DE102015100637B4

DE102015100637B4 - Vorrichtung zum automatischen Durchführen chemischer und biologischer Verfahren in Gefäßplatten

Info

Publication number: DE102015100637B4
Application number: DE102015100637.5A
Authority: DE
Inventors: Claus Knippschild; Claudia Schiessl; Jan Kaiser
Original assignee: Analytik Jena AG
Current assignee: Analytik Jena Gmbh+co Kg De
Priority date: 2015-01-16
Filing date: 2015-01-16
Publication date: 2017-02-23
Anticipated expiration: 2035-01-17
Also published as: DE102015100637A1

Abstract

Vorrichtung zum automatischen Durchführen chemischer und biologischer Verfahren in einer Gefäßplatte (80), die eine normierte Grundfläche aufweist, mit einer horizontal ausgerichteten Arbeitsplatte (20), wenigstens eine Öffnung (22) größer als die normierte Grundfläche aufweisend, und mit wenigstens einer Funktionseinheit (50), die jeweils innerhalb der wenigstens einen Öffnung (22) angeordnet ist und an der eine horizontal ausgebildete Auflage (11) für die Gefäßplatte (80) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Funktionseinheit (50) ein in die Arbeitsplatte (20) integriertes Kammermodul (60) und ein in dieses eingesetztes, zur Arbeitsplatte (20) fest angeordnetes Funktionsmodul (70) aufweist, wobei das Kammermodul (60) ein quaderförmiges Rahmengestell (66) oder ein Gehäuse (61), gebildet durch ein Vierkantrohr mit einem rechteckigen Querschnitt, mit einer Mittelachse (62) und einen mit der Arbeitsplatte (20) in Verbindung stehenden Hubmechanismus (64) umfasst, mittels dem das quaderförmige Rahmengestell (66) oder das Gehäuse (61) in der Öffnung (22) entlang der Mittelachse (62) gegenüber der Arbeitsplatte (20) und um das eingesetzte Funktionsmodul (70) vertikal verstellbar geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, wie sie gattungsgleich aus der US 2012/0052560 A1 bekannt ist.
In einer Vielzahl von labortechnischen Anwendungen in der molekularbiologischen, biochemischen und molekulargenetischen Forschung, der Medizin, der Biotechnologie oder der Diagnostik werden normierte Gefäßplatten des US-Standards ANSI/SBS 2-2004 „for microplates-footprint dimensions“ verwendet, was dazu führt, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zum Durchführen chemischer und biologischer Verfahren in der Regel auf die Abmaße dieser normierten Gefäßplatten, nachfolgend nur Gefäßplatten genannt, angepasst sind.
So sind die Grundflächen z. B. von Lagerschächten, die auch als Stacker, Racks oder Magazine bezeichnet werden, in der Regel nur unwesentlich größer als die Grundfläche einer Gefäßplatte.
Ebenso sind Pipettiereinheiten, mit denen Proben in die Gefäße der Gefäßplatten gegeben oder aus diesen entnommen werden, Transporteinheiten, mit denen die Gefäßplatten innerhalb der Vorrichtung transportiert werden, bzw. Funktionseinheiten, in denen bzw. mit denen die sich in den Gefäßen befindenden Proben einer Behandlung unterzogen werden, auf die Abmaße der Grundfläche der Gefäßplatten angepasst. Häufig können auch andere Gefäßanordnungen, wie kleinere Gefäßplatten, Einzelgefäße oder Anordnungen von Einzelgefäßen durch diese Funktionseinheiten gehandhabt werden, wenn sie eine Grundfläche kleiner oder gleich den normierten Gefäßplatten aufweisen. Häufig werden diese hierzu auf oder in Adapterplatten gesetzt, welche eine Grundfläche gleich denen der normierten Gefäßplatten haben.
Unter Proben soll hier jegliches Material in jeglichem Aggregatzustand verstanden werden, welches von den Gefäßen aufgenommen werden kann. Die Proben können mit Reagenzien oder weiteren Proben versetzt werden, beispielsweise mit Hilfe eines Pipettierautomaten, aber auch behandelt werden.
Funktionseinheiten sind z. B. Thermocycler, Kühlkammern, Inkubatoren, sogenannte Sealer, mit denen die Gefäße der Gefäßplatte mittels einer Folie (Sealingfolie) abgedichtet werden, optische Scanner, optische Detektoren, Druckadaptoren, Vakuumadaptoren, Zentrifugatoren und Kammersysteme zur Gasbeaufschlagung. Die Verwendung normierter Gefäßplatten (sie weisen eine Grundfläche von ca. 127 × 85 mm auf) führt auch zur Normierung weiteren Zubehörs für den Laborgebrauch, wie z. B. Behälter für Pipettenspitzen oder Deckel zum Verschließen der Gefäßplatten.
In der US 2008/0193338 A1 ist ein Gefäßplattensystem mit Deckel beschrieben. Die Öffnungen der Gefäßplatten können mit dem von oben aufgesetzten Deckel dicht verschlossen werden. Der Deckel rastet dabei an der Gefäßplatte ein. Zum Öffnen des Deckels wird die Unterseite der Gefäßplatte auf ein Werkzeug aufgesetzt, mit dem die Rastung wieder gelöst werden kann. Deckel und Werkzeug weisen die gleiche Grundfläche wie die Gefäßplatte auf.
Unabhängig von den verschiedensten Verfahrensabläufen, wie sie mit einer Vorrichtung zur Durchführung von chemischen oder biologischen Verfahren in Gefäßplatten durchgeführt werden sollen und die zu unterschiedlichen Arbeitsschritten und / oder deren Reihenfolge führen, weisen derartige Vorrichtungen eine Vielzahl von gleichen Funktionseinheiten, welche für alle Verfahrensabläufe benötigt werden, aber auch unterschiedliche Funktionseinheiten, welche nur für spezielle Verfahrensabläufe benötigt werden, auf.
Um die Verfahrensabläufe vollautomatisch ausführen zu können, sind die Funktionseinheiten auf einer Arbeitsplatte angeordnet, und es ist wenigstens eine Transporteinheit vorhanden, mittels der die Gefäßplatten dreidimensional oberhalb der Arbeitsplatte bewegt werden können, um sie den einzelnen Funktionseinheiten zuzustellen. Eine solche Transporteinheit weist häufig einen Roboterarm auf, mit dem die Gefäßplatten mit kartesischen Zielkoordinaten angesteuert, aufgegriffen, transportiert und abgelegt werden können. Damit der Roboterarm die einzelnen Funktionseinheiten örtlich korrekt ansteuern kann, müssen die Funktionseinheiten auf der Arbeitsplatte an vorbestimmten Positionen stehen, für die in einer Steuereinheit zur Steuerung des Roboterarms die Koordinaten abgespeichert sind. Darüber hinaus werden die Funktionseinheiten soweit als möglich in Abhängigkeit von einer konkreten Abfolge der Arbeitsschritte zueinander so angeordnet, dass die Transportwege, insbesondere bestimmt durch die horizontale Transportweglänge, zwischen den einzelnen Arbeitsschritten möglichst kurz sind.
Diesen beiden Forderungen, eine positionsgenaue und eine optimierte Anordnung der Funktionseinheiten zueinander, kommt es entgegen, dass die Funktionseinheiten dazu ausgelegt sind, Gefäßplatten zu handhaben, und somit grundsätzlich mit einer Grundfläche ausgeführt sein können, die nicht wesentlich größer als die Abmaße der Grundfläche einer normierten Gefäßplatte ist.
Es werden daher gemäß dem Stand der Technik auf der Arbeitsplatte wenigstens einige Stellbereiche mit gleichen Abmaßen ausgeführt, auf denen dann alternativ verschiedene Funktionseinheiten angeordnet werden können, die mit ihrer Grundfläche auf jeweils einen dieser Stellbereiche passen. Damit kann eine für den jeweiligen Verfahrensablauf optimierte horizontale Transportweglänge erreicht werden.
Bei einem in der JP H11-223636 A beschriebenen Handhabungssystem gibt es einen durch die Arbeitsplatte hindurch geführten Zugang zum Bearbeitungsraum des Handhabungssystems, durch den Gefäßplatten transportiert werden können. In diesem Zugang ist ein vertikal arbeitender Hubmechanismus angeordnet, der Gefäßplatten zwischen einem auf der Arbeitsplatte und einem unter der Arbeitsplatte horizontal arbeitenden Transportsystem bewegen kann. Die Abmessungen des Hubmechanismus sind jedoch deutlich größer als die Grundfläche der Gefäßplatten.
Ein aus der US 2006/0210446 A1 bekanntes Handhabungssystem für Gefäßplatten verfügt über einen Hubmechanismus zum Ausheben der Gefäßplatten von einem in der Ebene einer Arbeitsplatte verlaufenden Transportband in eine darüber angeordnete Bearbeitungsposition. Beim Ausheben werden die Gefäßplatten mit einer von unten herangeführten Gabel des Hubmechanismus aufgelegt, um die das Transportband herum geführt ist. Der Antrieb für den Hubmechanismus ist unterhalb der Ebene der Arbeitsplatte, jedoch außerhalb der Grundfläche der Gefäßplatten angeordnet.
Die vertikale Transportweglänge (Hub), die sich dadurch ergibt, dass eine Aufnahme und Abgabe der Gefäßplatte in unterschiedlichen Übergabehöhen oberhalb der Arbeitsplatte erfolgt, kann verkürzt werden, indem Funktionseinheiten, die vergleichsweise deutlich höhere Übergabehöhen bedingen, tiefer gestellt werden. Gemäß dem Stand der Technik ist hierzu in der Arbeitsplatte wenigstens eine Stellfläche als Öffnung ausgebildet, in welche eine betreffende Funktionseinheit, wie z. B. ein Thermocycler, eingesetzt und auf eine unter der Öffnung angeordnete Stellfläche aufgestellt werden kann, sodass z. B. die Aufnahme der Gefäßplatte aus einem Lagerschacht, der auf der Arbeitsplatte steht, und die Abgabe in den tiefer gestellten Thermocycler mit einer vergleichsweise geringeren Höhendifferenz erfolgt.
Üblicherweise handelt es sich bei den Funktionseinheiten gemäß dem Stand der Technik um voll funktionsfähige Einzelgeräte. Einige dieser Einzelgeräte weisen eine Kammer auf, in welche die Gefäßplatten eingeführt werden und in der die Gefäßplatten bzw. die Proben in den Gefäßplatten im weitesten Sinne einer Behandlung unterzogen werden. Eine Behandlung kann z. B. durch eine Erwärmung, eine Abkühlung, eine Temperierung, ein Zentrifugieren erfolgen oder dadurch, dass die Gefäßplatten bzw. die Proben in den Gefäßplatten einem Magnetfeld, einem Gas, einem Überdruck, einem Unterdruck oder einer Vibration ausgesetzt werden. Im weitesten Sinne soll unter einer Behandlung auch ein Detektieren und ein Analysieren verstanden werden. Je nach Art der Behandlung ist eine solche Kammer insbesondere gasdicht, strahlungsundurchlässig und / oder thermisch isoliert ausgeführt. Zum Öffnen und Schließen der Kammer sind Türen, Klappen oder Deckel vorhanden, die unterschiedlich zu bedienen sind und nicht für ein automatisches Handling vereinheitlicht sind.
Funktionseinheiten, die sich in das automatische Handling nicht einbeziehen lassen, werden in der Regel nicht in einem Stellbereich auf der Arbeitsplatte, sondern außerhalb derer abgestellt. Diese Funktionseinheiten müssen dann manuell bestückt werden, womit der automatisierte Arbeitsablauf unterbrochen wird und die Mitwirkung von Laborarbeitskräften erforderlich wird.
In der vorgenannten US 2012/0052560 A1 ist im Sinne der Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung biologischer Verfahren in einer Gefäßplatte offenbart, mit einer horizontal ausgerichteten Arbeitsplatte, in der Öffnungen vorhanden sind, in denen bzw. unterhalb derer jeweils eine Funktionseinheit auf einer horizontal ausgebildeten Auflage, dort Prozessierungseinschub genannt, angeordnet ist. Indem Funktionseinheiten unterhalb der Arbeitsplatte aufgestellt werden und durch zugeordnete Öffnungen in der Arbeitsplatte zugängig sind, kann der Raum oberhalb der Arbeitsplatte für einen hindernisfreien Transport der Gefäßplatten genutzt werden bzw. werden die Hubwege für einen Pipettierautomaten verkürzt. Die Funktionseinheiten können in ihrer Position ausgetauscht werden, stellen aber jeweils eigenständige funktionsfähige Einheiten dar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine vergleichsweise höhere Flexibilität in ihrem Aufbau aufweist und preisgünstiger ist.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit einer horizontal ausgerichteten Arbeitsplatte gelöst, in der wenigstens eine Öffnung vorgesehen ist, die größer als die normierte Grundfläche einer Gefäßplatte ist. Innerhalb der wenigstens einen Öffnung ist eine Funktionseinheit angeordnet, an der eine horizontal ausgebildete Auflage für die Gefäßplatte vorhanden ist. Gegenüber dem Stand der Technik unterscheidet sich eine solche Funktionseinheit insbesondere dadurch, dass sie ein in die Arbeitsplatte integriertes Kammermodul und ein in dieses eingesetztes, zur Arbeitsplatte fest angeordnetes Funktionsmodul aufweist.
Dabei umfasst das Kammermodul ein Gehäuse, welches durch ein Vierkantrohr mit einer Mittelachse und einem rechteckigen Querschnitt gebildet ist, und einen mit der Arbeitsplatte in Verbindung stehenden Hubmechanismus, mittels dem das Gehäuse in der Öffnung entlang der Mittelachse gegenüber der Arbeitsplatte und um das eingesetzte Funktionsmodul vertikal verstellbar geführt ist. Alternativ zu dem Gehäuse kann das Kammermodul ein quaderförmiges Rahmengestell umfassen.
Indem alternativ verschiedene Funktionsmodule eingesetzt werden, werden alternativ verschiedene Funktionseinheiten realisiert.
Vorteilhaft ist unterhalb der wenigstens einen Öffnung mit einem Abstand parallel zur Arbeitsplatte eine Stellfläche angeordnet, auf der wenigstens ein Funktionsmodul aufgestellt ist.
In Abhängigkeit von dem eingesetzten Funktionsmodul und damit in Abhängigkeit von der Funktion der zu realisierenden Funktionseinheit kann bzw. muss das Kammermodul einen Deckel enthalten, der lösbar auf das Gehäuse aufgesetzt ist und dieses einseitig verschließt.
Zur Bildung einer der Funktionseinheiten kann sich die Auflage vorteilhaft am Funktionsmodul befinden, sodass mit der vertikalen Verstellung des Kammermoduls der Abstand zwischen dem Deckel und der aufgelegten Gefäßplatte veränderbar ist.
Zur Bildung anderer Funktionseinheiten kann es von Vorteil sein, wenn sich die Auflage am Gehäuse befindet, sodass mit der vertikalen Verstellung des Kammermoduls der Abstand zwischen dem Funktionsmodul und der aufgelegten Gefäßplatte veränderbar ist.
In der letztgenannten Ausführung kann am Funktionsmodul ebenfalls eine Auflage vorhanden sein, die dann als weitere Auflage verstanden wird. Das Kammermodul sollte dann über einen so großen Hub verstellbar sein, dass diese weitere Auflage am Funktionsmodul mit zunehmendem Absenken des Gehäuses zur Anlage an die auf der Auflage am Gehäuse aufgelegte Gefäßplatte kommt, diese von der Auflage abhebt und dem Deckel zustellt.
Es ist von Vorteil, wenn der Hubmechanismus über ein Gestell mit der Arbeitsplatte in Verbindung steht, welches fest an der Arbeitsplatte angebracht ist. Die Stellfläche kann dann an diesem Gestell ausgebildet sein.
Für eine vorteilhafte Montage ist an dem Gehäuse ein Rahmen mit Montageschlitzen vorhanden und an dem Deckel sind federnd gelagerte Montagestifte angeordnet, die vertikal in die Montageschlitze einführbar sind und nach horizontaler Verschiebung des Deckels zum Gehäuse eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen dem Rahmen und dem aufliegenden Deckel in vertikaler Richtung bilden.
Zum Handling des Deckels mittels eines Pipettierkopfes, der oberhalb der Arbeitsplatte dreidimensional bewegt werden kann, weist der Deckel vorteilhaft ein Greifelement auf, an dem in einer Reihe angeordnete konische, elastische Vertiefungen vorhanden sind.
Zur Bildung einer Funktionseinheit, einen Sealer darstellend, ist in dem Deckel ein Schlitz vorhanden, durch den hindurch eine Folie in den Deckel eingeführt ist, sodass mit dem Anlegen des Deckels an eine Gefäßplatte diese mit der Folie verschlossen wird.
Zur Bildung von Funktionseinheiten, bei denen die Gefäßplatte keiner Temperaturbehandlung ausgesetzt wird, kann es von Vorteil sein, wenn anstelle des Gehäuses ein quaderförmiges Rahmengestell verwendet wird.
Kern der Erfindung ist es, eine Vorrichtung mit Funktionseinheiten zu schaffen, die nicht als voll funktionsfähige Einzelgeräte ausgeführt sind, sondern alternativ durch ein in eine Arbeitsplatte integriertes Kammermodul und ein alternativ eingesetztes Funktionsmodul gebildet sind. Indem ein Kammermodul alternativ mit verschiedenen Funktionsmodulen zu verschiedenen Funktionseinheiten kombiniert wird, sind die Funktionseinheiten in Summe kostengünstiger herstellbar.
Unabhängig von der Ausführung der Funktionsmodule sind alle Ausführungen der Kammermodule über einen Hubmechanismus mit einem an der Arbeitsplatte angebrachten Gestell verbunden. Ein Kammermodul besteht immer aus einem Rahmengestell oder einem Gehäuse ohne Boden- und ohne Deckfläche, mit einem inneren Querschnitt größer der normierten Grundfläche einer Gefäßplatte. Ein solches Gehäuse wird im weitesten Sinne durch ein Vierkantrohr mit einem rechteckigen Querschnitt gebildet, wobei dieses nicht aus einem Stück, wie bei einem Rohr üblich, bestehen muss, sondern auch aus vier Platten, ein Rohr bildend, zusammengesetzt sein kann. In Abhängigkeit von dem eingesetzten Funktionsmodul kann das Gehäuse einen Deckel aufweisen, der speziell ausgeführt sein kann und der das Gehäuse einseitig verschließt.
Die Vorrichtung weist eine horizontal angeordnete Arbeitsplatte mit wenigstens einer einen Stellbereich bildenden Öffnung auf, in welcher ein Kammermodul vertikal verstellbar angeordnet ist. Unter dieser wenigstens einen Öffnung ist eine Stellfläche vorhanden, mit einem festen Abstand zur Arbeitsplatte. Auf dieser Stellfläche ist innerhalb des Gehäuses wahlweise eines der Funktionsmodule aufgestellt.
Für die Auflage einer Gefäßplatte innerhalb des Kammermoduls gibt es grundsätzlich zwei verschiedene Alternativen. So kann die Gefäßplatte entweder auf einer am Gehäuse oder einer am Funktionsmodul vorhandenen Auflage aufgesetzt werden.
Entsprechend der ersten und der zweiten Alternative kann die Gefäßplatte mittelbar oder unmittelbar aufsetzbar sein. Befindet sich die Auflage an dem Gehäuse, kann über das Absenken und Anheben des Kammermoduls gegenüber der Arbeitsplatte der Abstand der aufgelegten Gefäßplatte zum Funktionsmodul verändert werden. Der Abstand kann zu Null werden. Bei einem weiteren Absenken kann im Falle, dass auch an dem Funktionsmodul eine Auflage vorhanden ist, die Gefäßplatte von der am Gehäuse vorhandenen Auflage abgehoben und gegebenenfalls dem Deckel zugeführt werden. Die Auflage am Kammermodul muss in diesem Falle allerdings außerhalb des Querschnitts des Funktionsmoduls angeordnet sein, sodass die Auflage um das Funktionsmodul herum einen vertikalen Freiraum hat.
Befindet sich die Auflage am Funktionsmodul dann kann durch das Anheben und Absenken des Kammermoduls der Abstand der aufgelegten Gefäßplatte zum Deckel hin verändert werden. Insbesondere kann mit dem Deckel die Gefäßplatte verschlossen werden.
Der Deckel kann in Anpassung an eine bestimmte Funktionseinheit unterschiedlichste Anforderungen erfüllend ausgeführt sein. Für viele Funktionseinheiten, bei denen das Kammermodul um die Gefäßplatte einen geschlossenen Raum bilden soll, ist der Deckel mit einer geschlossenen Bodenplatte ausgeführt. Die Bodenplatte kann aber geöffnet sein, wenn der Deckel z. B. nur eine Andruckfunktion hat.
Unterschiedliche Deckelausführungen zur Anpassung an eine bestimmte Funktionseinheit sind jedoch betreffs ihrer Verbindung mit dem Gehäuse und betreffs des Greifens zwecks Aufsetzen und Abheben vom Gehäuse vorteilhaft gleich ausgeführt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend anhand von Abbildungen und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen die Abbildungen:
1 eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung,
2a ein Gehäuse eines Kammermoduls in einer unteren Position,
2b das Gehäuse gemäß 2a in einer oberen Position,
3a das Gehäuse gemäß 2a mit einem eingesetzten Funktionsmodul als perspektivische Draufsicht,
3b eine Darstellung gemäß 3a in perspektivischer Ansicht und mit aufliegender Gefäßplatte,
3c eine Darstellung gemäß 3b mit einem Deckel,
4a einen Deckel in perspektivischer Ansicht von unten,
4b ein Schnittbild des Deckels nach 4a,
4c der Deckel nach 4a in perspektivischer Ansicht von oben,
5a–5d verschiedene Ausführungen der Auflage am Funktionsmodul und
6a–6b verschiedene Ausführungen der Auflage am Gehäuse bzw. am quaderförmigen Rahmengestell.
Anhand von 1, welche ein konkretes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt, werden nachfolgend die verschiedenen Möglichkeiten für Ausführungen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert.
Die Vorrichtung weist grundsätzlich eine horizontal ausgerichtete Arbeitsplatte 20 auf, auf der mehrere Stellbereiche 21 vorgesehen sind, die jeweils geringfügig größer sind als die normierte Grundfläche einer normierten Gefäßplatte, nachfolgend nur Gefäßplatte 80 genannt. Innerhalb dieser Stellbereiche 21 können grundsätzlich herkömmliche Funktionseinheiten, in die eine Gefäßplatte 80 eingesetzt werden kann, Hilfsmittel, wie eine Spülwanne 51, Deckel 63 oder über einen Adapter 53 einzelne Gefäßplatten 80 bzw. Stapel 52 hiervon angeordnet sein, sofern deren Grundfläche gleich oder nur unwesentlich größer als die Grundfläche der Gefäßplatte 80, jedoch kleiner einem Stellbereich 21 ist.
Herkömmliche Funktionseinheiten oder Hilfsmittel mit einer wesentlich größeren Grundfläche als die Grundfläche einer Gefäßplatte 80 können praktisch ebenfalls aufgestellt werden, überdecken dann aber die Arbeitsplatte 20 über mehr als einen Stellbereich 21.
Anstelle der Gefäßplatten 80 können hier auch andere Gefäßanordnungen abgelegt und für das Verfahren verwendet werden, die nicht größer im Umfang sind als die Grundfläche einer Gefäßplatte 80. Derartige Gefäßanordnungen können Gefäßplatten mit einer kleineren Grundfläche oder Anordnungen von Einzelgefäßen mit einer gleichen oder kleineren Grundfläche sein, bis dahin, dass die Gefäßanordnung nur durch ein Einzelgefäß gebildet wird, welches eine gleiche oder kleinere Grundfläche als die Gefäßplatte 80 aufweist. Je nach Ausführung einer Auflage 11 kann eine von einer normierten Gefäßplatte 80 abweichende Gefäßanordnung mit oder ohne einen Adapter 53 auf die Auflage 11, zu der an späterer Stelle genauer ausgeführt wird, aufgelegt werden. Wenn in der nachfolgenden Beschreibung die Verwendung einer Gefäßplatte 80 genannt wird, schließt das die Verwendung anderer genannter Gefäßanordnungen nicht aus.
Welche der herkömmlichen Funktionseinheiten oder Hilfsmittel und in welchem der Stellbereiche 21 diese angeordnet sind, kann grundsätzlich variiert werden, um in Abhängigkeit vom Verfahrensablauf des damit durchzuführenden chemischen oder biologischen Verfahrens möglichst kurze Transportwege für die Gefäßplatte 80 zu erzielen, die gegebenenfalls zwischen der herkömmlichen Funktionseinheit bzw. in und aus wenigstens einer erfindungsgemäßen Funktionseinheit 50 transportiert werden muss. Eine Optimierung des Transportweges erfolgt hier vornehmlich, indem der horizontale Transportwegeanteil möglichst kurz gehalten wird.
Die Vorrichtung weist wenigstens in einem Stellbereich 21 eine Öffnung 22, größer der normierten Grundfläche einer Gefäßplatte 80, auf.
Die in der 1 dargestellte Arbeitsplatte 20 weist beispielhaft drei solcher Öffnungen 22 auf. Die linke der Öffnungen 22 ist leer. In die mittlere der Öffnungen 22 ist eine komplette erfindungsgemäße Funktionseinheit 50 einschließlich eines Deckels 63 eingesetzt, von der hier ein Kammermodul 60 mit einem Gehäuse 61 und dem Deckel 63 sowie ein Hubmechanismus 64 und ein Gestell 65 angedeutet sichtbar sind. In der rechten der Öffnungen 22 ist eine Funktionseinheit 50 ohne Deckel 63 dargestellt.
Die Positionen der Stellbereiche 21, in denen Öffnungen 22 für bzw. mit erfindungsgemäßen Funktionseinheiten 50 eingebracht sind, sind beliebig austauschbar. Für einen Hubmechanismus 64, wie er in den Zeichnungen dargestellt ist und wie er unterhalb der Arbeitsplatte 20 einen größeren Raumquerschnitt abdeckt als einer der Stellbereiche 21, können die erfindungsgemäßen Funktionseinheiten 50 nicht auf unmittelbar nebeneinander liegenden Stellbereichen 21 angeordnet werden. Mit anderen aus dem Stand der Technik bekannten Hubmechanismen ist eine solche Einschränkung nicht gegeben.
Unterhalb der Öffnungen 22 befindet sich in einem Abstand 23 eine Stellfläche 10. Bei einer Vorrichtung, wie in 1 gezeigt, ist die Stellfläche 10 durch eine mit dem Gestell 65 verbundene Bodenplatte gebildet. Das hat den Vorteil, dass gewährleistet werden kann, dass die Stellfläche 10 parallel zu der horizontal ausgerichteten Arbeitsplatte 20 angeordnet ist. Die Stellfläche 10 kann auch am Gestell 65 selbst durch eine Vielzahl von Stützflächen ausgebildet sein.
Stattdessen kann die Stellfläche 10 auch durch den Boden gegeben sein, auf welchem die Arbeitsplatte 20 über an dieser vorhandenen Beinen aufgestellt ist.
Entscheidend ist, dass ein Funktionsmodul ortsfest zur Arbeitsplatte 20 angeordnet ist.
Wenigstens innerhalb einer der Öffnungen 22 ist eine erfindungsgemäße Funktionseinheit 50 angeordnet. Eine Funktionseinheit 50 besteht aus einem Kammermodul 60 und einem in dieses eingesetzten Funktionsmodul 70, siehe 3c, wobei das Funktionsmodul 70 auf der Stellfläche 10 aufgestellt ist. Das Funktionsmodul 70 kann mit der Stellfläche 10 starr oder auch elastisch verbunden sein.
Das Kammermodul 60 weist im Wesentlichen ein Gehäuse 61 und einen mit der Arbeitsplatte 20 in Verbindung stehenden Hubmechanismus 64 und, je nachdem, welche Funktionseinheit mit ihr gebildet wird, einen Deckel 63 auf.
Das Gehäuse 61 stellt ein Vierkantrohr mit einer Mittelachse 62 und einem rechteckigen Querschnitt dar und ist in der Öffnung 22 entlang der Mittelachse 62, siehe z. B. 2a, gegenüber der Arbeitsplatte 20 mittels des Hubmechanismus 64 vertikal anhebbar und absenkbar geführt. Der Hubmechanismus 64 weist ein Getriebe und einen Antrieb auf und ist über das Gestell 65 mit der Arbeitsplatte 20 verbunden. Der Deckel 63 verschließt das Gehäuse 61 gegebenenfalls einseitig und liegt parallel zu einer auf einer Auflage 11 liegenden Gefäßplatte 80 am Gehäuse 61 an.
Zur Aufnahme einer der Gefäßplatten 80 weist die Funktionseinheit 50 die horizontal ausgebildete Auflage 11, siehe 3a und 3b auf, die z. B. durch eine Negativfläche der Grundfläche der Gefäßplatte 80, eine ebene geschlossene oder rahmenförmige Fläche oder auch nur durch die freien Enden von vier Bolzen gebildet wird.
Für ein automatisches Handling der Gefäßplatten 80 ist eine Transporteinheit vorhanden. Sie muss nicht zwingend zur Vorrichtung gehören, sondern kann z. B. durch einen beigestellten Roboter realisiert sein, der mit einem Greifarm die Gefäßplatten 80 einzeln aufnimmt und zwischen den einzelnen Stellbereichen 21 transportiert.
Nicht zwingend, aber üblicherweise umfasst die Vorrichtung einen Pipettierautomaten 40, der entweder ortsfest zur Arbeitplatte 20 angeordnet ist oder der, wie in 1 angedeutet, an einem Portal in wenigstens zwei zueinander orthogonalen Richtungen oberhalb der Arbeitsplatte 20 verfahrbar ist. Im Falle, dass die Vorrichtung einen verfahrbaren Pipettierautomaten 40 aufweist, bei dem, wie aus dem Stand der Technik bekannt, die einzelnen Pipettierkanäle in einen Aufnahmekonus für die Pipettenspitzen enden, ergibt sich für die erfindungsgemäße Vorrichtung eine besonders vorteilhafte Ausführung des Deckels 63, welche an späterer Stelle erläutert wird.
Die Auflage 11 für die Gefäßplatte 80 kann am ortsfesten Funktionsmodul 70 und / oder am vertikal verstellbaren Kammermodul 60 ausgebildet sein.
Die am Funktionsmodul 70 ausgebildete Auflage 11 kann eine geschlossene oder unterbrochene Fläche sein, auf welcher die Gefäßplatte 80 unmittelbar aufgesetzt werden kann. Diese Fläche kann auch, z. B. für einen besseren Flächenkontakt, die Negativform der Grundfläche von einer Gefäßplatte 80 aufweisen. Eine andere Gefäßanordnung kann gegebenenfalls über einen Adapter 53 mittelbar aufgesetzt werden, sofern deren Grundfläche nicht eine gleiche Form aufweist wie die Gefäßplatte 80. In den 5a bis 5d sind verschiedene Ausführungen für die am Funktionsmodul 70 ausgebildete Auflage 11 gezeigt.
In 5a weist die Auflage 11 eine geschlossene Fläche auf, gleich der Negativform der Grundfläche der Gefäßplatte 80. Insbesondere, wenn das Funktionsmodul 70 eine Temperierfunktion hat, ist es von Vorteil, wenn wie hier ein hoher Flächenkontakt mit den Gefäßen der Gefäßplatte 80 geschaffen wird.
Gemäß 5b ist die Auflage 11 durch eine ebene Fläche gebildet. Es entsteht mit den Gefäßen nur ein punktförmiger Kontakt.
Gemäß 5c ist die Auflage 11 durch eine rahmenförmige, von einem Durchbruch unterbrochene Fläche gebildet. Die Gefäßplatte 80 liegt hier über ihren Rand auf. Durch den Durchbruch hindurch können z. B. mittels des Funktionsmoduls 70 die Gefäße und damit die Proben einer Strahlung ausgesetzt werden. Gleiches ist möglich, wenn die Auflage 11 auf Auflagepunkte reduziert wird, z. B. gegeben durch einzelne im Funktionsmodul 70 gelagerte Bolzen, wie in 5d dargestellt.
Eine am Kammermodul 60 ausgebildete Auflage 11 kann ebenfalls durch eine von einem Durchbruch unterbrochene Fläche oder Auflagepunkte z. B. in Form einzelner Vorsprünge oder Stifte gebildet sein, auf welchen die Gefäßplatte 80 mit ihrem Randbereich unmittelbar aufgesetzt werden kann. Auch hier können Gefäßanordnungen mit einem kleineren Umfang über einen Adapter 53 mittelbar aufgesetzt werden.
In 6a ist das Gehäuse 61 durch ein quaderförmiges Rahmengestell 66 ersetzt. In der Schnittdarstellung sind zwei von vier Stützen des Rahmengestelles 66 gezeigt, an denen eine Auflage 11 in Form von nach innen gerichteten Vorsprüngen erkennbar ist, auf denen die Gefäßplatte 80 aufliegt. In 6b ist die Auflage 11 durch in den Innenraum des Gehäuses 61 ragende Bolzen gebildet.
Indem am Funktionsmodul 70 eine Auflage 11 ausgebildet sein kann, auf der die Gefäßplatte 80 mit den Gefäßen aufliegt, und am Gehäuse 61 eine Auflage 11 ausgebildet sein kann, auf der die Gefäßplatte 80 mit ihrem Rand aufliegt, kann die Funktionseinheit 50 mit zwei Auflagen 11 versehen sein, und die Gefäßplatte 80 liegt auf der einen oder anderen Auflage 11 auf, je nachdem, in welcher vertikalen relativen Position das Funktionsmodul 70 und das Gehäuse 61 zueinander stehen.
Je nach der zu realisierenden Funktionseinheit 50 kann die Ausbildung der Auflage 11 am Funktionsmodul 70 oder aber am Kammermodul 60 von Vorteil sein.
Befindet sich die Auflage 11 am Funktionsmodul 70, so wird über die Position des Kammermoduls 60 der Abstand des Deckels 63 zu einer aufgelegten Gefäßplatte 80 eingestellt. Mit dem Absenken und Anheben des Kammermoduls 60 wird der Deckel 63 der aufliegenden Gefäßplatte 80 zugestellt und umgekehrt, das heißt, mit der vertikalen Verstellung des Kammermoduls 60 wird der Abstand zwischen dem Deckel 63 und der aufgelegten Gefäßplatte 80 verändert.
In Abhängigkeit von einer unterschiedlichen Höhe der alternativ in das Kammermodul 60 einsetzbaren Funktionsmodule 70 ergeben sich unterschiedliche Höhen gegenüber der Arbeitsplatte 20, in denen die Gefäßplatte 80 liegt. Eine zum automatischen Handling der Gefäßplatte 80 vorhandene Transporteinheit muss folglich einen von der Höhe der unterschiedlichen Funktionsmodule 70 abhängigen Hub ausführen. Dem kann theoretisch abgeholfen werden, wenn die unterschiedlichen zur Komplettierung der Funktionseinheiten 50 vorgesehenen Funktionsmodule 70 mit einer gleichen Höhe ausgeführt sind. Da die Funktionsmodule 70 jedoch bedingt durch die Umfangsgröße bzw. den Querschnitt des Gehäuses 61 in ihrem Umfang bzw. Querschnitt gleichermaßen beschränkt sind, kann der unterschiedliche Raumbedarf nur über eine unterschiedliche Höhe ausgeglichen werden.
Um trotzdem die Auflage 11 gegenüber der Arbeitsplatte 20 in einer gleichen Höhe zu erhalten, können die Stellflächen 10 in unterschiedlichen Abständen 23 zur Arbeitsplatte 20 montiert werden, was allerdings die Austauschbarkeit der Funktionsmodule 70 beeinträchtigt. Vorteilhafter werden die Funktionsmodule 70 mit entsprechend unterschiedlich langen Beinen, für einen Höhenausgleich, ausgestattet.
Durch den Austausch der Funktionsmodule 70 können die damit gebildeten Funktionseinheiten 50 so angeordnet werden, dass für den jeweiligen Verfahrensablauf ein optimierter Transportweg entsteht.
Die Ausbildung der Auflage 11 am Funktionsmodul 70 ist insbesondere dann von Vorteil, wenn es für die Funktion der betreffenden Funktionseinheit 50 erforderlich oder vorteilhaft ist, dass das Funktionsmodul 70 in Kontakt mit der Gefäßplatte 80 steht, z. B. zwecks Kühlung, Erwärmung oder Temperierung, und auch in Kontakt mit dem Deckel 63 gebracht wird, z. B. zum Beheizen von oben oder zum Verschließen mit einer Folie 90, was mit einer Sonderausführung eines Deckels 63 möglich ist, wie später beschrieben wird. Durch das Absenken des Kammermoduls 60 kann mittels des Deckels 63 ein variierbarer Druck auf die Gefäßplatte 80 ausgeübt werden und diese somit besser an die Auflage 11 am Funktionsmodul 70 angelegt werden. Auch ist die Möglichkeit des Andrückens des Deckels 63 an die Gefäßplatte 80 sehr von Vorteil, wenn der Deckel 63 zum Verschließen der Gefäßplatte 80 mit der Folie 90 (sealing) genutzt werden soll, was an späterer Stelle genauer erläutert wird.
Befindet sich die Auflage 11 am Gehäuse 61, so wird mit der vertikalen Verstellung des Gehäuses 61 der Abstand zwischen Funktionsmodul 70 und der aufgelegten Gefäßplatte 80 verändert. Eine solche Ausführung für die Auflage 11 kann von Vorteil sein, wenn die Gefäßplatte 80 in einen bestimmten Abstand zum Funktionsmodul 70 gehalten werden soll, z. B. um sie mit einer Strahlung zu beaufschlagen.
Es kann auch von Vorteil sein, wenn der Abstand bis auf Null verringert werden kann, sodass die aufgelegte Gefäßplatte 80 zur Anlage an dem Funktionsmodul 70 kommt. An dem Funktionsmodul 70 ist dann eine weitere Auflage 11.1 ausgebildet. Mit einem weiteren Absenken des Gehäuses 61 wird die Gefäßplatte 80 von der Auflage 11 abgehoben und gegebenenfalls dem Deckel 63 zugestellt.
Vorteilhaft ist hier, dass über den vertikalen Hub des Gehäuses 61 die Gefäßplatte 80 nicht nur bezogen auf den Deckel 63, sondern auch bezogen auf das Funktionsmodul 70 in verschiedenen vertikalen Positionen angeordnet sein kann. Auch kann die Gefäßplatte 80 vertikal einer vorhandenen Transporteinheit zugestellt werden, sodass der vertikale Anteil des Transportweges reduziert werden kann.
Die Ausbildung der Auflage 11 am Gehäuse 61 ist insbesondere dann von Vorteil, wenn es für die betreffende Funktion der Funktionseinheit 50 vorteilhaft oder erforderlich ist, dass die Gefäßplatte 80 in einem bestimmten Abstand zum Funktionsmodul 70 gehalten wird, z. B. zum optischen Abscannen der Gefäße oder um die Gefäße zur Magnetpartikelseparation zeitweise in den Einfluss eines Magnetfeldes oder einer Heizung zu bringen.
Die Funktionseinheit 50 kann die unterschiedlichsten Laborgeräte im weitesten Sinne darstellen.
Beispielsweise kann sie einen Thermocycler, eine gasdichte Kammer, einen Inkubator oder eine Kühlbox darstellen. Das Funktionsmodul 70 umfasst in diesem Falle als wesentliche Bestandteile entsprechend ein Heiz- und / oder ein Kühlaggregat und eine Steuerung. Das Kammermodul 60 ist hierfür vorteilhaft thermisch isoliert. Noch vorteilhafter wird eine solche Funktionseinheit 50 ausgeführt, wenn auch im Deckel 63 eine Heiz- und / oder Kühleinheit untergebracht ist.
Die Funktionseinheit 50 kann z. B. auch ein Gerät zum Verschließen von Gefäßplatten 80 mit der Folie 90 darstellen, nachfolgend „Sealer“ genannt.
Das Funktionsmodul 70 stellt hier einen Höhenadapter dar, welcher lediglich die Auflage 11 für die Gefäßplatte 80 bietet, und zwar in einer Höhe gegenüber der Arbeitsplatte 20, bei welcher der Deckel 63 spätestens in einer unteren Endlage des Kammermoduls 60 die aufliegende Gefäßplatte 80 abdeckt, so dass eine sich im Deckel 63 befindende Folie 90 an der Gefäßplatte 80 straff anliegt. In diesem Fall dient das Gehäuse 61 nur als starre Verbindung zwischen Hubmechanismus 64 und dem Deckel 63 und könnte deshalb durch ein quaderförmiges Rahmengestell 66 mit einem Rahmen 61.3 zur Auflage des Deckels 63 ersetzt sein. Die Funktionseinheit 50 kann z. B. auch eine optische Einrichtung sein, mit welcher die Gefäßplatte 80, genauer eine sich in deren Gefäßen befindende Probe, statisch oder scannend optisch erfasst wird. In einem solchen Fall ist das Kammermodul 60 für die verwendete optische Strahlung und das Umgebungslicht undurchlässig ausgeführt. Das Funktionsmodul 70 stellt hier eine optische Abtasteinheit dar.
In einem einfachen Fall kann die Funktionseinheit 50 auch nur einen Lagerschacht darstellen. Wenn das Gehäuse 61 mit dem Deckel 63 verschlossen wird, können die Gefäßplatten 80 verschmutzungs- und verdunstungsgeschützt aufbewahrt werden. Das Funktionsmodul 70 stellt auch hier nur einen Höhenadapter dar, der dafür sorgt, dass eine unterste Gefäßplatte 80 in einer oberen Endlage des Kammermoduls 60 immer noch innerhalb des Kammermoduls 60 liegt. Vorteilhaft ist der Deckel 63 bei einer solchen Funktionseinheit 50 staubdicht mit dem Gehäuse 61 verbunden.
Grundsätzlich kann die Funktionseinheit 50 ein beliebiges Laborgerät darstellen, bei welchem die Gefäßplatte 80 in das Gehäuse 61 des Laborgerätes eingebracht wird.
Alle Ausführungen einer erfindungsgemäßen Funktionseinheit 50 haben die Gemeinsamkeit, dass sie, wie bereits erläutert, ein Kammermodul 60 mit einem offenen Gehäuse 61, einen Hubmechanismus 64 und ein Funktionsmodul 70 aufweisen, wobei das Funktionsmodul 70 auf einer zu einer Arbeitsplatte 20 fest angeordneten Stellfläche 10 aufgestellt ist und das Kammermodul 60 in einer Öffnung 22 der Arbeitsplatte 20 gegenüber dieser und damit gegenüber dem Funktionsmodul 70 vertikal verstellbar ist. In vielen Fällen weist das Kammermodul 60 einen Deckel 63 auf.
Nachfolgend soll eine vorteilhafte Ausführung einer Funktionseinheit 50 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert werden.
Die 2a und 2b zeigen jeweils einen Ausschnitt einer Arbeitsplatte 20 mit einer Öffnung 22, in der das Gehäuse 61 einmal in einer unteren Position, 2a, und einmal in einer oberen Position, 2b, gegenüber der Arbeitsplatte 20 dargestellt ist. Das Gehäuse 61 ist durch ein Vierkantrohr, eine Mittelachse 62 aufweisend, gebildet.
In der unteren Position befindet sich eine obere Stirnfläche 61.1, wenn die Auflage 11 auf dem Funktionsmodul 70 vorgesehen ist, vorteilhaft unterhalb eines eingesetzten Funktionsmoduls 70, in 2a nicht dargestellt, sodass eine Gefäßplatte 80 ohne horizontale Einschränkungen aufgesetzt werden kann. Auch kann in dieser Position ohne horizontale Einschränkungen die Gefäßplatte 80 mittels eines Pipettierautomaten 40 befüllt oder entleert werden. Siehe hierzu auch 3b.
In der unteren Position des Gehäuses 61 kann sich die obere Stirnfläche 61.1 auch unterhalb der Arbeitsplatte 20 befinden.
In der oberen Position befindet sich die obere Stirnfläche 61.1 oberhalb einer eingesetzten Gefäßplatte 80, sodass der Deckel 63 auf einen Rahmen 61.3, der an der oberen Stirnfläche 61.1 angebracht oder ausgebildet ist, aufgesetzt werden kann, siehe hierzu 3c.
Unterhalb der Arbeitsplatte 20 ist ein Hubmechanismus 64 angeordnet, welcher so ansteuerbar ist, dass das Gehäuse 61 zwischen der unteren und der oberen Position vertikal verstellt werden kann. Der Hubmechanismus 64 besteht hier aus einem Antrieb und einem Getriebe, gebildet durch ein auf dessen Abtriebswelle sitzendes erstes Ritzel, einem zweiten Ritzel und einer Gewindestange, welche in eine Gewindebuchse eingreift, die fest mit einem nur vertikal bewegbaren Stützrahmen verbunden ist. Auf diesem Stützrahmen sitzt das Gehäuse 61 direkt oder mittelbar über Stützen auf. Die Ausführung des Hubmechanismus 64 ist nicht Gegenstand der Erfindung, sondern fachmännisch und durch einen anderen, die gleiche Wirkung erzielenden Hubmechanismus austauschbar. Vorteilhaft weist der Hubmechanismus 64 eine hohe Übersetzung für die Abtriebskraft des Motors auf, um gegebenenfalls den Deckel 63 mit einer hohen Andruckkraft auf eine Gefäßplatte 80 zu drücken.
Das Gehäuse 61 weist grundsätzlich vier Seitenflächen auf, die zueinander so angeordnet sind, dass sie einen Quader ohne Boden- und ohne Deckfläche, mit einem inneren Querschnitt, größer der Grundfläche einer Gefäßplatte 80, bilden. Die Seitenflächen können an einem monolithischen Körper in Form eines Rohres mit einem quaderförmigen Querschnitt ausgebildet sein oder aber durch Einzelplatten gebildet sein, die unmittelbar oder mittelbar miteinander verbunden sind. Entlang der Ecken können vorteilhaft Streben 61.6 über die Höhe des Gehäuses 61 vorhanden sein, womit dessen Stabilität erhöht wird und die als Montagebasis für die Einzelplatten dienen. Die Streben 61.6 können vorteilhaft hohl sein, und es können z. B. Elektrokabel, Datenleitungen oder Schläuche in ihnen verlegt sein. So kann z. B. eine elektrische Verbindung zwischen einem unterhalb der Arbeitsplatte 20 vorhandenen Elektroanschluss und dem Deckel 63 hergestellt werden oder es kann Druckluft in den Deckel 63 geführt werden.
Insbesondere, wenn das Gehäuse 61 dünnwandig ausgeführt ist, weist es an der oberen Stirnfläche 61.1 vorteilhaft einen an die Seitenflächen angrenzenden Rahmen 61.3 zur Auflage des Deckels 63 auf.
In 3a ist eine vorteilhafte Ausführung des Rahmens 61.3 in Verbindung mit einer vorteilhaften Ausführung eines Deckels 63 gemäß 4a gezeigt.
Der Deckel 63 und der Rahmen 61.3 sind so ausgebildet, dass der Deckel 63 senkrecht auf den Rahmen 61.3 abgesenkt bzw. von diesem abgehoben werden kann und durch eine anschließende horizontale Verschiebung des auf den Rahmen 61.3 aufgelegten Deckels 63 dieser mit dem Rahmen 61.3 und damit mit dem Gehäuse 61 vertikal formschlüssig verschlossen wird. Indem das Verschließen des Deckels 63 mit dem Gehäuse 61 allein durch eine horizontale Verschiebung des Deckels 63 auf dem Rahmen 61.3 und eine vertikale Bewegung von federnd gelagerten Montagestiften 63.1 (siehe 4a) durch die vertikale Bewegung des Deckels 63 erfolgt, ist es möglich, den Deckel 63 mit einer gleichen Einrichtung zu verschließen, mit welcher er auch transportiert wird.
Eine konstruktive Möglichkeit, um durch eine horizontale Verschiebung des Deckels 63 einen vertikal wirkenden Formschluss herzustellen, ist, wie in 3a und 4a gezeigt, eine Kombination von im Rahmen 61.3 ausgebildeten Montageschlitzen 61.4 und im Deckel 63 gelagerten Montagestiften 63.1. Die Montagestifte 63.1 weisen jeweils einen an ihrem freien Ende ausgebildeten Kopf auf, mit einem Durchmesser größer dem Stiftdurchmesser. Es sind drei oder mehr solcher Montagestifte 63.1 vorhanden, die zueinander parallel und senkrecht zu einer Deckelplatte 63.2 des Deckels 63 und nach Montage am Gehäuse 61 zum Rahmen 61.3 angeordnet sind.
Die Montageschlitze 61.4 weisen in einer gleichen Anordnung wie die Montagestifte 63.1 am Deckel 63 angeordnet Aufweitungen auf, mit einem Durchmesser, der größer dem Kopfdurchmesser der Montagestifte 63.1 ist, sodass die Köpfe in die Aufweitungen eingeführt werden können. Zwischen diesen Aufweitungen ist die Schlitzbreite konstant und größer dem Stiftdurchmesser und kleiner dem Kopfdurchmesser. Mit der horizontalen Verschiebung des Deckels 63 auf dem Rahmen 61.3 werden die in die Montageschlitze 61.4 eingeführten Montagestifte 63.1 entlang der Montageschlitze 61.4 verschoben, sodass sich die Köpfe unter die Bereiche der Montageschlitze 61.4 schieben, die eine konstante Schlitzbreite aufweisen. In vertikaler Richtung entsteht so ein Formschluss mit einem verbleibenden Spiel.
Die Montagestifte 63.1 sind federnd gelagert und werden während des Aufsetzens und Verschiebens des Deckels 63 entgegen der wirkenden Federkraft mittels einer Deckeltransporteinrichtung an den Rahmen 61.3 gedrückt. Nachdem der Deckel 63, den Rahmen 61.3 vollständig abdeckend, aufliegt, wird die Deckeltransporteinrichtung und damit die externe Andruckkraft entfernt. Der Deckel 63 wird jetzt durch die wirkende Federkraft gegen den Rahmen 61.3 gedrückt und in dieser Position kraftschlüssig fixiert, womit das Spiel beseitigt und ein ungewolltes horizontales Verrutschen des Deckels 63 vermieden wird.
Der in den 4a und 4b dargestellte Deckel 63 weist in Kombination mit dem in 3a dargestellten Rahmen 61.3, der auf dem Gehäuse 61 mit hohlen, in den Ecken angeordneten Streben 61.6 (siehe 3c) aufgebracht ist, ein weiteres vorteilhaftes Merkmal auf.
Hierbei handelt es sich um Kontaktstifte 61.5 (siehe 2a), die oberhalb der Streben 61.6 durch den Rahmen 61.3 ragen und an denen jeweils ein in einer der Streben 61.6 liegendes Elektrokabel angeschlossen ist. Im Deckel 63 sind elektrische Kontaktflächen 63.4 vorhanden, die in der fixierten Position des Deckels 63 den Kontaktstiften 61.5 gegenüberliegend angeordnet sind und gemeinsam mit den Kontaktstiften 61.5 jeweils einen Schleifkontakt bilden. Auf diese Weise kann der Deckel 63 ohne ein extern verlaufendes Stromführungskabel mit einem Elektroanschluss verbunden werden.
Dieses Merkmal ist immer dann vorteilhaft, wenn dem Deckel 63 neben seiner Funktion als Verschluss des Gehäuses 61 eine weitere Funktion zukommt, für die eine Energieversorgung erforderlich ist.
Wenn die Vorrichtung, wie eingangs erläutert, einen Pipettierautomaten 40 umfasst, mit einem Pipetierkopf 41 (siehe 1), der oberhalb der Arbeitsplatte 20 dreidimensional bewegt werden kann und dessen Pipettierkanäle in Aufsteckkonen für Pipettenspitzen enden, ist es von Vorteil, wenn der Deckel 63 ein Greifelement 63.5 aufweist (siehe 4c), in welches eine Reihe von Aufsteckkonen vertikal einführbar sind. Das Greifelement 63.5 weist zu diesem Zweck eine Reihe von konischen elastischen Vertiefungen 63.6 in einer gleichen Anordnung und Dimensionierung auf, wie eine Reihe von Aufsteckkonen an diesem Pipettierautomaten 40. Durch Absenken des Pipettierkopfes 41 auf einen z. B. in einem Stellbereich 21 bereitgestellten Deckel 63 werden am Pipettierkopf 41 vorhandene Aufsteckkonen in das Greifelement 63.5 eingeführt und in dessen Vertiefungen 63.6 gedrückt. Durch den entstehenden Kraftschluss haftet der Deckel 63 am Pipettierkopf 41 und kann mit diesem entsprechend der Bewegungsmöglichkeiten des Pipettierkopfes 41 transportiert und auf dem Gehäuse 61 abgesetzt werden. Zum Lösen des Deckels 63 kann ein gleiches Mittel verwendet werden, welches auch zum Abstreifen der Pipettenspitzen verwendet wird. Vorteilhaft ist ein solches Mittel ein am Pipettierkopf 41 vorhandener Abstreifmechanismus.
Des Weiteren kann der Deckel 63 auf einer oder zwei gegenüberliegenden Seiten Schlitze 63.3 aufweisen, durch die hindurch eine Folie 90 in den Deckel 63 eingeführt werden kann. Die eingeführte Folie 90 ist an die Maße der Gefäßplatte 80 angepasst und kommt beim Absenken des Deckels 63 auf die Gefäßplatte 80 an dieser zur Anlage. Durch die wirkenden Kohäsionskräfte, ein Anschmelzen der Folie 90 durch deren gleichzeitige oder vorherige Erwärmung mittels einer im Deckel 63 vorhandenen Heizung oder indem diese im Randbereich mit einem Klebstoff beaufschlagt ist, wird die Gefäßplatte 80 durch die Folie 90 verschlossen.
Bezugszeichenliste

10: Stellfläche
11: Auflage
11.1: weitere Auflage
20: Arbeitsplatte
21: Stellbereich
22: Öffnung
23: Abstand
40: Pipettierautomat
41: Pipettierkopf
50: Funktionseinheit
51: Spülwanne
52: Stapel
53: Adapter
60: Kammermodul
61: Gehäuse
61.1: obere Stirnfläche
61.2: untere Stirnfläche
61.3: Rahmen
61.4: Montageschlitz
61.5: Kontaktstift
61.6: Strebe
62: Mittelachse
63: Deckel
63.1: Montagestift
63.2: Deckelplatte
63.3: Schlitz
63.4: Kontaktfläche
63.5: Greifelement
63.6: Vertiefungen
64: Hubmechanismus
65: Gestell
66: Rahmengestell
70: Funktionsmodul
80: Gefäßplatte
90: Folie

Claims

Vorrichtung zum automatischen Durchführen chemischer und biologischer Verfahren in einer Gefäßplatte (80), die eine normierte Grundfläche aufweist, mit einer horizontal ausgerichteten Arbeitsplatte (20), wenigstens eine Öffnung (22) größer als die normierte Grundfläche aufweisend, und mit wenigstens einer Funktionseinheit (50), die jeweils innerhalb der wenigstens einen Öffnung (22) angeordnet ist und an der eine horizontal ausgebildete Auflage (11) für die Gefäßplatte (80) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Funktionseinheit (50) ein in die Arbeitsplatte (20) integriertes Kammermodul (60) und ein in dieses eingesetztes, zur Arbeitsplatte (20) fest angeordnetes Funktionsmodul (70) aufweist, wobei das Kammermodul (60) ein quaderförmiges Rahmengestell (66) oder ein Gehäuse (61), gebildet durch ein Vierkantrohr mit einem rechteckigen Querschnitt, mit einer Mittelachse (62) und einen mit der Arbeitsplatte (20) in Verbindung stehenden Hubmechanismus (64) umfasst, mittels dem das quaderförmige Rahmengestell (66) oder das Gehäuse (61) in der Öffnung (22) entlang der Mittelachse (62) gegenüber der Arbeitsplatte (20) und um das eingesetzte Funktionsmodul (70) vertikal verstellbar geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der wenigstens einen Öffnung (22) mit einem Abstand (23) parallel zur Arbeitsplatte (20) eine Stellfläche (10) angeordnet ist, auf der das Funktionsmodul (70) aufgestellt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kammermodul (60) einen Deckel (63) enthält, der lösbar auf das quaderförmige Rahmengestell (66) oder das Gehäuse (61) aufgesetzt ist und dieses einseitig verschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Auflage (11) am Funktionsmodul (70) befindet, sodass mit der vertikalen Verstellung des Kammermoduls (60) der Abstand zwischen dem Deckel (63) und der aufgelegten Gefäßplatte (80) veränderbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Auflage (11) am quaderförmigen Rahmengestell (66) oder am Gehäuse (61) befindet, sodass mit der vertikalen Verstellung des Kammermoduls (60) der Abstand zwischen dem Funktionsmodul (70) und der aufgelegten Gefäßplatte (80) veränderbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsmodul (70) über eine weitere Auflage (11.1) verfügt und das Kammermodul (60) über einen so großen Hub verstellbar ist, dass die weitere Auflage (11.1) mit zunehmendem Absenken des quaderförmigen Rahmengestells (66) oder des Gehäuses (61) zur Anlage an die auf der Auflage (11) aufgelegte Gefäßplatte (80) kommt, diese von der Auflage (11) abhebt und dem Deckel (63) zustellt.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubmechanismus (64) über ein Gestell (65) mit der Arbeitsplatte (20) in Verbindung steht, welches fest an der Arbeitsplatte (20) angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellfläche (10) an dem Gestell (65) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (61) ein Rahmen (61.3) mit Montageschlitzen (61.4) vorhanden ist und an dem Deckel (63) federnd gelagerte Montagestifte (63.1) angeordnet sind, die vertikal in die Montageschlitze (61.4) einführbar sind und nach horizontaler Verschiebung des Deckels (63) zum Gehäuse (61) eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen dem Rahmen (61.3) und dem aufliegenden Deckel (63) in vertikaler Richtung bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (63) ein Greifelement (63.5) aufweist, an dem in einer Reihe angeordnete konische, elastische Vertiefungen (63.6) vorhanden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Deckel (63) ein Schlitz (63.3) vorhanden ist, durch den hindurch eine Folie (90) in den Deckel (63) eingeführt ist, sodass mit dem Anlegen des Deckels (63) an die Gefäßplatte (80) diese mit der Folie (90) verschlossen wird.