschließen eines Zentrifugenkessels der Zentrifuge durch einen Deckel; Rotieren des Zentrifugenrotors um eine Rotorachse durch einen Antrieb; Kühlen des Zentrifugekessels, und Kühlen des Deckels.
Optional erfolgt das Kühlen des Zentrifugekessels durch Beströmen einer äußeren Oberfläche des Zentrifugenkessels mit einem Kühlgas durch eine Beströmungsvorrichtung. Optional wird eine innere Oberfläche des Zentrifugenkessels bzw. ein Inneres des Zentrifugenkessels nicht mit dem Kühlgas beströmt. Optional ist die Beströmungsvorrichtung von dem Antrieb unabhängig. Optional ist der Zentrifugenrotor innerhalb des Zentrifugenkessels angeordnet.
Des Weiteren wird eine Zentrifuge vorgeschlagen, die folgende Teile umfasst: einen Zentrifugenkessel; einen in einem Inneren des Zentrifugenkessels angeordneten Zentrifugenrotor, einen Deckel für den Zentrifugenkessel, und eine Vorrichtung zum Kühlen des Deckels durch Umgebungsluft. Die Vorrichtung definiert einen Strömungspfad für die Umgebungsluft, der von dem Inneren des Zentrifugenkessels getrennt ist.
Optional weist die Vorrichtung zum Kühlen des Deckels eine Beströmungsvorrichtung zum Beströmen des Deckels mit der Umgebungsluft auf. Optional weist der Deckel einen inneren Bereich auf, und der Strömungspfad tritt durch den inneren Bereich des Deckels hindurch. Optional sind in einem Bereich des Deckels, der mit dem Strömungspfad in thermischem Kontakt ist, Kühlrippen angeordnet. Optional sind die Kühlrippen entlang einer Strömungsrichtung des Strömungspfades ausgerichtet. Optional umfasst der Deckel Mittel zum Abführen von Wärme aus dem Inneren der Zentrifuge. Optional hat die Umgebungsluft die Temperatur der Umgebung. Optional umfasst die Vorrichtung zum Kühlen des Deckels Mittel zum Vergleichmäßigen des Geschwindigkeitsprofils von angesaugter Umgebungsluft, bevorzugt durch schräg angeschnittene und unterschiedlich nach hinten versetzte Kühlrippenkanten.
Auch wird ein Apparat zum Prozessieren von biologischem Material vorgeschlagen, der eine der beschriebenen Zentrifugen umfasst, d.h. eine Zentrifuge, die ausgestattet ist, ihre Temperatur zu beeinflussen, insbesondere die Zentrifuge zu kühlen.
Es wird auch ein Verfahren zum Kühlen einer Zentrifuge vorgeschlagen. Die Zentrifuge hat einen Zentrifugenkessel, einen in einem Inneren des Zentrifugenkessels angeordneten rotierbaren Zentrifugenrotor, und einen Deckel für den Zentrifugenkessel. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Ansaugen von Umgebungsluft, und Leiten der Umgebungsluft entlang des Deckels auf einem Strömungspfad, der von dem Inneren des Zentrifugenkessels getrennt ist. Optional wird das Verfahren in einer der beschriebenen Zentrifugen durchgeführt, d.h. in einer Zentrifuge, die ausgestattet ist, ihre Temperatur zu beeinflussen.
Es wird auch ein Verfahren zum Zentrifugieren von biologischem Material in einer Zentrifuge vorgeschlagen, das die folgenden Schritte umfasst: Bestücken der Zentrifuge mit dem biologischen Material; Rotieren des Rotorrades innerhalb eines Zentrifugenkessels der Zentrifuge durch einen Antrieb um eine Rotorachse; Beströmen des Antriebs und einer äußeren Oberfläche des Zentrifugenkessels mit einem Kühlmittel.
Unabhängig von der beschriebenen Ausführungsform werden auch weitere Aspekte einer Zentrifuge vorgeschlagen. Es wird insbesondere eine Zentrifuge zum Zentrifugieren von biologischem Material vorgeschlagen, die folgende Teile umfasst: ein um eine Rotorachse rotierbares Rotorrad zur Aufnahme zumindest eines Gefäßes für das biologische Material; einen Zentrifugenkessel, und eine um die Rotorachse rotierbare Blende, die zwischen dem Rotorrad und dem Zentrifugenkessel angeordnet ist, wobei die Höhe einer äußeren Begrenzung des Rotorrades kleiner ist als die Höhe einer Position, die die obere Kante des Gefäßes oder eines Gefäßhalters für das Gefäß während des Zentrifugiervorgangs einnimmt.
Es wird auch ein Verfahren zur Bestimmung der Höhe einer Oberfläche eines Stoffes in einem Gefäß vorgeschlagen. Der Stoff ist optional eine Flüssigkeit, kann aber auch ein anderer Stoff, z.B. ein Pulver sein. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: die Oberfläche des Stoffes in dem Gefäß wird durch eine Strahlungsquelle bestrahlt; die Strahlung, die von der Oberfläche des Stoffes kommt, wird durch einen Strahlungsmesser gemessen; in Abhängigkeit der durch den Strahlungsmesser gemessenen Strahlung werden die Strahlungsquelle, der Strahlungsmesser und das Gefäß in eine räumliche Relation zueinander gebracht, so dass

– ein erster Winkel zwischen einer Normalen zur Oberfläche des Stoffes und einem ersten Strahl, der von der Strahlungsquelle zu der Oberfläche des Stoffes geht, im Wesentlichen gleich
– einem zweiten Winkel zwischen der Normalen zur Oberfläche des Stoffes und einem von dem ersten Strahl reflektierten Strahl ist, der von der Oberfläche des Stoffes zu dem Strahlungsmesser geht; und die Höhe der Oberfläche des Stoffes wird in Abhängigkeit der räumlichen Relation von Strahlungsquelle, Strahlungsmesser und Gefäß bestimmt.

Optional erfolgt das Bestrahlen durch einen gebündelten Strahl mit einem Bündeldurchmesser in einem Bereich zwischen 0,3 mm und 3 cm, bevorzugt zwischen 1 mm und 6 mm, beispielsweise von ca. 3 mm. Optional ist die Oberfläche eine Grenzfläche zwischen Luft und Flüssigkeit. Optional sind die Strahlungsquelle und der Strahlungsmesser in einem gemeinsamen Gehäuse. Optional sind die Strahlungsquelle und der Strahlungsmesser in einem Lichttaster. Optional umfasst das Bringen von Strahlungsquelle, Strahlungsmesser und Gefäß in eine räumliche Relation zueinander ein Neigen der Strahlungsquelle. Optional kann eine durch Adhäsionskräfte verursachte Krümmung der Oberfläche der Flüssigkeit berücksichtigt werden. Optional wird die Höhe der Oberfläche des Stoffes unter Verwendung der Gleichheit von erstem und zweitem Winkel bestimmt.
Es wird auch ein Apparat zum Prozessieren von biologischem Material vorgeschlagen. Der Apparat umfasst einen Gefäßhalter für ein Gefäß zur Aufnahme eines Stoffes, und einen Füllhöhenmesser zur Bestimmung der Höhe einer Oberfläche des Stoffes in dem Gefäß. Der Füllhöhenmesser umfasst weiterhin eine Strahlungsquelle zum Bestrahlen der Oberfläche des Stoffes; einen Strahlungssensor zum Messen von Strahlung, die von der Oberfläche des Stoffes kommt; eine Positioniervorrichtung; und eine Kontrolleinheit. Die Kontrolleinheit ist ausgestattet, um in Abhängigkeit der durch den Strahlungsmesser gemessenen Strahlung die Strahlungsquelle, den Strahlungsmesser und das Gefäß in eine räumliche Relation zueinander zu bringen, so dass
ein erster Winkel zwischen einer Normalen zur Oberfläche des Stoffes und einem ersten Strahl, der von der Strahlungsquelle zu der Oberfläche des Stoffes geht, im Wesentlichen gleich
einem zweiten Winkel zwischen der Normalen zur Oberfläche des Stoffes und einem von dem ersten Strahl reflektierten Strahl ist, der der von der Oberfläche des Stoffes zu dem Strahlungsmesser geht; und um
die Höhe der Oberfläche des Stoffes in Abhängigkeit der räumlichen Relation von Strahlungsquelle, Strahlungsmesser und Gefäß zu bestimmen.
Optional ist der optische Sensor bzw. der Lichttaster des Füllhöhenmessers auch geeignet zur Positionierung einer beweglichen Sensoreinheit oder zur Bestimmung der Anwesenheit eines Gefäßes, wie in dieser Anmeldung beschrieben ist.
Weiter wird ein Apparat zum Prozessieren von biologischem Material vorgeschlagen. Der Apparat umfasst eine bewegbare Einheit, an dem ein optischer Sensor und ein Ultraschall-Sensor befestigt ist; Mittel zum Erkennen der An- oder Abwesenheit eines Flüssigkeitscontainers in einem Halter für den Flüssigkeitscontainer in Abhängigkeit von Sensordaten des optischen Sensors; und Mittel zum Bestimmen der Füllhöhe einer im Flüssigkeitscontainer befindlichen Flüssigkeit in Abhängigkeit von Sensordaten des Ultraschall-Sensors.
Unabhängig von der beschriebenen Ausführungsform werden auch weitere Aspekte zur Sensorik vorgeschlagen. So wird ein Apparat zum Prozessieren von biologischem Material vorgeschlagen, der folgende Teile umfasst: einen Halter für ein Gefäß zur Aufnahme von biologischem Material, wobei das Gefäß zumindest ein Gefäßteil mit erhöhter Erkennbarkeit aufweist; eine Strahlungsquelle zum Bestrahlen eines Registrierungsbereiches in dem Halter, wobei der Registrierungsbereich dem Gefäßteil mit erhöhter Erkennbarkeit zugeordnet ist; einen Sensor zum Messen einer Intensität von Strahlung, die von dem Registrierungsbereich kommt; und eine Auswerteeinheit, die ausgestattet ist, um durch einen Vergleich zwischen der gemessenen Intensität und einem definierten Schwellwert eine Abwesenheit oder eine Anwesenheit des Gefäßes zu registrieren.
Das Gefäß ist optional ein Zentrifugengefäß, ein Filtergefäß, ein Sammelgefäß oder eine Pipettenspitze. Das Zentrifugengefäß und das Sammelgefäß, beispielsweise ein sogenanntes Spin tube bzw. Eppendorf tube, weisen in der Regel eine Hauptöffnung zum Pipettieren von Material in oder aus dem Gefäß und optional einen Deckel auf. Das Zentrifugengefäß weist in der Regel zusätzlich eine Auslassöffnug auf, die auf einer zur Hauptöffnung entgegengesetzten Seite des Zentrifugengefäßes angeordnet ist. Das Gefäßteil mit erhöhter Erkennbarkeit ist optional eine Membran, ein Filter, eine Filtermembran, ein Deckelscharnier, und/oder ein Deckel des Gefäßes.
Der Sensor ist optional bewegbar. Der Apparat kann dann geeignet sein, eine Position des Sensors durch Bestrahlen einer Justiermarke des Apparates und durch Messen einer von der Justiermarke kommenden Strahlung zu bestimmen. Die Bewegung des Sensors ist dann optional in zumindest einer Richtung, vorzugsweise in zwei Richtungen an die Bewegung eines Greifers für das Gefäß oder einer Pipettiereinheit zur Aufnahme der Pipettenspitze gekoppelt.
Der Sensor ist optional geeignet, die Anwesenheit oder die Füllhöhe eines Stoffes in dem Gefäß zu bestimmen, wie weiter unten beschrieben ist. Die Strahlung, die von dem Haltebereich kommt, ist optional reflektierte Strahlung der Strahlungsquelle. Die Strahlung ist typischerweise elektromagnetische Strahlung und ist vorzugsweise im sichtbaren oder im infraroten Spektralbereich. Die Auswerteeinheit ist optional ausgestattet, um für eine gemessene Intensität, die unterhalb des Schwellwertes liegt, eine Abwesenheit zu registrieren, und um für eine gemessene Intensität, die oberhalb des Schwellwertes liegt, eine Anwesenheit zu registrieren.
Optional erfolgt das Bestrahlen mit einem Spot, der einen Durchmesser aufweist, der zwischen dem 0,3-fachen und dem 1,3-fachen einer Ausdehnung des Gefäßteils mit erhöhter Erkennbarkeit beträgt. Die Strahlungsquelle und der Sensor sind optional gemeinsam bewegbar. Der Apparat umfasst dann weiterhin Positioniermittel zum Positionieren von Strahlungsquelle und Sensor in Bezug auf den Haltebereich.
Die Strahlung der Strahlungsquelle weist optional einen Spotdurchmesser von ca. 3 mm auf. Das Gefäßteil mit erhöhter Erkennbarkeit weist optional eine Fläche von mindestens 3 mm × 3 mm auf. Das Gefäßteil mit erhöhter Erkennbarkeit ist generell ein Gefäßteil mit erhöhter Signaldifferenz bzw. Intensitätsdifferenz zwischen einer An- und einer Abwesenheit des Gefäßes.
Auch wird ein Verfahren zum Erkennen der An- oder Abwesenheit eines Gefäßes zur Aufnahme von biologischem Material in einem Halter für das Gefäß vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: ein Registrierungsbereich in dem Halter wird bestrahlt, wobei der Registrierungsbereich einem Gefäßteil des Gefäßes erhöhter Erkennbarkeit zugeordnet ist; die Intensität von Strahlung, die von dem Registrierungsbereich kommt, wird gemessen; durch einen Vergleich zwischen der gemessenen Intensität und einem definierten Schwellwert wird eine Abwesenheit oder eine Anwesenheit des Gefäßes registriert.
Das Bestrahlen und das Messen erfolgt optional durch eine bewegbare Sensoreinheit, und das Verfahren umfasst optional neben den oben genannten Schritten weiterhin den folgenden Schritt: Positionieren der Sensoreinheit in Bezug auf den Gefäßhalter. Optional wird eine Position der Sensoreinheit durch Bestrahlen einer Justiermarke des Apparates und durch Messen einer von der Justiermarke kommenden Strahlung bestimmt.
Auch wird ein Apparat zum Prozessieren von biologischem Material vorgeschlagen, der die folgenden Teile umfasst: einen Gefäßhalter zur Aufnahme eines Gefäßes für das biologische Material; eine Sensoreinheit mit einer Ultraschall-Quelle und einem Ultraschall-Sensor; und eine Auswerteeinheit zum Bestimmen, in Abhängigkeit von Sensordaten des Ultraschall-Sensors, eines Öffnungszustands des Gefäßes, und zum Bestimmen, in Abhängigkeit von Sensordaten des Ultraschall-Sensors und, bei geöffnetem Gefäß, einer möglichen Anwesenheit eines Stoffes in dem Gefäß.
Der Stoff ist optional eine Flüssigkeit. Die Auswerteeinheit ist optional geeignet bzw. eingerichtet, eine Füllhöhe des Stoffes, etwa in Abhängigkeit von Sensordaten des Ultraschall-Sensors, zu bestimmen. Die Auswerteeinheit ist optional geeignet bzw. eingerichtet, eine Füllhöhe des Stoffes durch Messung der Laufzeit zwischen einem abgegebenen Ultraschallsignal und einem von einer Oberfläche des Stoffes reflektierten Ultraschallsignal zu bestimmen. Die Sensoreinheit ist optional beweglich und weist weiterhin auf einen Strahlungssensor, und Positioniermittel zum Positionieren der Sensoreinheit in Relation zu dem Gefäß in Abhängigkeit von Sensordaten des Strahlungssensors. Der Strahlungssensor ist optional geeignet, eine Anwesenheit des Gefäßes zu bestimmen. Zur Bestimmung können beispielsweise die an anderer Stelle dieser Anmeldung beschriebenen Methoden zur Bestimmung der Anwesenheit eines Gefäßes benutzt werden (siehe z.B. die folgende Seite).
Es wird optional auch vorgeschlagen, dass das Gefäß zumindest ein Gefäßteil mit erhöhter Erkennbarkeit aufweist; und dass die Sensoreinheit eine Strahlungsquelle zum Bestrahlen eines Registrierungsbereiches in dem Halter aufweist, wobei der Registrierungsbereich dem Gefäßteil mit erhöhter Erkennbarkeit zugeordnet ist. Der Strahlungssensor ist dann zum Messen einer Intensität von Strahlung geeignet, die von dem Registrierungsbereich kommt, und die Auswerteeinheit ist dann ausgestattet, um durch einen Vergleich zwischen der gemessenen Intensität und einem definierten Schwellwert eine Abwesenheit oder eine Anwesenheit des Gefäßes zu registrieren.
Auch wird ein Apparat zum Prozessieren von biologischem Material vorgeschlagen, der die folgenden Teile umfasst: eine Containerstation zum Bereithalten von Gefäßen; eine Markierung an der Containerstation, die eine Information über die Art der Gefäße enthält; und einen Strahlungssensor zum Lesen der Markierung.
Die Markierung ist optional ein über einen Rand der Containerstation hinaus hervorstehendes Element. Die Markierung umfasst optional mindestens ein integral mit der Containerstation geformtes Markierungselement. Die Markierung umfasst optional mindestens zwei Markierungselemente, die jeweils eine binäre Information, d.h. eine Ja-/Nein-Information, kodieren. Die Containerstation ist optional so gestaltet, dass sie in verschiedenen Orientierungen in Relation zu dem Apparat bereitgestellt werden kann bzw. in den Apparat setzbar ist. Die Markierung ist optional so gestaltet, dass das Lesen der Markierung unabhängig von einer aus den verschiedenen Orientierungen gewählten Orientierung ist.
Die Containerstation enthält optional eine Mehrzahl von Haltepositionen für jeweils ein Gefäß, und der optische Sensor ist dann geeignet, eine Anwesenheit eines Gefäßes in jeder Halteposition der Mehrzahl von Haltepositionen festzustellen. Zur Bestimmung kann beispielsweise die in den folgenden Abschnitten beschriebene Methode benutzt werden.
Optional enthält die Containerstation eine Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle kann für eine oder mehrere der folgenden Funktionen benutzt werden, die im Folgenden beschrieben sind: Bestrahlen eines Registrierungsbereichs; Bestrahlen eines Markierungselements. Optional enthält die Containerstation auch eine Mehrzahl von Haltepositionen für jeweils ein Gefäß, wobei das jeweilige Gefäß zumindest ein Gefäßteil mit erhöhter Erkennbarkeit aufweist; und die Strahlungsquelle ist zum Bestrahlen eines Registrierungsbereichs geeignet, wobei der Registrierungsbereich dem jeweiligen Gefäßteil mit erhöhter Erkennbarkeit zugeordnet ist. Der Strahlungssensor ist weiterhin optional zum Messen einer Intensität von Strahlung geeignet, die von dem Registrierungsbereich kommt; und die Auswerteeinheit ist dann ausgestattet, um durch einen Vergleich zwischen der gemessenen Intensität und einem definierten Schwellwert eine Abwesenheit oder eine Anwesenheit des Gefäßes zu registrieren.
Die Gefäße sind optional Pipettierspitzen. Die Art des jeweiligen Gefäßes kann beispielsweise ein Fassungsvolumen der Pipettierspitze oder ein Material der Pipettierspitze, bzw. ein Material sein, das in der Pipettierspitze enthalten ist. Der optische Sensor ist optional ein Lichttaster. Er ist gemeinsam mit der Strahlungsquelle optional Teil eines Lichttasters. Die Strahlungsquelle ist optional zum Bestrahlen eines Markierungselements der Markierung geeignet, und der Apparat ist geeignet, zum Lesen der Markierung ein Markierungselement durch die Strahlungsquelle zu bestrahlen; eine Intensität von Strahlung, die von dem Markierungselement kommt, durch den Sensor zu messen, und die gemessene Intensität mit einem vorgegebenen Schwellenwert für die Intensität zu vergleichen.
Auch wird ein Verfahren zum Erkennen der Art eines Gefäßes zur Aufnahme von biologischem Material in einer Containerstation für das Gefäß vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: eine erste Markierung an der Containerstation, die eine Information über die Art des Gefäßes enthält, wird bestrahlt; und eine erste Intensität von Strahlung, die von der ersten Markierung kommt, wird gemessen; in Abhängigkeit der gemessenen ersten Intensität wird die Art des Gefäßes registriert.
Optional wird eine zweite Markierung an der Containerstation bestrahlt, die eine Information über die Art des Gefäßes enthält; und eine zweite Intensität von Strahlung, die von der zweiten Markierung kommt, wird gemessen; und die Art des Gefäßes wird in Abhängigkeit der gemessenen ersten und zweiten Intensität registriert.
Auch wird ein Verfahren zum Prüfen der Bestückung einer Zentrifuge vorgeschlagen, die eine Mehrzahl von Gefäßhaltepositionen für jeweils ein Gefäß für biologisches Material aufweist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: für die Gefäßhaltepositionen wird registriert, ob ein Gefäß darin anwesend ist; die Gesamtzahl der in den Gefäßhaltepositionen als anwesend registrierten Gefäße wird gespeichert; in Abhängigkeit der Gesamtzahl der in den Gefäßhaltepositionen als anwesend registrierten Gefäße wird zumindest eine Bedingung für die Verteilung der Gefäße in den Gefäßhaltepositionen ermittelt; es wird überprüft, ob die Verteilung der in den Gefäßhaltepositionen als anwesend registrierten Gefäße der Bedingung genügt. Die Probengefäßposition ist optional in einem Schüttler und/oder einem Erhitzer für das Probengefäß angeordnet.
Es wird auch ein Verfahren zum Prüfen der Bestückung einer Zentrifuge vorgeschlagen, die eine Mehrzahl von Gefäßhalterungen aufweist. Den Gefäßhalterungen ist jeweils mindestens eine Gefäßhalteposition für jeweils mindestens ein Gefäß für biologisches Material zugeordnet. Für jede der Gefäßhalterungen ist ein leerer Zustand definiert, in dem kein Gefäß in einer zugeordneten Gefäßhalteposition anwesend ist, und es ist ein voller Zustand definiert, in dem mindestens ein Gefäß in irgendeiner zugeordneten Gefäßhalteposition anwesend ist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Für die Gefäßhalterungen wird registriert, ob sie leer oder voll ist; die Verteilung und die Gesamtzahl der vollen Gefäßhalterungen wird gespeichert; in Abhängigkeit der gespeicherten Gesamtzahl wird zumindest eine Bedingung für eine ordnungsgemäße Verteilung der vollen Gefäßhalterungen ermittelt; und es wird überprüft, ob die gespeicherte Verteilung der vollen Gefäßhalterungen der Bedingung genügt. Optional wird auch die Gesamtzahl der in den Gefäßhaltepositionen anwesenden Gefäßen gespeichert.
In diesen Verfahren sind die Gefäßhaltepositionen optional mit dem Zentrifugenrotor mitrotierbar.
In den Verfahren wird optional durch einen Sensor registriert, ob ein Gefäß in den Gefäßhaltepositionen anwesend ist; und das Verfahren umfasst dann weiterhin den Schritt: Registrieren, durch den Sensor, der Anzahl von Probengefäßen in Probengefäßpositionen. Die Verfahren umfassen weiterhin optional den Schritt Prüfen, ob die Anzahl von Probengefäßen mit der Gesamtzahl der als anwesend registrierten Gefäße vereinbar ist, d.h. dass beide übereinstimmen oder dass die Anzahl von Probengefäßen mit der Anzahl von Gruppen von Gefäßhaltepositionen übereinstimmt.
Die Verfahren umfassen weiterhin optional den Schritt, dass eine Zuordnung erstellt wird, die jeweils einem Probengefäß eine Gefäßhalteposition zuordnet. In diesem Fall ordnet die Zuordnung optional jeweils einem Probengefäß eine Gefäßhalteposition zu, in der ein Gefäß als anwesend registriert ist, oder sie ordnet jeweils einem Probengefäß eine Gruppe von Gefäßhaltepositionen zu, wobei in mindestens einer Gefäßhalteposition aus der Gruppe ein Gefäß als anwesend registriert ist. Die Zuordnung wird typischerweise erstellt, indem Anweisungen ausgegeben werden, um das Probengefäß in eine Probengefäßposition zu bringen, die der Gefäßhalteposition zugeordnet ist. Die Probengefäßposition ist der Gefäßhalteposition optional durch eine gemeinsame Kennzeichnung zugeordnet. Die Probengefäßposition ist der Gefäßhalteposition optional dadurch zugeordnet, dass die Anordnung von Probengefäßpositionen in einer Probengefäßstation der Anordnung von Gefäßhaltepositionen in der Zentrifuge entspricht. Die Zuordnung wird optional erstellt, indem eine Tabelle ausgegeben wird, die einer Probengefäßposition des Probengefäßes die jeweilige Gefäßhalteposition zuordnet.
Auch wird ein Verfahren zum Prüfen der Bestückung eines Apparates zum Prozessieren von Proben vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Die Anzahl von bereitgestellten Probengefäßen mit zu prozessierenden Proben wird registriert; in Abhängigkeit der Anzahl der bereitgestellten Probengefäße wird eine erforderliche Anzahl und/oder Menge eines Verbrauchsguts zum Prozessieren der Proben ermittelt; die in dem Apparat vorhandene Anzahl und/oder Menge des Verbrauchsguts wird ermittelt; und die in dem Apparat vorhandene Anzahl und/oder Menge des Verbrauchsguts wird mit der erforderlichen Anzahl und/oder Menge des Verbrauchsguts verglichen.
Optional sind die Gefäßhaltepositionen mit dem Zentrifugenrotor mitrotierbar. Optional wird die erforderliche Anzahl und/oder Menge des Verbrauchsguts in Abhängigkeit des Protokolls ermittelt. Optional ist das Verbrauchsgut ausgewählt aus der Menge bestehend aus Gefäßen, insbesondere Pipettierspitzen, Filtergefäßen, z.B. Spin-tubes, und Sammelgefäßen, z.B. sogenannte Eppendorff-tubes. Optional umfasst das Verbrauchsgut auch biologische Stoffe, z.B. biologische Flüssigkeiten, Enzyme und/oder Pufferflüssigkeiten. Optional werden aus der Ermittlung des Ist-Zustandes des Verbrauchgutes Hinweise für den Benutzer generiert, um den Soll Zustand zu erzeugen.
Es wird auch eine Zentrifuge mit einem Rotor zum Halten einer Mehrzahl von Gefäßhaltern bzw. von Geräten zum Prozessieren von Flüssigkeiten vorgeschlagen. Jeder der Gefäßhalter kann ein erstes Gefäß während des Zentrifugierens, d.h. während des Rotierens des Rotors um die Rotorachse, halten. Die Zentrifuge umfasst auch eine Handhabungseinheit, die geeignet ist, das erste Gefäß von dem jeweiligen Gefäßhalter zu entfernen. Insbesondere kann dies geschehen, während der Gefäßhalter in der Zentrifuge ist. Weiterhin kann die Handhabungseinheit das erste Gefäß mit einem zweiten Gefäß verbinden bzw. es in ein zweites Gefäß zumindest teilweise einsetzen, wobei das zweite Gefäß in dem Gefäßhalter gehalten wird. Optional kann der Greifer in x- und in y- Richtung bewegt werden, eine Bewegung in x- und in y- Richtung gemeinsam mit einer Pipetteneinheit ausführen, und/oder in z Richtung bewegt werden. Die Bewegung in z Richtung ist in der Regel unabhängig von der Pipetteneinheit. Der Greifer kann gedreht werden, und er kann Gefäße umsetzen in dem Gefäßhalter. Das Umsetzen beinhaltet in der Regel das Drehen des Greifers.
Auch wird ein Verfahren zum Prozessieren von biologischem Material in einer Zentrifugeneinheit vorgeschlagen. Die Zentrifugeneinheit umfasst eine Zentrifuge mit einem drehbaren Zentrifugenrotor, einen Gefäßhalter, der in dem Zentrifugenrotor angeordnet ist und eine erste Halteposition aufweist, in der ein Gefäß zur Aufnahme von biologischem Material gehalten wird, und eine Greifereinheit mit einem Greifer. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte zum Entnehmen des Gefäßes aus der ersten Halteposition: Positionieren des Greifers zum Zugriff auf die erste Halteposition; Greifen des Gefäßes durch den Greifer; und Bewegen des Greifers, so dass das Gefäß durch den Greifer aus dem Gefäßhalter entnommen wird.
Das Verfahren umfasst optional den weiteren Schritt: Positionieren einer Rotationsposition bzw. Hindern einer Drehbewegung des Zentrifugenrotors. Optional ist der Gefäßhalter im Zentrifugenrotor schwenkbar gelagert, und das Verfahren umfasst den weiteren Schritt: Hindern einer Schwenkbewegung des Gefäßhalters im Zentrifugenrotor.
In den vorangegangenen sowie in den folgenden Teilen der Beschreibung werden einzelne Elemente und Verfahren beschrieben, die in einem Apparat zum Prozessieren biologischen Materials zur Anwendung kommen können. Die Beschreibung der gezeigten einzelnen Elemente und Verfahren ist grundsätzlich, falls nicht ausdrücklich anders vermerkt, unabhängig von dem Apparat zum Prozessieren biologischen Materials. Die einzelnen beschriebenen Elemente und Verfahren können somit auch auf andere Weise als in dem gezeigten Apparat kombiniert werden oder auf andere Weise unabhängig voneinander oder von dem Apparat verwendet werden.
Beschreibung einzelner Aspekte
Überblick Teile des Gesamtsystems
1a zeigt eine Draufsicht auf die Arbeitsplatte 2 einer Ausführungsform der Erfindung. Darin sind einige Module dargestellt, die zum Ausführen von Protokollschritten zur Verarbeitung von biologischen Substanzen dienlich sind. Die folgenden Module sind in 1a gezeigt:

– Eine Zentrifugeneinheit 200 zum Zentrifugieren von biologischem Material (s. 3a-5);
– eine Abwurfstation 740 für Abfall, beispielsweise für benutzte Pipettierspitzen;
– eine Verbrauchsgüterstation 700 für verschiedene Verbrauchsmaterialien zum Durchführen von Protokollschritten für biologische Substanzen (s. 12); die Verbrauchsgüterstation umfasst u.a. eine Containerstation 710 zum Halten von Containern mit Pufferflüssigkeit zum Durchführen von Protokollschritten. Die Verbrauchsgüterstation 700 für Verbrauchsmaterialien umfasst weiterhin eine Pipettierspitzenstation 720 zur Aufnahme von Pipettierspitzen durch eine Pipettiereinheit, und weitere Behälter für weitere Flüssigkeiten zum Durchführen von Protokollschritten.
– ein Erhitzer/Schüttler 600 zum Erhitzen und/oder Schütteln von biologischem Material und/oder von sonstigen Flüssigkeiten (s. 13 und 14). Der Erhitzer/Schüttler kann beispielsweise zum Durchführen von Lyseschritten eingesetzt werden.
– ein Display 910, das zur Benutzerführung und zur Ein- und Ausgabe von weiteren Informationen dient.

Die einzelnen gezeigten Elemente sind, soweit möglich, als Module ausgelegt. Sie sind einzeln an der Arbeitsplatte montierbar und demontierbar, vorzugsweise sind sie einsteckbar. Zusätzliche Verbindungen beispielsweise zur Stromversorgung oder zur Ansteuerung der einzelnen Module werden über Steckverbindungen realisiert. Damit die einzelnen Module leicht austauschbar sind, ist es vorzuziehen, dass die Module unterhalb der Arbeitsplatte einen Raum beanspruchen, der in etwa ihrem auf der Arbeitsplatte gezeigten Querschnitt entspricht, so dass sie senkrecht eingeschoben werden können. Aus Platzgründen kann es jedoch auch vorteilhaft sein, dass einzelne Module unterhalb der Arbeitsplatte mehr oder weniger Raum beanspruchen, als es dem auf der Arbeitsplatte gezeigten Querschnitt entspricht. Der modulate Aufbau der Arbeitsplatte legt alternative Ausführungsformen nahe, die sich durch die Anordnung der einzelnen Module unterscheiden. Dadurch kann speziellen Raumanforderungen Rechnung getragen werden. Weiterhin sind alternative Ausführungsformen möglich, in denen einzelne Module weggelassen werden, als dies in 1a gezeigt ist. So ist beispielsweise eine Ausführungsform möglich, in der der Erhitzer/Schüttler 600 zur Ausführung von Lyseschritten weggelassen wird, falls die Durchführung solcher Schritte nicht benötigt wird. Ebenso können alternative Module zum Durchführen weiterer Prozessschritte oder zum besseren Durchführen bereits unterstützter Prozessschritte hinzugefügt werden. Beispielsweise sind als weitere Module denkbar: eine UV-Lampe; eine aktive Kühlung für den Erhitzer/Schüttler; eine Vorrichtung zum automatischen Bestücken mit Verbrauchsmaterialien wie z.B. Gefäßhaltern, Gefäßen, Puffer- und sonstiger Prozessierflüssigkeit; Analysiermodule zum Analysieren der prozessierten Flüssigkeit, eine Vorrichtung zum Entfernen verbrauchter Verbrauchsmaterialien; und weitere Module.
Eine weitere Aufsicht auf eine Arbeitsplatte eines Apparates zum Prozessieren von biologischem Material ist in 1c gezeigt. Im Unterschied zu 1a ist in der Aufsicht von 1c der Zentrifugendeckel 240 der Zentrifuge 200 zu Darstellungszwecken entfernt. Dadurch ist der Zentrifugenrotor 212 und ein darin angeordneter Gefäßhalter 120 sichtbar. Weiterhin ist ein Lufteinlass 253 und ein Luftauslasskanal 255 für ein Kühlsystem des Zentrifugendeckels sichtbar. Weiterhin ist ein Mechanismus 260 zum Öffnen und Schließen des Zentrifugendeckels und ein Element 268 zum Fixieren des Zentrifugendeckels in Verschlussposition sichtbar. Diese Elemente sind mit 3b und 5 weiter beschrieben.
Weiterhin sind eine Greifereinheit 400, eine Pipettiereinheit 500 und ein Schlittensystem 300 zum Bewegen der Greifer- und der Pipettiereinheit dargestellt.
Das Schlittensystem 300 (siehe auch 6) umfasst eine ortsfest an dem Apparat, beispielsweise an der Rückwand des Apparates befestigte X-Schiene 312 (d.h. eine Schiene, deren Richtung eine X-Richtung eines Koordinatensystems definiert) und eine Y-Schiene 314. Ein Ende der Y-Schiene ist durch ein Gleitelement 318 an der X-Schiene so angebracht, dass die Y-Schiene durch Gleiten des Gleitelements 318 in der X-Schiene 312 entlang der X-Richtung bewegt werden kann. Die Y-Schiene wird durch das Gleitelement in der Horizontalen gehalten. Obwohl in der Figur nicht dargestellt, ist es alternativ möglich, ein zweites Gleitelement an dem anderen Ende der Y-Schiene zur Verfügung zu stellen, das entlang einer zweiten an der Arbeitsplatte 2 befestigten X-Schiene gleiten kann, so dass die Y-Schiene durch jeweils ein Gleitelement an jedem seiner beiden Enden gehalten wird.
Entlang der Y-Schiene kann ein Schlittenkörper 320 in Y-Richtung bewegt werden, der die Greifereinheit 400 und die Pipettiereinheit 500 enthält. Die Greifereinheit und die Pipettiereinheit können jeweils unabhängig voneinander entlang des Schlittenkörpers 320 in Z-Richtung (d.h. in Richtung der Höhe, also senkrecht zur Zeichenebene von 1c) bewegt werden. Auf diese Weise können die Greifereinheit 400 und die Pipettiereinheit 500 in alle Richtungen bewegt werden, wobei ihre Bewegung in Z-Richtung unabhängig ist.
Je nach der Komplexität des verwendeten Protokolls und der Anordnung der Module sind alternative Ausführungsformen zum Bewegen des Greifers und der Pipettiereinheit möglich. Beispielsweise ist eine Ausführungsform möglich, in der die Greifereinheit 400 und die Pipettiereinheit 500 nur entlang einer Richtung (z.B. der Z-Richtung) bewegt werden können, oder in der sie nur entlang zwei Richtungen (z.B. der X- und der Z-Richtung) bewegt werden können. In diesem Fall könnte beispielsweise auf die Y-Schiene 314 verzichtet werden und der Schlittenkörper 320 könnte direkt an einer ortsfesten Schiene befestigt sein. Auch könnte eine der beiden oder beide Schienen beispielsweise durch ein oder mehrere Elemente zum Erzeugen einer gekrümmten Bewegung ersetzt werden, beispielsweise durch einen Schwenkarm, an dem der Schlittenkörper 320 befestigt ist. Auch ist es denkbar, dass der Greifer bzw. die Pipettiereinheit weggelassen werden, falls sie zur Durchführung der gewünschten Protokollschritte nicht benötigt werden.
Gehäuse, Abdeckung
2a zeigt einen erfindungsgemäßen Apparat in perspektivischer Ansicht. Der Apparat ist in einem Gehäuse 4 angeordnet. Der Apparat umfasst zusätzlich eine Abdeckung an der Frontseite des Gehäuses. Die Abdeckung ist in 2a geschlossen. Das Gehäuse 4 kann beispielsweise aus Metall oder aus Kunststoff oder aus einem anderen robusten Material gefertigt sein. Die Abdeckung 10 weist einen Griff 12 zum manuellen Öffnen auf. Die Abdeckung 10 ist durchsichtig gestaltet, so dass während des Betriebes das Innere des Apparates optisch kontrolliert werden kann.
Es ist vorteilhaft, die Abdeckung 10 und das Gehäuse 4 geräuschdämmend zu gestalten. Hierzu kann beispielsweise das Gehäuse 4 mit einer geräuschabsorbierenden Innenverkleidung versehen sein. Auch können vibrierende Teile in dem Gehäuse gedämpft gefedert aufgehängt sein. Auch kann eine Dichtung für die Abdeckung 10 vorgesehen sein.
Weiterhin ist in 2a das Display 910 das gezeigt. Weiterhin ist ein Schubladenelement eines Abfallcontainers 750 für Verbrauchsgüter gezeigt. Das Schubladenelement ist mittels eines Griffs 752 aus der Frontseite des Apparates herausziehbar. Weiterhin ist eine Lautsprecheröffnung 902 für einen Lautsprecher und ein Ein-/Aus-Schalter 6 gezeigt. Die Verwendung des Abfallcontainers ist weiter unten genauer beschrieben.
In 2b ist der Apparat von 2a gezeigt, wobei die Abdeckung 10 entfernt ist. Dadurch ist im Inneren des Gehäuses 4 die in 1a und 1c gezeigte Arbeitsplatte 2 mit Zentrifugendeckel 240, Erhitzer/Schüttler 600, Gabellichtschranke 852, Containerstation 710 und Y-Schiene 314 sichtbar. Weiterhin sind Halterungen 14 zum Halten der Abdeckung 10 gezeigt. Die Halterungen 14 sind nach oben schwenkbar, so dass die Abdeckung manuell nach oben geöffnet werden kann.
Die Zentrifuge und die übrigen Komponenten sind so in die Geräteplattform integriert, dass Stabilität und weitgehende Unterdrückung von Erschütterungen und von einer Beeinflussung benachbarter Module möglich ist.
Zentrifuge
3a zeigt eine perspektivische Ansicht der Zentrifuge 200. In dieser Ansicht ist der Zentrifugendeckel 240 geschlossen, so dass der Rotor 212 der Zentrifuge nicht sichtbar ist. Der Zentrifugendeckel 240 umfasst eine Deckelhaube 244. Weitere Teile des Deckels 240 sind in Verbindung mit 3c beschrieben. In 3a ist weiterhin ein Zentrifugenkessel 220 sichtbar, der den Zentrifugenrotor umgibt. Der Zentrifugenkessel dient zur aerodynamischen Abschirmung des Zentrifugenrotors gegenüber der Umgebung, zum Lärmschutz und zur Sicherheit, falls sich Teile bei hoher Rotordrehzahl lösen sollten. Weiterhin sichtbar ist der Zentrifugenantrieb 218, der durch einen elektrischen Asynchronmotor realisiert wird. Andere Antriebsformen etwa durch einen Riemen oder eine Kette sind ebenfalls möglich. Der gezeigte Antrieb ist für eine Drehzahl von etwa 0 – 15000 Upm ausgelegt.
In 3b ist die Zentrifuge 200 bei geöffnetem Zentrifugendeckel 240 dargestellt. Hierin ist der Zentrifugenrotor 212 dargestellt, der um eine Zentrifugenachse 214 drehbar ist. Weiterhin ist eine Blende oder Rotorschüssel 216 dargestellt, die gemeinsam mit dem Zentrifugenrotor 212 um die Zentrifugenachse 214 drehbar ist. Der Zentrifugenrotor 212 umfasst Mittel zum Aufhängen eines Gefäßhalters 120. Ein solcher Gefäßhalter 120 ist in 11 dargestellt. Grundsätzlich können mehrere der dafür vorgesehenen Positionen mit einem Gefäßhalter besetzt werden, wobei vorzugsweise darauf zu achten ist, dass die Gefäßhalter gleichmäßig auf den Zentrifugenrotor verteilt werden, so dass eine Unwucht minimiert wird. Weiterhin ist eine Innenwand 222 des Zentrifugenkessels sichtbar, die nicht mit dem Zentrifugenrotor 212 mit rotiert. Zum Öffnen und Schließen des Zentrifugendeckels 240 ist eine Übertragungsstange 262 gezeigt, die durch einen nicht dargestellten Antrieb angetrieben wird. Ebenfalls ist ein Verschlussstück 267 des Deckels gezeigt, das in ein entsprechendes Gegenstück 268 geführt werden kann und durch einen Verriegelungsmechanismus 269 so gehalten werden kann, dass der Deckel, falls er geschlossen ist, sicher in Verschlussstellung gehalten wird. Auch ist eine Dichtung 228 für den Zentrifugendeckel gezeigt, die das Innere des Zentrifugenkessels 220 zumindest teilweise abdichtet, wenn der Zentrifugendeckel 240 geschlossen ist.
Beim Prozessieren von biologischen Proben kann es die Ergebnisse verbessern, wenn die Temperatur in der Zentrifuge innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches gehalten werden kann. Insbesondere kann es die Ergebnisse verbessern, entstehende Reibungswärme beim Zentrifugieren zu minimieren bzw. nach außen abzuführen.
Die in 3a, 3b und 3c gezeigte Zentrifuge ist mit einem Kühlsystem ausgestattet, das diesen Anforderungen teilweise Rechnung trägt. Das gezeigte Kühlsystem erlaubt das Abführen von Wärme aus der Zentrifuge heraus. Das gezeigte Kühlsystem erlaubt auch, die Luftströmung im Inneren der Zentrifuge günstig zu beeinflussen.
Ein Element der Zentrifugenkühlung ist eine Außenkühlung 230 des Zentrifugenkessels 220. Die Außenkühlung 230 ist in 3a dargestellt. Die Außenkühlung umfasst Kühlrippen 232, die eine effiziente Wärmeabgabe des Zentrifugenkessels 220 bzw. seiner Außenwand an die Umgebungsluft ermöglichen. Auch eine andere Form der Kühloberfläche als die gezeigten Kühlrippen 232 ist denkbar. Beispielsweise sind auf beliebige andere Weise gestaltete Kühlrippen, eine Beschichtung mit einem besonders wärme leitenden Material, oder eine sonstige Oberfläche, die eine effiziente Abgabe von Wärme an die Umgebungsluft ermöglicht, denkbar. Unabhängig von der gezeigten Ausführungsform ist eine Oberfläche bzw. eine Anordnung mit einem Wärmeübertragungskoeffizient von über 50 W/(m² K) bevorzugt, von über 100 W/(m² K) besonders bevorzugt, und von über 150 W/(m² K) ganz besonders bevorzugt.
Weiterhin dient der gezeigte Ventilator 234 einer Außenkühlung des Zentrifugenkessels 220. Er beströmt die Außenwand des Zentrifugenkessels mit Luft. Dadurch ist eine effizientere Wärmeabgabe an die Außenluft möglich. Alternativ könnte der Ventilator 234 jedoch auch weggelassen werden, oder durch eine andere Vorrichtung, beispielsweise durch eine Vorrichtung zum Beströmen mit einem alternativen Kühlgas wie beispielsweise Stickstoff oder mit einem flüssigen Kühlmittel (z.B. Wasserkühlung) ersetzt werden.
Zum Abführen des Luftstroms nach außen sind Löcher 205 im Boden der Zentrifuge 204 vorgesehen. Auch seitliche Luftabführschlitze sind möglich, falls die Zentrifuge an einem Rand des Apparats 1 angeordnet ist oder falls geeignete Luftabführungen wie beispielsweise Schläuche vorgesehen sind. Der Ventilator 234 hat in der gezeigten Ausführungsform den Vorteil, dass nicht nur die Kühlrippen 232 bzw. das Äußere der Kesselwand 222, sondern dass gleichzeitig auch der Antrieb 218 des Zentrifugenrotors 212 mit einem Kühlgas beströmt werden kann.
Die in den 3a-c dargestellte Zentrifugenkühlung vermeidet es, dass Luft oder ein anderes Kühlmittel ins Innere des Zentrifugenkessels gelangt. Weiterhin tragen die Dichtungen 228, 229 und der Schutzring 215a und die Beschaffenheit der Kesselwand 222 zur Vermeidung des Eindringens von Kühlgas bei. Unabhängig von der gezeigten Ausführungsform ist es günstig, dass das Kühlgas nicht das Innere des Zentrifugenkessels 220 beströmt. Mit anderen Worten, Kühlluft oder ein anderes Kühlgas gelangt nicht ins Innere des Zentrifugenkessels, d.h. das Innere des Zentrifugenkessels ist gegen das Kühlgas bzw. den Kühlgasstrom abgeschirmt.
Eine weitere Vorrichtung zum Kühlen der Zentrifuge bzw. zum Abführen von Wärme aus dem Inneren der Zentrifuge ist eine Deckelkühlung 250 zum Kühlen des Zentrifugendeckels 240. Eine Kühlung des Zentrifugendeckels 240 hat den Vorteil, dass die im Zentrifugeninneren erwärmte Luft aufsteigt und sich somit tendenziell in Richtung Deckel bewegt. Dadurch kann die Wärme besonders effizient über den Deckel abgeführt werden. Hierzu sind verschiedene Ausführungsformen einer Kühlung 250 des Zentrifugendeckels 240 denkbar.
Eine solche Ausführungsform ist in den 3a bis 3c dargestellt. Sie umfasst einen Ventilator 251, der zum Kühlen des Zentrifugendeckels 240 Umgebungsluft ansaugt, und zu dem Zentrifugendeckel 240 bläst. Die Luft wird über einen Lufteinlasskanal 252 zu dem Zentrifugendeckel 240 geführt. Zum Einführen der Luft in den Zentrifugendeckel dient eine Einführvorrichtung, die einen Lufteinlass 253 und eine entsprechende Lufteinlassöffnung 258 in den Deckel 240 umfasst. Die Luft wird durch ein Inneres des Zentrifugendeckels 240 hindurch geführt bzw. geblasen, wobei sie Wärme des Zentrifugendeckels aufnimmt, und dann abgeführt. Auf diese Weise kann die Luft die Wärme aus dem Zentrifugendeckel abführen. Zum Abführen der Luft dient eine Luftauslassöffnung 254: Die durch den Deckel hindurchgeleitete erwärmte Luft kann durch die Luftauslassöffnung 254 aus dem Deckel austreten und wird durch einen Luftauslasskanal 255 zum Boden des Apparats und anschließend aus dem Apparat hinaus geführt.
In 3c ist der Zentrifugendeckel 240 bei abgenommener Deckelhaube 244 (s. 3a und 3b) gezeigt. Darin ist zu sehen, dass der Deckelboden 242 des Zentrifugendeckels Kühlrippen 256 aufweist, die Kanäle 257 für den Luftstrom definieren. Durch die Kühlrippen 256 und die vergrößerte Oberfläche des Deckels wird eine effiziente Wärmeabgabe vom Zentrifugendeckel 240 an die durch den Deckel hindurchströmende Luft ermöglicht. Analog zu den Kühlrippen des Kessels 232 sind auch hier alternative Formen der Ausgestaltung der Oberfläche im Inneren des Deckels möglich.
Alternative Ausführungsformen, die sich in der Art der Deckelkühlung unterscheiden, sind ebenfalls möglich. Beispielsweise kann die Deckelhaube 244 des Zentrifugendeckels abgenommen werden und/oder auf den Ventilator 251 verzichtet werden. Im zweiten Fall ergibt sich eine passive Kühlung des Zentrifugendeckels an der umgebenden Luft. Weiterhin ist auch eine Kühlung des Deckels mit einer Kühlflüssigkeit wie beispielsweise Wasser möglich. In diesem Fall ist eine Zu- und Ableitung der Kühlflüssigkeit zur Deckeloberfläche mit flexiblen Schläuchen vorteilhaft, so dass der Deckel trotz der Schläuche problemlos geöffnet und geschlossen werden kann. Unabhängig von der gezeigten Ausführungsform ist eine Oberfläche bzw. eine Anordnung mit einem Wärmeübertragungskoeffizient von über 50 W/(m² K) bevorzugt, von über 100 W/(m² K) besonders bevorzugt, und von über 150 W/(m² K) ganz besonders bevorzugt.
Als weiteres Element der Zentrifuge ist in 3b die Rotorschüssel bzw. Blende 216 gezeigt. Wie in Zusammenhang mit 4 genauer beschrieben, beeinflusst die Rotorschüssel 216 die Wärmeentwicklung und die Luftströmung im Kesselinneren der Zentrifuge (siehe 4). Unabhängig von der gezeigten Ausführungsform sind keine Löcher oder sonstige Öffnungen außerhalb der Zentrifugenachse 214 in der Rotorschüssel 216 vorgesehen.
Weiterhin ist in 3b der Rotor 212 der Zentrifuge dargestellt. Der Rotor weist zwölf Aufnahmepositionen zur Aufnahme von Gefäßhaltern 120 auf. Die Aufnahmepositionen sind mit Nummern gekennzeichnet. Die mit der Nummer „1" gekennzeichnete erste Aufnahmeposition kann weiterhin optional mit einer leicht erkennbaren Markierung, beispielsweise einer farblich auffallenden Markierung, gekennzeichnet sein (nicht dargestellt).
Der Rotor weist Halterungen für eine Aufhängung 110 für den Gefäßhalter 120 auf. Wird die Aufhängung 110 mit dem Gefäßhalter 120 in die Halterungen gehängt, so sind sie um eine horizontale Achse relativ zum Rotor 212 schwenkbar. 3b zeigt beispielsweise einen Gefäßhalter 120, der über die Aufhängung 110 in dem Rotor 212 aufgehängt ist und um die horizontale Schwenkachse nach außen geschwenkt ist. Die Aufhängung 110 kann integral mit dem Gefäßhalter 120 geformt sein, oder sie kann separat von ihm geformt sein. In dem zweiten Fall kann der Gefäßhalter 120 in die Aufhängung 110 einsteckbar gestaltet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Gefäßhalter aus Kunststoff, und die Aufhängung ist aus Metall, beispielsweise aus Aluminium.
Der Rotor stellt weiterhin einen Anschlag für eine maximale Schwenkposition um die horizontale Schwenkachse des Gefäßhalters 120 bzw. seiner Aufhängung 110 zur Verfügung. Der Anschlag definiert einen maximalen Schwenkwinkel des Gefäßes, indem er bei Erreichen des maximalen Schwenkwinkels einen Teil des Rotors 212 berührt. Vorzugsweise ist der maximale Schwenkwinkel in einer Schwenkrichtung nach außen, d.h. in einer Schwenkrichtung, die durch eine bei einer Drehung des Rotors 212 um seine Achse 214 erzeugte Fliehkraft hervorgerufen wird.
Durch Verwendung verschiedener Aufhängungen 110 oder verschiedener Arten, den Gefäßhalter 120 in einer Aufhängung 110 anzubringen – beispielsweise verschiedene Orientierungen des Gefäßhalters 120 in der Aufhängung 110 – können verschiedene Anschläge für verschiedene maximale Schwenkwinkel definiert werden. Beispielsweise können Schwenkwinkel von 90°, 60°, 45°, 30° und 15° unterstützt werden.
Weiterhin kann auch ein Anschlag für ein Schwenken des Gefäßhalters 120 nach innen zur Verfügung gestellt werden. Beide Anschläge können am Zentrifugenrotor 212 oder an einem anderen Teil der Zentrifuge 200 angebracht sein. Weitere Details zu dem Anschlag und zu dem Zentrifugenrotor 212 sind auf Seite 39, Zeile 11 bis Seite 43, Zeile 6, in den 17 und 18, und in den Ansprüchen 61 bis 68 der Patentanmeldung EP 05020948.5 beschrieben, welche Teile hiermit in die Beschreibung der vorliegenden Anmeldung aufgenommen sind.
4 zeigt einen seitlichen Querschnitt durch den Zentrifugenrotor entlang einer Querschnittsebene, die die Rotorachse 214 enthält. Um die Rotorachse 214 drehbar gelagert sind ein Abgang der Motorwelle 215, ein Rotorrad 212, ein daran angebrachter Gefäßhalter 120, und eine Rotorschüssel 216. Der Motor 218 dient zum Antrieb des Rotors um seine Rotorachse. Dargestellte Elemente, die nicht um die Rotorachse drehbar sind, umfassen die Kesselwand 222 des Zentrifugenkessels 220, einen Kesselträger 226 zum Tragen der Kesselwand, ortsfeste Teile des Motors 218 und ein Dichtungselement 229 zwischen der Außenwand des Motors 218 und der Kesselwand 222, sowie einen Dichtungsring 228 zum Abdichten des Zwischenraums zwischen Kesselwand 222 und einem Deckel der Zentrifuge (in 4 nicht dargestellt). Weiterhin dient ein Schutzring 215a des Abgangs der Motorwelle 215 dazu, das Innere des Motors 218 und das Innere des Zentrifugenkessels 220 voneinander abzuschirmen.
Der Abgang der Motorwelle 215, das Rotorrad 212 und die Rotorschüssel 216 sind miteinander verbunden. Das Rotorrad 212 ist durch den Benutzer auswechselbar. Hierzu ist es durch ein Schraubelement des Abgangs der Motorwelle 215 (oberstes Element des Abgangs der Motorwelle 215) an den Abgang der Motorwelle geschraubt und zusätzlich durch einen Stift zur Übertragung einer Drehbewegung mit dem Abgang der Motorwelle verbunden. Zum Anbringen des Stifts ist eine Aussparung 212a in dem Rotorrad 212 vorgesehen. Damit durch die Aussparung 212a keine Unwucht verursacht wird, ist zusätzlich eine Ausgleichsbohrung 212b vorgesehen.
Der Querschnitt von 4 zeigt weiterhin einen Gefäßhalter 120. Der Gefäßhalter ist in 10 genauer dargestellt. Der Gefäßhalter ist in eine Aufhängung 110, beispielsweise eine Aluminiumaufhängung gesteckt
Wie in 5 dargestellt ist, kann die Aufhängung 110 in den Zentrifugenrotor 212 aufgehängt werden. Die Aufhängung 110 weist zu diesem Zweck Achsenabschnitte 112a auf, die geeignet sind, die Aufhängung in dafür vorgesehene Aufhängungselemente 112b des Zentrifugenrotors 212 zu stecken. Wenn die Aufhängung 110 in dem Zentrifugenrotor 212 aufgehängt ist, ist sie und der in ihr eingesteckte Gefäßhalter 120 um eine horizontale Achse 113 schwenkbar.
In 4 ist der Gefäßhalter in seiner Ruheposition bezüglich der horizontalen Schwenkachse dargestellt. Durch die beim Zentrifugieren auftretenden Fliehkräfte wird der Gefäßhalter nach außen geschwenkt, das heißt ein unterer Teil des Gefäßhalters bewegt sich weg von der Zentrifugenachse 214. Um das Schwenken nach außen zu begrenzen, wird, wie in 5 gezeigt, ein Anschlag zur Verfügung gestellt. Der Anschlag wird durch eine Kante 114a der Aufhängung gebildet, die eine Gegenkante 114b des Zentrifugenrotors berührt, wenn ein maximaler Schwenkwinkel α_s erreicht ist, wie in 5c gezeigt ist. Weitere Details zu dem Anschlag sind auf Seite 42, Zeile 7 bis Seite 43, Zeile 6 der Patentanmeldung EP 05020948.5 beschrieben, welche Teile hiermit in die Beschreibung der vorliegenden Anmeldung aufgenommen sind.
Der Gefäßhalter kann relativ zu seiner Ruheposition nicht nach innen schwenken. Dies wird dadurch verhindert, dass ein Anschlag 212m (s. 4) und/oder ein Anschlag 116b des Zentrifugenrotors 212 einen entsprechenden Gegenanschlag 110m bzw. 116a der Aufhängung 110 berührt, wie in 4 bzw. in 5 dargestellt ist.
Beim Zentrifugieren des biologischen Materials ist es nicht erforderlich, dass die im Gefäßhalter 120 gehaltenen Gefäße für das biologische Material einen geschlossenen Deckel haben. Vielmehr können sie gar keinen oder einen offenen Deckel haben. Die in 4 gezeigten Gefäße weisen beispielsweise einen geöffneten Deckel auf, der in einer Deckelgarage des Gefäßhalters 120 gehalten wird.
Die in 3b und 4 gezeigte Zentrifugenschüssel 216 weist einen Bodenbereich auf, der sich nach innen bis zur Zentrifugenachse 214 erstreckt. Sie weist weiterhin einen äußeren Randbereich auf, der nach oben gebogen ist. Durch die Biegung weist der äußere Rand der Zentrifugenschüssel 216 eine Höhe auf, die zwischen einem unteren Rand und einem oberen Rand eines Gefäßhalters 120 liegt, wenn dieser in Ruhe im Zentrifugenrotor 212 eingesetzt ist.
Die Zentrifugenschüssel 216 definiert weiterhin ein Inneres, das heißt einen Bereich, der sich ungefähr bis zu einer Höhe ihres äußeren Randes erstreckt. Gleichzeitig definiert die Außen- und Unterseite der Zentrifugenschüssel 216, das heißt, die zum Zentrifugenkessel 220 hingewandte Seite, eine relativ glatte Oberfläche, so dass die Luftreibung bei der Rotation minimiert werden kann. Dadurch, dass die Zentrifugenschüssel 216 nicht bis zum oberen Rand des Zentrifugenkessels 220 hochgezogen ist, ist gleichzeitig jedoch auch ein Luftaustausch mit der Wand des Zentrifugenkessels 220 möglich, durch den Wärme zur Außenwand 222 des Zentrifugenkessels abgeführt werden kann. Somit ist eine effizientere Kühlung möglich.
In 10 ist ein Gefäßhalter 120 zum Halten eines Gefäßes 160 (s. 11b) dargestellt. Der Gefäßhalter weist drei Haltepositionen 130, 140, 150 für Gefäße auf. Die Haltepositionen können jeweils für das gleiche Gefäß oder für unterschiedliche Gefäße vorgesehen sein. Beispielsweise ist in dem in 10 gezeigten Gefäßhalter die Halteposition 140 für ein Gefäß mit einem größeren Durchmesser als dem der Haltepositionen 130 und 150 vorgesehen.
Der Gefäßhalter weist weiterhin ein Volumen 122 auf, das zur Aufnahme von Flüssigkeit dient. Die Haltepositionen 130, 140, 150 können entweder eine Öffnung zum Austritt der Flüssigkeit in das Volumen 122 aufweisen oder nicht. Auch Bezug nehmend auf 11a weisen die Haltepositionen 130 und 140 eine Öffnung auf, durch die Flüssigkeit, die durch eine untere Öffnung eines in der Halteposition 130 gehaltenen Gefäßes austritt, in das Volumen 122 gelangen kann. In der Halteposition 150 dagegen kann aus den gehaltenen Gefäßen austretende Flüssigkeit nicht in das Volumen 122 gelangen, weil diese Haltepositionen durch eine feste, geschlossene Wand umgeben ist. Somit kann die Halteposition 150 selbst als Gefäß dienen.
Wie in 11a bis d gezeigt ist, ist der Durchmesser A2 der Halteposition 140 größer als die Durchmesser A3=A1 der Haltepositionen 130 und 150 des Gefäßhalters 120. Dadurch ist es möglich, ein erstes Gefäß 170 in die Halteposition 140 einzusetzen, das einen äußeren Durchmesser A2 hat, der ein Einsetzen in diese Halteposition erlaubt, und der einen inneren Durchmesser hat, der dem Durchmesser A3=A1 der beiden übrigen Haltepositionen entspricht. Somit kann in dieses Gefäß 170 das Gefäß 160 eingesetzt werden, für das die Haltepositionen 130 und 150 vorgesehen sind.
Insbesondere erlaubt diese Anordnung, das Gefäß 160 von der Halteposition 130 in das in der Halteposition 140 gehaltene Gefäß 170 durch einen Greifer wie beispielsweise den Greifer 400 zu transferieren. Analoge Methoden zum Transferieren von Gefäßen sind auf Seite 28, Zeile 26 bis Seite 31, Zeile 8 der Patentanmeldung EP 05020948.5 beschrieben, welche Teile hiermit in die Beschreibung der vorliegenden Anmeldung aufgenommen sind. Diese Methoden können durch den Greifer 410 (s. 9) oder durch einen ähnlichen Greifer durchgeführt werden.
Die vom Gefäßhalter 120 zu haltenden Gefäße können Deckel aufweisen. Ein solches Gefäß 160 mit Deckel 166 ist beispielsweise in 9 gezeigt. Für den Deckel stehen an dem Gefäßhalter 120 Deckelgaragen 132, 142, 144 zur Verfügung, wie in 10 gezeigt ist. Die Deckelgaragen sind so gestaltet, dass sie den Deckel beim Zentrifugieren in einer sicheren Position fixieren. Die Deckelgaragen sind so gestaltet, dass sie einen Zugriff auf den Deckel 166 durch den Deckelhalter 414 (s. 9) erlauben. Hierzu weisen die Deckelgaragen Öffnungen 133, 143, 145 auf, durch die hindurch der Deckelhalter 414 den Deckel berühren und einen Anschlag für ihn zur Verfügung stellen kann, so dass beim Entnehmen oder beim Einsetzen des Gefäßes aus bzw. in den Gefäßhalter 120 der Deckel aus der Deckelgarage entnommen bzw. in diese eingesetzt werden kann, wobei die durch den Deckelhalter 414 definierte Position beibehalten wird.
Für die Halteposition 140 stehen zwei Deckelgaragen 142, 144 zur Verfügung, die für jeweilige Deckel zweier Gefäße 160, 170 vorgesehen sind, die wie in 11d gezeigt gemeinsam eingesetzt sind.
Der Gefäßhalter weist weiterhin Stützstreben 136, 146 auf, die zur Stabilisierung der Haltepositionen 130, 140 dienen. Zur weiteren Stabilisierung sind diese Haltepositionen mit einer äußeren Wand des Gefäßhalters 120 verbunden. Somit können die Haltepositionen gegenüber den beim Zentrifugieren auftretenden Kräften stabil gehalten werden.
Der Gefäßhalter weist weiterhin eine Positionieröffnung bzw. ein Positioniergegenelement 124 auf. Das Positioniergegenelement 124 ist geformt, um mit dem in 8 gezeigten Positionierdorn oder Positionierelement 452 der Positioniervorrichtung 450 in Eingriff zu stehen. Wie zu 8 beschrieben ist, kann durch den Eingriff eine Winkelposition fixiert bzw. positioniert werden. Auch kann dadurch ein Ausschwingwinkel des Gefäßhalters in der Zentrifuge positioniert bzw. fixiert werden. Das Positioniergegenelement 124 umfasst eine Höhlung zur Aufnahme des Positionierelements.
Der Eingriff zwischen Positioniergegenelement 124 und Positionierelement 450 ist geeignet, eine relative Bewegung zwischen Positioniergegenelement 124 und Positionierelement 450 entlang der Richtungen einer Ebene, nämlich der horizontalen Ebene, zu verhindern.
Die Entfernung zwischen dem Positioniergegenelement und der Mitte des Gefäßhalters ist größer als die Entfernung zwischen dem Positioniergegenelement und einem Rand des Gefäßhalters. Die Mitte des Gefäßhaltes ist in der Regel durch die in 5c gezeigte Schwenkachse 113 definiert. Die Höhlung wird nach unten hin schmaler, d.h. der Querschnitt der Höhlung verringert sich in Richtung zum Inneren der Höhlung. Ein Abstand zwischen zwei gegenüberliegenden Punkten eines Randes der Höhlung ist kleiner als eine Tiefe bzw. eine Hubtiefe, um die das Positionierelement in die Höhlung einführbar ist.
Weitere Aspekte des Gefäßhalters 120 sind in der Patentanmeldung EP 05020948.5 beschrieben, welche hiermit in die Beschreibung der vorliegenden Anmeldung aufgenommen ist.
Es ist vorteilhaft, die Zentrifuge möglichst gleichmäßig zu beladen, so dass eine Unwucht vermieden bzw. vermindert werden kann. Zu diesem Zweck umfasst die Zentrifuge Mittel, um ein möglichst gleichmäßiges Beladen der Zentrifuge sicherzustellen. Die Mittel umfassen Regeln, die zu einer etwa gleichmäßigen Beladung beitragen, selbst wenn der Zentrifugenrotor 212 nicht voll besetzt ist.
In einer Ausführungsform können die Regeln zum automatisierten Beladen des Zentrifugenrotors 212 verwendet werden. In einer alternativen Ausführungsform können die Regeln zum Überprüfen einer manuellen Beladung verwendet werden. Sollte in diesem Fall die Beladung nicht den Regeln entsprechen bzw. keine ausreichend günstige Verteilung in Bezug auf Unwucht aufweisen, so kann eine Warnung oder eine Fehlermeldung ausgegeben werden. Gleichzeitig können Hinweise für eine verbesserte Beladung ausgegeben werden.
Die Regeln können beispielsweise verlangen, dass der Schwerpunkt der Gefäße, mit denen die Zentrifuge beladen ist, mit der Rotorachse 214 übereinstimmt. Hierzu kann jedem Gefäß ein Vektor zugeordnet werden, dessen Richtung dem Winkel um die Rotorachse 214 entspricht, in dem das Gefäß im Zentrifugenrotor angeordnet ist. Dann können die Regeln verlangen, dass die Summe der Vektoren Null ergibt oder einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet. Falls die Gefäße unterschiedlich schwer sind, kann die Vektorlänge proportional zum Gewicht der Gefäße sein.
Zum automatischen Beladen können weitere Regeln vorgesehen werden. Beispielsweise können die Regeln zum automatischen Beladen von P Positionen mit B Gefäßhaltern bzw. mit Gefäßen eine gleich verteilte Besetzung verlangen. Hierbei wird genau jede (P/B)-te Position des Zentrifugenrotors besetzt, falls P durch B teilbar ist. Fall P nicht durch B teilbar ist und falls B' der im Vergleich zu B nächst größere Teiler von P ist, so können zusätzlich (B'-B) leere Gefäße oder Gefäßhalter beladen werden, so dass die B' Gefäße gleich verteilt sind.
Weiterhin kann die Steuerung des Antriebs eine Detektion einer Unwucht aus den Daten eines Beschleunigungssensors, der Bestandteil des Antriebs 218 der Zentrifuge ist, erlauben. In diesem Fall kann eine Fehlermeldung generiert und das Zentrifugieren abgebrochen werden, falls die Unwucht oder ein zeitliches Mittel der Unwucht einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Wenn vorgesehen ist, dass Material in die Zentrifuge beladen oder aus ihr entladen oder in ihr transferiert werden soll, oder Schritte zum Prozessieren oder zum Analysieren des Materials in der Zentrifuge durchgeführt werden sollen, dann ist es vorteilhaft, wenn der Rotor der Zentrifuge positioniert werden kann und/oder wenn seine Position festgestellt werden kann. Hierbei ist die Position des Rotors ein Drehwinkel einer Stelle des Zentrifugenrotors (beispielsweise eines definierten mit dem Zentrifugenrotor 212 mitrotierbaren Elements, etwa einer Halterung oder Halteposition für ein Gefäß oder Markierung) relativ zu einem nicht mitrotierbaren Referenzwinkel. Die Positionierung ist das Erkennen der Position oder das Bringen in die Position oder das Halten oder Fixieren in der Position.
Die Steuerung des Zentrifugenrotors kann zum Positionieren verwendet werden. Wird der Steuerung eine gewünschte Position vorgegeben, so stellt die Steuerung sicher, dass die Position mit einer vorgegebenen Genauigkeit erreicht und gegebenenfalls gehalten wird. Auf diese Weise können beispielsweise für einzelne Prozessschritte benötigte Gefäßhalter oder Gefäße in eine Position zur Wechselwirkung mit einem jeweils geeigneten Prozessiermittel, etwa einer Pipettiereinheit oder einem Greifer oder einem Analysegerät, gebracht werden.
Der Antrieb 218 der Zentrifuge kann ein Asynchronmotor sein. Dies hat typischerweise den Vorteil, dass ein Asynchronmotor robust und preiswert hergestellt werden kann und für hohe Drehzahlen und leisen Lauf geeignet ist. Gegenüber einem Servomotor hat ein Asynchronmotor jedoch den Nachteil, dass er schwierig zu positionieren ist, da die hierfür notwendigen Steuerdaten nicht unmittelbar zur Verfügung stehen.
Der Asynchronmotor kann jedoch mit einer Vektorsteuerung ausgestattet werden. Eine Vektorsteuerung ist im Stand der Technik beispielsweise in der Veröffentlichung von A. Fitzgerald et al. mit dem Titel „Electric Machinery" (McGraw-Hill, 2003) beschrieben. Durch die Vektorsteuerung kann eine mit einem Servomotor vergleichbare Ansteuerbarkeit des Asynchronmotors zur Verfügung gestellt werden. Hierdurch kann sowohl ein vorteilhaftes Verhalten bei hohen Drehzahlen als auch eine Positionierung des Zentrifugenrotors erreicht werden.
Daher wird unabhängig von der beschriebenen Ausführungsform vorgeschlagen, eine Zentrifuge für biologisches Material, vorzugsweise eine Laborzentrifuge, zur Verfügung zu stellen, die als Antrieb für einen Rotor der Zentrifuge einen Asynchronmotor mit Vektorsteuerung aufweist. Der Asynchronmotor ist weiterhin mit Mitteln zum Positionieren des Rotors in einen vorgegebenen Drehwinkel um die Drehachse des Rotors ausgestattet. Vorzugsweise umfassen die Mittel einen Sensor zum Bestimmen des Drehwinkels des Rotors.
Es kann auch eine Regelung der Positionierung durch einen Asynchronmotor mit Drehzahlrückführung erfolgen. Es wird ein Verfahren mit modifizierter U/f-Kennliniensteuerung vorgeschlagen. In diesem Verfahren wird ein Ist-Stromwert abgegriffen und zu einem Drehzahlregler zugeführt. Die Regelung der Positionierung erfolgt dann mit Hilfe eingeprägter sinusförmiger Ströme.
Mechanische Positionierung der Zentrifuge mit Dorn
Weiterhin kann zur Positionierung ein nicht mit dem Zentrifugenrotor mitrotierbares Positionierelement verwendet werden, das zur Wechselwirkung mit zumindest einem mit dem Zentrifugenrotor mitrotierbaren Positioniergegenelement geeignet ist. Bei der Wechselwirkung kann es sich um einen mechanischen Eingriff, eine magnetische Wechselwirkung, oder um ein Lesen etwa einer Markierung handeln. Für die Wechselwirkung ist es vorteilhaft, wenn in einem ersten Schritt bereits eine Grobpositionierung etwa durch die Steuerung des Zentrifugenrotors erfolgt ist, so dass das Positioniergegenelement und das Positionierelement in einem Wechselwirkungsbereich zueinander stehen. Weiterhin ist es vorteilhaft, mehrere Positioniergegenelemente zur Verfügung zu stellen. Beispielsweise ist es vorteilhaft, für alle Positionen, in denen der Zentrifugenrotor positioniert werden soll, ein jeweiliges entsprechend angeordnetes Positioniergegenelement vorzusehen.
Ein Beispiel für ein Positionierelement 450 und ein entsprechendes Positioniergegenelement 124 ist in der Beschreibung des Greifers (siehe 8) in größerem Detail beschrieben; der Fachmann wird andere hier beschriebene Positionierelemente und -gegenelemente analog zu implementieren wissen, insbesondere solche, die nicht am Greifer, sondern beispielsweise an dem Zentrifugenkessel 222 oder an der Arbeitsplatte 2 des Apparates 1 befestigt sind.
Schlitten für Greifer und Pipettiereinheit
6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Schlittensystems 300 zum Bewegen der Greifereinheit 400 und der Pipettiereinheit 500. Das Schlittensystem 300 umfasst eine ortsfest gelagerte X-Schiene 312 und eine Y-Schiene 314. Die Y-Schiene 314 ist mit einem Gleitelement 318 mit der X-Schiene verbunden. Das Gleitelement 318 kann entlang der X-Schiene 312 in X-Richtung gleiten und somit die Y-Schiene 314 in X-Richtung bewegen.
Zur Bewegung der Y-Schiene 314 in X-Richtung ist ein Antrieb 316 und ein Antriebsband vorgesehen. Das Antriebsband ist auf zwei Rollen aufgehängt. Der Antrieb kann die Drehung einer der Rollen antreiben; die Drehung wird in eine Fortbewegung des Antriebsbands umgesetzt. Hierzu sind die Rollen und das Antriebsband vorzugsweise so geformt, dass ein Eingriff zwischen ihnen stattfindet, d.h. das Antriebsband ist ein Zahnriemen. Das Antriebsband ist über eine Befestigung mit der Y-Schiene fest verbunden. Durch die Befestigung erzeugt die Fortbewegung des Antriebsbands eine Bewegung der Y-Schiene entlang der X-Schiene, d.h. in X-Richtung.
Das Schlittensystem 300 umfasst weiterhin einen Schlittenkörper 320 (s. 1c). Der Schlittenkörper 320 ist entlang der Y-Schiene in Y-Richtung bewegbar. Zu diesem Zweck ist der Schlittenkörper mit einem Gleitelement 328 (s. 1c) verbunden, das entlang der Y-Schiene 314 gleiten und somit den Schlittenkörper in Y-Richtung bewegen kann. Ein Antrieb 326 ist zur Verfügung gestellt, um diese Bewegung anzutreiben. Das Gleitelement 328 und der Antrieb 326 sind analog zum Antrieb 316 der Y-Schiene entlang der X-Richtung gestaltet. Der Antrieb 326 ist mit der Y-Schiene verbunden und nicht mit dem Schlittenkörper 320 mit bewegbar. Die Antriebe 316 und 326 sind durch Schrittmotoren realisiert, so dass eine genaue Positionierung des Schlittenkörpers 320 in XY-Richtung möglich ist. Die Steuerung der Schrittmotoren ist mit 16 genauer beschrieben. Ein Flachbandkabel 309 verbindet das Schlittensystem 300 mit einer Steuereinheit; es entspricht dem in 16 gezeigten Verbindungskabel zwischen den Interfaces 871a und 871b.
Der Schlittenkörper 320 weist eine Aufhängung 340 für den Greifer 400 auf. Die Aufhängung erlaubt eine Bewegung des Greifers 400 in Z-Richtung. Hierzu umfasst die Aufhängung 340 eine Greiferschiene 345, entlang der der Greifer 400 in Z-Richtung bewegt werden kann (siehe 8). Weiterhin ist ein Antrieb 348 für diese Bewegung zur Verfügung gestellt, der analog zum Antrieb des Antriebsbands der Y-Schiene 314 einen Hubriemen 342 antreibt. Der Hubriemen 342 wird über zwei Rollen 346a, b umgelenkt und ist durch den Antrieb bewegbar. An dem Hubriemen 342 ist der Greifer 400 mit einer Klemm-Befestigung 443 befestigt, so dass er bei einer Fortbewegung des Hubriemens in Z-Richtung bewegt wird.
Weiterhin umfasst der Greiferschlitten eine Aufhängung 350 für die Pipettiereinheit 500. Die Aufhängung 350 erlaubt eine Bewegung der Pipettiereinheit in Z-Richtung analog zur Aufhängung 340 des Greifers 400. Insbesondere enthält die Aufhängung 350 einen Hubriemen 352, eine Schiene 355 (s. 7), entlang derer die Pipettiereinheit in Z-Richtung bewegt werden kann, Rollen 356a, b, um die der Hubriemen umgelenkt wird, und einen Hubantrieb 358 zum Antreiben einer Hubbewegung der Pipettiereinheit in Z-Richtung. Diese Elemente sind analog zu den entsprechenden Elementen für die Greifereinheit 400.
Durch diesen Aufbau sind die Greifereinheit 400 und die Pipettiereinheit 500 gemeinsam in der horizontalen Ebene, d.h. in X- und Y-Richtung bewegbar. Zusätzlich sind die Greifereinheit 400 und die Pipettiereinheit 500 unabhängig voneinander in der vertikalen Richtung, d.h. in Z-Richtung bewegbar.
Die Antriebe 316, 326 der Y-Schiene und des Schlittenkörpers und Antriebe 348, 358 der Greifer- und der Pipettiereinheit sind als Schrittmotoren ausgelegt. Home-Sensoren 319 (s. 1c), 329 (s. 6) sind vorgesehen (auch für die Antriebe 348, 358; nicht dargestellt), um das Erreichen einer Eichposition der jeweils angetriebenen Einheit festzustellen. Die Schrittmotoren und Home-Sensoren sind analog zu deren Beschreibung für den Greifer (8, 9) und von 16 gestaltet.
Pipettiereinheit
7 zeigt eine perspektivische Ansicht der Pipettiereinheit 500. Der Pipettiereinheit umfasst einen Pipettierkörper 501, der, wie auch in Verbindung mit 6 gezeigt ist, entlang der Schiene 355 in Z-Richtung bewegbar ist. Zu diesem Zweck umfasst der Pipettierkörper 501 einen Schlitten bzw. ein Gleit- oder Rollelement 545, das entlang der Schiene 355 in Z-Richtung gleiten kann, und eine Aufhängung 350 für die Bewegung des Pipettierkörpers 501 in Z-Richtung. Die Aufhängung 350 umfasst einen Hubriemen 352, die Rollen 356a, b und einen Antrieb 358 zum Antreiben des Hubriemens 352. Der Hubriemen ist mit einer Befestigung 543 an dem Pipettierkörper 501 befestigt. Der Antrieb 358 ist analog zum Antrieb 316 der Y-Schiene gestaltet. Der Antrieb 358 kann eine Bewegung des Gleitelements 545 entlang der Schiene 355 und somit des Pipettierkörpers 501 in Z-Richtung antreiben.
Die Pipettiereinheit 500 umfasst eine Pipettierspitzenhalterung 520 für Pipettierspitzen 730. In 7 ist eine Pipettierspitze 730 auf die Pipettierspitzenhalterung 520 aufgesteckt. Die Pipettierspitzen sind entfernbar aufgesteckt, d.h. sie können von der Pipettierspitzenhalterung 520 abgenommen oder auf diese aufgesteckt werden. Weitere Details zur Gestaltung der Pipettierspitzenhalterung sind in der Patentanmeldung EP 06010976.6 beschrieben, welche hiermit durch Verweis in die vorliegende Beschreibung aufgenommen ist. Darin wird eine Vorrichtung zur Halterung von Pipettierspitzen mit einem Koppelelement mit einer in axialer Richtung verlaufenden Längsachse vorgeschlagen.
Oberhalb der Pipettierspitzenhalterung 520 ist ein Kolbenrohr 518 angeordnet. Die Pipettierspitzenhalterung 520 ist so gestaltet, dass zwischen dem Inneren der Pipettierspitze 730 und dem des Kolbenrohrs 518 ein Gas- bzw. ein Druckaustausch möglich ist. Das Innere von Kolbenrohr 518 und Pipettierspitze 730 ist jeweils gegen den Außenraum so abgedichtet, dass ein Gasaustausch zwischen deren Inneren und dem Außenraum nur über die Pipettieröffnung 732 der Pipettierspitze 730 möglich ist. Ein Unterdruck in dem Kolbenrohr 518 relativ zum Außenraum wird auf die Pipettierspitze übertragen und führt dazu, dass Gas oder Flüssigkeit durch die Pipettieröffnung 732 in das Innere der Pipettierspitze 730 eingesaugt wird. Ein Überdruck in dem Kolbenrohr 518 führt auf analoge Weise dazu, dass Gas oder Flüssigkeit durch die Pipettieröffnung 732 aus dem Inneren der Pipettierspitze 730 ausgestoßen wird.
Zum Erzeugen von Unter- oder Überdruck umfasst die Pipettiereinheit 500 ein Kolbensystem 510. Das Kolbensystem umfasst einen Antrieb 512 und einen Kolbenschlitten 515a, der entlang einer Kolbenschiene 515b in Z-Richtung bewegbar ist. Das Kolbensystem umfasst weiter ein Übertragungssystem 514 zum Übertragen einer Drehbewegung des Antriebs 512 in eine Hubbewegung des Kolbenschlittens 515a. Das Übertragungssystem 514 ist als Schneckengetriebe gestaltet. Das Kolbensystem umfasst weiter einen Kolben 516, der mit einer Befestigung 517 an dem Kolbenschlitten 515a befestigt ist. Der Kolben 516 ist so in dem Kolbenrohr 518 angeordnet, dass er dieses gasdicht abschließt.
Das Kolbensystem umfasst weiter einen Home-Sensor 513, um eine Eichposition des Kolbenschlittens und somit des Kolbens festzustellen. Der Home-Sensor ist analog zu dem unten beschriebenen Home-Sensor 428 des Greifers (s. 9) gestaltet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Antrieb 512 des Hubelements ein Schrittmotor. Kann in dieser Ausführungsform ein Eich-Öffnungszustand ermittelt werden, so kann jeder Hubzustand des Kolbens durch Abzählen der Schritte des Schrittmotors ausgehend von dem Eich-Öffnungszustand ermittelt werden. Es besteht eine feste Relation zwischen dem Hub des Kolbens und dem Volumen der eingezogenen bzw. hinaus beförderten Flüssigkeit: Ist die Pipettieröffnung 732 in eine Flüssigkeit getaucht und wird der Kolben 516 gehoben, so erzeugt die Volumenvergrößerung des Gasvolumens in dem Kolbenrohr 518 einen.
Unterdruck in dem Inneren des Kolbenrohrs 518 und der Pipettierspitze 730. Durch den Unterdruck wird die Flüssigkeit durch die Öffnung 732 in die Pipettierspitze 730 eingezogen. Das Volumen der eingezogenen Flüssigkeit entspricht der Volumenvergrößerung des Gasvolumens in dem Kolbenrohr 518.
Enthält die Pipettierspitze 730 eine Flüssigkeit und wird der Kolben 516 in einer festen Höhe gehalten, so wird die Flüssigkeit in der Pipettierspitze gehalten.
Enthält die Pipettierspitze 730 eine Flüssigkeit und wird der Kolben 516 abgesenkt, so erzeugt die Volumenverringerung des Gasvolumens in dem Kolbenrohr 518 einen Überdruck in dem Inneren des Kolbenrohrs 518 und der Pipettierspitze 730. Durch den Überdruck wird die Flüssigkeit durch die Öffnung 732 aus der Pipettierspitze hinaus befördert. Das Volumen der hinaus beförderten Flüssigkeit entspricht der Volumenverringerung des Gasvolumens in dem Kolbenrohr 518.
Zur Aufnahme einer Pipettierspitze kann der Pipettierkörper 501 mit der Pipettierspitzenhalterung 520 über eine geeignete Pipettierspitze 730 bewegt werden, die sich in der Pipettierspitzenstation 720 befindet (siehe 1 und 12). Der Pipettierkörper 501, wird nach unten bewegt, so dass die Pipettierspitzenhalterung 520 in die Pipettierspitze mit einer Kraft von ca. 10-50 N hineingedrückt wird. Die Pipettierspitze wird dann beispielsweise durch Quetschung einer Dichtung an der Außenumfangsfläche der Pipettierspitzenhalterung 520 in dieser gehalten. Eine solche Dichtung ist in der EP-Anmeldung 06010976.6 beschrieben, auf die hier nochmals verwiesen wird.
Zum Abwerfen der Pipettierspitze 730 kann ein Abwurfsystem 740 für Abfall zur Verfügung gestellt werden, wie es in Aufsicht in 1b dargestellt ist. Das Abwurfsystem 740 umfasst eine Öffnung 742 mit einem Bereich 744 mit großem Querschnitt und einem Bereich 746 mit kleinem Querschnitt. Der große Querschnitt des Bereichs 744 ist so gewählt, dass die Pipettierspitze 730 hindurch gesteckt werden kann. Der kleine Querschnitt des Bereichs 746 ist so gewählt, dass die Pipettierspitze 730 nicht hindurch gesteckt werden kann, aber die Pipettierspitzenhalterung 520 hindurch gesteckt werden kann.
Zum Abwerfen wird die Pipettiereinheit 500 so bewegt, dass die Pipettierspitzenhalterung 520 mit der Pipettierspitze 730 über dem Bereich 744 mit großem Querschnitt ist. Die Pipettierspitzenhalterung 520 mit der Pipettierspitze 730 wird anschließend abgesenkt und die Pipettierspitze in die Öffnung 742 hinein gesteckt. Anschließend wird die Pipettierspitzenhalterung 520 mit der Pipettierspitze 730 in den Bereich 746 mit kleinem Querschnitt bewegt und die Pipettierspitzenhalterung 520 aus der Öffnung 742 hinausgezogen. Die Pipettierspitze 730 wird dabei z.B. an ihrer Oberkante durch einen Rand des Öffnungsbereichs 744 festgehalten und verbleibt somit unterhalb der Öffnung 742. Ist die Pipettierspitzenhalterung 520 komplett aus der Öffnung herausgezogen, so löst sich die Pipettierspitze 730 von ihr und fällt in einen Container für benutzte Pipettierspitzen, der unterhalb der Öffnung 742 angeordnet ist.
Im Folgenden wird der gesamte Bewegungsablauf zum Pipettieren beschrieben. Zum Pipettieren nimmt die Pipettiereinheit zunächst wie oben beschrieben eine Pipettierspitze auf. Die aufgenommene Pipettierspitze 730 wird nun mit dem Pipettierkörper 501 über den Behälter mit der aufzunehmenden Flüssigkeit bewegt und in diese hineingesenkt.
Es ist beim Pipettieren von Vorteil, wenn die Füllhöhe in dem Behälter bekannt ist oder vor dem Hineinsenken der Pipettierspitze 730 ermittelt wird. Hierzu kann eines der weiter unten beschriebenen Verfahren zur Füllstandsmessung, beispielsweise durch eine Ultraschall-Einheit 830, herangezogen werden. Dann kann im Allgemeinen und unabhängig von der beschriebenen Ausführungsform die Pipettierspitze 730 in Abhängigkeit der Füllhöhe in das Gefäß gesenkt werden. Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass die Abhängigkeit so gewählt werden kann, dass Tröpfchenbildung an der Pipettierspitze weitgehend vermieden werden kann.
Anschließend wird eine gewünschte Menge von Flüssigkeit in die Pipettierspitze 730 eingesaugt, die Pipettierspitze 730 über das Zielgefäß bewegt und eine gewünschte Menge der Flüssigkeit aus der Pipettierspitze in das Zielgefäß gegeben. Soll eine Kontamination der Pipettierspitze mit der Flüssigkeit in dem Zielgefäß vermieden werden, so ist es von Vorteil, wenn die Pipettierspitze in einer Höhe über dem Zielgefäß ist, die eine Berührung mit der Flüssigkeit in dem Zielgefäß oder mit der Wand oder Umrandung des Zielgefäßes vermeidet.
Grundsätzlich ist es von Vorteil, zur Vermeidung von Kontamination die Pipettierspitze 730 zu wechseln, wenn andernfalls das Risiko einer Kontamination oder Kreuzkontamination der Proben bestünde. Hierzu wird die Pipettierspitze in der Abfallabwurfstation 740 abgeworfen, wie oben beschrieben ist, und eine neue Pipettierspitze aufgenommen, wie oben beschrieben ist.
Greifereinheit
8 zeigt eine perspektivische Ansicht des Greifers 400. Der Greifer umfasst einen Greiferkörper 401, der, wie in 6 gezeigt ist, entlang der Schiene 345 in Z-Richtung bewegbar ist. Zu diesem Zweck umfasst der Greiferkörper 401 einen Schlitten 445 für eine Schiene 345, und eine Aufhängung 340 mit Hubriemen 342, Rollen 346a, b und einen Antrieb 348 analog zu entsprechenden Elementen der Pipettiereinheit 500 (siehe Beschreibung von 7).
Die Greifereinheit 400 umfasst einen Greifer 410 zum Greifen des Gefäßes 160. Eine Detailansicht des Greifers ist in 9 dargestellt. Der Greifer umfasst ein starres Greifergehäuse. Der Greifer umfasst weiterhin zwei Greifarme 416a, 416b. Die Greifarme sind an jeweils einer Achse 426a, 426b in dem Greifergehäuse 412 aufgehängt und können um die jeweilige Achse geschwenkt werden. Wenn die Greifarme in eine Verschlussrichtung geschwenkt werden, nähern sich die beiden Arme 416a, 416b in einem Greifbereich für das Gefäß aneinander an und können somit das Gefäß 160 an seinem Kragen 168 greifen. Um das Gefäß an seinem Kragen 168 zu greifen, sind zu dem Kragen 168 passende Aussparungen 417a, b in dem jeweiligen Greifbereich der Greifarme 416a, b vorgesehen.
Zum Greifen des Gefäßes 160 ist ein Antrieb 420 vorgesehen. Der Antrieb treibt einen Hub eines Hubelements 422 an. Durch den Hub des Hubelements werden zwei obere Schenkel des Greifelements auseinandergedrückt, so dass die unteren Schenkel, das heißt die Schenkel, die auf der anderen Seite der Achsen 426a, b als die oberen Schenkel liegen, zusammengedrückt werden. Die unteren Schenkel enthalten den Greifbereich für das Gefäß. Somit ist die beschriebene Bewegung eine Bewegung in Verschlussrichtung, und durch das Zusammendrücken der unteren Schenkel kann das Gefäß 160 gegriffen werden.
Zum Loslassen des Gefäßes 160 kann der Antrieb 420 das Hubelement 422 in eine entgegengesetzte Richtung bewegen, das heißt in der 9 nach oben bewegen. Dadurch werden die beiden oberen Schenkel der Arme 416a, 416b durch das Hubelement 422 weniger weit auseinandergedrückt. Dadurch kann die Feder bzw. das elastische Element 424 die beiden oberen Schenkel weiter zusammendrücken und somit die beiden unteren Schenkel weiter auseinander bewegen. Dadurch wird der Greifer in Öffnungsrichtung bewegt, und das Gefäß wird losgelassen.
Im Bild ist das elastische Element 424 als Druckfeder in einem unteren Schenkelbereich der Greifarme 416a, 416b dargestellt. Alternative Ausführungsformen sind jedoch möglich, in denen beispielsweise die Feder durch ein elastisches Zugelement in einem oberen Schenkelbereich realisiert wird. Hierbei ist darauf zu achten, dass das elastische Zugelement nicht mit dem Hubelement 422 auf unerwünschte Weise kollidiert. Dies ist beispielsweise dadurch möglich, dass das Zugelement als ein um die beiden oberen Schenkel umspannender elastischer Ring realisiert wird.
Um den Öffnungszustand des Greifers festzustellen, umfasst der Greifer 410 weiterhin einen Home-Sensor 428, der ein Sensorsignal liefert, das eine Information enthält, ob der Greifer geöffnet oder geschlossen ist. Zu diesem Zweck kann der Home-Sensor 428 beispielsweise eine Lichtschranke enthalten, deren optischer Weg je nach Greiferzustand durch einen Schenkel des Greifers unterbrochen wird oder nicht. Dadurch kann ein Eich-Öffnungszustand ermittelt werden, bei dem der Home-Sensor seinen Zustand wechselt, d.h. bei dem beispielsweise der optische Weg der Lichtschranke zwischen dem durchlässigen und dem unterbrochenen Zustand wechselt. In einer möglichen Ausführungsform ist der Eich-Öffnungszustand beispielsweise derjenige Öffnungszustand, bei dem der Greifer maximal geöffnet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Antrieb 420 des Hubelements ein Schrittmotor. Kann in dieser Ausführungsform ein Eich-Öffnungszustand ermittelt werden, so kann jeder Öffnungszustand des Greifers durch Abzählen der Schritte des Schrittmotors ausgehend von dem Eich-Öffnungszustand ermittelt werden. Weitere Home-Sensoren, wie sie beispielsweise in 16 dargestellt sind, haben eine analoge Funktion.
Der Greifer 410 umfasst weiterhin einen Deckelhalter 414. Der Deckelhalter 414 ist starr mit dem Greifergehäuse 412 verbunden, Der Deckelhalter 414 stellt einen Anschlag für einen Deckel 166 des Gefäßes zur Verfügung. Der Deckel 166 wird durch eine elastische Kraft eines Verbindungselementes 164, das den Deckel 166 mit dem Gefäß 160 verbindet, gegen den Anschlag gedrückt und somit in einer festen Position positioniert bzw. gehalten. Der Greifarm 416a umfasst weiterhin eine Aussparung, die so gestaltet ist, dass das Verbindungsstück 164 durch diese Aussparung hindurchreichen kann. Durch diese Aussparung und durch den Deckelhalter 414 wird eine Orientierung des Gefäßes 160 relativ zum Greifer 410 vorgegeben. Der Greifer kann jedoch auch ein Gefäß 160 greifen, das keinen Deckel 166 enthält. In diesem Fall ist eine solche Orientierung nicht vorgegeben.
Wieder Bezug nehmend auf 8 ist der Greifer 410 drehbar um eine Achse 436a angeordnet. Um die Achse 436a kann der Greifer 410 durch die Drehvorrichtung 430 gedreht werden. Die Drehvorrichtung 430 umfasst einen Drehantrieb 431, ein Antriebszahnrad 434, ein weiteres Zahnrad 436 und einen Home-Sensor 438. Der Drehantrieb 431 ist so angeordnet, dass er das Antriebszahnrad 434 antreibt. Das Antriebszahnrad 434 steht mit dem weiteren Zahnrad 436 in Eingriff. Der Greifer 410 ist mit dem weiteren Zahnrad 436 fest verbunden und gemeinsam mit diesem um die Drehachse 326a drehbar.
Der Drehantrieb 431 ist vorzugsweise als Schrittmotor ausgeführt, so dass ein gewünschter Winkel des Greifers 410 um die Drehachse 436a angesteuert werden kann. Der Home-Sensor 438 liefert eine Information, ob der Greifer 410 in eine Ursprungs- bzw. Eichposition gedreht ist und stellt damit einen Eichpunkt für die Steuerung des Schrittmotors 431 zur Verfügung. Die Funktion des Eichpunktes ist analog zur Funktion des oben beschriebenen Eich-Öffnungszustands der Greifarme 416a, b.
Der Greifer 400 ist vorzugsweise so gestaltet, dass eine Drehung durch die Drehvorrichtung 430 des Greifers 410 um mindestens 120 Grad möglich ist.
Der Greifer 400 umfasst weiterhin eine Positioniervorrichtung 450 für einen Gefäßhalter 120 der Zentrifuge 200. Die Positioniervorrichtung 450 umfasst einen Positionierdorn 452. Der Positionierdorn ist so gestaltet, dass er in eine entsprechende Positionieröffnung 124 eines Gefäßhalters 120 eingreifen kann. Allgemeiner ist ein Positionierelement 452 so gestaltet, dass es in ein Positioniergegenelement 124 des Gefäßhalters 120 eingreifen oder damit wechselwirken kann, z.B. durch elektromagnetische Kraft. Ein solcher Gefäßhalter mit Positionieröffnung für einen Positionierdorn ist beispielsweise in 10 dargestellt. Durch den Eingriff kann sichergestellt werden, dass der Greiferkörper 401 im Verhältnis zu dem Gefäßhalter 120 in einer definierten Position ist.
Die Positioniervorrichtung umfasst weiterhin einen Positionierkörper 451, der mit dem Positionierdorn 452 verbunden ist. Der Positionierkörper 451 ist entlang einer Positionierschiene 456 unabhängig vom Greiferkörper 401 in Z-Richtung bewegbar. Hierzu ist der Positionierkörper 451 mit einem Positionierschlitten 457 verbunden, der entlang der Positionierschiene 456 in Z-Richtung gleiten kann. Weiterhin ist der Positionierkörper durch eine Positionierfeder 458 mit dem Greiferkörper 401 über Befestigungen 458a, b verbunden. Die Positionierfeder 458 stellt eine Rückstellkraft für die Bewegung des Positionierkörpers 451 relativ zum Greiferkörper 401 zur Verfügung. Die Positionierfeder stellt sicher, dass beim Greifen des Gefäßes eine ausreichende Kraft vom Positionierdorn 452 auf das Positioniergegenelement 124 drückt, so dass der Eingriff zwischen diesen beiden Elementen sichergestellt ist. Bevorzugt beträgt die Kraft zwischen 1 und 10 N, vorzugsweise zwischen 1 und 5 N.
Unabhängig von der gezeigten Ausführungsform ist der Hub-Bereich der Feder (d.h. das Höhenintervall des Greiferkörpers 401 in z-Richtung relativ zu dem Gefäßhalter 120, in dem die Positionierfeder 458 das Positionierelement 452 auf das Positioniergegenelement 124 drückt) so gewählt, dass er an die Erfordernisse beim Entnehmen oder Einsetzen eines Gefäßes 160 aus bzw. in einen Gefäßhalter 120 angepasst ist. Beispielsweise ist es vorteilhaft, dass der Hub-Bereich so gewählt ist, dass ein Eingriff zwischen Positionierelement 452 und Positioniergegenelement 124 während der gesamten Phase des Entnehmens oder des Einsetzens eines Gefäßes 160 aus bzw. in eine Halteposition erfolgen kann, während der das Gefäß den Gefäßhalter berührt oder nicht vollständig aus dem Gefäßhalter entnommen ist oder erst teilweise eingesetzt ist.
Der Greifer 410 ist beispielsweise geeignet, folgende Gefäße für biologische Flüssigkeiten zu greifen:

– Spin Tube 160, Eppendorf Tube 170, oder ähnliche Gefäße ohne Deckel: Diese Gefäße werden von außen durch die Greifarme 416a, 416b gegriffen. Optional greifen eine oder mehrere Aussparungen 417a, 417b in einen Kragen der Gefäße ein.
– Spin Tube 160, Eppendorf Tube 170 mit Deckel 166, 176: Analog zu den Gefäßen ohne Deckel, zusätzlich fixiert der optionale Deckelhalter 414 den Deckel 166, 176 wie oben beschrieben.

Ein Gefäß für biologische Flüssigkeiten ist hierbei als ein Stück zum Aufnehmen einer solchen Flüssigkeit definiert, das mit dieser Flüssigkeit in Berührung kommt.
Zusätzlich kann der Greifer 410 und ein Gefäßhalter 120 so gestaltet sein, dass der Greifer den Gefäßhalter greifen kann. Hierzu ist eine Portion des Gefäßhalters zum Greifen durch den Greifer gestaltet. Beispielsweise kann abweichend von dem in 10 gezeigten Gefäßhalter eine Halteposition 150 so mit einem Kragen ausgestattet sein, dass der Greifer sie analog zu einem Gefäß greifen kann. Hierbei ist der Gefäßhalter vorzugsweise so gestaltet, dass ein optionaler Deckelhalter 414 das Greifen nicht behindert. Der Deckelhalter kann bei geeigneter Gestaltung des Gefäßhaters auch dazu benutzt werden, um eine Orientierung des Gefäßhaters, z.B. einen Drehwinkel um eine durch die Halteposition 150 definierte Achse, zu definieren.
Der Greifer ist geeignet, ein Gefäß 160 in ein anderes Gefäß 170 einzusetzen. Das Einsetzen geschieht analog zu dem Einsetzen des Gefäßes 160 in eine Halteposition 130, 150. Vorzugsweise befindet sich das andere Gefäß 170 in einer Halteposition 140 des Gefäßhaters 120. Vorzugsweise befindet sich der Gefäßhalter 120 in einer Zentrifuge 200.
Der Greifer ist geeignet, ein Gefäß 160 aus einem weiteren Gefäß 170 zu entnehmen. Das Entnehmen geschieht analog zu dem Entnehmen des Gefäßes 160 aus einer Halteposition 130, 150. Vorzugsweise befindet sich das weitere Gefäß 170 in einer Halteposition 140 des Gefäßhalters 120. Vorzugsweise befindet sich der Gefäßhalter 120 in einer Zentrifuge 200. Zusätzlich ist es vorteilhaft, eine Vorrichtung zum Fixieren des weiteren Gefäßes 170 in der Halteposition 140 während des Entnehmens zur Verfügung zu stellen. Eine solche Vorrichtung kann beispielsweise durch ein Drückelement realisiert sein (nicht dargestellt), das das weitere Gefäß 170 an einer oberen Seite oder an einer Kante des Gefäßes berührt und nach unten drückt. Ein solches Drückelement kann beispielsweise analog zu dem Positionierelement 452 durch eine Feder vorgespannt sein oder integral mit dem Positionierelement 452 geformt sein.
Die Antriebe 420, 431, 441 des Greifers sind, wie oben beschrieben, als Schrittmotoren ausgelegt. Home-Sensoren 428, 438, 448 sind vorgesehen, um das Erreichen einer Eichposition der jeweils angetriebenen Einheit festzustellen. Durch Abzählen der Schritte des Schrittmotors kann somit ausgehend von der Eichposition jede Position der jeweils angetriebenen Einheit ermittelt werden. Die Home-Sensoren 428, 438, 448 sind als Lichtschranken ausgelegt. Bei Erreichen der Eich-Position wird der optische Pfad der Lichtschranke unterbrochen.
Die Home-Sensoren können alternativ auch als Lichtschranken ausgelegt sein, bei denen bei Erreichen der Eich-Position der optische Pfad der Lichtschranke geöffnet wird, oder als Berührungssensoren oder andere Sensoren ausgelegt sein.
Erhitzer/Schüttler
13 und 14 zeigen eine Abbildung einer Einheit 600 zum Erhitzen und Schütteln von Proben oder Flüssigkeiten. Eine solche Einheit kann beispielsweise zum Durchführen der Lyse-Schritte eines Protokolls benutzt werden. Sie kann auch für andere Protokollschritte benutzt werden, in denen die Probe erhitzt und/oder geschüttelt werden soll. Gleichzeitig stellt die Einheit definierte Haltepositionen für das biologische Material zur Verfügung. Somit kann die Einheit 600 zum Erhitzen und Schütteln auch als Probenaufnahme des Apparats dienen.
Die Einheit 600 zum Erhitzen und Schütteln ist, wie in 13 gezeigt ist, mit einem Einsatz 602 für die Arbeitsplatte ausgestattet, der für die Höhe der Arbeitsplatte vorgesehen ist. Die Einheit 600 beinhaltet weiterhin einen Gefäßträger 610 mit 12 Gefäßhaltepositionen 612. Der Gefäßträger ist an das zu haltende Gefäß angepasst und ist in die Einheit 600 von Hand einsteckbar. Es können, falls mehrere verschiedene Arten von Gefäßen verwendet werden, verschiedene Typen von Gefäßträgern bereitgestellt werden. Der für ein vorgegebenes Protokoll jeweils passende Gefäßträger kann dann in die Einheit 600 eingesteckt werden. Zur einfacheren Zuordnung ist in diesem Fall der Gefäßträger mit einer Nummerierung versehen (siehe 14b, dort trägt der Gefäßträger die Nummer „2").
Der gezeigte Gefäßträger 610 ist für 12 Reaktionsgefäße (z.B. Eppendorf Tubes oder andere Gefäße) mit optionalem Deckel ausgelegt, die in zwei Reihen mit jeweils 6 Gefäßen angeordnet sind. Wie im Querschnitt von 14a ersichtlich ist, ist eine Reihe, d.h. 6 der Haltepositionen, für ein 1,5 ml-Format und die andere Reihe für ein 2 ml-Format ausgelegt. Der Gefäßträger 610 besitzt Deckelhaltepositionen 616 zur Aufnahme der Deckel der Reaktionsgefäße. Die Deckelhaltepositionen 616 können auch z.B. als Schlitze, Nuten oder Taschen gestaltet sein.
Der Gefäßträger 610 ist zusammen mit den gehaltenen Gefäßen bzw. den darin enthaltenen Proben einsetzbar und entnehmbar. Dadurch kann der Gefäßträger 610 außerhalb des Apparats bestückt werden. Der Gefäßträger kann so gestaltet sein, dass die Gefäße mit bloßen Händen einsetzbar und entnehmbar sind. Alternativ kann er so gestaltet sein, dass die Gefäße unter Benutzung zweier übereinander gezogener Laborhandschuhe einsetzbar und entnehmbar sind. Auch kann er so gestaltet sein, dass die Gefäße maschinell einsetzbar oder entnehmbar sind. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die Deckelhaltepositionen 616, falls vorhanden, so zu gestalten, dass ein gegebenenfalls vorhandener Deckelhalter 414 des Greifers 410 (s. 9) auf die Deckel zugreifen kann.
Der Gefäßträger 610 mit 12 Haltepositionen erlaubt das parallele Prozessieren von bis zu 12 verschiedenen Proben. Falls verschiedene Proben parallel prozessiert werden, ist es zur Vermeidung von Zuordnungsfehlern vorteilhaft, wenn der Gefäßträger eindeutig positioniert werden kann. Eine Vorrichtung zur eindeutigen Positionierung ist beispielsweise in 13 gezeigt. Darin sind in dem Gefäßträger 610 ein Orientierungselement 618, beispielsweise eine Schiene, eine Aussparung oder ein Schlitz, und im Schwingrahmen 634 ein entsprechendes Gegenelement 619 so angebracht, dass der Gefäßträger 610 nur in einer Orientierung in den Schwingrahmen 634 eingesetzt werden kann. Auch ist es vorteilhaft, die Haltepositionen 612 zur Vermeidung von Zuordnungsfehlern zu kennzeichnen, beispielsweise durch eine Nummerierung 613, wie in 14b gezeigt ist.
Weiterhin ist in 13 ein Heizsystem gezeigt, das ein Heizelement 622 und ein Wärmeübertragungselement 626 umfasst. Es erhöht die Effizienz des Heizsystems, wenn das Wärmeübertragungselement 626 und der Gefäßträger 610 so gestaltet sind, dass das Wärmeübertragungselement 626 direkt ein in den Gefäßträger 610 eingesetztes Gefäß berührt, wie in der Ausführungsform von 13 gezeigt. Vorzugsweise hat das Wärmeübertragungselement 626 eine Wärmeleitfähigkeit von λ > 30 W/(m × K), besonders bevorzugt von λ > 100 W/(m × K).
Das Wärmeübertragungselement 626 ist beispielsweise durch eine Schraubverbindung mit dem Erhitzer 600 verbunden. Bei einem Wechsel des Gefäßformates kann es ausgetauscht werden. Das Wärmeübertragungselement 626 kann alternativ auch als ein Teil des Gefäßträgers 610 gestaltet sein. Dieser Teil des Gefäßträgers kann dann ein thermisch leitfähiges Material, beispielsweise ein thermisch leitfähiges Metall, umfassen. Dadurch muss bei Wechsel des Gefäßformates nur der Gefäßträger 610 ausgetauscht werden.
In der gezeigten Ausführungsform können die Proben bis zu einer Temperatur von 70°C aufgeheizt werden. Die Aufheizzeit für den Bereich von Raumtemperatur bis 55°C liegt bei ca. 5 Minuten. Die geforderte Temperaturgenauigkeit für eine Flüssigkeit in einem Gefäß, das im Gefäßträger 610 eingesetzten ist, beträgt +/– 3 K (bei 55°C). Die Temperaturgenauigkeit bezieht sich auf verschiedene Abweichungen von der Zieltemperatur der Flüssigkeit, z.B. durch Abweichung des Erhitzers von der Zieltemperatur oder durch einen Temperaturunterschied innerhalb des Erhitzers.
Das Heizelement 626 ist ein elektrisches Heizelement mit einer Leistung von ca. 100 W. Darin sind zwei getrennte Heizkreise. Eine vorteilhafte Aufteilung der Leistung der Heizkreise beträgt 70 W für den ersten Heizkreis und 30 W für den zweiten Heizkreis.
Die Temperaturregelung ist in der Lage, einen Temperatursensor, beispielsweise vom Typ PT 1000, auszulesen. Die Heizung ist so dimensioniert, dass die oben genannten Spezifikationen hinsichtlich Aufheizzeit und Temperaturgenauigkeit erreicht werden können. Im Leistungskreis befindet sich eine Temperatursicherung in Serie geschaltet. Diese ist nicht selbstrückstellend. Eine aktive Kühlung ist in der gezeigten Ausführungsform nicht enthalten.
Der Gefäßträger 610 kann auch als Handschutz und als thermische Isolation gegenüber dem Heizsystem 620 ausgelegt werden. Das Risiko einer Verbrennung des Benutzers kann so vermieden bzw. verringert werden. Hierfür kann z.B. der Gefäßträger ein Greifteil aufweisen, das eine Wärmeleitfähigkeit von λ < 5 W/(m × K), besonders bevorzugt von λ < 2 W/(m × K) aufweist. Weiterhin kann der Gefäßträger 610 aus einem thermisch isolierenden Material, beispielsweise aus Keramik oder aus Kunststoff ausgeführt sein. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass die isolierenden Eigenschaften den Wärmeverlust dämmen. Als Kunststoff kann beispielsweise ein autoklavierbarer Kunststoff, der eine Autoklavierung von 20 Minuten bei 121°C toleriert, benutzt werden.
Der Lyseschritt von einigen Protokollen erfordert ein mechanisches Schütteln der Proben. Die Ausführungsform von 13 zeigt zu diesem Zweck ein Schüttelsystem 630, das in dem Schüttler/Erhitzer 600 integriert ist. Das Schüttelsystem 630 umfasst einen Antriebsblock 636, der an dem Apparat 1 befestigt ist, und eine Schwingplattform 632, die bewegbar ist und durch den Antriebsblock 636 in eine Schüttelbewegung relativ zu der Arbeitsplatte 2 versetzt werden kann. Auf der Schwingplattform ist das oben beschriebene Heizsystem 620 und der Gefäßträger 610 angebracht, so dass diese Elemente mit der Schwingplattform schüttelnd mitbewegt werden.
Der Antriebsblock 636 ist beispielsweise in Dokument EP 1 201 297 beschrieben. Er enthält einen elektrischen Antrieb zur Erzeugung der Schüttelbewegung, der eine kreuzförmige Anordnung von 4 diskreten Spulen umfasst. Sie werden als Schrittmotor angesteuert. Der Antrieb könnte aber auch ein beliebiger anderer elektrischer Antrieb sein. Unter der Schüttelbewegung ist eine hin- und her-schwingende Bewegung oder eine rotierende Schwerpunktsbewegung oder eine Kombination solcher oder ähnlicher Bewegungen zu verstehen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das Schüttelsystem 630 als Rotationsschüttler ausgeführt. Es erlaubt Amplituden der Schüttelbewegung von ca. 2 mm (peak to peak) und eine maximale Schüttelperiode bzw. Drehzahl von über 2000 Upm. Die Schüttelbewegung ist so gestaltet, dass Spritzer und damit auch eine Kreuzkontamination zwischen den Proben möglichst vermieden werden können. Zu diesem Zweck erfolgt die Schüttelbewegung in einer Ebene und weist nur eine geringe oder keine vertikale Komponente auf. Bei dem Schüttlesystem sind der Antriebsblock 636 und der Einsatz 602 für die Arbeitsplatte ortsfest relativ zur Arbeitsplatte; die übrigen in 13 gezeigten Elemente werden geschüttelt.
Es ist vorteilhaft, eine Abschirmung für die Probengefäße zur Verfügung zu stellen, damit Spritzer, die bei den Schüttelbewegungen entstehen könnten, abgefangen werden und nicht zu Kreuzkontamination führen. Eine Abschirmung kann durch eine geeignete Gestaltung des Gefäßträgers 610 mit Trennelementen, beispielsweise Trennwänden, realisiert werden. Solche Trennelemente sind nicht in 13 und 14 dargestellt. Sie können als in den Gefäßhalter 610 integrierte Trennwände zwischen benachbarten Gefäßhaltepositionen 612 realisiert werden. Die Trennwände können eine Höhe aufweisen, die mindestens der Höhe einer Oberkante eines für die Gefäßhaltepositionen 612 vorgesehenen Gefäßes entspricht, wenn das Gefäß in eine der Gefäßhaltepositionen eingesetzt ist. Bevorzugt ist die Höhe der Trennwand um 3 bis 7 mm höher als die Höhe der Oberkante des Gefäßes. Alternativ kann eine Abschirmung durch einen weiteren Aufsatz realisiert werden, der auf den Gefäßträgers 610 aufgesetzt werden kann und der Trennelemente zur Verfügung stellt. Vorzugsweise sind die Trennelemente so gestaltet, dass ein Zugriff auf die Gefäße durch die Pipettiereinheit 500 und/oder durch den Greifer 400 möglich ist.
Weiterhin ist es zweckmäßig, dass die Schwingplattform in einer definierten Ruheposition angehalten werden kann. Hierzu kann beispielsweise ein Elektromagnet in dem Schüttler angeordnet sein, der geeignet ist, die Schwingplattform an einen Anschlag zu bringen und an diesem in der definierten Ruheposition zu positionieren. Alternativ kann beispielsweise der Antriebsblock mit Mitteln zur Positionierung in der definierten Ruheposition ausgestattet werden, beispielsweise mit Schrittmotoren mit Home-Sensoren analog zu dem Antrieb des Greifers.
Weitere alternative Ausführungsformen für den Erhitzer/Schüttler 600 sind möglich. Beispielsweise kann nur das Heizelement ohne Schüttelsystem oder nur das Schüttelsystem ohne Heizelement benutzt werden, falls das jeweils andere System nicht erforderlich ist. Auch können weitere Funktionen hinzugefügt werden. So kann beispielsweise eine Kühlung verwendet werden, z.B. eine Luft-, Wasser-, oder thermoelektrische Kühlung. Die Kühlung kann auch mit der Kühlung für 230, 250 der Zentrifuge (siehe 3) kombiniert werden.
Weiterhin kann die Anordnung der Haltepositionen 612 variiert werden. In 13 und 14 ist eine Matrix von 6 × 2 Haltepositionen gezeigt, aber auch andere Anordnungen mit n × m Haltepositionen sind möglich. Weitere mögliche alternative Anordnungen sind beispielsweise eine kreisförmige oder eine hexagonale Anordnung.
Es ist besonders vorteilhaft, die Haltepositionen 612 des Gefäßträgers 610 so anzuordnen, dass sie der Anordnung von Haltepositionen in der Zentrifuge 200 entspricht. Dies hat den Vorteil, dass eine Zuordnung zwischen den Haltepositionen 612 des Gefäßträgers 610 und den Haltepositionen in der Zentrifuge besonders einfach ist. Insbesondere wenn der Gefäßträger 610 als Probenaufnahme für zu prozessierende Proben dient und wenn die Zentrifuge die prozessierten Proben zur Verfügung stellt, kann dadurch das Risiko von Zuordnungsfehlern verringert werden.
Die Anordnung der Haltepositionen 612 ist in der in 13 und 14 gezeigten Ausführungsform durch das Wärmeübertragungselement 626 vorgegeben. Ein alternatives Heizsystem beispielsweise durch ein Flüssigkeitsbad oder mit einem in dem Gefäßträger integrierten Wärmeübertragungselement kann jedoch auch eine größere Flexibilität für die Anordnung der Haltepositionen 612 ermöglichen.
Verbrauchsgüterstation
12 zeigt eine perspektivische Ansicht der Verbrauchsgüterstation für Verbrauchsgüter 700. Die Verbrauchsgüterstation umfasst eine Containerstation 710 für Prozessierflüssigkeiten, eine Pipettierspitzenstation 720 für Pipettierspitzen 730 und weitere Halterungen für Gefäße 714, 716 mit Prozessierflüssigkeit.
Die Containerstation für Prozessierflüssigkeit 710 umfasst sechs Haltepositionen für Container 712 mit Prozessierflüssigkeit. Je nach Protokoll können verschiedene Prozessierflüssigkeiten benutzt werden. Beispiele für benutzte Prozessierflüssigkeiten sind Pufferflüssigkeiten zum Durchführen von Bind-Wash-Elute-Schritten. Die Containerstation 710 umfasst weiterhin einen Griff 718 zum Entnehmen der Station 710 aus der Verbrauchsgüterstation für Verbrauchsgüter 700. Durch den Griff 718 wird außerdem eine eindeutige Orientierung vorgegeben, in der die Containerstation 710 in die Station 700 eingesetzt werden kann.
Die Verbrauchsgüterstation 700 weist weiterhin Haltepositionen für Container 716, 714 auf, die ebenfalls Prozessierflüssigkeit enthalten. Diese Container sind analog zu den Containern 712, jedoch sind sie für Prozessierflüssigkeit vorgesehen, die nur in geringen Mengen benötigt wird. Die Stationen 714 und 716 unterscheiden sich dadurch, dass die Station 714 Deckelhalter für einen Deckel des Gefäßes aufweisen. Somit können beispielsweise Eppendorf-Tubes als Gefäße darin eingesetzt werden. Im Gegensatz dazu weist die Station 716 keinen Deckelhalter auf und kann somit nur für Gefäße verwendet werden, die keinen bzw. einen Schraubverschluss aufweisen.
Des Weiteren ist in 12 die Pipettierspitzenstation 720 gezeigt. Sie ist aus der Verbrauchsgüterstation für Verbrauchsgüter entnehmbar. Die Pipettierspitzenstation 720 umfasst mehrere Haltepositionen für Pipettierspitzen 730. Im Bild sind zwei Pipettierspitzenstationen 720 gezeigt, die sich beispielsweise in der Art der in ihnen gehaltenen Pipetierspitzen unterscheiden können. Beispielsweise kann das Pipettiervolumen der Pipettierspitzen in beiden gezeigten Pipettierspitzenstationen unterschiedlich sein.
Um eine Erkennung der Art der Pipettierspitzen zu ermöglichen, weist die Pipettierspitzenstation 720 Markierungen 721, 722 auf. Diese Markierungen sind als hervorstehende Elemente ausgeführt, die beispielsweise mittels eines optischen Sensors detektiert werden können. Jede Markierung kann 1 Bit an Information transportieren, je nach dem, ob das hervorstehende Element vorhanden ist (1) oder ob es nicht vorhanden ist (0). Somit transportieren die Elemente 721, 722 zwei Bits an Informationen, das heißt, eine Information, die einer Zahl zwischen 1 und 4 entspricht. Somit können in der gezeigten Ausführungsform vier verschiedene lesbare Zustände unterschieden werden. Drei dieser Zustände sind verschiedenen Pipettierspitzentypen zugeordnet; der vierte Zustand steht für „Keine Pipettierspitzen vorhanden".
Eine alternative Form der Markierungen 721, 722 ist denkbar. Beispielsweise könnte die Markierung dadurch implementiert sein, dass Teile des Containers mit einer Oberfläche mit unterschiedlicher Lichtabsorption bzw. -reflektion beschichtet sind. Die Art der Markierung kann weiterhin beispielsweise durch eine Farbkodierung oder durch eine magnetisch lesbare Kodierung ersetzt werden. Auch ist die Anzahl der kodierten Bits in der gezeigten 12 variierbar. Beispielsweise könnten alternativ auch eine, drei, vier oder eine andere Zahl von auszulesenden Markierungen zur Verfügung gestellt werden.
Die Elemente 721, 722 sind punktsymmetrisch an beiden schmalen Seiten der Pipettierspitzenstationen ausgeführt. Dadurch ist die Markierung verdrehsicher angebracht, das heißt, sie kann unabhängig davon gelesen werden, in welcher der beiden möglichen Orientierungen die Pipettierspitzenstation 720 in die Verbrauchsgüterstation 700 eingesetzt ist. In 12 ist die Markierungsart dargestellt, die der Bit-Folge 1-1 entspricht, das heißt, beide Markierungen sind vorhanden.
Die Pipettierspitzenstation 720 umfasst weiterhin Aussparungen 724 und Stege 725. Die Stege 725 sind so gestaltet, dass sie in die Aussparungen 724 eingesteckt werden können und somit zwei benachbarte Pipettierspitzenstation 720 verbinden können, wie in 12 gezeigt ist.
Die Pipettierspitzenstation 720 umfasst weiterhin zwei gegenüberliegende Griffelemente 726, an denen sie zum manuellen Einsetzen und Entnehmen in/aus der Verbrauchsgüterstation 700 gegriffen werden kann. Beim Einsetzen klinken sich unterhalb der Griffelemente 726 angeordnete Hakenstücke in die Verbrauchsgüterstation 700 ein. Zum Entnehmen können die Hakenelemente durch Gegeneinanderdrücken der Griffelemente 726 wieder ausgeklinkt werden.
Die Verbrauchsgüterstation 700 weist des Weiteren Halterungen 708 auf, die es erlauben, die Station auf einfache Weise aus der Arbeitsplatte zu entnehmen bzw. in diese einzusetzen.
Abfallstation
Unterhalb des in 1 gezeigten Abfallabwurfsystems 740 befindet sich ein Aufnahmebehälter für Abfall, z.B. benutzte Pipettierspitzen oder Säulen oder andere Gefäße. Weiterhin ist optional ein Aufnahmebehälter für Abfallflüssigkeiten vorgesehen, der über eine eigene Öffnung in der Arbeitsplatte erreicht werden kann (nicht dargestellt).
Die Abgabe von Pipettierspitzen ist in Zusammenhang mit 7 beschrieben. Zur Abgabe von übrigem Abfall kann dieser durch die Öffnung 748 in den Aufnahmebehälter geworfen werden. Beispielsweise kann für das Prozessieren verwendete Flüssigkeit, die nicht mehr benötigt wird, durch die Öffnung 748 abgegeben, z.B. abpipettiert werden. Auch können nicht mehr benötigte Gefäße, z.B. Filtergefäße, durch die Öffnung 748 abgegeben werden.
Verschiedene Aufnahmebehälter sind vorzugsweise gemeinsam in einer Aufnahmevorrichtung für Abfall angeordnet, entweder als separate Behälter oder als ein gemeinsamer Behälter. Die Aufnahmevorrichtung kann so gestaltet sein, dass sie als Ganzes entnommen werden kann. Beispielsweise kann sie als Schublade gestaltet sein, die unterhalb des Displays 910 entnommen werden kann, wie dies für die Abfallstation 750 in 2a dargestellt ist.
Steuerung und Sensorik
15 zeigt in einer stark vereinfachten Schemazeichnung die Ansteuerung des Apparates zum Prozessieren von biologischem Material. Die Steuerung umfasst auf einer Platine 870' oder auf mehrere Platinen verteilt einen Rechner 870a', eine Ein- und Ausgabeeinheit 870b', Schnittstellen 870c' zur Kommunikation mit externen Geräten, und Schnittstellen 862' zur Ansteuerung von Teilen des Apparates 1, beispielsweise von Motoren, Schrittmotoren, Lichtschranken.
Der Rechner 870a' umfasst einen Prozessor, Arbeitsspeicher, ein Betriebssystem, vorzugsweise ein "embedded OS", und Programme zum Ausführen verschiedener Steuerungsfunktionen. Im Arbeitsspeicher sind unter anderem ein oder mehrere Protokolle sowie Parameter zum Durchführen der Protokolle gespeichert.
Die Ein- und Ausgabeeinheit oder Benutzer-Schnittstelle 870b' umfasst einen Grafikcontroller zum Ansteuern eines Displays 910 und eine Eingabe-Schnittstelle, beispielsweise um Eingaben über Tasten und/oder das Grafikdisplay, das als Touch-Screen realisiert sein kann, entgegenzunehmen. Die Schnittstelle 870c' kann beispielsweise eine Ethernet-Schnittstelle, eine USB-Schnittstelle, eine RS232-Schnittstelle, oder eine andere gebräuchliche Schnittstelle sein. Die Schnittstelle 870c' kann auch einen Webserver umfassen.
Die Schnittstellen 862' umfassen geeignete Ansteuerungs-Schnittstellen für verschiedene zu kontrollierende Geräte, beispielsweise Schrittmotoren. Die verschiedenen in 15 gezeigten ansteuerbaren Einheiten sind in der Beschreibung von 16 aufgelistet.
16 zeigt beispielhaft eine detailliertere Ansicht der Ansteuerung eines Apparates zum Prozessieren von biologischem Material. Die Ansteuerungseinheit von 16 kann beispielsweise in dem in 1c dargestellten Apparat verwendet werden. In diesem Fall ist die Hauptplatine 870 in dem Hauptkörper des Apparates, das heißt unter der Arbeitsplatte 2 untergebracht. Die Y-Platine 874 ist auf der Y-Schiene 314 angeordnet. Die Schlittenplatine 872 ist auf dem Schlitten 320 angeordnet. Die Greiferplatine 876 ist auf der Greifereinheit 400 angeordnet, und die Pipettierplatine 877 ist auf der Pipetteneinheit 500 angeordnet. Die Zentrifugenplatine 878 ist in der Zentrifugeneinheit 200 angeordnet. Die genannten Platinen entsprechen der Rechnerplatine 870' von 15. Die Hauptplatine 870 enthält einen Hauptrechner 870a, einen Grafikcontroller 870b, und Schnittstellen 870c, 870d, 870e. Weiterhin enthält sie Schnittstellen 862, 864 für verschiedene anzusteuernde Einheiten des Apparates. Weiterhin enthält sie eine Schnittstelle 871a zur Kommunikation mit der Schlittenplatine 872 über eine entsprechende auf der Schlittenplatine angebrachte Gegen-Schnittstelle 871b.
Der Hauptrechner 870a, die Grafik-Schnittstelle 870b, und die Interfaces 870c-e entsprechen den in 15 gezeigten Elementen 870a', 874b' und 870c'. Den Schnittstellen 870c-e fallen folgende Funktionen zu: Schnittstelle 870c ist ein USB-Host-Interface, das ein USB-Masterprotokoll beherrscht. Somit erlaubt die Schnittstelle 870c, beispielsweise über USB-Memorysticks neue Protokolle in den Speicher des Hauptrechners 870a zu laden. 870d bezeichnet eine serielle Schnittstelle (RS232), die beispielsweise für Wartungszwecke genutzt werden kann. Es ist alternativ möglich, die Schnittstellen 870c und d zusammenzufassen und ein beliebiges Protokoll, beispielsweise Ethernet bzw. TCP/IP, zu benutzen. Die Schnittstelle 870e (RS232) dient zur Kommunikation mit der Antriebsplatine 878 der Zentrifuge.
Der Hauptrechner 870a steuert, entweder direkt oder über die Schnittstellen 871a, 871b, verschiedene Schnittstellen 862 für Schrittmotoren und Lichtschranken an. Hierbei dienen die Lichtschranken in der Regel als Home-Sensoren für die Schrittmotoren, das heißt es erfolgt ein Signal oder ein Signalwechsel des Sensors, wenn das durch den Schrittmotor anzutreibende Teil sich an einer definierten Eich-Position befindet, beispielsweise indem ein an dem anzutreibenden Teil befestigtes Blockierteil die Lichtschranke unterbricht. Alternativ kann auch die Lichtschranke an dem zu bewegenden Teil befestigt sein. Auf diese Weise kontrolliert der Hauptrechner 870a insbesondere die jeweiligen Schrittmotoren und Home-Sensoren für die Bewegung der Y-Schiene in der X-Schiene 316, 319; für die Bewegung des Schlittens in der Y-Schiene 326, 329; für die Bewegung des Greifers entlang der Z-Achse 441, 448; für die Drehbewegung des Greifers 420, 428; für die Greiferbewegung der Greiferarme 431, 438; für die Z-Bewegung des Pipettierkörpers 541, 548; und für die Bewegung des Pipettierkolbenantriebs 512. Weiterhin kontrolliert der Hauptrechner 870a die Bewegung des Motors für den Erhitzer/Schüttler 636. Für diese Bewegung ist kein Home-Sensor erforderlich; eine optionale durch die Schnittstelle kontrollierbare Lichtschranke 850 kann jedoch für andere Zwecke benutzt werden. Über weitere Schnittstellen können weitere Lichtschranken 850, 852 angesteuert werden, beispielsweise für Konsistenzprüfungen und weitere Fehlererkennungen.
Weiterhin steuert der Hauptrechner die Motoren 234, 251 für die Belüftung der Zentrifuge, und über eine weitere Schnittstelle 864 das Heizelement 622 und einen Temperatursensor 624 des Erhitzers/Schüttlers 600. Die verschiedenen Schnittstellen für die verschiedenen Schrittmotoren sind auf verschiedene Platinen 870, 872, 874 verteilt.
Weiterhin steuert der Hauptrechner 870a über die Schnittstelle 870e die Antriebselektronik 878 der Zentrifuge 200. Die Antriebselektronik 878 umfasst notwendige Ansteuerungsmittel zum Ansteuern des Motors 218 der Zentrifuge, zum Öffnen des Zentrifugendeckels 240 über einen entsprechenden Öffnungsmechanismus 260 (nicht dargestellt), und beispielsweise des Türschlosses 269.
Auf der Greiferplatine 872 ist weiterhin ein eigener Rechner 872a vorgesehen, der mit dem Hauptrechner 870a kommuniziert. Der Rechner 872a dient der Ansteuerung eines Lichttasters 810 (s. a. 7), der einen optischen Sensor 810a und eine Lichtquelle 810b umfasst, und einer Ultraschall-Einheit 830, die einen Ultraschall-Sensor 830a und eine Ultraschall-Quelle 830b umfasst, über entsprechende Schnittstellen 866, 867. Der Rechner 872a umfasst weiterhin Treiber für die Ansteuerung weiterer Schrittmotoren 441, 420, 431, 541, 512 und zugehöriger jeweiliger Home-Sensoren 448, 428, 438, 548, 518 über jeweilige Schnittstellen 862.
Es ist vorteilhaft, den Apparat mit Sensoren zum Erkennen verschiedener Zustände des Apparates und seiner Bestückung auszustatten. Die Sensoren können beispielsweise für eine oder mehrere der folgenden Funktionen geeignet sein:

– Erkennung von Pipettierspitzen 730 in dafür vorgesehenen Haltepositionen, beispielsweise in einem Container 720 für Pipettierspitzen;
– Erkennung von Gefäßhaltern 120 in dafür vorgesehenen Positionen der Zentrifuge, d.h. es soll erkannt werden, welche Zentrifugenplätze durch einen Gefäßhalter belegt sind;
– Erkennung von Säulen 160 bzw. Gefäßen 170 oder Behältern 712, 714, 716 in dafür vorgesehenen Haltepositionen 130, 140, 150, 612, beispielsweise in einem Gefäßhalter 120 in der Zentrifuge 200 oder in einem Erhitzer/Schüttler 600 oder in einer Containerstation 710;
– Justage der Position beweglicher Teile, beispielsweise des Schlittens 300 oder des Greifers 400 oder der Pipettiereinheit 500, etwa um mechanische Toleranzen zu kompensieren;
– Erkennung einer Null- bzw. Home-Position eines Schrittmotors;
– Füllstandsmessung von Flüssigkeit oder von anderen Substanzen in einem Behälter 712, 714, 716 oder Gefäß 160, 170;
– Erkennen der Art und/oder des Aufnahmevolumens eines Gefäßes, beispielsweise einer Säule 160 oder einer Pipettierspitze 730.
– Prüfen des Gerätezustands, beispielsweise des Öffnungszustands von Deckeln wie dem Zentrifugendeckel 240 und der Haube des Apparats, oder des Füllzustands eines Abfallcontainers.

Insbesondere ist es vorteilhaft, Sensoren vorzusehen, die jeweils für mehrere der oben genannten oder von weiteren Funktionen geeignet sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden eine oder mehrere der oben genannten Funktionen durch einen Lichttaster 810, der an dem Schlitten 300, dem Greifer 400 oder der Pipettiereinheit 500 befestigt sein kann, realisiert. In der Ausführungsform von 6 ist beispielsweise der Lichttaster 810 an der Pipettiereinheit befestigt. Dadurch ist der Lichttaster über einen Bereich der Arbeitsfläche 2 bewegbar und in der Höhe verstellbar.
Vorzugsweise hat der Lichttaster eine Lichtfrequenz im roten oder infraroten Bereich, hat als Strahlart einen Laser oder einen Lichtkegel, und/oder ist mit Fremdlichtunterdrückung durch Signalmodulation sowie mit Hintergrundausblendung durch Triangulation ausgestattet. Somit kann der Lichttaster die Anwesenheit von Material mit bestimmten Reflexionseigenschaften, insbesondere bezüglich diffuser Reflexion im Bereich der Lichtfrequenz des Lichttasters, in einem Erkennungsbereich des Lichttasters erkennen.
Unter Erkennung von Stücken wie Pipettierspitzen, Säulen, Gefäßhaltern oder anderen Verbrauchsmaterialien wird die Erkennung von deren An- oder Abwesenheit in für das jeweilige Stück vorgesehenen Positionen des Apparates oder von deren Typ verstanden.
Zur Erkennung mehrerer Stücke kann wahlweise eine durchgängige Bewegung des Lichttasters erfolgen. Der Sensorspot wird dann beispielsweise zeilenweise über die jeweiligen Positionen gefahren. Während der Bewegung wird an der jeweils passenden Position eine Messung ausgelöst. Falls die mechanischen Toleranzen zwischen den Positionen für die Stücke und dem Sensor zu groß sind, kann zuerst eine Justage der Sensorposition, wie weiter unten beschrieben, vorgenommen werden. Falls die Messung in der Bewegung aufgenommen wird, muss die Messzeit kurz sein, vorzugsweise im Bereich einiger Millisekunden, etwa zwischen 2 und 100 ms. Alternativ kann zur Erkennung die Bewegung des Sensors angehalten werden.
Die Bewegung des Sensors ist so gewählt, dass sein Erkennungsbereich Punkte bzw. Positionen überstreicht, die für ein jeweiliges Stück, beispielsweise eine jeweilige Pipettierspitze oder einen Teil einer jeweiligen Pipettierspitze, vorgesehen sind. Hierbei sollte möglichst gewährleistet sein, dass der Spot des Sensors bei der Messung möglichst genau das zu erkennende Merkmal trifft. Bei Pipettierspitzen sollte beispielsweise nicht der Rand der Pipettierspitze getroffen werden, und der Spot sollte möglichst senkrecht in die Pipettierspitze einfallen.
Der Erkennungsbereich ist vorzugsweise auf einen Teil des Stücks gerichtet, das eine erhöhte Erkennbarkeit aufweist. Eine erhöhte Erkennbarkeit ist als ein erhöhter Signalunterschied zwischen dem Zustand „Stück anwesend" und „Stück abwesend" definiert. Der Teil mit erhöhter Erkennbarkeit weist somit ein Reflexionsverhalten oder ein sonstiges Signalverhalten auf, das sich von dem Signalverhalten unterscheidet, das in der jeweiligen Position detektiert wird, falls kein Stück dort anwesend ist. Der Lichtstrahl des Lichttasters oder einer anderen Strahlungsquelle weist vorzugsweise eine Spotgröße auf, die das 1,5-fache, bevorzugt das 1-fache oder das 0,7fache der in Richtung des Sensors sichtbaren Fläche des Teils mit erhöhter Erkennbarkeit nicht überschreitet. Es ist weiterhin bevorzugt, dass sich das Teil mit erhöhter Erkennbarkeit auf einer definierten Höhe im Verhältnis zum Sensor befindet.
Im Fall von Pipettierspitzen kann der Teil mit erhöhter Erkennbarkeit ein Fliess sein, der in der Pipettierspitze angebracht ist. Der Fliess ist üblicherweise weiß, kann jedoch auch eine andere Farbe haben. Im Fall eines Gefäßhalters kann der Teil mit erhöhter Erkennbarkeit ein Stück des Gefäßhalters sein, das beispielsweise mit einem besonders reflektierenden Material versehen ist. Im Fall von Säulen (spin tubes) kann der Teil mit erhöhter Erkennbarkeit eine Membran, eine Filtermembran oder ein Fliess sein. Im Fall von Gefäßen, z.B. Eppendorf-Tubes, kann der Teil mit erhöhter Erkennbarkeit ein Deckel, z.B. ein Klappdeckel, oder ein Gelenkelement oder ein Befestigungselement des Deckels sein.
Im Fall von Gefäßen oder Säulen ist es vorteilhaft zu berücksichtigen, dass diese auch mit einer Flüssigkeit beliebiger Farbe und beliebigen Flüssigkeitspegels gefüllt sein können. Auch kann ein Filz der Säulen eine beliebige Farbe haben. Daher ist es bevorzugt, einen Lichttaster mit Hintergrundausblendung zu deren Erkennung zu verwenden. Dieser wird auf eine erste Distanz gelernt und anschließend mit einer im Vergleich zur ersten Distanz geringeren zweiten Distanz über die Säule oder das Gefäß gefahren.
Die oben genannten Methoden und weitere Methoden sind geeignet, die Bestückung eines Apparates wie des in 1c gezeigten Apparates zu überprüfen. Beispielsweise kann der Apparat auf Vollständigkeit oder auf Konsistenz überprüft werden. So kann etwa die Bestückung der Zentrifuge 200 oder des Probenhalters in dem Erhitzer/Schüttler 600 überprüft werden.
Zum Prüfen der Bestückung des Apparates ist es vorteilhaft, für verschiedene Gefäßhaltepositionen zu registrieren, ob ein Gefäß darin anwesend ist. Somit kann auch die Gesamtzahl der in den Gefäßhaltepositionen als anwesend registrierten Gefäße ermittelt und gespeichert werden. Beispielsweise kann somit die Gesamtzahl der Gefäße in entsprechenden Haltepositionen von Gefäßhaltern 120 in dem Zentrifugenrotor 212 ermittelt werden. Aus der Gesamtzahl der Gefäße und aus ihren Positionen kann beispielsweise auch auf die Anzahl der Gefäßhalter 120 in der Zentrifuge 200 geschlossen werden, oder diese kann separat registriert werden. In Abhängigkeit der Gesamtzahl der in den Gefäßhaltepositionen als anwesend registrierten Gefäße wird dann eine Bedingung für die Verteilung der Gefäße in den Gefäßhaltepositionen ermittelt. Eine Bedingung kann etwa darauf abzielen, eine Unwucht beim Beladen der Zentrifuge 200 zu minimieren, wie weiter oben beschrieben ist. Anschließend wird überprüft, ob die Verteilung der in den Gefäßhaltepositionen als anwesend registrierten Gefäße der ermittelten Bedingung genügt.
Wie oben beschrieben, kann weiterhin durch einen optischen Sensor registriert werden, ob ein Gefäß in den Gefäßhaltepositionen anwesend ist. Somit kann zusätzlich durch den optischen Sensor die Anzahl von Probengefäßen in Probengefäßpositionen registriert werden. Die Probengefäßposition kann in dem Schüttler/Erhitzer 600 sein. Somit kann geprüft werden, ob die Anzahl von Probengefäßen mit der Gesamtzahl der als anwesend registrierten Gefäße vereinbar ist. Auch kann eine Zuordnung erstellt werden, die jeweils einem Probengefäß eine Gefäßhalteposition zuordnet, z.B. eine Gefäßhalteposition in der Zentrifuge 200.
Die Zuordnung kann beispielsweise jeweils einem Probengefäß eine Gefäßhalteposition zuordnen, in der ein Gefäß als anwesend registriert ist, oder sie kann jeweils einem Probengefäß eine Gruppe von Gefäßhaltepositionen zuordnen, wobei in mindestens einer Gefäßhalteposition aus der Gruppe ein Gefäß als anwesend registriert ist. Die Zuordnung kann auch erstellt werden, indem Anweisungen ausgegeben werden, um das Probengefäß in eine Probengefäßposition zu bringen, die der Gefäßhalteposition zugeordnet ist. Die Probengefäßposition kann beispielsweise der Gefäßhalteposition durch eine gemeinsame Kennzeichnung zugeordnet sein, oder der Gefäßhalteposition dadurch zugeordnet sein, dass die Anordnung von Probengefäßpositionen in einer Probengefäßstation der Anordnung von Gefäßhaltepositionen in der Zentrifuge entspricht. Die Zuordnung kann auch erstellt werden, indem eine Tabelle ausgegeben wird, die einer Probengefäßposition des Probengefäßes die jeweilige Gefäßhalteposition zuordnet.
Die optischen Sensoren erlauben es auch, die Bestückung des Apparates mit Verbrauchsgütern zu überprüfen. Solche Verbrauchsgüter können Gefäße oder biologische Stoffe sein. Insbesondere können es Pipettierspitzen, Spin-tubes, Eppendorf- tubes und biologische Flüssigkeiten, Enzyme, und/oder Pufferflüssigkeiten sein. Zu diesem Zweck wird die Anzahl von bereitgestellten Probengefäßen mit zu prozessierenden Proben registriert; in Abhängigkeit der Anzahl der bereitgestellten Probengefäße wird eine erforderliche Anzahl und/oder Menge eines Verbrauchsguts zum Prozessieren der Proben ermittelt, unter Umständen in Abhängigkeit des Protokolls ermittelt; die in dem Apparat vorhandene Anzahl und/oder Menge des Verbrauchsguts wird ermittelt; und die in dem Apparat vorhandene Anzahl und/oder Menge des Verbrauchsguts wird mit der erforderlichen Anzahl und/oder Menge des Verbrauchsguts verglichen. Es können auch aus der Ermittlung des Ist-Zustandes des Verbrauchgutes Hinweise für den Benutzer generiert und auf dem Bildschirm 910 ausgegeben werden, um den Soll Zustand zu erzeugen.
Zur Justage der Position beweglicher Teile können ebenfalls ein oder mehrere Lichttaster verwendet werden. Vorzugsweise wird der Lichttaster für die Erkennung von Stücken zur Positionierung verwendet. Ein oder mehrere Lichttaster sind in einer möglichen Ausführungsform an einer bewegbaren Einheit, beispielsweise dem Schlitten 300 oder dem Greifer 400 oder der Pipettiereinheit 500, befestigt und somit gemeinsam mit der Einheit bewegbar. Während der Bewegung der Einheit wird der Sensor über eine Markierung gefahren, deren Position definiert und bekannt ist. Dadurch wird die Position des Sensors und somit der bewegbaren Einheit ermittelt.
Die Markierung ist ein Element, das an einer definierten Position des Lichttasters ein Signal oder einen Signalunterschied des Lichttasters auslöst. Beispielsweise kann die Markierung durch eine Kante auf der Arbeitsfläche 2 realisiert sein, so dass auf einer Seite der Kante die Arbeitsfläche 2 im Erkennungsbereich des Lichttasters ist, und auf der anderen Seite nicht. Alternativ kann die Markierung durch eine Grenze zwischen zwei Oberflächen mit unterschiedlichem diffusem Reflexionsverhalten realisiert sein. Um eine Positionierung in mehreren Richtungen zu erlauben, können mehrere Kanten oder Grenzen, die entlang von mehreren (z.B. zwei zueinander orthogonalen) Richtungen verlaufen, verwendet werden. Dennoch ist im Fall eines nicht rotationssymmetrisch gebauten Sensors, etwa eines Lichttasters, typischerweise die Positionierung in verschiedenen Richtungen unterschiedlich genau. In diesem Fall können auch mehrere Lichttaster benutzt werden, die in verschiedene Richtungen orientiert sind, oder ein rotierbarer Sensor benutzt werden.
Durch Zählen einer Schrittzahl eines Schrittmotors kann die Position des bewegbaren Teils relativ zu der Positionsmarkierung ermittelt werden. Weiterhin kann die Positionierung redundant ausgelegt sein. Durch die Positionierung können mechanische Toleranzen kompensiert werden.
Es können auch andere Sensoren und Markierungen zur Positionierung benutzt werden. Beispielsweise kann als Sensor eine Magnetspule, eine Kamera oder eine Lichtschranke benutzt werden. Als Markierung wird dann beispielsweise ein induktives Leiterelement, eine Farbmarkierung oder ein Blockierteil für die Lichtschranke benutzt. Beispielsweise kann eine Lichtschranke benutzt werden, um zu erkennen, ob ein durch einen Schrittmotor bewegtes Teil sich in einer definierten Eich-Position (Home-Position) befindet. Ein solcher Sensor 438, ist etwa mit 8 und 16 beschrieben.
Alternativ kann auch der Sensor ortsfest angebracht und die Positioniermarkierung auf dem bewegbaren Teil angebracht sein. Bezug nehmend auf 1c kann beispielsweise eine Positionsmarkierung auf dem Zentrifugenrotor 212 oder auf dem Gefäßhalter 120 angebracht sein. Dann kann mit dem optischen Sensor eine Positionierung eines Drehwinkels des Zentrifugenrotors 212 erfolgen.
Zur Positionierung des Zentrifugenrotors 212 oder eines anderen beweglichen Teiles mit einer Positioniermarkierung kann auch ein beweglicher Sensor verwendet werden. Beispielsweise kann ein Sensor verwendet werden, der auf einer mit einem Schrittmotor bewegbaren Sensoreinheit wie etwa der Pipettiereinheit 500 angebracht ist. Die Positionierung des beweglichen Teiles erfolgt dann durch folgende Schritte:

– Eichen der Position der mit dem Schrittmotor bewegbaren Sensoreinheit, d.h. feststellen einer Home-Position der Sensoreinheit etwa durch Lesen einer ortsfesten Markierung mit Hilfe des optischen Sensors. Die Markierung kann etwa auf der Arbeitsplatte 2 sein.
– Bewegen der Sensoreinheit zu einer definierten Position in einem Bewegungsbereich des beweglichen Teiles (etwa bei der Zentrifuge 200); die definierte Position wird durch Zählen der Schrittzahl des Schrittmotors der Sensoreinheit erreicht.
– Bewegen des beweglichen Teiles, d.h. beispielsweise Rotieren des Zentrifugenrotors 212, bis durch den optischen Sensor festgestellt wird, dass eine Markierung auf dem beweglichen Teil, etwa eine mit dem Zentrifugenrotor mitrotierbare Markierung, in einer definierten Relation zu dem optischen Sensor ist.
– Berechnen, aus der definierten Relation, der Position des beweglichen Teils.

Alternativ kann auch die Position des beweglichen Teils festgestellt werden, indem die Sensoreinheit über den Bewegungsbereich des beweglichen Teils bewegt wird. Dabei wird die Position der Sensoreinheit durch Zählen der Schrittzahl des Schrittmotors aktualisiert. Sobald durch den optischen Sensor festgestellt wird, dass eine Markierung auf dem beweglichen Teil in einer definierten Relation zu dem optischen Sensor ist, kann aus dieser definierten Relation die Position des beweglichen Teils berechnet werden.
Eine Füllstandskontrolle zur Überprüfung des Füllstands von Gefäßen für biologische Materialien, insbesondere Flüssigkeiten, ist vorteilhaft, da ohne eine solche Füllstandskontrolle die Verantwortung, das Gerät mit ausreichenden Puffermengen zu versehen, dem Nutzer überlassen ist. Das Fehlerrisiko bzw. der Prüfaufwand für den Nutzer kann somit verringert werden.
Es können auch Füllstände von anderen Flüssigkeiten oder von festen Stoffen, z.B. Pulvern, überprüft werden. Insbesondere kann sichergestellt werden, dass sich die jeweiligen Füllstände innerhalb eines vorgegebenen Intervalls befinden. Auch kann mit den im Folgenden beschriebenen Methoden die Anwesenheit von solchen Stoffen überprüft werden.
Es kann mit einer Füllstandskontrolle beispielsweise sichergestellt werden, dass der Füllstand von Filtergefäßen (spin tubes) in der Zentrifuge nicht zu hoch ist. Dadurch kann eine Warnung ausgegeben werden, falls die Filtergefäße überfüllt sind. Auf diese Weise kann eine Verstopfung der Filtergefäße beim Zentrifugieren vermieden werden.
Zur Füllstandsmessung einer Flüssigkeit können verschiedene Methoden verwendet werden. Um Kreuzkontamination zu vermeiden, ist hierbei insbesondere eine berührungsfreie Methode vorteilhaft. Einige Methoden zur berührungsfreien Füllstandsmessung sind im Folgenden beispielhaft beschrieben:
Bei einer optischen Laufzeitmessung werden Lichtpulse über einen Lichtleiter in den Behälter eingekoppelt. Das reflektierte Licht an der Flüssigkeitsoberfläche wird von einer Photodiode detektiert. Die Zeitverschiebung zwischen Puls und Echo ist ein Maß für die Tiefe des Füllstandes.
Bei einer Ultraschallmessung wird ein Ultraschallimpuls von einem Piezoelement, etwa einer Piezokeramik, abgegeben. Der von der Flüssigkeitsoberfläche reflektierte Impuls wird zeitverzögert vom gleichen Piezoelement empfangen. Die gemessene Laufzeit ist ein Maß für den Abstand zwischen Sensor und Flüssigkeitsoberfläche. Hierbei ist es bevorzugt, einen Sensor mit ca. +/– 1mm Auflösung, vorzugsweise bei einer Sendefrequenz von ca. 250 kHz, zu verwenden. Weiterhin ist es bevorzugt, das System mittels einer Referenzfläche zu kalibrieren.
Bei einer kapazitiven Messung wird ein kapazitiver Sensorkopf solange in Richtung Flüssigkeitsoberfläche bewegt, bis ein Schaltpunkt des Sensors erreicht ist. Der Schaltpunkt wird dann erreicht, wenn die Kondensatorelektroden des Sensorkopfes nahe der Oberfläche sind.
Bei einer optischen Transmissionsmessung wird die Wellenlänge eines Lasers so gewählt, dass das Licht des Lasers in Abhängigkeit des Füllstandes absorbiert wird. Hierzu ist beispielsweise eine Wellenlänge im Bereich von ca. 1300 nm vorteilhaft. Die Absorption ist damit ein Maß für den Füllstand.
Bei einer optischen Winkelmessung wird ein Laserstrahl von der Flüssigkeitsoberfläche reflektiert. Mittels eines optischen Liniensensors wird der Reflektionswinkel und damit die Flüssigkeitsoberfläche bestimmt. In diesem Verfahren wird die Oberfläche des Stoffes in dem Gefäß durch den Laser oder durch eine sonstige Strahlungsquelle bestrahlt; die Strahlung, die von der Oberfläche der Flüssigkeit (oder auch eines festen Stoffes) reflektiert wird oder diffusiv zurückstrahlt, wird durch einen Strahlungsmesser gemessen; in Abhängigkeit der durch den Strahlungsmesser gemessenen Strahlung werden die Strahlungsquelle, der Strahlungsmesser und das Gefäß in eine räumliche Relation zueinander gebracht (z.B. durch Neigen der Strahlungsquelle), so dass ein erster Winkel zwischen einer Normalen zur Oberfläche des Stoffes und einem ersten Strahl, der von der Strahlungsquelle zu der Oberfläche des Stoffes geht, im Wesentlichen gleich ist einem zweiten Winkel zwischen der Normalen zur Oberfläche des Stoffes und einem von dem ersten Strahl reflektierten Strahl, der von der Oberfläche des Stoffes zu dem Strahlungsmesser geht; und sodann wird die Höhe der Oberfläche des Stoffes in Abhängigkeit der räumlichen Relation von Strahlungsquelle, Strahlungsmesser und Gefäß bestimmt.
Die Höhe der Oberfläche des Stoffes wird in der Regel unter Verwendung der Gleichheit von erstem und zweitem Winkel bestimmt. Das Bestrahlen erfolgt typischerweise durch einen gebündelten Strahl mit einem Bündeldurchmesser von 3 mm. Zu einer Winkelmessung ist es auch vorteilhaft, einen Lichttaster zu verwenden, der auch für andere Zwecke, etwa zur Positionierung und/oder zur Überprüfung der Bestückung benutzt wird.
Bei Verwendung eines Lichttasters, insbesondere eines optischen Reflexionslichttasters zur optischen Winkelmessung, sind insbesondere folgende Fehlerquellen zu berücksichtigen: Erstens können Oberflächenwellen vorhanden sein, die eine Reflexion des Lichts in alle Richtungen verursachen können. Dies kann zu Fehlsignalen im gesamten Bereich führen. Daher ist eine ausreichend lange zeitliche oder räumliche Mittelung über mehrere Wellenkämme der Oberflächenwellen vorteilhaft. Dadurch werden die Oberflächenwellen so gemittelt, dass ein Signalmaximum bei einem Reflexionswinkel auftritt, der weitgehend dem Reflexionswinkel einer glatten Oberfläche entspricht.
Weiterhin ist es bevorzugt, Reflexionen an den Wänden und dem Boden des Gefäßes zu filtern, da diese sonst die Messung verfälschen können. Dies ist möglich, wenn die Gefäßform bekannt ist.
Es ist weiterhin bevorzugt, Adhäsionskräfte zu berücksichtigen, vorzugsweise in Abhängigkeit der jeweiligen Flüssigkeit, deren Füllstand untersucht wird. Durch Adhäsionskräfte bildet sich im Gefäß bei den Wänden eine linsenähnliche Oberfläche. Wird diese Oberfläche nicht berücksichtigt, kann dies bei schmalen Gefäßen zu Fehlern führen. Um die Adhäsionskräfte zu berücksichtigen, ist es vorteilhaft, wenn die Spotgröße deutlich unterhalb eines inneren Gefäßquerschnitts liegt. Dann kann der Reflexionswinkel in Abhängigkeit von einer horizontalen Position gemessen werden. Durch Vergleich der Abhängigkeit mit einem Modell, das Adhäsionskräfte berücksichtigt, kann die Krümmung der Oberfläche bestimmt und kompensiert werden. Alternativ kann der Spot, falls er ausreichend klein ist, auch auf einer Mitte des Gefäßes positioniert werden, bei der die Oberfläche im Wesentlichen horizontal ist. Hierzu ist es bevorzugt, dass die Spotfläche weniger als ein Zehntel des Innenquerschnitts des Gefäßes ist.
Zum Erkennen der Art und/oder des Aufnahmevolumens eines Gefäßes kann eine Markierung ausgelesen werden, die entweder am Gefäß selbst oder an einem Container für das Gefäß befestigt ist. Beispielsweise kann eine solche Markierung durch die in 12 dargestellten Markierungsvorsprünge 721, 722 realisiert werden. Diese Markierung kann mit einem bewegbaren Lichttaster oder mit einer Lichtschranke oder mit einem anderen Sensor ausgelesen werden.
Als weiteres Beispiel kann die Größe des Gefäßes von der Größe einer Greifportion des Gefäßes abhängen. In diesem Fall kann die Größe des Gefäßes beim Greifen des Gefäßes ermittelt werden, indem die Amplitude der Schließbewegung eines Greifarms ermittelt wird.
Als weiteres Beispiel kann die Größe des Gefäßes von seiner Länge abhängen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn das Gefäß durch einen Greifer so gegriffen wird, dass es der Länge nach senkrecht gehalten wird, und wenn der Greifer in einer definierten Höhe über eine oder mehrere Lichtschranken 852 (siehe 1a) mit horizontalem Strahlgang bewegt wird. Je nach der Länge des Gefäßes und je nach Höhe einer jeweiligen Lichtschranke wird der Strahlgang der Lichtschranke durch das Gefäß unterbrochen oder nicht. Aus der Information, ob die Lichtschranke bzw. welche Lichtschranke unterbrochen wird, kann die Länge eingegrenzt bzw. bestimmt werden. Falls dies zur Bestimmung der Länge erforderlich ist, kann der Greifer auch mehrfach in verschiedenen Höhen über die Lichtschranke bzw. die Lichtschranken bewegt werden. Auch kann der Greifer über der Lichtschranke positioniert und in Richtung der Höhe bewegt werden, bis der optische Weg unterbrochen wird.
Benutzerschnittstelle, Bedienkonzept
Das Bedienkonzept des Apparates ist auf einfache und intuitive Bedienung hin ausgerichtet. Hierzu trägt insbesondere die Bedienungsführung des Apparates bei. Sie ist so gestaltet, dass möglichst wenige und möglichst intuitive Eingabeschritte zum Durchführen eines Protokolls benötigt werden, und dass für den Benutzer relevante Informationen in möglichst leicht zu erfassender Form dargestellt werden. Hierzu trägt beispielsweise bei, dass Einstellungen von häufig genutzten Protokollen gespeichert und direkt aufgerufen werden können, und dass selten zu verändernde Eingabefelder typischerweise übersprungen werden.
Die Bedienung des Apparates erfolgt im Wesentlichen mittels eines TFT-Touchscreens. Beispielsweise kann ein Touchscreen mit einer Auflösung von 240 × 320 Bildpunkten verwendet werden. Weitere Bedienelemente wie Tasten und Schalter sind optional möglich, z.B. für eine Not-Aus-Funktion oder für den Standalone-Betrieb (unabhängigen Betrieb) einzelner Module. Weiterhin weist der Apparat Schnittstellen für digitalen Datenaustausch auf, um beispielsweise Protokolle und Parameter zu laden oder zu speichern, um Diagnosedaten zu übertragen, um Software-updates (d.h. Software-aktualisierungen) durchzuführen oder um eine Fernsteuerung des Apparates 1 zu erlauben. In 16 sind zu solchen und ähnlichen Zwecken eine USB-Schnittstelle 870c und eine RS232- Schnittstelle 870d dargestellt.
Ein typischer Bildschirmaufbau der im Display (Bildschirm) 910 dargestellten Bedienungsführung ist in 17b gezeigt. Der gezeigte Bildschirm 930 weist eine Überschrift 932, ein Wertefeld, und verschiedene weitere Tasten („Standard" 937; „Speichern"; „Abbrechen") auf.
Die Überschrift 932 dient als Orientierung für den aktuellen Ort in der Benutzerführung, beispielsweise in einem Menu. In der Überschrift 932 werden zu lange Texte abgeschnitten. Dies wird durch mehrere Punkte dargestellt. Je nachdem ob der linke oder der rechte Teil des Textes wichtiger ist, wird rechts oder links abgeschnitten.
Das Wertefeld dient zum Verändern von Werten, im gezeigten Beispiel eines Puffervolumens. Es umfasst ein Auf/Ab-Steuerelement 938. Durch Drücken der Taste „+" des Steuerelementes 938 wird der Wert erhöht, durch Drücken der Taste „–" verringert. Die möglichen Grenzwerte 934, 935 werden dargestellt. Sobald ein Grenzwert erreicht ist, wird die entsprechende Taste des Steuerelementes 938 inaktiv.
Analog zu dem gezeigten Wertefeld kann ein Listenfeld (nicht dargestellt) zur Auswahl eines Elements aus einer fixen Anzahl von Elementen vorgesehen sein; beispielsweise zur Auswahl eines Protokolls aus mehreren Protokollen. Das Listenfeld weist in Analogie zu dem Steuerelement 938 Pfeiltasten auf, um ein gewünschtes Element zu wählen. Das jeweils aktuelle Element wird im Rahmen fett und in größerer Schrift dargestellt. Zum Listenfeld gehört auch eine Aktionstaste, die beschreibt, was mit dem gewählten Element geschehen soll. Die wahrscheinlichste Aktion wird ausgeführt, wenn die Darstellung des ausgewählten Listenelements direkt gedrückt wird.
Zu Beginn der Benutzung des Apparates wird ein Startbildschirm 920 dargestellt, wie er in 17a dargestellt ist. Der Startbildschirm 920 entspricht nicht vollständig dem oben beschriebenen Bildschirmaufbau von 17b. Er enthält zwei Schnellstart-Tasten 924, Protokoll-Tasten 922 sowie eine „Werkzeuge"-Taste 926 für den Zugang zu Geräteeinstellungen und zu weiteren Funktionen. Sobald eine Taste auf dem Startbildschirm betätigt wird, gelangt man in das entsprechende Menu.
Die Schnellstart-Tasten 924 zeigen das zuletzt gestartete Protokoll (linke Taste) und das zweitletzte Protokoll (rechte Taste). Mehr als zwei Schnellstart-Tasten können vorgesehen sein. Die Beschriftung der Schnellstart-Tasten 924 ändert sich jeweils, nachdem ein Protokoll gestartet wurde. Soll ein Protokoll einer Schnellstart-Tasten angepasst werden, kann die entsprechende Schnellstart-Taste 924 lange betätigt werden.
Einzelne freigegebene Parameter der Protokolle können verändert werden. Ein Protokoll mit angepassten Parametersätzen kann gespeichert werden und anschließend über ein Listenfeld ausgewählt werden. Der Parametersatz kann anschließend durch eine „Optionen"-Taste angepasst werden.
Beispielhaft ist in 18a und 18b ein typischer Bedienungsablauf zum Durchführen eines Protokolls dargestellt. Der erste Bildschirm 920 ist der in 17a gezeigte Startbildschirm. Wird der Schnellstartknopf gedrückt 911, so erscheinen ein oder mehrere Bildschirme 940 mit Anweisungen 946 für die Bestückung des Apparates mit Verbrauchsmaterialien und für weitere Protokollvorbereitungen.
Der dargestellte Bildschirm 940 zeigt für verschiedene Positionen 942 des Containers 710 für Pufferflüssigkeiten die für das angegebene Protokoll erforderlichen Flüssigkeiten und Flüssigkeitsstände 944. Gezeigt ist in 18a ein Übersichtsbildschirm 940. Hierin sind die Flüssigkeiten durch eine Farbe codiert und die erforderlichen Flüssigkeitsstände grafisch dargestellt. Detaillierte Informationen zum Bestücken werden durch Drücken der Taste „Weiter" ausgegeben (nicht dargestellt). Durch Drücken der Taste „Überspringen", wird dieser Teil der Benutzerführung übersprungen.
Sobald der Zentrifugendeckel geöffnet wird, zeigt die Benutzerschnittstelle darüber hinaus Anweisungen zum Beladen der Zentrifuge an (nicht dargestellt).
Im gezeigten Beispiel wird die Taste „Überspringen" gedrückt 911. Der darauf folgende dritte Bildschirm 950 von 18a zeigt eine Übersicht über die durchzuführenden Protokollschritte. Die Schritte werden als Elemente eines Fortschrittsbalkens 951 dargestellt. Im dargestellten Bildschirm werden die folgenden Protokollschritte gezeigt: Initialisierung, Lyse, Inkubation, Lyse, Binden. Aus Platzgründen nicht darstellbare weitere Schritte werden nicht angezeigt, zeitlich alternierend angezeigt, oder durch ein Element wie z.B. Punkte angedeutet (nicht dargestellt), wobei durch Berühren des Elements die weiteren Schritte angezeigt werden können.
Mittels der Taste „Editieren" können veränderbare Parameter des Protokolls, z.B. Puffertyp, -menge, Doppelelution, Ausgangsvolumen, RNase-Behandlung usw., angepasst werden. Durch Drücken 911 der Taste „Start" wird die Durchführung des Protokolls in Gang gesetzt.
Die während der Durchführung des Protokolls angezeigten Bildschirme 950 sind in 18b gezeigt. Darin ist die geschätzte Restzeit 954 angezeigt sowie der aktuell durchgeführte Protokollschritt 952 in einer Fortschrittsanzeige hervorgehoben. Der Protokollablauf kann jederzeit abgebrochen, jedoch nicht wieder fortgesetzt werden. Die Abbruch-Taste ist keine Not-Aus-Taste. Verschiedene Vorgänge werden vor dem endgültigen Programmstopp abgeschlossen und die Achsen fahren in ihre Ausgangslage zurück.
Weiterhin können die Zentrifuge und der Shaker allein, d.h. unabhängig von Protokollen betrieben werden. Diese Funktionen sind beispielsweise über das Werkzeuge-Menu 926 des Startbildschirms von 17a oder über eine eigene Taste zugänglich.
Verschiedene Geräteeinstellungen können nach Drücken der Taste „Werkzeuge" 926 im Startbildschirm (s. 17a) vorgenommen werden. Daraufhin erscheint ein Menu mit folgenden Einstellungsoptionen.

– Benutzung der Zentrifuge 200 unabhängig von Protokollen;
– Erhitzen und/oder Schütteln unabhängig von Protokollen;
– Wartung, z.B. Rückstellung beweglicher Teile; Öffnen oder Schließen des Zentrifugendeckels;
– Einstellungen, z.B. Bildschirmhelligkeit, Tonsignale;
– Systemsteuerung, z.B. Abspeichern von Log-Dateien, Geräteeigenschaften (Seriennummer, Ausstattung, etc.), Aufspielen von Updates; und
– Systemeinstellungen, z.B. Temperatur, Spannung, Fehlermeldungen, usw.

Die Reihenfolge der Menupunkte kann sich nach der Häufigkeit der Anwendung richten: Je häufiger eine Funktion benötigt wird, desto weiter oben erscheint sie im Menu. Grundsätzlich steht auch eine Taste „Standard" zur Verfügung. Mit dieser Taste werden Standardwerte für ein gewähltes Element gesetzt.
Der Apparat besitzt eine USB-Schnittstelle 870c, die als USB-Master konfiguriert ist. Damit können Daten von einem USB-Memorystick (Speicherstick) gelesen und darauf geschrieben werden. Der USB-Memorystick kann somit auch als Medium zwischen einem PC und dem Apparat dienen. Alternativ kann auch eine andere Schnittstelle, z.B. Ethernet oder RS232 benutzt werden, und weitere Funktionen wie z.B. ein Webserver realisiert werden.
Die folgenden Daten können über die USB-Schnittstelle mit dem. USB-Memorystick ausgetauscht werden:

– Protokolle (laden und speichern einzelner Protokolle oder mehrerer Protokolle simultan);
– Geräteinformationen sichern (z.B: Diagnoseinformationen, Log-Dateien mit Servicedaten oder Fehlerdaten, Status-Dateien usw.); und
– Update (Aktualisierung) der Firmware oder von Software.

Darüber hinaus können Protokolle und weitere Dateien gelöscht werden (einzelne Protokolle oder mehrere Protokolle simultan). Protokolle sind als SPS-Algorithmen gesichert und werden als xm1-Datei gespeichert.
Jedem Typ von Dateien (z.B. zu ladende bzw. zu speichernde Protokolle, von Firmware usw.) ist in der Verzeichnisstruktur des USB-Memorysticks jeweils ein Verzeichnis mit vorgegebenem Namen zugeordnet. Das Übertragen der Dateien von oder zu dem USB-Memorystick erfolgt durch ein eigenes Assistenten-Programm, das ein eigenes Menu zur Verfügung stellt. Der Benutzer hat die Wahl, auf dem Zielgerät vorhandene Dateien zu überschreiben oder nur die nicht bereits vorhandenen Dateien zu übertragen.
Weitere Service-Funktionen können ausgeführt werden, wenn der Apparat mit einem PC über die RS232-Schnittstelle 870d verbunden ist, der mit einer speziellen Service-Software ausgerüstet ist.
Die Bedienung ist auf einen möglichst einfachen Gebrauch für die häufigsten Anwendungsfälle ausgelegt. Dies sind üblicherweise das Aufspielen von neuen Protokollen und das Löschen von Protokollen.
Protokolle
Im Folgenden werden anhand eines Beispielprotokolls Teilschritte geschildert, die bei dem Prozessieren von biologischem Material in einem Apparat mit oben beschriebenen Teilmodulen durchgeführt werden können.
Zunächst wird, wie in 18a gezeigt, ein gewünschtes Protokoll ausgesucht und gegebenenfalls werden Protokollparameter ausgewählt. Der Apparat gibt dann Hinweise 940 zum Bestücken des Apparates. Gemäß diesen Anweisungen wird der Apparat von Hand bestückt. Alternativ erfolgt die Bestückung automatisch oder teilautomatisch. Insbesondere werden bestückt:

– die Verbrauchsgüterstation 701 (siehe 12) mit Verbrauchsgütern wie Pipettierspitzen 730 und Behältern mit Pufferflüssigkeit 712, 714, 716;
– die Zentrifuge 200 mit geeigneten Gefäßhaltern 120 und Gefäßen 160, 170;
– der Erhitzer/Schüttler 600 mit Probengefäßen 170. Die zu prozessierenden Proben sind in den Probengefäßen 170 enthalten.

Alternativ kann die Bestückung beispielsweise durch Einsetzen einer vorbereiteten Station 701 bzw. eines Gefäßträgers 610 in den Apparat erfolgen.
Anschließend wird die Bestückung durch den Apparat auf Konsistenz und Vollständigkeit überprüft. Wie weiter oben beschrieben ist, kann die Überprüfung beispielsweise durch einen über die Arbeitsplatte bewegbaren Lichttaster 810 und/oder durch eine Ultraschall-Einheit 830 vorgenommen werden. Aus der Überprüfung können auch weitere Prozessparameter (z.B. Anzahl der zu prozessierenden Proben aus der Anzahl der detektierten Probengefäße 170) abgeleitet werden.
Anschließend werden Protokollschritte zum Prozessieren der Proben durchgeführt. Beispielhaft wird die automatisierte Durchführung eines Protokolls zum Reinigen von Biomolekülen aus Zellen beschrieben, das aus den Schritten Lyse, Pelletieren, Binden, Waschen, Elution besteht. Die Prozessierung kann auch weitere Protokolle umfassen, wie sie beispielsweise in den Publikationen "QIAGEN Bench Guide", dem "QIAGEN Guide to Template Purification and DNA Sequencing" und dem „QIAGEN QIAprep^® Miniprep Handbook" (Second Edition, June 2005) beschrieben sind. Weiterhin können die durchgeführten Protokollschritte nur einen Teil der Schritte umfassen bzw. zusätzlich zu diesen oder statt dieser weitere Schritte umfassen.
Für den Protokollschritt „Lyse" wird das Probenmaterial manuell mit dem Probengefäß in den Erhitzer/Schüttler transferiert oder optional durch den Greifer 400 oder die Pipettiereinheit 500 in diesen transferiert. Pufferflüssigkeit wird zu dem Probenmaterial hinzupipettiert. Hierbei kann für alle Proben die gleiche Pipettierspitze benutzt werden, falls z.B. durch eine ausreichende Höhe der Pipettierspitze sichergestellt ist, dass die Pipettierspitze beim Hineinpipettieren nicht kontaminiert wird.
Durch Schütteln des Erhitzers/Schüttlers werden die Pufferflüssigkeit und das Probenmaterial durchmischt. Die Probe wird optional durch Erhitzen im Erhitzer/Schüttler auf eine definierte Temperatur gebracht und während eines vorgegebenen Zeitintervalls auf der Temperatur gehalten (Inkubation). Optional werden weitere Pufferflüssigkeiten zugegeben. Die gewünschten Biomoleküle sind nun in der Pufferflüssigkeit gelöst (Lysat).
Anschließend wird das Lysat durch Pipettieren in die Zentrifuge transferiert, wie zu 7 beschrieben ist. Für jede Probe wird eine eigene Pipettierspitze benutzt und anschließend in der Abfallabwurfstation 740 abgeworfen.
Optional folgt ein Pelletier-Schritt. Hierbei wird die Probe zentrifugiert, um eine verbesserte Trennung von Lysat und Zelldebris zu erreichen. Hierzu wird die Probe durch Pipettieren in ein Gefäß in der Zentrifuge transferiert. Ein solches Gefäß kann beispielsweise ein in einer Halteposition 140 gehaltenes Eppendorf-Gefäß 170 sein oder ein mit einem Gefäßhalter 120 integrales Gefäß 150 (siehe etwa 11c). Alternativ kann das Probengefäß 170 mit der Probe darin durch den Greifer 400 in eine Halteposition 140 in der Zentrifuge transportiert werden. Anschließend wird die Probe in der Zentrifuge 200 zentrifugiert, so dass sich der Zelldebris überwiegend am Gefäßboden sammelt. Beim Zentrifugieren wird jeweils der Deckel 240 der Zentrifuge durch die Deckelsteuerung 260 verschlossen. Im Anschluss wird er wieder geöffnet, um einen Zugriff auf das Innere der Zentrifuge zu erlauben.
Es folgt ein Binde-Schritt. Hierin wird das Lysat durch Pipettieren in ein Filtergefäß 160 bzw. in ein Gefäß 160 mit Trägermaterial, beispielsweise einer Membran, transferiert. Der Teil des Lysats am Gefäßboden, der einen erhöhten Zelldebris-Anteil aufweist, wird nicht transferiert.
Das Gefäß 160 mit Trägermaterial befindet sich in einer Halteposition 130 (oder 150) des Gefäßhalters 120. Durch Zentrifugieren wird das Lysat durch das bzw. entlang des Trägermaterials gepresst, wobei die Biomoleküle bevorzugt an dem Trägermaterial verbleiben. Das restliche Lysat wird in ein Waste-Volumen 122 des Gefäßhalters 120 gespült (siehe 11c).
Es folgt ein Wasch-Schritt: Nach Zugabe von ein oder mehreren Waschflüssigkeiten in das Gefäß 160 durch die Pipettiereinheit 500 wird das Gefäß 160 zentrifugiert, um die Waschflüssigkeit durch bzw. entlang des Trägermaterials zu pressen. Dadurch werden unerwünschte Bestandteile vom Trägermaterial gelöst. Die Waschflüssigkeit mit den gelösten Bestandteilen wird in das Waste-Volumen 122 des Gefäßhalters 120 gespült. Optional können Waschschritte wiederholt werden.
Um den Elutions-Schritt vorzubereiten, folgt ein Transfer des Gefäßes 160. Im Allgemeinen und unabhängig von den übrigen Protokollschritten wird das Gefäß 160 vor dem Schritt Elution durch den Greifer in ein weiteres Gefäß 170 zur Aufnahme von biologischem Material, insbesondere einer Flüssigkeit, transferiert. Vorzugsweise wird das Gefäß durch einen Greifer 400 transferiert. Der Greifer hat bevorzugt einige der in Zusammenhang mit 6, 8 und/oder 9 beschriebenen Merkmale. Besonders bevorzugt ist das weitere Gefäß 170 in einer Zentrifuge 200 angeordnet, und ganz besonders bevorzugt ist das weitere Gefäß 170 in einer Halteposition 140 eines Gefäßhalters 120 in der Zentrifuge entnehmbar angeordnet. Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Gefäß 160 eine Austrittsöffnung zum Austreten der Flüssigkeit aufweist, und dass das Gefäß 160 nach dem Transferieren so in Bezug auf das weitere Gefäß 170 angeordnet ist, dass während des Zentrifugierens durch die Austrittsöffnung des Gefäßes 160 austretende Flüssigkeit in dem weiteren Gefäß 170 gesammelt wird.
Es wird im Folgenden nicht einschränkend angenommen, dass das zu transferierende Gefäß 160 in einer ersten Halteposition 130, und dass das weitere Gefäß 170 in einer zweiten Halteposition 140 eines Gefäßhalters 120 in der Zentrifuge angeordnet sind (siehe 11c). Dann kann von den übrigen Protokollschritten unabhängig ein Gefäßtransfer durch den Greifer in ein weiteres Gefäß beispielsweise folgendermaßen implementiert werden: Die Greifereinheit 400 wird in Relation zu dem Gefäßhalter 120 positioniert, wobei das Positionierelement 452 mit dem Positioniergegenelement 124 des Gefäßhalters wechselwirkt, wie in der Beschreibung von 8 und 9 illustrierend erklärt ist. Der Greifer 410 wird, falls notwendig, durch den Antrieb 431 um die Achse 436a geschwenkt, so dass der Greifer das Gefäß 160 greifen kann. Er greift das Gefäß und entnimmt es aus der Halteposition 130. Der Greifer 410 wird durch den Antrieb 431 um die Achse 436a geschwenkt. Schließlich setzt der Greifer das Gefäß 160 in das weitere Gefäß 170 ein und lässt das Gefäß los. Während des gesamten Ablaufs dieser Bewegung ist es bevorzugt, dass das Positionierelement 452 mit dem Positioniergegenelement 124 des Gefäßhalters wechselwirkt. Dies kann beispielsweise durch die Feder 458 sichergestellt werden.
Alternativ kann das Gefäß 160 auch von einer ersten Halteposition 130 eines ersten Gefäßhalters 120 in ein weiteres Gefäß 170 transferiert werden, wobei das weitere Gefäß in einem weiteren Gefäßhalter in der Zentrifuge angeordnet ist, der von dem ersten Gefäßhalter 120 verschieden ist. Dann muss zwischen dem Entnehmen und dem Einsetzen ein weiterer Schritt Positionieren der Greifereinheit in Bezug auf den weiteren Gefäßhalter erfolgen.
Weitere Details zu dem Greifer 410 und den oben genannten Bewegungen sind weiter oben in Zusammenhang mit den 8 und 9 beschrieben.
Für den Elutions-Schritt wird Elutionsflüssigkeit in das Gefäß 160 hineingegeben (pipettiert), und das Gefäß 160 wird zentrifugiert. Die Elutionsflüssigkeit löst den gewünschten Bestandteil aus dem Trägermaterial und spült es in das weitere Gefäß. Dort steht der gewünschte Bestandteil, in der Elutionsflüssigkeit gelöst, zur Verfügung.
Schließlich werden für einen letzten Schritt „Aufräumen" Gefäße, die für Zwischenschritte des Protokolls benötigt wurden, manuell oder automatisch entsorgt, beispielsweise indem sie zu der Abfallabwurfstation 740 gebracht werden.

Claims

Greifereinheit (400) zum Handhaben eines Gefäßes (160) zur Aufnahme von biologischem Material, wobei das Gefäß (160) einen Deckel (166) aufweist, der eine offene Position und eine geschlossene Position einnehmen kann, umfassend einen Greifer (410) zum Greifen und Loslassen des Gefäßes, und einen Deckelhalter (417a, 414), um einen Deckel (166) in einer definierten Position in Relation zum Gefäß (160) zu halten, die eine offene Position des Deckels (166) ist.
Greifereinheit (400) gemäß Anspruch 1, wobei die Greifereinheit in einer z-Richtung senkrecht zu einer Arbeitsplattenebene bewegbar ist.
Greifereinheit (400) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Greifereinheit in einer x-y-Richtung entlang einer Arbeitsplattenebene bewegbar ist.
Apparat zum Prozessieren von biologischem Material, umfassend eine Greifereinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, und eine Zentrifuge (200), wobei der Greifer (410) geeignet ist, das Gefäß in die Zentrifuge einzusetzen oder es aus der Zentrifuge zu entnehmen.
Verfahren zum Transportieren eines Gefäßes (160) in einen Gefäßhalter (120) oder aus einem Gefäßhalter (120), wobei das Gefäß (160) einen daran befestigten Deckel (166) zum Verschließen einer Öffnung des Gefäßes aufweist, umfassend die Schritte: – Greifen oder Halten des Gefäßes (160) durch eine Greifereinheit (400); – Halten des Deckels (166) in einer definierten Position in Relation zum Gefäß (160), die eine offene Position des Deckels ist, und – Bewegen des Gefäßes in den Gefäßhalter oder aus dem Gefäßhalter durch die Greifereinheit (400), wobei die definierte Position des Deckels relativ zum Gefäß beibehalten wird.
Verfahren zum Transportieren eines Gefäßes (160) gemäß Anspruch 5, wobei das Transportieren des Gefäßes (160) ein Entnehmen des Gefäßes (160) aus einem Gefäßhalter (120) durch die Greifereinheit (400) ist, und wobei das Bewegen des Gefäßes in den oder aus dem Gefäßhalter ein Entnehmen des Gefäßes aus dem Gefäßhalter durch den Greifer ist.
Verfahren zum Transportieren eines Gefäßes (160) gemäß Anspruch 6, wobei der Schritt Entnehmen des Gefäßes aus dem Gefäßhalter (120) das Entnehmen des Deckels aus einem Deckelrezeptor (132, 142, 144) des Gefäßhalters umfasst.
Verfahren zum Transportieren eines Gefäßes (160) gemäß Anspruch 5, wobei das Transportieren des Gefäßes (160) ein Setzen des Gefäßes (160) in einen Gefäßhalter durch die Greifereinheit (400) ist, und wobei das Bewegen des Gefäßes in den oder aus dem Gefäßhalter ein Einsetzen des Gefäßes in den Gefäßhalter (120) ist.
Verfahren zum Transportieren eines Gefäßes (160) gemäß Anspruch 8, wobei der Schritt Setzen des Gefäßes in den Gefäßhalter (120) das Einsetzen des Deckels (166) in einen Deckelrezeptor (132, 142, 144) des Gefäßhalters umfasst.
Verfahren zum Transferieren eines Gefäßes (160) von einem ersten Gefäßhalter zu einem zweiten Gefäßhalter durch eine Greifereinheit (400), umfassend die Schritte – Entnehmen des Gefäßes aus einem ersten Gefäßhalter (120) gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei das Gefäß aus einer ersten Halteposition (130, 140, 150) des ersten Gefäßhalters (120) entnommen wird, und – Einsetzen des Gefäßes in einen zweiten Gefäßhalter (120) gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei das Gefäß in eine zweite Halteposition (130, 140, 150) des zweiten Gefäßhalters (120) eingesetzt wird.
Verfahren zum Transferieren eines Gefäßes (160) gemäß Anspruch 10, wobei die erste Halteposition und die zweite Halteposition verschiedene Haltepositionen sind, und wobei der erste Gefäßhalter und der zweite Gefäßhalter der gleiche Gefäßhalter ist.
Verfahren zum Transferieren eines Gefäßes (160) gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei die erste Halteposition und die zweite Halteposition verschiedene Haltepositionen sind, und wobei der erste Gefäßhalter und der zweite Gefäßhalter verschiedene Gefäßhalter sind.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 12, wobei im Schritt Halten des Deckels (166) der Deckel (166) durch einen Deckelhalter der Greifereinheit (400) in einer definierten Position in Relation zum Gefäß (160) gehalten wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 13, wobei der oder die Gefäßhalter schwenkbar in einer Zentrifuge (200) gelagert ist oder sind.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 14, wobei der Deckel (166) geöffnet ist.
Gefäßhalter (120) für ein Gefäß (160) zur Aufnahme von biologischem Material mit einem daran befestigten Deckel (166) zum Verschließen einer Öffnung des Gefäßes, der Gefäßhalter ist zur Benutzung in einer Zentrifuge (200) geeignet und umfasst mindestens ein Haltestück (130, 140, 150) zum Halten des Gefäßes und mindestens einen Deckelrezeptor (132, 142, 144) zum Halten des mit dem Gefäß verbundenen Deckels (166), der geformt ist, um einen Zugriff auf den Deckel durch einen Deckelhalter (414) einer Greifereinheit (410) für das Gefäß zu erlauben.
Gefäßhalter gemäß Anspruch 16, wobei der Zugriff des Deckelhalters (414) auf den Deckel eine mechanische Berührung des Deckels durch den Deckelhalter beinhaltet.
Gefäßhalter gemäß Anspruch 16 oder 17, wobei der Deckelrezeptor (132, 142, 144) eine Aussparung (133, 143, 145) aufweist, die einen Zugriff des Deckelhalters (414) auf den Deckel erlaubt.
Apparat (1) zum Prozessieren von biologischem Material, umfassend einen Gefäßhalter gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18 und eine Zentrifuge (200), wobei der Gefäßhalter (120) zur Benutzung in der Zentrifuge geeignet ist.
Apparat zum Prozessieren von biologischem Material, umfassend eine Zentrifuge (200) mit einem drehbaren Zentrifugenrotor (212) mit mindestens einem Gefäßhalter (120) zum Halten eines Gefäßes (160) für biologisches Material, und einen Greifer (410) zum Einsetzen eines Gefäßes (160) in den Gefäßhalter.
Apparat zum Prozessieren von biologischem Material, umfassend eine Zentrifuge (200) mit einem drehbaren Zentrifugenrotor (212) mit mindestens einem Gefäßhalter (120) zum Halten eines Gefäßes (160) für biologisches Material, und einen Greifer (410) zum Entnehmen eines Gefäßes (104) aus dem Gefäßhalter.
Apparat zum Prozessieren von biologischem Material, umfassend eine Zentrifuge (200) mit einem drehbaren Zentrifugenrotor (212) mit mindestens einem Gefäßhalter (120) zum Halten eines Gefäßes (160) für biologisches Material, und einen Greifer (410) zum Transferieren eines Gefäßes (104) von einer ersten Halteposition eines Gefäßhalters zu einer zweiten Halteposition eines Gefäßhalters.
Apparat zum Prozessieren von biologischem Material gemäß einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei die erste und zweite Halteposition verschieden sind.
Apparat zum Prozessieren von biologischem Material gemäß einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei die erste und zweite Halteposition im gleichen Gefäßhalter sind.
Apparat zum Prozessieren von biologischem Material gemäß einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei die erste und zweite Halteposition in verschiedenen Gefäßhaltern sind.
Apparat zum Prozessieren von biologischem Material gemäß einem der Ansprüche 20 bis 25, wobei der Greifer (410) gestaltet ist, um das Gefäß (160) durch Eingriff mit einem hervorstehenden Gefäßstück (168) des Gefäßes zu greifen.
Apparat zum Prozessieren von biologischem Material gemäß einem der Ansprüche 20 bis 26, wobei der Greifer ein Positionierelement (450) zum Positionieren einer Winkelposition bzw. eines Ausschwingwinkels des Gefäßhalters (120) durch Wechselwirkung mit einem Positioniergegenelement (124) umfasst.
Apparat zum Prozessieren von biologischem Material gemäß Anspruch 27, wobei das Positionierelement (450) gestaltet ist, um zum Positionieren des Ausschwingwinkels mit einem Anschlag (212m, 116b) für den Gefäßhalter zusammenzuwirken.
Apparat zum Prozessieren von biologischem Material gemäß einem der Ansprüche 20 bis 28, wobei der Gefäßhalter aus der Zentrifuge entnehmbar ist.
Apparat zum Prozessieren von biologischem Material gemäß einem der Ansprüche 20 bis 29, wobei der Greifer (410) umfasst: – ein Greifelement (416a), das zum Greifen und Loslassen eines Gefäßes bewegbar ist, – ein Spannelement (424), das geeignet ist, das Greifelement (416a) zu spannen, – ein Hubelement (422), und – ein Antrieb (420) für das Hubelement, der geeignet ist, eine Hubbewegung des Hubelements (422) anzutreiben, die das Greifelement (416a) bewegt.
Verfahren zum Setzen eines Gefäßes (160) durch einen Greifer (410) in einen Gefäßhalter (120) in einem Zentrifugenrotor (212), wobei der Gefäßhalter (120) eine Halteposition (130, 140, 150) für das Gefäß aufweist, umfassend die folgenden Schritte: • der Greifer wird in Bezug auf die Halteposition in Position gebracht; • der Greifer wird bewegt, um das Gefäß in die Halteposition zu setzen; • das Gefäß wird durch den Greifer losgelassen.
Verfahren zum Entnehmen eines Gefäßes (160) durch einen Greifer (410) aus einem Gefäßhalter (120) in einem Zentrifugenrotor (212), wobei der Gefäßhalter eine Halteposition (130, 140, 150) für das Gefäß aufweist, umfassend die Schritte: • der Greifer wird in Bezug auf die Halteposition in Position gebracht; • das Gefäß wird durch den Greifer gegriffen; • der Greifer wird bewegt, um das Gefäß aus der Halteposition zu entnehmen.
Verfahren zum Transferieren eines Gefäßes (104) durch einen Greifer (410) von einer ersten Halteposition (130, 140, 150) eines Gefäßhalters (120) in einem Zentrifugenrotor (212) zu einer zweiten Halteposition (130, 140, 150) eines Gefäßhalters (120) in dem Zentrifugenrotor, umfassend die Schritte: • der Greifer wird in Bezug auf die erste Halteposition in Position gebracht; • das Gefäß wird durch den Greifer gegriffen; • der Greifer wird bewegt, um das Gefäß aus der ersten Halteposition zu entnehmen; • der Greifer wird in Bezug auf die zweite Halteposition in Position gebracht; • der Greifer wird bewegt, um das Gefäß in die zweite Halteposition zu setzen; • das Gefäß wird durch den Greifer losgelassen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 31 bis 33, weiterhin umfassend den folgenden Schritt: • ein vorgegebener Drehwinkel des Gefäßhalters um die Rotationsachse (214) des Zentrifugenrotors (212) wird eingestellt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 31 bis 34, weiterhin umfassend den folgenden Schritt: • ein Ausschwingwinkel des Gefäßhalters wird fixiert, indem ein Positionierelement (450) des Greifers (410) in Wechselwirkung mit einem Positioniergegenelement (124) des Gefäßhalters (120) gebracht wird; der Gefäßhalter einen Anschlag (212m, 116b) für die Schwenkbewegung des Gefäßhalters berührt, und der Ausschwingwinkel des Gefäßhalters durch die Wechselwirkung von Positionierelement (450) und Positioniergegenelement (124) an dem Anschlag fixiert wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 31 bis 35, wobei die Halteposition (130, 140, 150) in einem aus der Zentrifuge entnehmbaren Gefäßhalter (120) ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 31 bis 36, wobei der Schritt Greifen des Gefäßes (160) die folgenden Teilschritte umfasst: – Erzeugen einer Hubbewegung eines Hubelements (422); und – Umwandeln der Hubbewegung des Hubelements (422) in eine Bewegung des Greifelements (416a), wobei die Bewegung gegen eine Kraft gerichtet ist, die ein Spannelement (424) auf das Greifelement ausübt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 31 bis 37, wobei der Schritt Loslassen des Gefäßes (160) die folgenden Teilschritte umfasst: – Erzeugen einer Hubbewegung eines Hubelements (422), wobei die Hubbewegung eine Bewegung des Greifelements (416a) in Öffnungsrichtung erlaubt, und – Erzeugen einer Bewegung des Greifelements (416a) durch ein Spannelement (424).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 31 bis 38, wobei der Schritt Greifen des Gefäßes (160) den folgenden Teilschritt umfasst: Eingriff des Greifelements mit einem hervorstehenden Gefäßstück (168) des Gefäßes.
Apparat (1) zum Prozessieren von biologischem Material, umfassend – einen um eine Rotorachse drehbaren Zentrifugenrotor (212), – einen Antrieb (218) für den Zentrifugenrotor, und – ein nicht mit dem Rotor mitrotierbares Positionierelement (450) zum Positionieren einer Winkelposition des Zentrifugenrotors durch Wechselwirkung mit einem mit dem Rotor mitrotierbaren Positioniergegenelement (124).
Apparat gemäß Anspruch 27 oder 40, wobei die Positionierung der Winkelposition durch mechanischen Eingriff zwischen Positionierelement (450) und Positioniergegenelement (124) erfolgt.
Apparat gemäß einem der Ansprüche 40 oder 41, wobei der Zentrifugenrotor zur Aufnahme eines Gefäßhalters (120) für ein Gefäß (160) zur Aufnahme von biologischem Material geeignet ist.
Apparat gemäß einem der Ansprüche 27 oder 40 bis 42, wobei das Positioniergegenelement (124) an dem Gefäßhalter (120) oder an dem Zentrifugenrotor (212) angeordnet ist.
Apparat gemäß einem der Ansprüche 27 oder 40 bis 43, der geeignet ist, die Winkelposition des Zentrifugenrotors zu erfassen und das Positionierelement (450) in Abhängigkeit der erfassten Winkelposition so auszurichten, dass sich das Positionierelement in einem Wirkungsbereich des Positioniergegenelements (124) befindet.
Apparat gemäß einem der Ansprüche 40 bis 44, wobei das Positionierelement (450) geeignet ist, einen Ausschwingwinkel des Gefäßhalters (120) zu positionieren.
Apparat gemäß einem der Ansprüche 27 oder 40 bis 45, wobei der Zentrifugenrotor (212) zur schwenkbaren Lagerung eines Gefäßhalters (120) für ein Gefäß (160) zur Aufnahme von biologischem Material geeignet ist und einen Anschlag für die Schwenkbewegung des Gefäßhalters aufweist, und wobei das Positionierelement (450) geeignet ist, den Gefäßhalter durch Wechselwirkung mit dem Positioniergegenelement (124) in einem Ausschwingwinkel an dem Anschlag festzuhalten.
Verfahren zur Positionierung eines Zentrifugenrotors (212) einer Zentrifuge (200) in einem Drehwinkel um eine Rotationsachse (214) des Zentrifugenrotors, umfassend die folgenden Schritte: – ein mit dem Zentrifugenrotor mitrotierbares Positioniergegenelement (124) wird in einen Wirkungsbereich zur Wechselwirkung mit einem nicht mit dem Zentrifugenrotor mitrotierenden Positionierelements (452) gebracht, und – der Zentrifugenrotor (212) wird durch Wechselwirkung des Positionierelements mit dem Positioniergegenelement positioniert.
Verfahren zur Positionierung eines Zentrifugenrotors (212) gemäß Anspruch 47, wobei das Positioniergegenelement (124) in den Wirkungsbereich zur Wechselwirkung mit dem Positionierelements (452) gebracht wird, indem eine Winkelposition des Zentrifugenrotors (212) um seine Rotationsachse (214) in einem Winkelintervall gewählt wird, so dass das Positioniergegenelement in dem Wirkungsbereich ist.
Verfahren zur Positionierung eines Zentrifugenrotors (212) gemäß Anspruch 47 oder 48, wobei das Positioniergegenelement (124) durch folgende Schritte in den Wirkungsbereich zur Wechselwirkung mit dem Positionierelements (452) gebracht wird: – eine Winkelposition des Zentrifugenrotors (212) um seine Rotationsachse (214) wird erkannt, und – das Positionierelement (450) wird in Abhängigkeit von der erkannten Winkelposition ausgerichtet, so dass sich das Positionierelement in dem Wirkungsbereich befindet.
Verfahren zur Positionierung eines Zentrifugenrotors (212) gemäß einem der Ansprüche 47 bis 49, wobei durch die Positionierung des Zentrifugenrotors (212) ein Drehwinkel einer Halteposition (130, 140, 150) für ein Gefäß (160) in dem Zentrifugenrotor (212) um eine Rotorachse (214) des Zentrifugenrotors festgelegt ist.
Apparat (1) zum Prozessieren von biologischem Material, umfassend – einen um eine Rotorachse (214) drehbaren Zentrifugenrotor (212), der zur schwenkbaren Lagerung eines Gefäßhalters (120) für ein Gefäß (160) zur Aufnahme von biologischem Material geeignet ist, – einen ersten Anschlag für die Schwenkbewegung des Gefäßhalters, und – ein Positionierelement (450), das geeignet ist, den Gefäßhalter durch Wechselwirkung mit einem Positioniergegenelement (124) des Gefäßhalters in einem Ausschwingwinkel an dem Anschlag festzuhalten.
Apparat gemäß einem der Ansprüche 27, 28, 46 oder 51, wobei der Zentrifugenrotor einen zweiten Anschlag für eine Schwenkbewegung umfasst, die durch eine Zentrifugalkraft des Zentrifugenrotors verursacht wird.
Apparat gemäß einem der Ansprüche 28, 46 oder 51 bis 52, wobei der erste und/oder der zweite Anschlag an dem Zentrifugenrotor angebracht ist.
Apparat gemäß einem der Ansprüche 28, 46 oder 51 bis 53, wobei das Positionieren durch Drücken des Gefäßhalters an den ersten Anschlag erfolgt.
Verfahren zur Positionierung eines Ausschwingwinkels eines Gefäßhalters (120) für ein Gefäß (160) zur Aufnahme von biologischem Material, der in einem Zentrifugenrotor (212) schwenkbar gelagert ist, umfassend die Schritte: – ein Positionierelement (450) wird in Wechselwirkung mit einem Positioniergegenelement (124) des Gefäßhalters (120) gebracht; – der Gefäßhalter berührt einen Anschlag (212m, 116b) für die Schwenkbewegung des Gefäßhalters, und – der Ausschwingwinkel des Gefäßhalters wird durch die Wechselwirkung von Positionierelement (450) und Positioniergegenelement (124) an dem Anschlag positioniert.
Gefäßhalter (120) für ein Gefäß (160) zur Aufnahme von biologischem Material, der Gefäßhalter ist zur Benutzung in einer Zentrifuge (200) geeignet und umfasst ein Haltestück (130, 140, 150) zum Halten eines Gefäßes und ein Positioniergegenelement (124), das geformt ist, um mit einem Positionierelement (450) in Eingriff zu stehen, wobei durch den Eingriff eine Winkelposition und/oder ein Ausschwingwinkel des Gefäßhalters in der Zentrifuge positionierbar ist.
Gefäßhalter gemäß Anspruch 56, wobei der Gefäßhalter (120) weiterhin ein Verbindungsstück (112a) umfasst, das geeignet ist, den Gefäßhalter mit der Zentrifuge zu verbinden.
Gefäßhalter gemäß Anspruch 57, wobei das Verbindungsstück eine Schwenkachse (113) des Gefäßhalters (120) definiert.
Gefäßhalter gemäß einem der Ansprüche 56 bis 58, wobei der Eingriff zwischen Positioniergegenelement (124) und Positionierelement (450) geeignet ist, eine relative Bewegung zwischen Positioniergegenelement (124) und Positionierelement (450) entlang der Richtungen mindestens einer Ebene zu verhindern.
Apparat (1) zum Prozessieren von biologischem Material, umfassend – einen Halter (120) für ein Gefäß (160, 170, 730) zur Aufnahme von biologischem Material, wobei das Gefäß zumindest ein Gefäßteil mit erhöhter Erkennbarkeit aufweist; – eine Strahlungsquelle (810b) zum Bestrahlen eines Registrierungsbereiches in dem Halter, wobei der Registrierungsbereich dem Gefäßteil mit erhöhter Erkennbarkeit zugeordnet ist; – einen Sensor (810a) zum Messen einer Intensität von Strahlung, die von dem Registrierungsbereich kommt; – eine Auswerteeinheit, die ausgestattet ist, um durch einen Vergleich zwischen der gemessenen Intensität und einem definierten Schwellwert eine Abwesenheit oder eine Anwesenheit des Gefäßes zu registrieren.
Apparat gemäß Anspruch 60, wobei das Gefäß ein Zentrifugengefäß (160, 170), ein Filtergefäß (160), ein Sammelgefäß (170) oder eine Pipettenspitze (730) ist.
Apparat gemäß Anspruch 60 oder 61, wobei das Gefäßteil mit erhöhter Erkennbarkeit eine Membran, ein Filter, eine Filtermembran, ein Deckelscharnier, und/oder ein Deckel des Gefäßes ist;
Apparat gemäß einem der Ansprüche 60 bis 62, wobei der Sensor (810a) bewegbar ist.
Apparat gemäß Anspruch 63, geeignet, eine Position des Sensors (810a) durch Bestrahlen einer Justiermarke des Apparates und durch Messen einer von der Justiermarke kommenden Strahlung zu bestimmen.
Apparat gemäß einem der Ansprüche 60 bis 64, wobei die Auswerteeinheit ausgestattet ist, um für eine gemessene Intensität, die unterhalb des Schwellwertes liegt, eine Abwesenheit zu registrieren, und um für eine gemessene Intensität, die oberhalb des Schwellwertes liegt, eine Anwesenheit zu registrieren.
Apparat gemäß einem der Ansprüche 60 bis 65, wobei die Strahlungsquelle und der Sensor gemeinsam bewegbar sind, und wobei der Apparat weiterhin Positioniermittel zum Positionieren von Strahlungsquelle und Sensor in Bezug auf den Haltebereich umfasst.
Verfahren zum Erkennen der An- oder Abwesenheit eines Gefäßes (160, 170, 730) zur Aufnahme von biologischem Material in einem Halter für das Gefäß, umfassend die folgenden Schritte: – ein Registrierungsbereich in dem Halter wird bestrahlt, wobei der Registrierungsbereich einem Gefäßteil des Gefäßes erhöhter Erkennbarkeit zugeordnet ist; – die Intensität von Strahlung, die von dem Registrierungsbereich kommt, wird gemessen; – durch einen Vergleich zwischen der gemessenen Intensität und einem definierten Schwellwert wird eine Abwesenheit oder eine Anwesenheit des Gefäßes registriert.
Verfahren gemäß Anspruch 67, wobei das Bestrahlen und das Messen durch eine bewegbare Sensoreinheit erfolgt, weiterhin umfassend den folgenden Schritt: die Sensoreinheit wird in Bezug auf den Gefäßhalter positioniert.
Apparat zum Prozessieren von biologischem Material, umfassend – einen Gefäßhalter zur Aufnahme eines Gefäßes (160, 170, 712, 714, 716) für das biologische Material; – eine Sensoreinheit mit einer Ultraschall-Quelle (830b) und einem Ultraschall-Sensor (830a); und – Eine Auswerteeinheit zum Bestimmen, in Abhängigkeit von Sensordaten des Ultraschall-Sensors, eines Öffnungszustands des Gefäßes, und zum Bestimmen, in Abhängigkeit von Sensordaten des Ultraschall-Sensors und bei geöffnetem Gefäß, einer möglichen Anwesenheit eines Stoffes in dem Gefäß.
Apparat gemäß Anspruch 69, wobei der Stoff eine Flüssigkeit ist.
Apparat gemäß Anspruch 69 oder 70, wobei die Auswerteeinheit geeignet ist, in Abhängigkeit von Sensordaten des Ultraschall-Sensors (830a) eine Füllhöhe des Stoffes zu bestimmen.
Apparat gemäß einem der Ansprüche 69 bis 71, wobei die Auswerteeinheit geeignet ist, eine Füllhöhe des Stoffes durch Messung der Laufzeit zwischen einem abgegebenen Ultraschallsignal und einem von einer Oberfläche des Stoffes reflektierten Ultraschallsignal zu bestimmen.
Apparat gemäß einem der Ansprüche 69 bis 72, wobei die Sensoreinheit beweglich ist und weiterhin aufweist: einen Strahlungssensor (810a), und Positioniermittel (316, 326) zum Positionieren der Sensoreinheit in Relation zu dem Gefäß in Abhängigkeit von Sensordaten des Strahlungssensors.
Apparat gemäß Anspruch 73, wobei der Strahlungssensor (810a) geeignet ist, eine Anwesenheit des Gefäßes zu bestimmen.
Apparat gemäß Anspruch 74, wobei – das Gefäß zumindest ein Gefäßteil mit erhöhter Erkennbarkeit aufweist; und wobei – die Sensoreinheit eine Strahlungsquelle zum Bestrahlen eines Registrierungsbereiches in dem Halter aufweist, wobei der Registrierungsbereich dem Gefäßteil mit erhöhter Erkennbarkeit zugeordnet ist; und wobei – der Strahlungssensor zum Messen einer Intensität von Strahlung geeignet ist, die von dem Registrierungsbereich kommt; und wobei – die Auswerteeinheit ausgestattet ist, um durch einen Vergleich zwischen der gemessenen Intensität und einem definierten Schwellwert eine Abwesenheit oder eine Anwesenheit des Gefäßes zu registrieren.
Apparat (1) zum Prozessieren von biologischem Material, umfassend – eine Containerstation (720) zum Bereithalten von Gefäßen (730); – eine Markierung (721, 722) an der Containerstation, die eine Information über die Art der Gefäße enthält; und – einen Strahlungssensor (810a) zum Lesen der Markierung
Apparat gemäß Anspruch 76, wobei die Markierung (721, 722) mindestens ein integral mit der Containerstation geformtes Markierungselement umfasst.
Apparat gemäß Anspruch 76 oder 77, wobei die Markierung (721, 722) mindestens zwei Markierungselemente umfasst, die jeweils eine binäre Information enthalten.
Apparat gemäß einem der Ansprüche 76 bis 78, wobei die Containerstation in verschiedenen Orientierungen in den Apparat setzbar ist.
Apparat gemäß einem der Ansprüche 76 bis 79, wobei die Markierung (721, 722) so gestaltet ist, dass das Lesen der Markierung unabhängig von einer aus den verschiedenen Orientierungen gewählten Orientierung ist.
Apparat gemäß einem der Ansprüche 76 bis 80, weiterhin umfassend eine Strahlungsquelle zum Bestrahlen der Markierung.
Apparat gemäß Anspruch 81, wobei die Containerstation eine Mehrzahl von Haltepositionen für jeweils ein Gefäß enthält, wobei – das jeweilige Gefäß zumindest ein Gefäßteil mit erhöhter Erkennbarkeit aufweist; und wobei – die Strahlungsquelle (810b) zum Bestrahlen eines Registrierungsbereiches geeignet ist, der dem jeweiligen Gefäßteil mit erhöhter Erkennbarkeit zugeordnet ist; und wobei – der Strahlungssensor (810a) zum Messen einer Intensität von Strahlung geeignet ist, die von dem bestrahlten Registrierungsbereich kommt; und wobei – die Auswerteeinheit ausgestattet ist, um durch einen Vergleich zwischen der gemessenen Intensität und einem definierten Schwellwert eine Abwesenheit oder eine Anwesenheit des Gefäßes zu registrieren.
Apparat gemäß einem der Ansprüche 76 bis 82, wobei die Gefäße (730) Pipettierspitzen sind.
Apparat gemäß einem der Ansprüche 76 bis 83, wobei die Information über die Art des Gefäßes eine Information über ein Fassungsvolumen der Pipettierspitze oder über ein Material der Pipettierspitze ist.
Apparat gemäß einem der Ansprüche 81 bis 84, wobei der optische Sensor (810a) und die Strahlungsquelle (810b) Teile eines Lichttasters (810) sind.
Apparat gemäß einem der Ansprüche 81 bis 85, der ausgestattet ist, um zum Lesen der Markierung – ein Markierungselement der Markierung durch die Strahlungsquelle (810b) zu bestrahlen; – eine Intensität von Strahlung, die von dem Markierungselement kommt, durch den Sensor (810a) zu messen, und – die gemessene Intensität mit einem vorgegebenen Schwellenwert für die Intensität zu vergleichen.
Verfahren zum Erkennen der Art eines Gefäßes (730) zur Aufnahme von biologischem Material in einer Containerstation (720) für das Gefäß, umfassend die folgenden Schritte: – eine erste Markierung (721) an der Containerstation, die eine Information über die Art des Gefäßes enthält, wird bestrahlt; und eine erste Intensität von Strahlung, die von der ersten Markierung kommt, wird gemessen; – in Abhängigkeit der gemessenen ersten Intensität wird die Art des Gefäßes registriert.
Verfahren gemäß Anspruch 87, weiterhin umfassend die folgenden Schritte: – Eine zweite Markierung (722) an der Containerstation, die eine Information über die Art des Gefäßes enthält, wird bestrahlt; und eine zweite Intensität von Strahlung, die von der zweiten Markierung kommt, wird gemessen; und – die Art des Gefäßes wird in Abhängigkeit der gemessenen ersten und zweiten Intensität registriert.
Verfahren zum Prüfen der Bestückung einer Zentrifuge (200), die eine Mehrzahl von Gefäßhaltepositionen (120; 130, 140, 150) für jeweils mindestens ein Gefäß (160, 170) für biologisches Material aufweist, umfassend die folgenden Schritte: – für die Gefäßhaltepositionen wird registriert, ob ein Gefäß darin anwesend ist; – die Gesamtzahl der in den Gefäßhaltepositionen als anwesend registrierten Gefäße wird gespeichert; – in Abhängigkeit der Gesamtzahl der in den Gefäßhaltepositionen als anwesend registrierten Gefäße wird zumindest eine Bedingung für die Verteilung der Gefäße in den Gefäßhaltepositionen ermittelt; – es wird überprüft, ob die Verteilung der in den Gefäßhaltepositionen als anwesend registrierten Gefäße der Bedingung genügt.
Verfahren gemäß Anspruch 89, wobei durch einen Sensor registriert wird, ob ein Gefäß in den Gefäßhaltepositionen anwesend ist; weiterhin umfassend den Schritt – Die Anzahl von Probengefäßen (170) in Probengefäßpositionen (612) wird registriert.
Verfahren gemäß Anspruch 90, weiterhin umfassend den Schritt – Es wird geprüft, ob die Anzahl von Probengefäßen (170) mit der Gesamtzahl der als anwesend registrierten Gefäße vereinbar ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 89 bis 91, weiterhin umfassend den Schritt – eine Zuordnung zwischen jeweils einem Probengefäß (170) und einer Gefäßhalteposition (120; 130, 140, 150) wird erstellt.
Verfahren gemäß Anspruch 92, wobei die Zuordnung jeweils einem Probengefäß eine Gruppe (120), bestehend aus einer oder mehreren Gefäßhaltepositionen (130, 14, 150), zuordnet, wobei in mindestens einer Gefäßhalteposition aus der Gruppe ein Gefäß als anwesend registriert ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 92 oder 93, wobei die Zuordnung erstellt wird, indem Anweisungen ausgegeben werden, um das Probengefäß in eine Probengefäßposition zu bringen, die der Gefäßhalteposition zugeordnet ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 92 bis 94, wobei die Probengefäßposition der Gefäßhalteposition dadurch zugeordnet ist, dass die Anordnung von Probengefäßpositionen in einer Probengefäßstation der Anordnung von Gefäßhaltepositionen in der Zentrifuge entspricht.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 92 bis 95, wobei die Zuordnung erstellt wird, indem eine Tabelle ausgegeben wird, die einer Probengefäßposition des Probengefäßes die jeweilige Gefäßhalteposition zuordnet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 89 bis 96, wobei die Probengefäßposition in einem Schüttler und/oder Erhitzer (600) für das Probengefäß ist.