DE102011108537B4 - Positioniereinrichtung für eine Laborvorrichtung zum Verteilen fluider Proben und Laborvorrichtung mit Positioniereinrichtung - Google Patents

Positioniereinrichtung für eine Laborvorrichtung zum Verteilen fluider Proben und Laborvorrichtung mit Positioniereinrichtung Download PDF

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Abstract

Positioniereinrichtung (40), für eine Laborvorrichtung zum Verteilen fluider Proben, insbesondere für eine Pipettiervorrichtung, aufweisend:ein Basisteil (8),ein erstes Teil (1), an dem eine Transporteinrichtung zum Transport einer Probe anordenbar ist, wobei das erste Teil (1) zur Durchführung mindestens einer Betätigungsbewegung (B) am Basisteil (8) angeordnet ist,ein am Basisteil (8) angeordnetes zweites Teil (2), an dem ein Probengefäßhalter (6) anordenbar ist,wobei das erste Teil und das zweite Teil (2) zur Durchführung mindestens einer Positionierbewegung (R) in Relation zueinander bewegbar angeordnet sind und in Relativpositionen anordenbar sind,einer Kopplungseinrichtung (3, 3') zur Kopplung der Betätigungsbewegung (B) und der Positionierbewegung (R),wobei die Kopplungseinrichtung (33, 34) derart eingerichtet ist, dass die Relativposition des ersten Teils (1) und des zweiten Teils (2) durch wiederholte Durchführung der Betätigungsbewegung (B) schrittweise veränderbar ist, wobei eine Betätigungsbewegung (B) das erste (1) und das zweite Teil (2) ausgehend von einer n-ten Relativposition zur (n + 1)-ten Relativposition bewegt und eine weitere Betätigungsbewegung (R) das erste (1) und das zweite Teil (2) ausgehend von der (n + 1)-ten Relativposition zur (n + 2)-ten Relativposition bewegt, wobei die Kopplungseinrichtung (33, 34) mindestens ein mechanisch wirkendes Kopplungsmittel (43, 44) zur Kopplung der Betätigungsbewegung (B) und der Positionierbewegung (R) aufweist, um die schrittweise Änderung der Relativposition zu bewirken,dadurch gekennzeichnet, dassdas zweite Teil (2) einen Probengefäßhalter (6) aufweist und gegenüber dem Basisteil (8) beweglich angeordnet ist und dass das mindestens eine Kopplungsmittel (43, 44) mindestens ein erstes Kopplungsmittel (43) aufweist, das gegenüber dem Probengefäßhalter (6) durch die Betätigungsbewegung (B) bewegbar angeordnet ist, undmindestens ein zweites Kopplungsmittel (44) aufweist, das unbeweglich am Probengefäßhalter angeordnet ist, und wobei die Kopplungseinrichtung (43, 44) derart eingerichtet ist, dass die Betätigungsbewegung (B) eine Kopplungsbewegung des mindestens einen ersten Kopplungsmittel (43) bewirkt und dass diese Kopplungsbewegung mechanisch mit dem zweiten Kopplungsmittel (44) zusammenwirkt, um die Relativposition um einen Schritt vorbestimmter Schrittweite zu ändern.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Positioniereinrichtung für eine Laborvorrichtung zum Verteilen fluider Proben, eine Laborvorrichtung mit Positioniereinrichtung und ein Verfahren zum Positionieren.
  • Solche Laborvorrichtungen sind nützlich, um die oftmals größtenteils manuell durchgeführten Vorgänge der Verteilung einer oder mehrerer Proben auf eine Vielzahl von Probenaufnahmen zu verbessern und effizienter zu gestalten. Zu den für eine manuelle Probenverteilung geeigneten, bekannten Geräten gehören z.B. handbetriebene Pipetten und Dispenser. Unter einer Pipette wird ein Gerät verstanden, bei der die vom Gerät durch eine einzelne Betätigung abgegebene Probenmenge im Wesentlichen der in das Gerät aufgesaugten Probenmenge entspricht. Bei einem Dispenser wird dagegen eine mehreren Abgabemengen entsprechende aufgenommene Probenmenge schrittweise wieder abgegeben. Zudem wird zwischen Einkanalgeräten und Mehrkanalgeräten unterschieden, wobei Einkanalgeräte nur einen einzigen Abgabekanal enthalten und Mehrkanalgeräte mehrere Abgabekanäle enthalten, die insbesondere das parallele Abgeben/Aufnehmen der Probe erlauben. Beide Arten der von Geräten ermöglichen das manuelle Verteilen von Proben z.B. auf die Probenaufnahmen von Mikrotiterplatten mit z.B. 96 oder 384 Probenaufnahmen.
  • Beispiele für handbetriebene Pipetten sind die Eppendorf Reference® und die Eppendorf Research® der Eppendorf AG; ein Beispiel für einen handbetriebenen Dispenser ist die Multiplette® plus der Eppendorf AG; ein Beispiel für eine elektronische Pipette ist die Eppendorf Xplorer® der Eppendorf AG; Beispiele für elektronische Dispenser sind die Multipette stream® und Xstream® der Eppendorf AG.
  • Das manuelle Befüllen der Probenaufnahmen einer Mikrotiterplatte erfordert es, dass der Benutzer sich merkt, welche Probenaufnahme bereits befüllt wurde und welche die nächste Zielprobenaufnahme ist. Dabei können Fehler auftreten, z.B. fehlende Befüllung, falsche Befüllung oder unbeabsichtigte Mehrfachbefüllung einer Probenaufnahme, da der Füllstatus einer Probenaufnahme insbesondere beim Verwenden von gegenüber der Mikrotiterplatte kontrastarmen, transparenten Flüssigkeiten oftmals nur schwer erkennbar ist. Die Verwendung einer Positioniereinrichtung, die z.B. Teil einer Probenverteilervorrichtung, wie z.B. einer Pipettiervorrichtung, sein kann, wird ein gegenüber dem Pipettieren von Hand erhöhter Durchsatz der Probenbearbeitung in Laboren ermöglicht, was insbesondere für Screeningverfahren in der Mikrobiologie und Biochemie nützlich ist.
  • Eine Erhöhung des Durchsatzes bei der Probenbearbeitung wird insbesondere durch Pipettiervollautomaten erreicht, bei denen das Aufnehmen einer Probe, das Anfahren der Zielpositionen und die Abgabe der Probe vollautomatisch erfolgt. Zum Anfahren einer Zielposition sind bei solchen Automaten keine vorbestimmten oder voreingestellten Zielpositionen erforderlich, da meist eine Vielzahl von Sensoren, Motoren, eine geeignete Steuerelektronik und gegebenenfalls Steuerprogramme vorgesehen sind, mittels derer eine Zielposition geregelt angefahren wird. Dadurch wird das Bereitstellen solcher Automaten allerdings teuer und stellt für einen angestrebten mittelgroßen Durchsatz der Probenbearbeitung oft keine angemessene Lösung dar. Beispiele für solche Pipettierautomaten finden sich z.B. in der EP 0 138 205 B1, US 4,478,094 oder DE 10 2004 057 450 A1.
  • Für einen mittleren Durchsatz der Probenbearbeitung, z.B. in kleineren oder mittelgroßen Laboren, ist dagegen eine manuell durchgeführte Probenverteilung wünschenswert, die lediglich apparativ unterstützt wird. Bei solchen Vorrichtungen sind Mittel zum effizienteren Positionieren von z.B. Pipetten gegenüber Probenhaltern vorgesehen.
  • In der US 7,597,854 B1 wurde z.B. eine Pipettiervorrichtung mit Positionierhilfen beschrieben, bei der eine zu befüllende Reihe einer Mikrotiterplatte von oben durch eine schlitzförmige Blende abgedeckt wird, wobei die Probenabgabe an die Reihe durch den Blendenschlitz erfolgt. Die Blende ist an einer Führungsschiene befestigt, an der sie parallel zur Mikrotiterplatte bis zur jeweiligen Zielreihe manuell verschiebbar ist. Gekennzeichnete Rastpositionen erleichtern dem Bediener das Positionieren und Entladen einer Pipette über der markierten Zielreihe der Mikrotiterplatte, was ebenfalls manuell erfolgt. Durch die Kennzeichnung der Rastpositionen an der Führungsschiene, die den Reihenbezeichnungen der Mikrotiterplatte entsprechen, wird das Befüllen der Probenaufnahmen erleichtert. Ist sich der Bediener aber nicht mehr sicher, ob die markierte Reihe bereits befüllt ist oder nicht, kann es bei dieser Vorrichtung zur fehlerhaften Befüllung kommen, indem der Bediener z.B. die Reihe der Mikrotiterplatte erneut befüllt, ohne die Blende vorher an die nächste Zielposition verfahren zu haben.
  • Aus der US 5,415,060 ist eine Pipettiervorrichtung bekannt, bei der ein beweglicher Probenhalter zum Halten einer Mikrotiterplatte gegenüber einer fest angeordneten Stützbrücke zum Abstützen einer manuell anzulegenden Pipette verschoben wird. Befindet sich der Probenhalter in einer Abgabeposition gegenüber der Stützbrücke, so kann in einem gesonderten Vorgang eine mit einer Probe gefüllte Pipette manuell an die Stützbrücke herangeführt werden, dort angelegt werden und die Probe durch Abgabe an die von der Stützbrücke markierte Reihe der Mikrotiterplatte manuell befüllt werden. In einem weiteren gesonderten Vorgang soll der Probenhalter dann manuell bis zur nächsten Abgabeposition geschoben werden. Dies erfolgt, indem der Benutzer einen mit einem Vorschubmechanismus verbundenen Hebel verschiebt. Will der Benutzer nun die nächste Reihe der Mikrotiterplatte befüllen, muss er sich erinnern oder erkennen, ob die aktuelle Position bereits befüllt wurde oder nicht, d.h. ob ein Positionswechsel des Probenhalter bereits erfolgt ist oder nicht. Ein weiteres Problem dieser Vorrichtung und allgemein beim manuellen Befüllen von Probenaufnahmen ist, dass durch die manuelle Bewegung der Pipette vom Vorratsgefäß zur Zielposition an einer Mikrotiterplatte und zurück der Bediener und dessen Zustand großen Einfluss auf die Gleichmäßigkeit und Reproduzierbarkeit und somit die Fehlerquote der Befüllung nimmt.
  • Die DE 10 2008 010 267 A1 beschreibt eine Pipettiervorrichtung für die manuelle Handhabung von Flüssigkeiten, bei der die manuelle Ansteuerung einer Zielposition für die Pipette durch eine Rasteranordnung realisiert wird. Die Rasteranordnung dient zur Verbesserung der Präzision bei einer Positionierung von Pipette und Probengefäßhalter. Auch hier besteht das Problem, dass der Benutzer sich erinnern oder erkennen muss, ob die aktuelle Position bereits befüllt wurde oder nicht, d.h. ob ein Positionswechsel des Probenhalters bereits erfolgt ist oder nicht, wenn er die nächste Position der Pipette über dem Probengefäßhalter befüllen will.
  • Die nachveröffentlichte deutsche Patentanmeldung DE 10 2010 005 722.3 offenbart eine andere Positioniereinrichtung, die nicht das kennzeichnende Merkmal des vorliegenden Anspruchs 1 aufweist. Insbesondere zeigt diese Anmeldung eine Positioniereinrichtung bei der ein Trommelmechanismus das schrittweise Vorrücken einer Anschlagsposition erlaubt, bis zu dieser dann eine Positionierbewegung möglich ist.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Positioniereinrichtung für eine Laborvorrichtung zum Verteilen fluider Proben zur Verfügung zu stellen. Insbesondere ist es Aufgabe, eine manuell betätigte Laborvorrichtung zum Verteilen fluider Proben zur Verfügung zu stellen, eine verbesserte Laborvorrichtung mit Positioniereinrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Positionieren, die jeweils den benötigten Durchsatz der Probenverteilung bei gleichwertiger oder minimierter Fehlerquote bieten.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Positioniereinrichtung gemäß Anspruch 1 und die Laborvorrichtung gemäß Anspruch 7. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstände der jeweiligen Unteransprüche.
  • Alle Ausführungsformen der folgenden Abschnitte, die nicht in den Anwendungsbereich der Ansprüche fallen, sind als Kontext/Verweis angegeben. Die Erfindung ist in den beigefügten Ansprüchen dargelegt.
  • Die erfindungsgemäße Positioniereinrichtung, für eine Laborvorrichtung zum Verteilen fluider Proben, insbesondere für eine Pipettiervorrichtung, weist auf:
    • ein Basisteil,
    • ein erstes Teil, an dem eine Transporteinrichtung zum Transport einer Probe anordenbar ist, wobei das erste Teil zur Durchführung mindestens einer Betätigungsbewegung am Basisteil angeordnet ist,
    • ein am Basisteil angeordnetes zweites Teil, an dem ein Probengefäßhalter anordenbar ist,
    • wobei das erste Teil und das zweite Teil zur Durchführung mindestens einer Positionierbewegung in Relation zueinander bewegbar angeordnet sind und in Relativpositionen anordenbar sind,
    • einer Kopplungseinrichtung zur Kopplung der Betätigungsbewegung und der Positionierbewegung,
    • wobei die Kopplungseinrichtung derart eingerichtet ist, dass die Relativposition des ersten Teils und des zweiten Teils durch wiederholte Durchführung der Betätigungsbewegung schrittweise veränderbar ist, wobei eine Betätigungsbewegung das erste und das zweite Teil ausgehend von der n-ten Relativposition zur (n+1)-ten Relativposition bewegt und eine weitere Betätigungsbewegung das erste und das zweite Teil ausgehend von der (n+1)-ten Relativposition zur (n+2)-ten Relativposition bewegt.
  • Die Erfindung ist vorzugsweise dazu geeignet, bei einer manuell betätigten Vorrichtung den Benutzer zu unterstützen, die Zielposition im anstehenden Positionierungsschritt anzufahren und vorzugsweise geeignet, das Positionieren des ersten und zweiten Teils in der Relativposition zu präzisieren und für den Benutzer zu erleichtern. Die erfindungsgemäße Positioniereinrichtung dient dem schrittweisen Ändern der Relativposition des ersten und zweiten Teils, wobei vorzugsweise eine Positionierbewegung automatisch durch eine Betätigungsbewegung bewirkt wird. Diese Betätigungsbewegung ist vorzugsweise manuell vom Benutzer erzeugt. Die erfindungsgemäße Positioniereinrichtung bietet deshalb insbesondere den Vorteil, dass keine zusätzliche Benutzeraktivität erforderlich ist, um die im nächsten Betätigungsschritt anzufahrenden Relativpositionen auszuwählen, dies erfolgt automatisch. Durch diese automatische, schrittweise Änderung der Relativposition wird insbesondere bei einer weitestgehend manuell betätigten Positioniereinrichtung die Gefahr vermieden, dass ein Benutzer über den Status einer Zielposition an einem Probenhalter irrt, so dass eine falsche oder fehlende Befüllung unwahrscheinlicher wird. Die Erfindung ist aber auch in teilautomatischen Laborvorrichtungen verwendbar.
  • Die zu verteilende Probe ist vorzugsweise flüssig, kann aber auch eine andere Konsistenz aufweisen und z.B. viskos, gel-artig, pulverförmig, fest oder gasförmig sein. Die Probe ist typischerweise eine Lösung von chemischen oder biochemischen Substanzen (z.B. Reagenzien für eine Polymerase-Kettenreaktion, PCR), oder eine biologische oder medizinische Flüssigkeit (Blut, Serum, Urin etc.). Die Probe befindet sich üblicherweise in einer Pipettenspitze bzw. Spitze/Spritze eines Dispensers, aus der sie abgegeben werden kann und in die sie aufgenommen werden kann.
  • Die Betätigungsbewegung ist vorzugsweise eine von einem Benutzer manuell durchgeführte Bewegung. Die Betätigungsbewegung weist vorzugsweise zumindest eine vertikale Komponente auf oder verläuft vorzugsweise im Wesentlichen linear in vertikaler Richtung.
  • Die Richtungsbezeichnung „vertikal“ bezieht sich vorliegend auf die Richtung parallel der Gravitationskraft. Die Positioniereinrichtung und die Laborvorrichtung besitzen bei bestimmungsgemäßer Anordnung eine eindeutige Ausrichtung, bei der die obere Oberfläche einer fluiden Probe, die am ersten und/oder zweiten Teil angeordnet ist, durch die Gravitation in eine horizontale Form gebracht ist. Die horizontale Ebene entspricht vorzugsweise der planaren Ausrichtung einer Trägerplatte des Basisteils, einer Aufnahmeplatte des zweiten Teils und/oder einer Probengefäßplatte am zweiten Teil.
  • Die Betätigungsbewegung kann eine Bewegung der Probentransporteinrichtung relativ zum ersten Teil sein, insbesondere zu einer Abgabeposition der Probentransporteinrichtung hin oder von einer Abgabeposition weg, von der aus die Probe aus der Probentransporteinrichtung an mindestens ein Probengefäß in dem Probengefäßhalter abgegeben wird. Die Betätigungsbewegung kann ferner eine Bewegung des ersten Teils oder eines seiner Bestandteile relativ zum Basisteil sein. Vorzugsweise erfolgt diese Betätigungsbewegung in vertikaler Richtung, insbesondere um den Abstand zwischen Probentransporteinrichtung und Probengefäßhalter hierzu geeignet zu verändern. In der Abgabeposition ist der Abstand zwischen Probentransporteinrichtung und Probengefäßhalter so weit reduziert, dass ein sicheres Abgeben der gewünschten Probenmenge an mindestens ein Probengefäß am Probengefäßhalter gewährleistet ist.
  • Die Betätigungsbewegung kann aber auch maschinell unterstützt sein, z.B. durch die Aktion eines Elektromotors, insbesondere eines linearen Schrittmotors, durch Elektromagneten, oder einen anderen Motor, so dass insbesondere die vom Anwender aufzuwendende Kraft durch einen Motor verstärkt wird („Servobewegung“). Dies hat den Vorteil, dass bei dieser teilautomatischen Ausführungsform die vom Anwender aufzubringenden Kräfte reduziert sind und eine ergonomisch verbesserte Arbeitsweise möglich ist.
  • Eine Betätigungsbewegung kann die Übermittlung oder Beeinflussung eines elektrischen Signals bewirken, z.B. wenn die Positioniereinrichtung elektronische Mittel zur automatischen Detektion einer Betätigungsbewegung aufweist. Die Kopplungseinrichtung kann elektrische Mittel aufweisen, mittels derer durch das Detektieren der Betätigungsbewegung eine Kopplungsbewegung zur Bewirkung der Positionierbewegung bewirkt wird. Solche elektrischen Mittel können zur Verarbeitung von Funksignalen ausgelegt sein, z.B. von Radiofrequenz (RF)-Signalen. Beispielsweise kann die Transporteinrichtung einen RFID-Chip aufweisen, insbesondere einen abgeschirmten RFID Chip, dessen Abschirmung durch die Betätigungsbewegung vorübergehend entfernt wird, was zumindest als Ereignis elektrisch mittels RF-Strahlung detektierbar ist. Die Betätigungsbewegung kann auch, insbesondere in diesem Fall vorzugsweise, das Drücken eine Betätigungselementes, z.B. eines Pipettierabgabeknopfes, an der Transporteinrichtung durch den Benutzer sein. Es ist möglich und bevorzugt, dass die Betätigungsbewegung eine solche ist, mittels der die Abgabe der Probe von der Transporteinrichtung an den Probengefäßhalter erfolgt oder getriggert wird, z.B. mittels elektrischer Signalverarbeitung.
  • Das erste Teil und das zweite Teil der Positioniereinrichtung sind relativ zueinander beweglich angeordnet, vorzugsweise zumindest bezüglich einer linearen Richtung R, welche die y-Achse eines kartesischen Koordinatensystems sein kann. Die Richtung R ist vorzugsweise die Richtung der linearen Positionierbewegung. Vorzugsweise ist das erste Teil im Wesentlichen senkrecht zu dieser Richtung R beweglich am Basisteil angeordnet und das zweite Teil ist entlang, insbesondere parallel zu, dieser Richtung R beweglich am Basisteil angeordnet (erste bevorzugte Ausführungsform). In diesem Fall ist die Positionierbewegung im Wesentlichen eine Bewegung des zweiten Teils entlang, insbesondere parallel zu, der Richtung R in Relation zum Basisteil. Nicht Gegenstand der Erfindung aber auch möglich und bevorzugt, dass das zweite Teil entlang, insbesondere parallel zu, dieser Richtung R im Wesentlichen unbeweglich am Basisteil angeordnet ist und das erste Teil entlang, insbesondere parallel zu, dieser Richtung R beweglich am Basisteil angeordnet ist (zweite bevorzugte Ausführungsform). In diesem Fall ist die Positionierbewegung im Wesentlichen eine Bewegung des ersten Teils entlang, insbesondere parallel zu, der Richtung R in Relation zum Basisteil. Es ist aber auch möglich und bevorzugt, dass das erste Teil und das zweite Teil jeweils entlang, insbesondere parallel zu, der Richtung R in Relation zum Basisteil beweglich angeordnet sind. Das zweite Teil weist einen Probengefäßhalter auf und vorzugsweise weist das erste Teil eine Halteeinrichtung zum Halten einer Transporteinrichtung auf.
  • Die Positionierbewegung oder die Positionierbewegungen verlaufenen vorzugsweise parallel zu einer Ebene, insbesondere einer horizontalen Ebene. Dies ist insbesondere im Zusammenhang mit der Verteilung von fluiden Proben auf nach oben offene Probengefäße vorteilhaft, die die Proben aufnehmen oder abgeben sollen. Dies trifft insbesondere auf das Pipettieren mit Pipettiervorrichtungen zu. Vorzugsweise verlaufenen die Positionierbewegungen parallel zu dieser Richtung R, die insbesondere in dieser Ebene liegt und die vorzugsweise eine horizontale Richtung ist. Die Positionierbewegung ist vorzugsweise linear oder zumindest teilweise oder vollständig nicht-linear, zum Beispiel entlang einer Kurve, zum Beispiel einer Kreiskurve verlaufend eingerichtet. Vorzugsweise verläuft die Richtung der Positionierbewegungen im Wesentlichen parallel zu einer horizontalen Gerade. Die Positionierbewegung wird auch als Versatz bezeichnet.
  • Vorzugsweise und insbesondere bei der Verwendung in einer nicht vollautomatischen Vorrichtung ist vorgesehen, dass das erste Teil relativ zum zweiten Teil von einem Benutzer manuell bewegbar ist. Das erste Teil, oder eine am ersten Teil angeordnete Transporteinrichtung, insbesondere Pipette, weist vorzugsweise mindestens einen Griffabschnitt, insbesondere ein oder zwei Griffabschnitte auf, an dem das Teil vom Benutzer gegriffen und gegenüber dem Basisteil bewegt werden kann.
  • Die Positioniereinrichtung, die Kopplungseinrichtung und deren Bestandteile bestehen jeweils vorzugsweise aus mechanischen Mitteln und wirken vorzugsweise mechanisch, insbesondere ausschließlich mechanisch (vollmechanisch), und sind vorzugsweise insbesondere jeweils nicht elektrisch betrieben. Dies hat den Vorteil, dass eine vollmechanische Positioniereinrichtung oder Laborvorrichtung, die insbesondere eine nicht-elektrische Positioniereinrichtung aufweist, realisierbar ist, deren Herstellungs- und Betriebskosten gering gehalten werden können und die wegen ihrer Unabhängigkeit von einer elektrischen Energiequelle flexibler nutzbar ist.
  • Es ist jedoch möglich und bevorzugt, dass die Kopplungseinrichtung oder mindestens eines ihrer Bestandteile zumindest teilweise elektrisch betreibbar ausgebildet sind oder elektrisch betriebene Komponenten aufweisen. Ferner kann die Positioniereinrichtung andere Mittel aufweisen, die zumindest teilweise elektrisch betreibbar ausgebildet sind, vollständig elektrisch betreibbar ausgebildet sind oder elektrisch betriebene Komponenten aufweisen.
  • Die Kopplungseinrichtung weist mindestens ein mechanisch wirkendes Kopplungsmittel zur Kopplung der Betätigungsbewegung und der Positionierbewegung auf, um die schrittweise Änderung der Relativposition zu bewirken. Eine Positionierbewegung bewirkt vorzugsweise die Änderung der Relativposition des ersten Teils und des zweiten Teils um genau eine Schrittweite. Diese Schrittweite ist vorbestimmt oder über eine Schalteinrichtung veränderbar, insbesondere vom Benutzer oder einer elektronischen Programmautomatik änderbar. Das erste Teil kann durch die Betätigungsbewegung eine erste Strecke zurücklegen, die größer ist als eine zweite Strecke des zweiten Teils, die dieser Schrittweite entspricht. In diesem Fall weist die Kopplungseinrichtung eine Getriebeeinrichtung auf, die ein Übersetzungsverhältnis (Positionierbewegung/Betätigungsbewegung) kleiner 1 aufweist. Andernfalls ist dieses größer oder gleich 1.
  • Die Kopplungseinrichtung ist vorzugsweise eine Getriebeeinrichtung oder weist eine solche auf. Die Getriebeeinrichtung ist vorzugsweise mechanisch eingerichtet, vorzugsweise ausschließlich mechanisch. Sie kann ein Zahnradgetriebe, Reibradgetriebe, Zugmittelgetriebe, Schraubgetriebe, Koppelgetriebe, Kurvengetriebe oder ein Wälzkurven-Getriebe aufweisen oder sein. Die Getriebeeinrichtung kann aber auch andere bekannte Getriebetypen zur Übertragung von Kraft und Bewegung aufweisen.
  • Das mindestens eine Kopplungsmittel weist mindestens ein erstes Kopplungsmittel auf, das gegenüber dem Basisteil und/oder dem ersten Teil und/oder dem zweiten Teil, gegenüber dem Probengefäßhalter, durch die Betätigungsbewegung bewegbar angeordnet ist. Das mindestens eine Kopplungsmittel weist mindestens ein zweites Kopplungsmittel auf, das gegenüber dem Basisteil und/oder dem ersten Teil und/oder dem zweiten Teil, gegenüber dem Probengefäßhalter, unbeweglich angeordnet ist.
  • Vorzugsweise ist das erste Kopplungsmittel in einer Richtung K bewegbar am Basisteil angeordnet, um durch Wechselwirkung mit dem unbeweglich am zweiten Teil angeordneten zweiten Kopplungsmittel das zweite Teil in Richtung R zu bewegen (insbesondere im Fall der ersten bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung). Es ist aber auch möglich und bevorzugt, dass das erste Kopplungsmittel in einer Richtung K bewegbar am Basisteil angeordnet ist, um durch Wechselwirkung mit dem unbeweglich am ersten Teil angeordneten zweiten Kopplungsmittel das erste Teil in Richtung R zu bewegen (insbesondere im Fall der zweiten bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung). Auf diese Weise lässt sich jeweils eine effektive Übertragung der Bewegung erreichen, um eine Positionierbewegung zu erreichen, die einfach schrittweise wiederholbar ist.
  • Vorzugsweise verlaufenen die Richtung K der Kopplungsbewegung des mindestens einen ersten Kopplungsmittels und die Richtung R der Positionierbewegung im Wesentlichen parallel zu einer Ebene, insbesondere der x-y-Ebene eines kartesischen Koordinatensystems, die vorzugsweise horizontal angeordnet ist (bei bestimmungsgemäßer Anwendung der Positionierensrichtung in der Laborvorrichtung zur Verteilung von fluiden Proben gemäß der Erfindung). Vorzugsweise wird eine vorzugsweise lineare Positionierbewegung erreicht, in dem ein rotierendes Kopplungsmittel verwendet wird, das um eine parallel zu dieser Ebene liegenden Achse rotiert, und/oder ein translatorisch bewegbares Kopplungsmittel verwendet wird, und/oder indem vorzugsweise ein vorgespanntes zweites Teil verwendet wird. Durch diese ebenen Anordnungen der Kopplungsmittel wird eine kompakte bzw. flache Bauweise ermöglicht. Dies ist insbesondere bei Laborvorrichtungen sehr vorteilhaft, da dort die kompakte Bauweise der Ergonomie dient.
  • Vorzugsweise weist das mindestens eine Kopplungsmittel ein Hebelelement auf, das vorzugsweise zur Übertragung der Betätigungsbewegung des ersten Teils auf die Positionierbewegung des zweiten Teils angeordnet ist. Das Hebelelement ist vorzugsweise ein Klinkenelement. Das Hebelelement ist vorzugsweise schwenkbar angeordnet, wobei die Schwenkachse vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zu dieser Ebene (z.B. x-y-Ebene oder horizontale Ebene) verläuft. Dadurch ist eine kompakt Bauweise möglich.
  • Die Kopplungseinrichtung ist derart eingerichtet, dass die Betätigungsbewegung eine Kopplungsbewegung des mindestens einen ersten Kopplungsmittels bewirkt und dass diese Kopplungsbewegung mechanisch mit dem zweiten Kopplungsmittel zusammenwirkt, um die Relativposition um einen Schritt vorbestimmter Schrittweite zu ändern. Eine solche Kopplungseinrichtung, insbesondere eine Getriebeeinrichtung der Kopplungseinrichtung, kann gemäß verschiedener Gestaltungsformen gestaltet werden. Beispiele dafür werden nachfolgend anhand der 1a, 1b, 1c und 1d beschrieben. In den Figuren stellt der dunkle Punkt die Verbindung der Mechanik der Kopplungseinrichtung zum hier beweglich gelagerten zweiten Teil dar. Es ist für jede der Gestaltungsformen auch möglich, dass das erste Teil beweglich gelagert ist und das zweite Teil stationär ist. Ein „stationäres“ Teil ist am Basisteil angeordnet oder ist Teil des Basisteils.
  • Bei der Gestaltungsform 1 der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung 10 in 1a ist das zweite Teil 12 mit einer Kopplungseinrichtung (13, 15, 16) bezüglich dem stationären ersten Teil 11 schrittweise bewegbar. Mit einem Seilelement 13 oder zwei Seilelementen 13, 14 wird das zweite Teil bezüglich dem stationären ersten Teil 11 mittels einem Federelement 15 vorgespannt. Der Versatz (=die Positionierbewegung) erfolgt beispielsweise durch Abdrehen des Seilelementes 13 von einer Trommel 16. Der Rotationsmechanismus der Trommel kann dazu direkt mit dem ersten Teil gekoppelt werden. Um verschiedene Schrittweiten des Versatzes zu realisieren, kann die Mechanik, die den Versatz umsetzt, so gestaltet sein, dass verschiedene Versatzabstände realisiert werden können, z.B. mittels eines Getriebes, insbesondere mit einem Übersetzungsverhältnis < 1. Die Verhinderung einer ungewollten Positionsänderung in positiver y-Richtung kann durch den Seilzug zur Trommel gelöst werden. In negativer y-Richtung kann das zweite Teil jedoch ausgelenkt werden, da es nur von der Feder in Position gehalten wird. Der Mechanismus zur Freigabe des Versatzes ist vorzugsweise dazu eingerichtet, auch eine freie Positionswahl des zweiten Teils durch den Anwender zu ermöglichen. Ein Mechanismus, der die oben genannten Funktionen erfüllt, erfordert nur sehr geringe Arbeitskräfte für den Versatz, da die potentielle Energie bereits in dem Federelement gespeichert ist.
  • Bei der Gestaltungsform 2 der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung 20 in 1b wird der Versatz des zweiten Teils 22 gegenüber dem stationären ersten Teil 21 über ein rotierendes Teil der Kopplungseinrichtung 23 bewirkt, dessen Rotationsachse parallel zur x-y-Ebene liegt. Das rotierende Teil ist hier das Spindelelement 23. Eine Spindelmutter ist hierzu vorzugsweise mit dem zweiten Teil verbunden. Um den Wechsel zwischen verschiedenen Schrittweiten des Versatzes zu ermöglichen, kann für die Kopplung zum ersten Teil eine weitere Getriebeeinrichtung vorgesehen sein. Abhängig von der Spindelsteigung kann die Verhinderung einer ungewollten Positionsänderung durch eine selbsthemmende Spindelmutter gelöst werden. Bei einer hohen Spindelsteigung kann das Spindelelement mit einem zusätzlichen Mechanismus gegen Verdrehen gesichert werden. Die Wirkung einer vorzugsweise vorgesehenen Einrichtung zur manuellen Positionswahl der Relativposition ist auch von der Spindelsteigung abhängig. Entweder kann das Spindelelement vom Bediener gedreht werden oder das zweite Teil lässt sich nach dem Lösen der Verdrehsicherung einfach in y-Richtung verschieben. Diese Prinziplösung ist insbesondere bei der Verwendung eines Elektromotors sehr gut umsetzbar. Eine manuelle Betätigung des Spindelelements lässt sich über ein Seilelement erreichen, das zur schrittweisen Rotation des Spindelelements angeordnet ist.
  • Bei der Gestaltungsform 3 der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung 30 in 1c wird das zweite Teil 32 gegenüber dem stationären ersten Teil 31 über die Vor- und Rückwärtsbewegung eines Hebelelements 33 der Kopplungseinrichtung (33, 34) versetzt, nämlich durch das Klinkenelement 33, das insbesondere als Ratschenelement verwendet wird. Das Klinkenelement rastet durch die Spannung des Federelements 35 z.B. in positiver y-Richtung in die Zähne vorzugsweise eines Zahnstangenelementes 34 ein, das an dem zweiten Teil befestigt ist. Um eine gewünschten Schrittweite zu erzeugen, kann das Klinkenelement über ein Schaltelement 36, z.B. ein Plattenelement, geführt werden, so dass es genau in der richtigen Position einhakt. Um zwischen gewünschten Schrittweiten umzuschalten, müsste das Schaltelement um den entsprechenden Abstand verschoben werden. Solange das Klinkenelement in dem Zahnstangenelement eingehakt ist, ist dieser Mechanismus in negativer y-Richtung selbsthemmend. Wenn das Klinkenelement über dem Schaltelement ist, gibt es jedoch keine Positionssicherung. Um eine ungewollte Positionsänderung zu verhindern, kann der Mechanismus daher um eine zweite Teilsicherung erweitert werden. Zur manuellen Positionswahl kann das Klinkenelement auf das Schaltelement gezogen und die zweite Teilsicherung gelöst werden. Dabei ist zu beachten, dass das Klinkenelement beim Wiedereinhaken in das Zahnstangenelement ggf. einen kleinen Versatz erzeugt, der vom Abstand der Zähne abhängt. Ein Vorteil dieser Prinziplösung ist, dass das Klinkenelement grundsätzlich beliebig weit über das Schaltelement gezogen werden kann und so eine einfache Kopplung mit dem ersten Teil ermöglicht wird.
  • Bei der Gestaltungsform 4 der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung 40 in 1d 42 wird der Versatz des zweiten Teils 42 gegenüber dem stationären ersten Teil 41 über die Vor- und Rückwärtsbewegung eines Hebelelementes 43 der Kopplungseinrichtung (43, 44) bewirkt, nämlich durch das Klinkenelement 43, das schwenkbar in der x-y-Ebene angeordnet ist, und das insbesondere an einem Schlittenelement 46 angeordnet ist. Vorzugsweise weist das mindestens eine erste Kopplungsmittel 43 ein gegenüber dem mindestens einen zweiten Kopplungsmittel 44 bewegliches Schlittenelement und vorzugsweise eine Führungseinrichtung auf, mittels der das Schlittenelement eine gerichtete Kopplungsbewegung K ausführen kann, wobei die Richtung K dieser Kopplungsbewegung vorzugsweise im Wesentlichen linear und senkrecht zur Positionierbewegung in Richtung R verläuft. Die Führungseinrichtung ist vorzugsweise relativ zum ersten Teil (oder zum zweiten Teil) unbeweglich angeordnet und ist insbesondere am Basisteil befestigt. Die Richtung K weist zumindest eine zur Richtung R der Positionierbewegung senkrechte Komponente auf, wobei K vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zu R verläuft. Die Richtungen K und R liegen vorzugsweise in einer Ebene, die vorzugsweise horizontal ist.
  • Das Schlittenelement weist vorzugsweise ein Klinkenelement auf, dessen eines Ende schwenkbar am Schlittenelement gelagert ist, so dass das Klinkenelement aus einer ersten Position in eine zweite Position schwenkbar ist. In der ersten Position des Klinkenelementes ist vorzugsweise das Klinkenelement um einen Schwenkwinkel α bezüglich der Richtung der Kopplungsbewegung K ausgelenkt und ist ferner vorzugsweise durch Anschlag an einem Anschlagsbereich (Stoppstellung) nicht weiter schwenkbar. Der Anschlagbereich kann vorzugsweise durch eine Schalteinrichtung variabel positioniert werden, um unterschiedliche Schrittweiten zu realisieren. In der zweiten Position des Klinkenelementes ist das Klinkenelement im Wesentlichen parallel zu dieser Richtung K ausgerichtet.
  • Das Klinkenelement greift während der Kopplungsbewegung zwischen die Aussparungen einer Anordnung, insbesondere Reihenanordnung, ein, die vorzugsweise die Vorsprungselemente aufweist.
  • Am zweiten Teil ist ein Probengefäßhalter vorgesehen, der eine Oberseite zum Tragen mindestens eines Probengefäßelementes und eine Unterseite aufweist, wobei das mindestens eine zweite Kopplungsmittel eine Reihenanordnung von in Abständen und parallel zur Richtung der Positionierbewegung angeordneten Vorsprungselementen 44 aufweist, die als Widerlager beim Kontakt mit dem Kontaktabschnitt des Klinkenelements dienen.
  • Die Vorsprungselemente der Anordnung sind vorzugsweise in Abständen, insbesondere äquidistanten Abständen, und parallel zur Richtung der Positionierbewegung angeordnet. Der Abstand von zwei Vorsprungselementen ist vorzugsweise so gewählt, dass er der gewünschten Schrittweite entspricht, die vorzugsweise durch den Schwenkwinkel α bestimmt ist. Die zwei Vorsprungselemente können benachbart sein oder durch mindestens ein weiteres Vorsprungselement getrennt sein.
  • Die Vorsprungselementen dienen vorzugsweise als Widerlager beim Kontakt mit dem Kontaktabschnitt des Klinkenelements. Die Reihenanordnung ist vorzugsweise eine Stiftanordnung. Ein Vorsprungselement wir vorzugsweise durch ein Stiftelement 44 gebildet, das vorzugsweise zylinderförmig ist. Das Schlittenelement ist, vorzugsweise mittels einer Führungseinrichtung, entlang der Richtung K bewegbar.
  • Vorzugsweise weist das Schlittenelement ein Federelement auf, das zwischen dem Schlittenelement und dem Klinkenelement eingespannt ist, so dass es eine Rückstellkraft bewirkt, vorzugsweise wenn das Klinkenelement aus dieser ersten Position in diese zweite Position geschwenkt wird.
  • Vorzugsweise weist das Klinkenelement einen Kontaktabschnitt auf, welcher der Übertragung einer Kraft vom Schlittenelement auf das zweite Teil dient, indem der Kontaktabschnitt während einer Kopplungsbewegung das zweite Teil durch einen gleitenden Kontakt mit dem mindestens einen zweiten Kopplungsmittel um genau eine Schrittweite in Richtung der Positionierbewegung bewegt.
  • Bei einer Bewegung in der Richtung K in negativer x-Richtung (Bild 1d: „nach rechts“) klappt das Klinkenelement zur Seite und bei der Bewegung nach links rutscht ein Vorsprungselement am Kontaktbereich des Klinkenelementes entlang. Auf diese Weise wird das zweite Teil um eine Schrittweite in positiver y-Richtung („nach vorne“) verschoben.
  • Um verschiedene Schrittweiten zu ermöglichen, kann der Schwenkwinkel α des Klinkenelementes verändert werden. Dazu kann eine Schalteinrichtung dienen. Vorzugsweise weist die Kopplungseinrichtung eine Schalteinrichtung zur Festlegung der Schrittweite einer Positionierbewegung auf, wobei vorzugsweise die Schalteinrichtung ein beweglich am Schlittenelement gelagertes Schaltstück aufweist, an dem vorzugsweise der Anschlagbereich angeordnet ist.
  • Um eine ungewollte Positionsänderung zu verhindern, kann an dem Schlittenelement eine Sicherungseinrichtung angeordnet sein. Die Kopplungseinrichtung, insbesondere die Sicherungseinrichtung, weist vorzugsweise mindestens ein Sicherungsmittel zur zumindest teilweisen Fixierung der Relativposition des ersten und zweiten Teils auf. Die Sicherungseinrichtung kann mindestens eine Aufnahme für die Aufnahme eines Kopplungsmittels, insbesondere eines Vorsprungselements aufweisen. Die Sicherungseinrichtung kann eine Stiftsicherung sein, die durch die Bewegung des Schlittenelementes zwischen die Stifte geschoben wird. Auf diese Weise kann insbesondere die Stiftanordnung gesichert werden, bis der Schlitten bewegt wird. Zur manuellen Positionswahl kann die Kopplungseinrichtung so eingerichtet sein, dass die Stifte zwischen dem Klinkenelement und der Sicherungseinrichtung hindurch bewegt werden. Die Gestaltungsform 4 ist eine einfache Umsetzung einer Kopplungseinrichtung, die alle benötigten Funktionen in einem Mechanismus vereinen kann. Zudem ermöglicht sie eine sichere und genaue Positionierung. Bei dieser Gestaltungsform 4 wird durch die Betätigungsbewegung eine Vor- und Rückwärtsbewegung des Schlittenelementes erzeugt.
  • Nachfolgend wird wieder auf die Kopplungseinrichtung unabhängig von der bevorzugten Gestaltungsform Bezug genommen: Allgemein weist die Kopplungseinrichtung vorzugsweise mindestens ein drittes Kopplungselement auf. Dieses kann ein Übertragungselement zur Übertragung der Betätigungsbewegung B auf die Kopplungsbewegung K sein. Das Übertragungselement kann eine Getriebeelement sein. Vorzugsweise ist das Übertragungselement ein Zugelement, insbesondere ein Seilelement zur Übertragung der Betätigungsbewegung auf ein erstes Kopplungsmittel. Vorzugsweise ist an der Positioniereinrichtung mindestens ein Umlenkmittel zur Umlenkung der Zugrichtung des Seilelements vorgesehen.
  • Die Positioniereinrichtung weist vorzugsweise eine Führungseinrichtung auf, mittels der eine geführte Betätigungsbewegung des ersten Teils relativ zum Basisteil zwischen einer Startposition und einer Endposition durchführbar ist. Eine Endposition weist vorzugsweise die Möglichkeit auf, dass in dieser Endposition die Probe von der Transporteinrichtung an diesen Probengefäßhalter abgebbar ist (Abgabeposition). Vorzugsweise weist die Positioniereinrichtung die Höheneinstelleinrichtung auf. Ferner weist die Positioniereinrichtung vorzugsweise die Mittel zur Federung auf, um die Betätigungsbewegung vor dem Erreichen der Start- und/oder Endposition abzufedern.
  • Die Positioniereinrichtung weist ferner vorzugsweise eine Führungseinrichtung auf, mittels der eine geführte Positionierbewegung des ersten Teils relativ zum zweiten Teil durchführbar ist, insbesondere eine geführte Positionierbewegung des zweiten Teils relativ zum Basisteil oder des ersten Teils relativ zum Basisteil. Eine Führungseinrichtung kann ein oder mehrere, vorzugsweise zwei, Führungsstangen oder Führungsschienen aufweisen, die vorzugsweise entlang der Richtung der Betätigungsbewegung, oder der Richtung R der Positionierbewegung, verlaufend angeordnet sind. Eine Führungsschiene kann eine im senkrechten Querschnitt T-förmige, L-förmige, U- förmige oder I-förmige oder anders geformte Schiene aufweisen, die am ersten oder zweiten Teil fest angeordnet sein können. Ein oder mehrere geführte Elemente können mit dem zweiten oder ersten Teil im Wesentlichen fest verbunden sein, um während einer Positionierbewegung geführt zu werden. Ein geführtes Element kann derart angeordnet sein, dass es eine Führungsschiene teilweise formschlüssig umgreift, mit einem für ein reibungsfreies Gleiten ausreichendem Spiel. Die Führungsrichtung ist vorzugsweise linear, um eine linear translatorische Führungsbewegung (Betätigungsbewegung oder Positionierbewegung) zu ermöglichen.
  • Das Basisteil kann eine Trägerplatte aufweisen, die vorzugsweise horizontal angeordnet ist, und kann ferner ein Gestell und/oder ein Gehäuse oder Gehäuseabschnitte aufweisen, um insbesondere die Positioniereinrichtung zumindest teilweise zu umhüllen. Das Basisteil ist vorzugsweise dazu eingerichtet, um die anderen Bestandteile der Positioniereinrichtung und/oder der Laborvorrichtung zu tragen. Das Basisteil ist vorzugsweise derart kompakt eingerichtet, dass es auf einer Laborarbeitsplatte (Workbench) oder einem Laborarbeitstisch aufgestellt werden kann.
  • Das erste Teil und/oder das zweite Teil weist jeweils vorzugsweise mindestens ein Schlittenelement auf, das über eine Führungseinrichtung geführt bewegbar ist. Das erste Teil weist vorzugsweise ein drittes Teil auf, das ein in horizontaler Richtung (z.B. x-Richtung) bewegbares Schlittenelement sein kann oder aufweisen kann, das auch als x-Schlitten bezeichnet wird. Das erste Teil weist ferner vorzugsweise ein viertes Teil auf, das ein in vertikaler Richtung (z.B. z-Richtung) bewegbares Schlittenelement sein kann oder aufweisen kann, das auch als z-Schlitten bezeichnet wird. Der x-Schlitten und der z-Schlitten können Teil der Höheneinstelleinrichtung sein.
  • Bei der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung können das erste und zweite Teil relativ zueinander und schrittweise nacheinander in eine Vielzahl von N Relativpositionen bewegt werden, so dass z.B. Proben in einer Vielzahl von Relativpositionen verteilt werden können. N ist eine natürliche Zahl größer als eins und ist vorzugsweise zwischen 2 und 96, besonders bevorzugt 2, 3, 4, 6, 8, 12, 16, 24, 32, 48, 64, 96 oder auch größer als 96, z.B. bis zu 384 oder 1536. Die Anzahl entspricht vorzugsweise der Anzahl von nacheinander angeordneten Probengefäßen, zum Beispiel die Anzahl der Reihen einer Probenplatte, insbesondere Mikrotiterplatte.
  • Die Kopplungseinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Relativpositionen mindestens n-mal ändern zu können, insbesondere das erste und das zweite Teil mindestens n-mal gegeneinander um eine vorbestimmte Schrittweite verschieben zu können, vorzugsweise translatorisch. Die Anzahl n entspricht vorzugsweise der Anzahl der Reihen einer Probengefäßplatte, die am zweiten Teil anordenbar ist und auf die fluide Proben verteilt werden sollen, und entspricht insbesondere der Anzahl N. Falls eine Probengefäßplatte mit 12 Reihen von Probengefäßen verwendet wird, beträgt vorzugsweise n=12, so dass jede Reihe dieser Probengefäßplatte angefahren und befüllt werden kann. Dies kann insbesondere auf Standard-96er-Mikrotiterplatten zutreffen.
  • Die Schrittweite entspricht vorzugsweise dem Abstand der Mittelpunkte von Probengefäßelementen in der horizontalen Ebene (z.B. x-y-Ebene), die am zweiten Teil angeordnet können bzw. angeordnet sind. Bei einer Standard-Mikrotiterplatte mit 96 Vertiefungen („wells“; siehe ANSI/SBS 4-2004) beträgt der Abstand vorzugsweise 9 mm, bei einer 384er-Mikrotiterplatte vorzugsweise 4,5 mm. Andere Schrittweiten können z.B. je nach Anordnung der Probengefäße oder Typ des Probengefäßelementes gewählt werden.
  • Die vorbestimmten Relativpositionen sind vorzugsweise im Wesentlichen durch die Positioniereinrichtung konstruktiv vorgegeben und können insbesondere in Abhängigkeit von einem bestimmten gewünschten Verteilungsmuster gewählt sein, das z.B. den Abständen von Probengefäßen in einem Probengefäßhalter entsprechen kann, z.B. den Abständen der Reihen von Probenaufnahmen (wells) in einer (z.B. Standard-) Mikrotiterplatte („well-plate“).
  • Es ist aber auch möglich und vorzugsweise vorgesehen, dass die vorbestimmten Relativpositionen selbst auch wählbar oder anpassbar sind, indem zum Beispiel die Positioniereinrichtung Mittel zur Anpassung der Schrittweite aufweist, insbesondere die Schalteinrichtung. Dies erlaubt eine noch größere Flexibilität bei der Verwendung der Positioniereinrichtung, so dass z.B. Proben in angepassten Verteilungsmustern und Verteilungsabständen verteilbar sind. Bei Pipettiervorrichtungen mit einer solchen Positioniereinrichtung sind so z.B. auch andere Probengefäßhalter verwendbar, z.B. neben einer 96er- oder einer 384er Mikrotiterplatte auch solche mit anderer Probenaufnahmezahl und anderen Abständen der Probenaufnahmen, insbesondere auch nicht-Standard Probengefäßhalter.
  • Es ist auch möglich, dass die Anzahl der Relativpositionen im Wesentlichen nicht vorgegeben oder begrenzt ist, indem z.B. die Relativpositionen kontinuierlich änderbar sind.
  • Die Positioniereinrichtung, vorzugsweise die Kopplungseinrichtung, weist vorzugsweise mindestens eine Sicherungseinrichtung auf (siehe oben), die insbesondere mindestens ein Sicherungsmittel zur zumindest teilweisen Fixierung der Relativposition aufweist. Das Sicherungsmittel kann ein Mittel zum Blockieren der Positionierbewegung in der Relativposition sein, so dass die relative Beweglichkeit des ersten Teils und des zweiten Teils in der Relativposition zumindest in Richtung parallel der Positionierbewegung blockiert ist. Das Sicherungsmittel kann ein Arretierungsmittel aufweisen, z.B. eine Rasteinrichtung.
  • Vorzugsweise weist die Kopplungseinrichtung eine Schalteinrichtung zur Festlegung der Schrittweite einer Positionierbewegung auf. Vorzugsweise weist die Schalteinrichtung ein beweglich am Schlittenelement gelagertes Schaltstück auf. Mit dieser Schalteinrichtung oder diesem Schaltstück kann insbesondere die Bewegung eines Kopplungsmittels der Kopplungseinrichtung beeinflusst werden, indem zum Beispiel die Bewegung des Kopplungsmittels durch das Schaltstück blockierbar ist, und zwar in einer variabel (z.B. vom Benutzer, oder z.B. durch die vom Benutzer ausgewählte Aufnahmeplatte, die insbesondere als Adapter zum Probengefäßelement dient) einstellbaren Position des Schaltstücks. Die automatische Einstellung der Position durch das Aufsetzen der Aufnahmeplatte hat den Vorteil, dass der Anwender entlastet ist zu entscheiden, welche Einstellung zu wählen ist und so eine weitere potentielle Fehlerquelle verhindert ist.
  • Die erfindungsgemäße Positioniereinrichtung ist vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zum manuellen Einstellen der n-ten Relativposition aus einer Vielzahl von N vorbestimmten Relativpositionen aufweist. Dadurch kann die eingestellte Relativposition nicht nur schrittweise weiter gestellt werden, sondern auch Relativpositionen manuell oder automatisch unabhängig von der Kopplungseinrichtung angefahren werden. Solche Mittel zum manuellen Einstellen sind vorzugsweise mechanisch oder elektrisch betreibbar ausgebildet und können z.B. ein Justierrad mit Kennzeichnungsmitteln zum Kennzeichnen der eingestellten Relativposition aufweisen, das insbesondere über ein Getriebe und/oder eine Schubstange mit dem zweiten Teil oder dem ersten Teil verbunden sein kann, so dass mittels dem Justierrad das zweite Teil oder das erste Teil direkt verschiebbar ist.
  • Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Laborvorrichtung eine Deaktivierungseinrichtung auf, mit der verhindert werden kann, dass durch die Betätigungsbewegung die Positionierbewegung bewirkt wird. Dies hat den Vorteil, dass die Laborvorrichtung flexibler verwendbar ist, indem die Betätigungsbewegung durch die Deaktivierung der Kopplung auch so durchgeführt werden kann, dass sie nicht zwingend die Positionierbewegung bewirkt, insbesondere zeitweise oder bis zur erneuten Aktivierung der Kopplungseinrichtung. Vorzugsweise ist diese Deaktivierungseinrichtung manuell oder automatisch, z.B. programmgesteuert, bedienbar. Es kann ein zweiter Betriebsmodus vorgesehen sein, indem die Kopplungseinrichtung durch die Deaktivierungseinrichtung deaktiviert ist, während sie im ersten Betriebsmodus aktiviert ist. Beispielsweise kann ein Nutzer sich durch diese Deaktivierungseinrichtung entscheiden, die Laborvorrichtung zunächst im ersten Betriebsmodus zu verwenden und zeitweilig auf den zweiten Betriebsmodus umzuschalten, um z.B. die Befüllung einer im ersten Betriebsmodus befüllten Probengefäßplatte manuell zu modifizieren. Die Deaktivierungseinrichtung kann eine Totmannschaltung aufweisen, so dass z.B. dieser erste Betriebsmodus der Standardmodus ist. Die Deaktivierungseinrichtung kann so ausgebildet sein, dass die Wirkung der Kopplungseinrichtung während der Deaktivierungswirkung verhindert wird, indem die Deaktivierungseinrichtung entsprechende mechanische und/oder elektrische oder anders wirkende Mittel aufweist. Beispielsweise kann die Deaktivierungseinrichtung einen Hebel aufweisen, der im Falle der Deaktivierung ein Kopplungsmittel der Kopplungseinrichtung blockiert, so dass diese Kopplung der Betätigungsbewegung und der Positionierbewegung nicht automatisch bewirkt wird.
  • Die erfindungsgemäße Positioniereinrichtung ist vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Abfederung der Relativbewegung des ersten und zweiten Teils vorgesehen sind, wenn sich die Relativbewegung der n-ten Relativposition nähert. Dadurch wird z.B. verhindert, dass ein heftiges Anschlagen des ersten und zweiten Teils erfolgt, was die Lebensdauer der Bauteile verlängert bzw. die Präzision der Positioniereinrichtung erhält und verhindert, dass z.B. eine flüssige Probe durch den Aufschlag beim Erreichen der Zielposition an einer unerwünschten Position aus der Transporteinrichtung abgegeben wird. Die Mittel zur Abfederung können elastische Elemente, z.B. Federn wie Spiralfedern, Blattfedern oder Puffer aus einem elastischen Material z.B. Gummi aufweisen, oder Anschlagdämpfereinrichtungen aufweisen, die z. B. auf magnetischer Basis arbeiten. Dabei ist zu beachten, dass eine hohe Präzision bei der Positionierung des ersten und zweiten Teils wichtig ist, die zudem langzeitstabil sein soll, so dass die verwendeten Mittel zur Abfederung entsprechend gewählt werden sollten.
  • Die erfindungsgemäße Laborvorrichtung weist insbesondere eine Positioniereinrichtung auf, die insbesondere erfindungsgemäß ausgestaltet ist.
  • Die erfindungsgemäße Laborvorrichtung kann ein Pipettierautomat, insbesondere ein Pipettierroboter, eine Pipettierhalbautomat, oder eine Pipettiervorrichtung sein, die insbesondere manuell bedienbar oder betätigbar sein kann, die jeweils vorzugsweise automatisch, halbautomatisch, elektrisch betrieben, teilweise elektrisch betrieben, ganz oder teilweise hydraulisch oder pneumatisch betrieben, vollmechanisch oder gemischt mechanisch, hydraulisch, pneumatisch und/oder elektrisch betrieben ausgestaltet sein kann. Vorzugsweise ist die Laborvorrichtung eine manuell betätigbare Vorrichtung, die insbesondere ohne externe elektrische Energiequelle verwendbar ist. Dadurch ergibt sich gegenüber einer vollautomatischen elektrischen Laborvorrichtung, z.B. einem Pipettierroboter, der Vorteil, dass netzunabhängig gearbeitet werden kann, was eine flexiblere Benutzung erlaubt. Zudem kann durch die einfachere Ausführung die Bemaßung und die Masse der Laborvorrichtung klein gehalten werden, die z.B. in einem Volumen von kleiner als 60cm*50cm*40cm oder 50cm*40cm*30cm (Breite*Höhe*Tiefe) oder z.B. eine Masse von kleiner als 3kg, 5kg, 8kg, 10 kg, 12 kg oder 15 kg aufweisend, angeordnet werden kann. Eine kleinere Stellfläche oder Masse erlaubt ebenfalls eine flexiblere Verwendung der Laborvorrichtung, die so z.B. auf den meisten Labor-Arbeitsflächen (Workbenches) angeordnet und leicht versetzt werden kann.
  • Die Laborvorrichtung weist vorzugsweise ein Gehäuse auf, welches insbesondere eine erfindungsgemäße Positioniereinrichtung im Wesentlichen oder zumindest teilweise umschließt. Das Gehäuse ist vorzugsweise mit dem Basisteil verbunden. Das Basisteil und/oder das Gehäuse ist zur stationären Anordnung ausgebildet, und weist z.B. Gummisockel oder dergleichen für den festen Stand auf z.B. einer Laborworkbench auf. Ferner kann ein Gestell vorgesehen sein, das vorzugsweise mit dem Basisteil verbunden ist und das vorzugsweise mindestens ein Bauteil oder alle Bauteile der Positioniereinrichtung trägt. Das Basisteil weist vorzugsweise eine Trägerplatte auf, die insbesondere horizontal angeordnet ist.
  • Die Positioniereinrichtung und die Laborvorrichtung und deren Komponenten sind vorzugsweise aus Metallen, z.B. Aluminium oder Stahl gefertigt, um eine möglichst hohe Präzision und Langzeitstabilität zu erreichen. Die Positioniereinrichtung und die Laborvorrichtung und deren Komponenten können auch vorzugsweise aus Kunststoffen gefertigt sein, insbesondere aus Hochleistungskunststoffen. Vorzugsweise sind die Positioniereinrichtung und die Laborvorrichtung und deren Komponenten aus solchen Materialien hergestellt, die eine Korrosionsbeständigkeit gewährleisten, insbesondere, wenn wasserhaltige Proben, insbesondere biologische Medien, die salzhaltig sein können, verwendet werden. Die Materialien sollen vorzugsweise chemisch inert sein und im Wesentlichen ohne Beeinträchtigung ihrer Zusammensetzung mit Reinigungsmitteln behandelbar sein, die ein Sterilisieren der Bauteile ermöglichen, z.B. 70%-gem Alkohol/Wasser-Gemisch, die zur Sterilisierung von sterilen Arbeitsbereichen in biologischen oder medizinischen Forschungslaboren verwendet werden. Ebenso können die Teile der Positioniereinrichtung und Laborvorrichtung Beschichtungen aufweisen, um diese Eigenschaften zu erreichen. Insbesondere werden die Oberflächen eloxiert, um sie mittels eines elektrolytischen Verfahrens, dass insbeondere auf anodischer Oxidation beruht, mit einer Oxidschicht zu versehen. Dies kann insbesondere bei Teilen aus Aluminium durchgeführt werden.
  • Die Laborvorrichtung ist vorzugsweise zur Verwendung mit einer herkömmlichen Transporteinrichtung, insbesondere Pipette, insbesondere Mehrkanalpipette oder - Dispenser ausgestaltet. Die Transportvorrichtung, insbesondere die Pipette, Mehrkanalpipette oder Dispenser transportieren eine mit einer Probe befüllten Spitze (Pipetten) bzw. Spritze (Dispenser) an eine Zielposition an einem Probengefäßelement, insbesondere eine Zielposition an einer Platte. An der Zielposition wird die Probe in die Probengefäßaufnahme des Probengefäßelements entleert. Beispiele für bevorzugt verwendbare Mehrkanalpipetten sind die Mehrkanalpipetten Eppendorf Research®, und Eppendorf Research® plus, für elektronische Pipetten die Pipetten Eppendorf Research® pro und Eppendorf Xplorer ® der Eppendorf AG.
  • Ebenso können die erfindungsgemäßen Laborvorrichtungen mit Dispensern wie z.B. den Dispensern Multipette ® und den elektronischen Dispensern Multipette ® stream und Multipette ® Xstream der Eppendorf AG benutzt werden.
  • Es ist aber auch möglich und bevorzugt, dass die Transporteinrichtung, insbesondere Pipette, für die Verwendung mit einer erfindungsgemäßen Laborvorrichtung speziell ausgebildet ist, und kann zur ausschließlichen Verwendung und/oder Integration in die Laborvorrichtung ausgestaltet sein.
  • Eine bevorzugt mit der erfindungsgemäßen Laborvorrichtung verwendbare Mehrfachpipette weist vorzugsweise 2, 4, 6, 16, 24 oder besonders bevorzugt 12 oder noch bevorzugter 8 Kanäle auf. Solche Mehrfachpipetten eignen sich besonders gut für die Befüllung von Standard-Mikrotiterplatten oder anderen Mikrotiterplatten. Eine Achtkanalpipette kann insbesondere zur Befüllung von 96er-, 384-er oder 1536-er Mikrotiterplatten verwendet werden.
  • Herkömmliche Standard-Mikrotiterplatten oder andere Platten weisen jeweils besonders bevorzugt 96 oder 384 Probenaufnahmen auf, oder vorzugsweise 4, 8, 12, 16, 32, 64, 192, 1536, 6144 oder eine andere Zahl von Probenaufnahmen auf. Geeignete herkömmliche Mikrotiterplatten sind z.B. die Eppendorf Plate® Polypropylene mit 96 oder 384 Probenaufnahmen, oder die Eppendorf Deepwell Plates® mit 96 oder 384 Probenaufnahmen der Eppendorf AG, jeweils unabhängig von der Bodenform. Die beschriebenen Mikrotiterplatten sind zur Verwendung in der Laborvorrichtung bevorzugt vorgesehen, wenn auch andere Probengefäßhalter mit mehreren miteinander verbundenen Probenbehältern (z.B. Probenaufnahmen) oder zum Halten von Einzelprobenbehältern, z.B. Probenröhrchen, möglich sind. Insbesondere ist es auch möglich mit Adaptern zu arbeiten, die verschieden ausgestaltete Probengefäßhalter aufnehmen können.
  • Verschiedene Typen von Probengefäßelementen, insbesondere Mehrfachgefäßelemente sind bekannt oder können definiert werden, um mit der erfindungsgemäße Positioniereinrichtung oder der erfindungsgemäßen Laborvorrichtung verwendet zu werden. Vorzugsweise ist ein Probengefäßhalter zum Halten mindestens eines Probengefäßelements eingerichtet. Konkrete Beispiele für Typen von Probengefäßelementen sind Cryo-Gefäße, Falcon-Gefäße (1,5 ml und 50 ml), Glasgefäße und Bechergläser, Microtiterplatten (MTP), Deep Well Platten (DWP), Zellkulturplatten, Slides und PCR-Platten mit 96 oder 384 wells. Gegenüber „normalen“ Mikrotiterplatten weisen DWP eine größere Platten- und Gefäßhöhe auf und haben eine größere Masse. Gemäß ANSI-Standard und der Empfehlung der Society of Biomolecular Screening (SBS) betragen die Abmessungen (Länge×Breite×Höhe) von Mikrotiterplatten 127,76 mm×85,48 mm×14,35 mm. Relevante Normen zu diesen genormten Abmessungen sind z.B. ANSI/SBS 1-2004, ANSI/SBS 2-2004, ANSI/SBS 3-2004 und ANSI/SBS 4-2004. Ein durch eine dieser Normen oder eine andere Norm definiertes Probengefäßelement wird vorliegend als „Standard-“ bezeichnet. Ein solcher Typ oder ein Standardtyp kann Probengefäßelemente bezeichnen, die in gleicher Weise aufgebaut sind oder kann Gruppen von Probengefäßelementen bezeichnen, die sich in wenigstens einer typischen Eigenschaft gleichen.
  • Vorzugsweise weist die Laborvorrichtung einen Anordnungsabschnitt zur Anordnung mindestens eines Probengefäßelementes auf, der eine Aufnahmeplatte zur Aufnahme des Probengefäßelementes oder eines Teils davon aufweisen kann. Die Aufnahmeplatte kann zur Aufnahme eines (oder mehrerer, insbesondere unterschiedlicher) Probengefäßhalters ausgebildet sein, oder zur gleichzeitigen oder nicht-gleichzeitigen Aufnahme mehrerer, insbesondere unterschiedlicher, Probengefäßhalter ausgebildet sein. Dazu kann eine Adaptereinrichtung und/oder eine Verbindungseinrichtung zum Verbinden mit einer Adaptereinrichtung vorgesehen sein, wobei mittels einer Adaptereinrichtung, z.B. einem Adapterrahmen, ein bestimmter Typ eines Probengefäßelementes gehalten werden kann, z.B. verschiedene Typen von Mikrotiterplatten oder miteinander integral verbundene Probengefäße oder durch Zusammenstecken verbundene Probengefäße, z.B. in Form von Probengefäßstreifen.
  • Vorzugsweise weist eine erfindungsgemäße Pipettiervorrichtung einen Halteabschnitt auf, der zum Halten von Pipettenspitzen oder zum Halten eines Pipettenspitzenvorratshalters ausgebildet ist. Ein Pipettenspitzenvorratshalter weist vorzugsweise ein Gestell mit einer Lochplatte auf, in deren Löchern Pipettenspitzen gelagert sind, vorzugsweise derart, dass eine einzelne senkrecht geführte Bewegung einer unbestückten Mehrkanalpipette diese vollständig mit Pipettenspitzen bestücken kann. Dieser Halteabschnitt kann in einer Abdeckplatte des Basisteils und/oder Gehäuses der Pipettiervorrichtung ausgebildet sein, insbesondere als Vertiefung, und insbesondere in der Aufnahmeplatte zur Aufnahme mindestens eines Probengefäßelementes.
  • Die erfindungsgemäße Laborvorrichtung kann aber nicht nur mit Pipetten und Dispensern als Transporteinrichtungen verwendet werden, sondern auch mit anderen Transport- oder Dosiereinrichtungen verwendet werden, die z.B. Proben-Volumina durch Pumpeneinsatz oder Gravitation befördern.
  • Vorzugsweise weist die Positioniereinrichtung oder die Laborvorrichtung eine Höheneinstelleinrichtung auf, die vorzugsweise am ersten (oder zweiten) Teil befestigt ist oder befestigbar ist oder mit dem ersten (oder zweiten) Teil vom Benutzer trennbar oder untrennbar verbunden ist, und mit der die Höhe des ersten Teils, insbesondere einer dort angebrachten Transporteinrichtung, relativ zum zweiten Teil einstellbar ist. Auf diese Weise kann insbesondere am Ende der Betätigungsbewegung eine optimale Abgabeposition oder Aufnahmeposition bei der Probenverteilung festgelegt werden. Die Höheneinstelleinrichtung weist vorzugsweise ein drittes und vorzugsweise auch ein viertes Teil auf, das/die gegeneinander oder gegenüber dem ersten (oder zweiten) Teil bewegbar angeordnet ist/sind. Vorzugsweise weist die Höheneinstelleinrichtung eine Führungseinrichtung auf, mittels der die relative Bewegung des dritten und -falls vorhanden- vierten Teils in Führungsrichtung führbar ist, insbesondere im Wesentlichen in z-Richtung, also senkrechter Richtung. Vorzugsweise handelt es sich bei dem dritten und/oder vierten Teil um eine Halteeinrichtung für die Transporteinrichtung, wie z.B. Stützelemente.
  • Die Höheneinstelleinrichtung kann Mittel zur Federung der Bewegung des dritten und gegebenenfalls vierten Teils aufweisen, um Stöße durch ein zu heftiges Anschlagen der Teile zu verhindern, und um insbesondere ein unerwünschtes Abtropfen flüssiger Proben zu verhindern. Die Mittel zur Federung können elastische Elemente, z.B. Federn, insbesondere Spiral- und Blattfedern, Puffer aus einem elastischen Material wie Gummi oder Anschlagdämpfereinrichtungen aufweisen, die z.B. auf magnetischen Effekten beruhen. Dabei ist zu beachten, dass vorzugsweise eine hohe Präzision bei der Positionierung des dritten und gegebenenfalls vierten Teils wichtig ist, die zudem langzeitstabil sein soll, so dass die verwendeten Mittel zur Federung entsprechend gewählt werden sollten.
  • Der Hub der Höheneinstelleinrichtung ist vorzugsweise derart dimensioniert, dass ein Positionieren der Transporteinrichtung zur Aufnahme von Proben aus verschiedenen geeigneten Arten von Probenvorratsgefäßen und zur Abgabe an verschiedene Typen von Probengefäßelementen möglich ist. Die Höheneinstelleinrichtung weist vorzugsweise eine Verstelleinrichtung zur Auswahl vorbestimmter Höhen auf. Vorbestimmte Höhen, die z.B. an die Höhen von Standardprobenplatten oder den Längen von Standardpipettenspitzen angepasst sein können, sind so ohne Messungen oder im Wesentlichen ohne ausführliche Höhenkontrolle durch den Benutzer direkt und einfach einstellbar sind. z.B. kann so ein Hub zwischen 0,5 und 100 mm, 1 mm und 10 mm, 3 mm und 50 mm, 3 mm und 20 mm, oder insbesondere von 4,5 mm oder 9 mm vorgebbar sein, um das dritte und gegebenenfalls vierte Teil gegenüber dem ersten Teil zum Ansteuern einer 96er- oder 384er Mikrotiterplatte schnell verstellen zu können.
  • Die Laborvorrichtung weist insbesondere eine Halteeinrichtung und oder eine Befestigungseinrichtung für das Halten und/oder Befestigen einer Transporteinrichtung am ersten Teil auf, insbesondere einen Pipettenhalter, der vorzugsweise mit dem ersten Teil verbunden ist und vorzugsweise vom Benutzer trennbar und verbindbar ist. Verschiedene Halteeinrichtungen können zum Halten verschiedener Transporteinrichtungen vorgesehen sein, oder es kann eine einzige Halteeinrichtung vorgesehen sein, die zum Halten verschiedener Transporteinrichtungen ausgebildet sein kann. Vorzugsweise ist eine Verbindungseinrichtung vorgesehen, mittels der die Halteeinrichtung mit dem ersten Teil verbindbar ist, insbesondere schwenkbar verbindbar ist.
  • Vorzugsweise weist die Laborvorrichtung eine Neigeeinrichtung auf, mittels der diese Halteeinrichtung zum Halten der Transporteinrichtung (oder z.B. die Transporteinrichtung selber oder ein weiteres Bestandteil des ersten Teils, insbesondere das vierte Teil) gegenüber der vertikalen Richtung (z-Richtung) in einem Neigewinkel 0° <= α2 <= 90° anordenbar ist, wobei vorzugsweise 0° <= α2 <= 45° oder 0° <= α2 <= 10° oder 0° <= α2 <= 5°, wobei α2 gegenüber der vertikalen Richtung gemessen ist, so dass insbesondere die Transporteinrichtungen gegenüber dem ersten Teil geneigt werden kann. Vorzugsweise ist die Neigeeinrichtung mit dem ersten Teil verbunden. Das Neigen ermöglicht es, eine Probe nicht nur senkrecht nach unten abgeben zu können. Es ermöglicht z.B. einem Benutzer, eine Probe mittels einer Pipettenspitze an die seitliche Innenwand eines Gefäßes abgeben zu können. Dies ist bei kleinen Probenvolumina vorteilhaft, wenn das Probengewicht die Adhäsion des Tropfens an der Pipettenspitze nicht überwinden kann, um definiert nach unten zu fallen.
  • Die Neigeeinrichtung weist vorzugsweise eine im Wesentlichen horizontal angeordnete Neigeachse auf, z.B. eine das dritte und vierte Teil rotierbar verbindende Neigeachse. Die Neigeachse kann durch einen Metallstift realisiert sein, der z.B. am ersten Teil befestigt sein kann und durch eine Öffnung des dritten oder vierten Teils rotationsbeweglich geführt sein kann. Vorzugsweise weist die Neigeeinrichtung Mittel zum Feststellen der Neigeposition, auf, z.B. ein Feststellrad. Ferner weist die Neigeeinrichtung vorzugsweise Mittel zum automatischen Rückstellen in die senkrechte Position auf. Dadurch wird z.B. ein gegenüber dem ersten Teil rotierbares drittes Teil nach dem Loslassen durch den Benutzer automatisch wieder in die senkrechte Position geführt. Die Mittel zum automatischen Rückstellen können eine Feder wie eine Spiralzugfeder aufweisen, die z.B. das dritte Teil wieder in die senkrechte Position zurückzieht, wenn der Benutzer das dritte Teil nicht mehr neigt.
  • Vorzugsweise weist die Neigeeinrichtung eine Führungseinrichtung auf, um die Halteeinrichtung zum Halten der Transporteinrichtung, insbesondere das vierte Teil, entlang einer vorbestimmten Bahnkurve von einer ersten Position, in der die Halteeinrichtung (oder das vierte Teil) einen ersten Winkel α1 aufweist, in eine zweite Position geführt wird, in der die Halteeinrichtung (oder das vierte Teil) einen zweiten Winkel α2 (z.B. dieser Neigewinkel) aufweist.
  • Vorzugsweise weist die Laborvorrichtung eine automatische Höhenverstelleinrichtung auf, bei der ein höhenverstellbares Bauteil der Vorrichtung durch die Betätigungsbewegung automatisch höhenverstellt wird. Dieses Bauteil ist vorzugsweise ein höhenverstellbarer Probenvorratsgefäßhalter, so dass verschiedene Probenvorratsgefäße mit der Laborvorrichtung verwendbar sind und/oder eine komfortable Probenaufnahme ermöglicht wird, indem das Probenvorratsgefäß automatisch in Richtung der Transporteinrichtung angehoben wird. Dazu weist die Laborvorrichtung vorzugsweise Mittel zum Ändern der Höhe des (Proben-)Vorratsgefäßhalters in Bezug auf dieses erste und/oder zweite Teil auf, z.B. eine (z.B. automatische) Liftvorrichtung mit einem oder mehreren Liftelementen, die eine Walze und/oder ein Keilelement beinhalten können.
  • Vorzugsweise weist die Laborvorrichtung oder die Positioniereinrichtung eine elektronische Unterstützungseinrichtung auf, die insbesondere programmierbar oder programmiert sein kann, insbesondere über ein vorzugsweise vorgesehenes Benutzer-Interface der Laborvorrichtung vom Benutzer programmierbar sein kann. Vorzugsweise weist die Laborvorrichtung Mittel zur automatischen Erkennung der Probengefäßelemente auf. Diese Mittel können Sensoren umfassen, zum Beispiel elektrische oder optische Sensoren. Die Probengefäßelemente können Informationsabschnitte aufweisen, die von einem Sensor an der Laborvorrichtung aus lesbar sind. Ein Informationsabschnitt kann codierte Informationen über den Typ des Probengefäßelementes beinhalten, zum Beispiel mittels eines 1D- oder 2D-Barcodes. Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, um in Abhängigkeit vom Typ des Probengefäßelementes und/oder dem Adapter, das am zweiten Teil angeordnet ist, die erforderliche typabhängige Schrittweite S festzulegen, insbesondere mittels der Schalteinrichtung. Die Steuereinrichtung kann ferner dazu eingerichtet sein, um in Abhängigkeit vom Typ des Probengefäßelementes und/oder dem Adapter, der am zweiten Teil angeordnet ist, die typabhängige Abgabehöhe des ersten Teils (oder der Pipette) einzustellen, oder den Neigewinkel der Neigeeinrichtung, oder die Startposition des ersten und zweiten Teils zum Starten einer schrittweisen Verteilung einer fluiden Probe auf mehrere Reihen von Probengefäßen einer Probengefäßplatte.
  • Das Verfahren zum Positionieren eines ersten Teils relativ zu einem zweiten Teil in aufeinanderfolgenden Schritten in jeweils unterschiedlichen Relativpositionen mithilfe einer Positioniereinrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung, insbesondere in einer Laborvorrichtung, insbesondere in einer erfindungsgemäßen Laborvorrichtung, insbesondere in einer Pipettiervorrichtung, umfasst die Schritte:
    • - Durchführen einer Betätigungsbewegung am ersten Teil;
    • - Koppeln einer Positionierbewegung an diese Betätigungsbewegung mittels einer Kopplungseinrichtung der Positioniereinrichtung, wobei die Positionierbewegung die Relativposition des ersten Teils und des zweiten Teils ändert, wobei diese Betätigungsbewegung das erste und das zweite Teil ausgehend von der n-ten Relativposition zur (n+1)-ten Relativposition bewegt und eine weitere Betätigungsbewegung das erste und das zweite Teil ausgehend von der (n+1)-ten Relativposition zur (n+2)-ten Relativposition bewegt;
    • - wahlweise: mehrfache Wiederholung der Betätigungsbewegung, und dadurch wahlweise die Durchführung einer schrittweisen Veränderung dieser Relativposition mittels mehrfach wiederholter Positionierbewegungen.
  • Die Definitionen von Begriffen und Erläuterungen von Bauteilen und Mitteln gelten für alle erfindungsgemäßen Gegenstände, d.h. die Positioniereinrichtung, die Probenverteilervorrichtung und das Verfahren, falls dies nicht anders beschrieben wird oder sich nicht anders aus dem Kontext ergibt. Merkmale der erfindungsgemäßen Gegenstände und Ausführungsformen können kombiniert werden, wo dies möglich oder vorteilhaft erscheint.
  • Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung, der Probenverteilervorrichtung und des Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Zusammenhang mit den Figuren und deren Beschreibung. Gleiche Bauteile der Ausführungsbeispiele werden im Wesentlichen durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet, falls dies nicht anders beschrieben wird oder sich nicht anders aus dem Kontext ergibt. Es zeigen:
    • 1a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung.
    • 1b zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung.
    • 1c zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung.
    • 1d zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung.
    • 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung.
    • 3 zeigt in isometrischer Perspektivansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung, mit Transporteinrichtung, Aufnahmeplatte, Probengefäßhalter und Mikrotiterplatte.
    • 4 zeigt die Positioniereinrichtung aus 3, mit Transporteinrichtung, ohne Aufnahmeplatte, ohne Probengefäßhalter und ohne Mikrotiterplatte.
    • 5 zeigt die Aufnahmeplatte des zweiten Teils der Positioniereinrichtung aus 3 und 4 mit der Führungseinrichtung des zweiten Teils.
    • 6 zeigt insbesondere die Kopplungseinrichtung der Positioniereinrichtung gemäß den 3 und 4.
    • 7 zeigt Bestandteile der Kopplungseinrichtung aus 6.
    • 8a, 8b, 8c und 8d zeigen jeweils in Aufsicht eine unterschiedliche Stellung des Mechanismus der Kopplungseinrichtung aus 6 und 7 und illustrieren ein Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum schrittweisen Positionieren, und zeigen insbesondere einen Positionierschritt.
    • 9 zeigt in isometrischer Perspektivansicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Laborvorrichtung zum Verteilen fluider Proben mit der Positioniereinrichtung aus den 3 bis 8d, wobei diese Laborvorrichtung ein erstes Teil und vier zweite Teile aufweist.
  • Die Positioniereinrichtung 10' in 2 dient der schrittweisen Verteilung einer fluiden Laborprobe auf eine Vielzahl von Probengefäßen, die in einer Mikrotiterplatte angeordnet sind. Die Mikrotiterplatte wird auf der Aufnahmeplatte 2 des zweiten Teils 2 gehalten. Die fluide Laborprobe wird in einer Transporteinrichtung bereitgestellt, nämlich in der Pipettenspitze 5 der Pipette 4. Die Pipette ist am ersten Teil 1 befestigt. Eine im Wesentlichen vertikale Betätigungsbewegung B des ersten Teils kann von einem Benutzer durchgeführt werden. Die Kopplungseinrichtung (3; 3') ist derart eingerichtet, dass durch die Betätigungsbewegung das erste und das zweite Teil automatisch um eine Schrittweite in der horizontalen Richtung R entlang der y-Achse gegeneinander verschoben werden, um eine neue Relativposition einzunehmen. Die Kopplungseinrichtung weist Kopplungsmittel 3 auf, die platzsparend im Wesentlichen parallel zur horizontalen x-y-Ebene angeordnet sind. Mittels eines weiteren Kopplungsmittels, das ein Übertragungselement 3' ist, insbesondere ein Seilzug, wird die Betätigungsbewegung auf die Positionierbewegung übertragen, vorzugsweise mit einem Übersetzungsverhältnis kleiner 1. In einer Relativposition befindet sich die Pipettenspitze derart senkrecht über einem Probengefäß 6 der Mikrotiterplatte 6, dass die fluide Probe genau in das Probengefäß abgegeben werden kann. Die Positionierbewegung kann durch die Betätigungsbewegung bewirkt werden, wenn das erste Teil nach unten (in Richtung der negativen z-Achse) bewegt wird. Sie kann aber auch durch die Betätigungsbewegung bewirkt werden, wenn das erste Teil nach oben bewegt wird, was vorzugsweise durch die Rückstellkraft eines Federelementes erfolgt, das durch die Betätigungsbewegung nach unten gespannt wurde. Das erste Teil ist bezüglich der Richtung R im Wesentlichen unbeweglich am Basisteil 8 angeordnet und das zweite Teil ist bezüglich R beweglich am Basisteil angeordnet, entsprechend der ersten bevorzugten Ausführungsform der Positioniereinrichtung.
  • Bei der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung kann sich der Benutzer auf eine einfache Betätigungsbewegung konzentrieren, nämlich die Bewegung des ersten Teils 1 nach unten. In der Abgabeposition, wenn sich die Pipette unmittelbar oberhalb eines Probengefäßes oder teilweise innerhalb eines Probengefäßes befindet, überträgt der Benutzer die fluide Probe in gewohnter Weise mittels der Pipette in das Probengefäß. Der Benutzer wird entlastet, da er sich nicht einprägen muss, in welcher Reihe von Probengefäßen der Mikrotiterplatte sich bereits eine fluide Probe befindet und in welcher Reihe noch nicht. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei der Verteilung von kleinen Probenmengen oder transparenten Proben, die nur schwer in der Mikrotiterplatte zu erkennen sind.
  • In den 3 bis 9 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Positioniereinrichtung und eine erfindungsgemäße Laborvorrichtung mit dieser Positioniereinrichtung beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel verwendet die vierte Gestaltungsform der Positioniereinrichtung, die anhand der 1d erläutert wurde. Das Ausführungsbeispiel ist dazu eingerichtet, mit einer kommerziell erhältlichen elektronischen 8-Kanal-Handpipette Eppendorf Xplorer®, Eppendorf AG, Hamburg, Deutschland, und insbesondere mit 96er- und 348er- Standard-Mikrotiterplatten im verwendet zu werden.
  • In 3 ist die Positioniereinrichtung 50 gezeigt. Diese weist ein erstes Teil 51 auf, nämlich ein in z-Richtung (vertikal) bewegbares Schlittenelement 51, das mittels vertikaler Schienen einer Führungseinrichtung (nicht gezeigt) geführt bewegt werden kann. Das zweite Teil 52 ist ein horizontal am Basisteil bewegliches Schlittenelement, das die horizontal (in der x-y-Ebene) angeordnete Aufnahmeplatte 52 aufweist. Die Aufnahmeplatte weist an ihrer Unterseite zwei gegenüberliegende Paare von Lagerelementen 59 auf, in die die beiden Schienenelemente 58 eingreifen und die auf diesen Schienenelementen entlang der y- Richtung frei beweglich gelagert sind. Die Schienenelemente 58 sind fest am Basisteil (nicht gezeigt) montiert. Der z-Schlitten 51 ist in Relation zum Basisteil in y-Richtung nicht beweglich.
  • Bei der Bearbeitung der 384er Mikrotiterplatte 56 beträgt die erforderliche Schrittweite der Positionierbewegung R entlang der y-Richtung 4,5 mm. Nach den ersten 24 Befüllschritten muss die Platte um 4,5 mm in x-Richtung versetzt werden, bzw. in der horizontalen Ebene um 180° gedreht werden. Nach weiteren 24 Befüllschritten sind alle 384 Gefäße vollständig bearbeitet. Falls erforderlich, lässt sich das zweite Teil nach der Entriegelung wieder auf die gewünschte Position zurückschieben.
  • Nachfolgend wird die Funktion der Kopplungseinrichtung beschrieben, durch welche die vertikal nach unten gerichtete Betätigungsbewegung B des ersten Teils automatisch die Positionierbewegung des zweiten Teils 52 mit der Mikrotiterplatte um eine Schrittweite in Richtung der positiven y-Achse bewirkt. Der Benutzer bewirkt diese schrittweise Verstellung der Mikrotiterplatte durch die einfache, vertikal geführte Betätigungsbewegung der Pipette 54 in komfortabler Weise, ohne sich um den Vorgang der relativen Positionierung der Pipette bezüglich der Mikrotiterplatte kümmern zu müssen. Der Benutzer führt die Pipettenspitze in die Abgabeposition, in der die Pipettenspitze in 55 etwas in die Probengefäße 57 der Mikrotiterplatte 56 eintauchen und gibt die an der Pipette in gewohnter Weise eingestellte Flüssigkeitsmenge in gewohnter Weise an die Mikrotiterplatte ab. Auf diese Weise kann mittels der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung reproduzierbar und zuverlässig mit fluiden Laborproben hantiert werden, insbesondere ohne dass die Gefahr von Kreuzkontamination durch falsche Befüllung besteht.
  • Zweites Teil versetzen und arretieren: 5 zeigt das zweite Teil 52. Aus Darstellungsgründen wurde das Basisteil, auf der die Teile gehalten werden, ausgeblendet. Die Aufnahmeplatte 52, auf die die Adapter für die Probengefäßelemente gesetzt werden, ist über die Linearführung 58, 59 in y-Richtung gelagert. Die Begrenzung der Führung in y-Richtung wurde über zwei Stopper 60, 61 gelöst (siehe 5, y-Führungsbegrenzung). Wird das zweite Teil an die hintere Führungsbegrenzung 60 geführt, ist die Bearbeitungsposition der ersten Gefäß- bzw. Spitzenreihe ausgewählt. Wird das Modul zur vorderen Führungsbegrenzung 61 geführt, werden die Adapterplatten entsichert und können gewechselt werden. Zur optionalen manuellen Positionierung ist die Aufnahmeplatte 52 mit einem Griff 62 versehen, über den sie sich in der nicht gesicherten Position wahlweise verschieben lässt.
  • 7 und 6 zeigen insbesondere das erste Kopplungsmittel, das durch seine wiederholte Kopplungsbewegung entlang der x-Achse die Aufnahmeplatte 52 schrittweise verschiebt. Das erste Kopplungsmittel ist ein Schlittenelement, das mittels einer Führungseinrichtung eine gerichtete Bewegung entlang der x-Achse ausführen kann. Die Führungseinrichtung 90 (siehe 6) weist eine erste Führungsstange 91 auf, die mittels zweier Lagerelemente 91a und 91b am Basisteil 101 (in 6 nicht gezeigt) befestigt sind. Sie weist ferner eine zweite Führungsstange 92 auf, die mittels zweier Lagerelemente 92a und 92b am Basisteil befestigt sind. Die Führungsstangen 91 und 92 verlaufen parallel zur x-Achse. Das Schlittenelement 70 wird auch als Versatzschlitten bezeichnet. An der Oberseite des Versatzschlittens ist das Klinkenelement 71 in der x-y-Ebene schwenkbar um die Schwenkachse im Lagerbereich 72 des Klinkenelements gelagert. Durch Verschiebung des Versatzschlittens 70 in Richtung der negativen x-Achse („nach rechts“) wird der steg-artige Eingriffsabschnitt 73 des Klinkenelements mittels der Betätigungsbewegung zwischen die Versatzstifte 81 der Aufnahmeplatte 52 (in 7 nicht gezeigt) geschoben. Die Versatzstifte 81 sind die Vorsprungselemente einer Reihenanordnung 80 aus Vorsprungselementen, die in gleichen Abständen entlang der y-Achse linear angeordnet sind und mit der Unterseite der Aufnahmeplatte 52 fest (also insbesondere nicht zerstörungsfrei lösbar) verbunden sind. Diese Reihenanordnung ist das zweite Kopplungsmittel.
  • Die 8a, 8b, 8c und 8d weisen einen Darstellungsfehler auf: die Führungsstange 92 und deren Lagerelemente 92a und 92b zur Führung des Versatzschlüssels 70 entlang der x-Richtung müssten richtig derart nach links verschoben dargestellt sein, dass die Führungsstange 92 etwa die durch die gestrichelte Gerade 92' dargestellte Position einnimmt. In 6 ist in die Führungseinrichtung 90 in Bezug auf den Versatzschlitten 70 korrekt dargestellt.
  • Der Mechanismus des Verfahrens zum schrittweisen Positionieren des ersten und zweiten Teils der Positioniereinrichtung 50 wird anhand der 8a, 8b, 8c und 8d deutlich. In diesen Figuren ist ein Teil der Aufnahmeplatte 52 ausgeblendet, um die Sicht auf den darunterliegenden Mechanismus der Kopplungseinrichtung freizugeben. Fährt der Versatzschlitten 70 aus der Position in 8c in Richtung der negativen x-Achse („nach rechts“) in die Position in 8d, klappt das Klinkenelement 71 weg. Die Spannung des Federelements 75 ist derart schwach gewählt, dass bei dieser Bewegung nach rechts kein Versatz des Versatzschlitten 70 entlang der y-Achse erzeugt wird. Die Betätigungsbewegung erzeugt die Kopplungsbewegung K durch Verschieben des Versatzschlittens 70 aus der in 8a gezeigten Position in die in 8c gezeigte Position. Bei der Kopplungsbewegung K des Versatzschlittens in Richtung der positiven x-Achse (in 3, 4: „nach links“) rutscht während der Kopplungsbewegung K ein Stift 81 am Kontaktbereich 74 des Eingriffsabschnitt 73 des Klinkenelements entlang (siehe 8b) und bewegt somit das zweite Teil 52 (mit der Reihenanordnung 80 mit Stiften 81) um eine Schrittweite S in Richtung der positiven y-Achse („nach vorne“).
  • Der Abstand der Versatzstifte beträgt 4,5 mm, zur Bearbeitung der 384er Mikrotiterplatte. Zur Bearbeitung von 96er Mikrotiterplatten muss die Aufnahmeplatte 52 um den doppelten Stiftabstand (9,0 mm) versetzt werden. Zur Verstellung der Schrittweite dient eine Schalteinrichtung (78, 78a, 79). Die Schalteinrichtung ist am Versatzschlitten 70 angeordnet. Das Klinkenelement 71 wird durch ein Federelement, nämlich hier die (schwache) Torsionsfeder 75, stets gegen einen ersten Anschlag 76 gedrückt. Bei dieser Stellung des Klinkenelementes wird bei aufeinander folgenden Kopplungsbewegungen K jedes zweite Vorsprungselement (Stift 81) aus der Reihenanordnung 80 geschoben.
  • Allgemeinen gilt, dass der Anschlagbereich der Schalteinrichtung vorzugsweise so eingestellt wird, dass der Schwenkwinkel α des Klinkenelements bezüglich der Richtung der Kopplungsbewegung K, insbesondere bezüglich der x-Richtung, eine vorbestimmte Position aufweist, die der gewünschten Schrittweite S entspricht. Es gilt: S = L * sin α, wobei L die Länge des Eingriffabschnitts 73 (Stegabschnitt 73) des Klinkenelementes 71 ist, die insbesondere im Wesentlichen der Länge des Kontaktbereichs 74 entspricht (siehe 7). Ferner ist vorzugsweise zu beachten, dass die Schrittweite S entweder genau einem Abstand zweier Vorsprungselemente 81 der Reihenanordnung 80 entspricht, oder der Summe der Abstände zweier oder mehrerer Vorsprungselemente entspricht oder, insbesondere im Fall einer äquidistanten Anordnung der Vorsprungselemente, dem ganzzahligen vielfachen des konstanten Abstands der Vorsprungselemente entspricht. Vorzugsweise wird der Abstand der Vorsprungselemente möglichst klein gewählt, um eine möglichst hohe Auflösung von Schrittweiten zu ermöglichen.
  • Um im Ausführungsbeispiel in 6 oder 7 die Schrittweite von S = 9,0 mm auf S = 4,5 mm zu verändern, lässt sich mittels der Schalteinrichtung ein zweiter Anschlag 77 vor den ersten setzen. Ein Schaltstück 78 ist entlang der x-Achse an einer Führungsstange 78a verschiebbar, die an der Oberseite des Versatzschlitten 70 befestigt ist. Das Schaltstück 78 wird über einen Schalthebel 79, der schwenkbar am Versatzschlitten 70 gelagert ist, vor das Klinkenelement 71 bewegt. Das Klinkenelement versetzt jetzt jeden einzelnen und nicht mehr nur jeden zweiten Stift 81. Der dazugehörige Schalthebel 79 wird über einen Schaltstift (nicht gezeigt) an den Adapterplatten geschaltet, entweder vom Benutzer oder automatisch in Abhängigkeit vom Typ der eingesetzten Adapterplatte geschaltet. Damit das Schaltstück 78 nicht durch die Schlittenbewegung des Versatzschlittens 70 ungewollt versetzt wird, wird er vorzugsweise mit Magneten in Position gehalten.
  • Der Versatzschlitten 70 wird über zwei Kugelbuchsen auf den Führungsstangen 91, 92 geführt (siehe 7). Dies ermöglicht eine sehr reibungsarme Führung, so dass der Schlitten nicht verkantet. Er wird über zwei Seilzüge 93, 94 zwischen der rechten und der linken Position hin und her bewegt (siehe 6). Der linke Seilzug 93 ist dabei mit einer Feder 95 vorgespannt. Durch die Vorspannung werden die Stifte 81 in einer Stiftsicherung 96, 97 gehalten, so dass das zweite Teil in den Relativpositionen, die um die Schrittweite S=4,5 mm oder ein Vielfaches davon beabstandet sind, nicht in y-Richtung bewegt werden kann. Der rechte Seilzug 94 dient der Kopplung mit der Pipettenführung und der Betätigungsbewegung B. Der rechte Seilzug 94 ist das dritte Kopplungsmittel der Kopplungseinrichtung. Er dient als Übertragungselement der Übertragung der Betätigungsbewegung B auf die Kopplungsbewegung K, was insbesondere mittels mindestens einer Umlenkrolle für den Seilzug 94 einfach gelingt. An dem Spannblock 98 wird der Seilzug 94 in einen Spiraldrahtschlauch 99 eingezogen und zur Kopplung geführt.
  • In 9 ist eine Laborvorrichtung 100 zum schrittweisen Verteilen fluider Proben auf verschiedene Probengefäßelemente gezeigt, insbesondere zum schrittweisen Verteilen auf verschiedene zweite Teilen. Die Laborvorrichtung weist ein Basisteil 101 auf, an dem zwei Seitenholme 102 als Gestell befestigt sind, die einen Querträger 103 tragen, an dem das erste Teil 51 aufgehängt ist. Das erste Teil 51 ist entlang der y-Richtung im Wesentlichen unbeweglich an diesem Querträger 103 angeordnet und ist in der x-z-Ebene im Wesentlichen beweglich an diesem Querträger 103 angeordnet.
  • Das mittels der Betätigungsbewegung B bewegbare erste Teil 51 ist mit vier weiteren Baugruppen in den 3 und 4 gezeigt, nämlich dem x-Schlitten, dem z-Schlitten 51, der Halteeinrichtung für die Transporteinrichtung (Pipettenhalterung) und einer einschwenkbaren Behältereinrichtung 65. Jede Baugruppe hat bezüglich der Positioniereinrichtung oder bezüglich der Funktion der Laborvorrichtung mindestens eine Funktion.
  • Der x-Schlitten ermöglicht die Pipettenbewegung in x-Richtung, um das erste Teil 51 mit der Pipette 54 gegenüber mehreren zweiten Teilen entlang der x-Achse positionieren und mit diesen zur Verteilung von Proben verwenden zu können (siehe 9). Hierzu ist der x-Schlitten 63 über eine Linearführung 64 zum Querträger 103 gelagert (siehe 9). Darüber hinaus kann der x-Schlitten selber über eine Linearführung mit dem z-Schlitten verbunden sein, um mit diesem Bestandteile der Höheneinstelleinrichtung sein. Außerdem ist er vorzugsweise mit einer Führung für die einschwenkbaren Behältereinrichtung 65 verbunden, insbesondere mit einer Linearführung. Die Behältereinrichtung 65 kann z.B. als Tropfenfänger verwendet werden. Mittels der Linearführung kann dieser Tropfenfänger durch die Bewegung des z-Schlittens 51 aus der Führungsbahn der Pipette bewegt werden, wenn der Benutzer diese während der Betätigungsbewegung nach unten bewegt. Die Behältereinrichtung 65 kann auch als manuell (oder automatisch) einschwenkbare Behältereinrichtung eingerichtet sein, die vom Benutzer manuell in die Führungsbahn der Pipette entlang der Betätigungsbewegung eingeschwenkt werden kann. Diese Behältereinrichtung kann als Vorratsbehälter zur Bereitstellung der fluiden Probe eingerichtet sein, so dass der Benutzer zum erneuten Füllen von Pipettenspitzen 55 die x-Position nicht wechseln muss. Gewöhnlich wird zum Füllen der Pipettenspitze die zu verteilende Probe z.B. aus einer weiteren Probengefäßanordnung entnommen, die auf einem weiteren zweiten Teil 52a, 52b, 52c (siehe 9) angeordnet sein kann.
  • Der z-Schlitten 51 ist das Bindeglied zur Pipettenhalterung. Die Pipettenhalterung 67 wird über einen Klemmmechanismus mit dem z-Schlitten 51 verbunden, der eine Höhenverstelleinrichtung 68 zur Höhenverstellung der Pipettenhalterung ermöglicht. Der Klemmmechanismus besteht aus zwei Prismablöcken 66, die an den z-Schlitten gepresst werden (siehe 3, 4). Die Prismablöcke werden hierzu mit einer Zugwelle über den Klemmhebel 66' zusammengezogen. Für die automatische vertikale Rückführung des z-Schlittens 51 auf die Ausgangshöhe (Startposition) ist dieser über ein Federelement 68, nämlich eine Rückstellfeder 68 mit dem x-Schlitten 63 verbunden. Die hierzu verwendete Spiralfeder 68 lässt sich mit konstanter Kraft von der Federrolle 68' abrollen und erzeugt so eine gleichmäßige Belastung. Eine solche Federanordnung ist besonders zuverlässig und für den Benutzer komfortabel zu handhaben.
  • Die Pipettenhalterung 67 fixiert die Pipette über die Halteschale 67' und den Pipettenhaken 67". Über eine Neigeeinrichtung 69 mit einer Kippachse (nicht sichtbar) am unteren Ende der Haltearme 69" lässt sich die Halterung 67 drehen, damit die Spitzen 55 an die Innenwand der Probengefäße 67 einer Mikrotiterplatte 66 geführt werden können. Der Neigewinkel lässt sich über eine Verkippstellschraube 69' einstellen. Damit die Pipette nicht ungewollt kippt, wird sie durch zwei Federn (nicht sichtbar) automatisch zurück in die Ausgangsposition gezogen.
  • Pipettenführung: x- und z-Schlitten ermöglichen eine freie Bewegung des ersten teils mit der Pipette in der x-z-Ebene. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Pipette noch genauer zu den zweiten Teilen 52, 52a, 52b und 52c positionierbar ist. Aus diesem Grund wird das erste Teil 51 durch eine Führungsbahn 104 (siehe 9) geführt. Hierzu ist der z-Schlitten 51 mit einem Führungsbolzen 51a versehen (siehe 3, 4, 9). Die Führungsbahn 104 ermöglicht an jedem zweiten Teil 52, 52a, 52b, 52c eine geführte x-z-Bewegung. Bei einer x-z-Bewegung gleitet der Führungsbolzen 51a in einen Positioniertrichter 104a, der nach unten hin eine weitere Bewegung des ersten Teils in x-Richtung verhindert. So ist die Positionierung der Pipette zu den zweiten Teilen in x- und in z-Richtung sehr genau vorgebbar. Die Begrenzung der z-Bewegung der Pipettenaufnahme wird über die verstellbaren Tiefenanschläge 105 geregelt (siehe 9), auf die ein Tiefenanschlagsdämpfer 51 b geführt wird.
  • Kopplung von Versatzmechanismus und Betätigungsbewegung: Das erste Teil 51 (z-Führung) ist über einen Seilzug 94 mit dem Versatzmechanismus der Kopplungseinrichtung gekoppelt. Um den Versatzmechanismus auszulösen und in die Übertragung der Betätigungsbewegungs auf die Positionierbewegung zu bewirken, muss der Seilzug 94 ein Stück aus dem Spiraldrahtschlauch 99 gezogen werden. Der Seilzug 94 wird hierzu über eine Schaltwippe 110 mit dem z-Schlitten 51 gekoppelt. Durch eine vertikale Bewegung des z-Schlittens 51 wird die Schaltwippe 110, 110a des entsprechenden zweiten Teils 52, 52a um die Wippenachse 111, 111a gedreht. Die Bewegung des Seilzuges löst so den Versatzmechanismus aus. Nachdem die Schaltwippe 110 um einen definierten Winkel gedreht wurde, gleiten die Lager 112 (z.B. kugelgelagert), die an der vorderen Wippenseite befestigt sind, an dem z-Schlitten 51 entlang. Auf diese Weise wird exakt die benötigte Auslenkung des Versatzschlittens erzeugt.
  • Entriegelung der zweiten Teile (3, 4, 9): Um alle zweiten Teile 52, 52a, 52b, 52c frei in y-Richtung verschieben zu können, ist hier vorgesehen, dass diese zunächst entriegelt werden. Dazu werden die Schaltwippen 110, 110a, 110b, 1110c aller Module über eine Exzenterwelle 115 um einen definierten Winkel ausgelenkt. Die Welle 115, auf der die Exzenter 116 angeordnet sind, wird über die Entriegelungshebel 117 gedreht. Der erforderliche Drehwinkel wird im Voraus eingestellt. Durch diese leichte Auslenkung wird der Versatzschlitten 70 gerade soweit bewegt, dass die Versatzstifte 81 nicht mehr durch die Stiftsicherung 96, 97 (siehe 6, 7) gesichert werden. Auf diese Weise können die Versatzstifte 81 zwischen der Stiftsicherung 96, 97 und dem Klinkenelement 71 hindurch bewegt und somit die zweiten Teile verschoben werden.
  • Vorzugsweise soll jeder mögliche Arbeitsschritt auch auf jedem zweiten Teil 52, 52a, 52b, 52c durchführbar sein. Deshalb sind Adaptereinrichtungen 121, 122, 123, 124 vorgesehen, die auf der Aufnahmeplatte 52 befestigt werden können und die jeweils ein anderes Behältnis aufnehmen können. Eine Adaptereinrichtung kann zum Beispiel zur Aufnahme einer Sterilbox zur Spitzenbereitstellung vorgesehen sein, einer 96er Mikrotiterplatte, einer 384er Mikrotiterplatte, einer 96er Deepwell-Platte, einem Flüssigkeitsgefäß und einem Altspitzenbehältnis. Die eindeutige Positionierung der Mikrotiterplatten in einem Adapter 123 wird über eine Feder 125 erreicht (siehe 9). Diese Feder drückt die Mikrotiterplatte 56 gegen Positionierstifte 126, so dass die Mikrotiterplatte 56 auch durch den Versatz des zweiten Teils 52b nicht verrutscht. Auch die Adapter werden über Positionierstifte 127 (siehe 5) schließlich auf der Aufnahmeplatte 52 positioniert und fixiert. Damit die Adapterplatten 121, 122, 123, 124 nicht versehentlich von der Aufnahmeplatte 52 rutschen, sind diese gesichert und lassen sich nur in einer bestimmten Position des zweiten Teils 52 von der Aufnahmeplatte 52 abheben. Um automatisch den richtigen Versatzabstand S auszuwählen, können an den Adapterplatten 121, 122, 123, 124 die zuvor schon beschriebenen Schaltstifte zum Umschalten der Schalteinrichtung befestigt sein. Ein Schaltstift (nicht sichtbar) kann so durch das Einsetzen des Adapters 121, 122, 123, 124 den Schalthebel 79 des Versatzschlittens 70 automatisch in die richtige Position befördern. Der Versatzabstand S muss auf diese Weise nicht vom Bediener eingestellt werden. Dies wäre aber alternativ ebenfalls möglich. Ebenfalls möglich wäre eine programmgesteuerte, oder elektronische Umschaltung zur Einstellung der gewünschten Schrittweite.
  • Die Bewegungsabläufe der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung und der erfindungsgemäßen Laborvorrichtung ermöglichen eine präzise, einfache und ergonomisch angenehme Bewegung der Handpipette zur automatischen schrittweisen Verstellung bezüglich der Probengefäße. Durch eine, mehrere oder alle der vorzugsweise vorgesehenen und beschriebenen konstruktiven Maßnahmen wird vorzugsweise erreicht, dass die Pipettenführung einhändig bedient werden kann, dass die Pipettenspitzen ohne Berührung in die Probengefäße geführt werden, dass nach jedem Pipettierzyklus eine Änderung der Positionierung wahlweise um 9 mm oder um 4,5 mm ausgelöst wird, dass die Einfahrtiefe der Pipettenspitze in die Vorratsgefäße begrenzt ist und dass diese Begrenzung angepasst werden kann, dass die Flüssigkeitsabgabe an der Innenwand der Probengefäße ermöglicht wird, dass die Spitzenaufnahme und -abgabe ohne Komplikationen abläuft und dass die Multidispensierfunktion vorhanden ist. All dies kann durch die im Ausführungsbeispiel rein mechanisch realisierte Positioniereinrichtung und Laborvorrichtung umgesetzt werden.

Claims (7)

  1. Positioniereinrichtung (40), für eine Laborvorrichtung zum Verteilen fluider Proben, insbesondere für eine Pipettiervorrichtung, aufweisend: ein Basisteil (8), ein erstes Teil (1), an dem eine Transporteinrichtung zum Transport einer Probe anordenbar ist, wobei das erste Teil (1) zur Durchführung mindestens einer Betätigungsbewegung (B) am Basisteil (8) angeordnet ist, ein am Basisteil (8) angeordnetes zweites Teil (2), an dem ein Probengefäßhalter (6) anordenbar ist, wobei das erste Teil und das zweite Teil (2) zur Durchführung mindestens einer Positionierbewegung (R) in Relation zueinander bewegbar angeordnet sind und in Relativpositionen anordenbar sind, einer Kopplungseinrichtung (3, 3') zur Kopplung der Betätigungsbewegung (B) und der Positionierbewegung (R), wobei die Kopplungseinrichtung (33, 34) derart eingerichtet ist, dass die Relativposition des ersten Teils (1) und des zweiten Teils (2) durch wiederholte Durchführung der Betätigungsbewegung (B) schrittweise veränderbar ist, wobei eine Betätigungsbewegung (B) das erste (1) und das zweite Teil (2) ausgehend von einer n-ten Relativposition zur (n + 1)-ten Relativposition bewegt und eine weitere Betätigungsbewegung (R) das erste (1) und das zweite Teil (2) ausgehend von der (n + 1)-ten Relativposition zur (n + 2)-ten Relativposition bewegt, wobei die Kopplungseinrichtung (33, 34) mindestens ein mechanisch wirkendes Kopplungsmittel (43, 44) zur Kopplung der Betätigungsbewegung (B) und der Positionierbewegung (R) aufweist, um die schrittweise Änderung der Relativposition zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teil (2) einen Probengefäßhalter (6) aufweist und gegenüber dem Basisteil (8) beweglich angeordnet ist und dass das mindestens eine Kopplungsmittel (43, 44) mindestens ein erstes Kopplungsmittel (43) aufweist, das gegenüber dem Probengefäßhalter (6) durch die Betätigungsbewegung (B) bewegbar angeordnet ist, und mindestens ein zweites Kopplungsmittel (44) aufweist, das unbeweglich am Probengefäßhalter angeordnet ist, und wobei die Kopplungseinrichtung (43, 44) derart eingerichtet ist, dass die Betätigungsbewegung (B) eine Kopplungsbewegung des mindestens einen ersten Kopplungsmittel (43) bewirkt und dass diese Kopplungsbewegung mechanisch mit dem zweiten Kopplungsmittel (44) zusammenwirkt, um die Relativposition um einen Schritt vorbestimmter Schrittweite zu ändern.
  2. Positioniereinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kopplungsmittel (43, 44) ein Klinkenelement (71) umfasst, das vorzugsweise zur Übertragung der Betätigungsbewegung (B) des ersten Teils (1) auf die Positionierbewegung (R) des zweiten Teils (2) angeordnet ist.
  3. Positioniereinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine erste Kopplungsmittel (43) ein gegenüber dem mindestens einen zweiten Kopplungsmittel (44) bewegliches Schlittenelement (70) und eine Führungseinrichtung aufweist, mittels der das Schlittenelement (70) eine gerichtete Kopplungsbewegung ausführen kann, wobei die Richtung dieser Kopplungsbewegung im Wesentlichen linear und senkrecht zur Positionierbewegung (R) verläuft.
  4. Positioniereinrichtung gemäß mindestens einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (43, 44) ein drittes Kopplungsmittel aufweist, das ein Übertragungselement ist, insbesondere ein Seilzugelement (13, 14), mittels dem die Betätigungsbewegung (B) auf eine Kopplungsbewegung übertragen wird.
  5. Positioniereinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teil im Wesentlichen unbeweglich am Basisteil angeordnet ist und dass das erste Teil in Richtung der Positionierbewegung (R) beweglich am Basisteil angeordnet ist.
  6. Positioniereinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine zweite Kopplungsmittel (44) ein Zahnstangenelement (34) umfasst oder eine Reihenanordnung (80) aus Vorsprungselementen.
  7. Laborvorrichtung zum Verteilen fluider Proben, insbesondere eine Pipettiervorrichtung, die mindestens eine Positioniereinrichtung (40) gemäß einem der vorherigen Ansprüche aufweist.
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