DE102019207137A1

DE102019207137A1 - Device and method for supporting manual sample preparation

Info

Publication number: DE102019207137A1
Application number: DE102019207137.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Pantförder; Christian Späth
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Boehringer Ingelheim International GmbH
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Boehringer Ingelheim International GmbH
Priority date: 2019-05-16
Filing date: 2019-05-16
Publication date: 2020-11-19
Also published as: WO2020229356A1

Abstract

Die Erfindung betrifft Vorrichtung und ein Verfahren zur Unterstützung einer manuellen Probenpräparation. Die Vorrichtung weist eine Ausrichteeinheit (1), eine Sensoreinheit (2) und eine Auswerteeinheit (3) auf. Die Ausrichteeinheit (1) weist mindestens an einer Oberfläche (4) eine Öffnung (5) auf, die ausgebildet ist einen Probenträger in einer bestimmten Ausrichtung und bzw. oder Position in Bezug auf die Ausrichteeinheit (1) so aufzunehmen, dass eine Oberfläche des Probenträgers, die mit einseitig offenen Kavitäten für die Aufnahme von Proben oder Probengefäßen ausgebildet ist, in dieselbe Richtung wie die Oberfläche (4) der Ausrichteeinheit (1) weist. Die Ausrichteeinheit (1) weist außerdem mindestens ein flächiges, optisch detektierbares Muster (6, 6a, 6b, 6c, 6d) auf, das an oder um die Öffnung (5) auf der Oberfläche (4) der Ausrichteeinheit (1) an einer definierten Position angeordnet ist. Die Sensoreinheit (2) ist ausgebildet, das mindestens eine optisch detektierbare Muster (6, 6a, 6b, 6c, 6d) optisch zu erfassen und die Auswerteeinheit (3) ist ausgebildet , aus diesem von der Sensoreinheit (2) erfassten, mindestens einen Muster (6, 6a, 6b, 6c, 6d) die Ausrichtung und bzw. oder Position des Probenträgers, insbesondere der einseitig offenen Kavitäten, zu bestimmen.The invention relates to a device and a method for supporting manual sample preparation. The device has an alignment unit (1), a sensor unit (2) and an evaluation unit (3). The alignment unit (1) has an opening (5) on at least one surface (4) which is designed to receive a sample carrier in a specific orientation and / or position in relation to the alignment unit (1) so that a surface of the sample carrier , which is designed with cavities open on one side for receiving samples or sample vessels, points in the same direction as the surface (4) of the alignment unit (1). The alignment unit (1) also has at least one flat, optically detectable pattern (6, 6a, 6b, 6c, 6d) that is defined on or around the opening (5) on the surface (4) of the alignment unit (1) Position is arranged. The sensor unit (2) is designed to optically detect the at least one optically detectable pattern (6, 6a, 6b, 6c, 6d) and the evaluation unit (3) is designed to use at least one pattern from this detected by the sensor unit (2) (6, 6a, 6b, 6c, 6d) to determine the orientation and / or position of the sample carrier, in particular the cavities open on one side.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Unterstützung einer manuellen Probenpräparation, insbesondere einer Pipettierung.The invention relates to a device and a method for supporting manual sample preparation, in particular pipetting.

Aus dem Stand der Technik sind Belegungshilfen bekannt, bei denen dem Benutzer mittels Lichtquellen angezeigt wird, an welchem Ort auf einem Probenträger eine Probenpräparation durchzuführen ist, z. B. zu pipettieren ist. Dadurch soll vermieden werden, dass falsche Proben präpariert werden oder die Probenpräparation in einer falschen Reihenfolge durchgeführt wird. Die Anzeige der richtigen Probenorte setzt jedoch voraus, dass die Ausrichtung und Position des Probenträgers bekannt und korrekt sind.Allocation aids are known from the prior art in which the user is shown by means of light sources at which location on a sample carrier a sample preparation is to be carried out, e.g. B. is to be pipetted. This is to avoid that wrong samples are prepared or the sample preparation is carried out in the wrong order. However, the display of the correct sample locations assumes that the orientation and position of the sample carrier are known and correct.

Wird ein Probenträger falsch ausgerichtet oder platziert, so können trotz Belegungshilfe Fehler bei der Probenpräparation auftreten. Die Probenpräparation kann an einem falschen Ort und somit an einer falschen Probe durchgeführt werden. Es können aber auch Fehler auftreten, wenn die Probenpräparation in einem falschen Abstand zum Probenträger durchgeführt wird, sodass beispielsweise die Oberfläche des Probenträgers oder eine Probe im Probenträger mit einem Präparationswerkzeug ungewollt berührt wird, oder ein Präparationswerkzeug in einem zu großen Abstand zum Probenträger bedient wird.If a sample carrier is misaligned or placed incorrectly, errors in sample preparation can occur despite the allocation aid. The sample preparation can be carried out in the wrong place and thus on the wrong sample. However, errors can also occur if the sample preparation is carried out at an incorrect distance from the sample carrier, so that, for example, the surface of the sample carrier or a sample in the sample carrier is unintentionally touched with a preparation tool, or a preparation tool is operated too far from the sample carrier.

Eine große Herausforderung für die Probenpräparation stellen hierbei insbesondere transparente oder glänzende Probenträger dar, da sich deren Ausrichtung bzw. Position oft nur schwer mit dem menschlichen Auge erkennen oder mit Sensoren erfassen lässt. Eine manuelle bzw. händische Probenpräparation wird darüberhinaus häufig auch noch durch zusätzliche Einschränkungen, z. B. Einschränkungen der Bewegung oder des Sichtfeldes des Präparators, erschwert. Vor allem durch einschränkende Arbeitsschutzmaßnahmen, wie beispielsweise Glove Boxen bzw. Handschuhboxen, treten bei der Probenpräparation trotz Belegungshilfen häufig Fehler aufgrund einer unbekannten Ausrichtung bzw. Positionierung des Probenträgers und bzw. oder des Präparationswerkzeuges auf.In particular, transparent or shiny sample carriers represent a major challenge for sample preparation, since their orientation or position is often difficult to recognize with the human eye or to detect with sensors. A manual or manual sample preparation is also often still due to additional restrictions, e.g. B. Restrictions on movement or the field of view of the taxidermist made difficult. Above all due to restrictive occupational safety measures, such as glove boxes or glove boxes, errors often occur during sample preparation, despite occupancy aids, due to an unknown orientation or positioning of the sample carrier and / or the preparation tool.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu überwinden und eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Unterstützung einer fehlerfreien und sicheren Probenpräparation bereitzustellen.The present invention is therefore based on the object of overcoming the disadvantages mentioned and of providing a device and a method for supporting error-free and safe sample preparation.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.This object is achieved according to the invention by a device according to claim 1 and a method according to claim 10. Advantageous configurations and developments are described in the dependent claims.

Eine Vorrichtung zur Unterstützung einer manuellen Probenpräparation weist eine Ausrichteeinheit, eine Sensoreinheit und eine Auswerteeinheit auf. Die Ausrichteeinheit weist an mindestens einer Oberfläche eine Öffnung auf, die ausgebildet ist, einen Probenträger in einer bestimmten Ausrichtung und bzw. oder Position in Bezug auf die Ausrichteeinheit so aufzunehmen, dass eine Oberfläche des Probenträgers, die mit einseitig offenen Kavitäten für die Aufnahme von Proben und bzw. oder Probengefäßen ausgebildet ist, in dieselbe Richtung wie die Oberfläche der Ausrichteeinheit weist.A device for supporting manual sample preparation has an alignment unit, a sensor unit and an evaluation unit. The alignment unit has an opening on at least one surface which is designed to receive a sample carrier in a certain orientation and / or position in relation to the alignment unit so that a surface of the sample carrier with cavities open on one side for receiving samples and / or sample vessels is formed, points in the same direction as the surface of the alignment unit.

Die Ausrichteeinheit weist außerdem mindestens ein flächiges, optisch detektierbares Muster auf, das an oder um die Öffnung auf der Oberfläche der Ausrichteeinheit an einer definierten Position angeordnet ist. Die Sensoreinheit der Vorrichtung ist ausgebildet, dieses mindestens eine optisch detektierbare Muster optisch zu erfassen und die Auswerteeinheit ist ausgebildet, aus diesem von der Sensoreinheit erfassten, mindestens einen Muster die Ausrichtung und bzw. oder Position des Probenträgers, insbesondere der einseitig offenen Kavitäten, zu bestimmen.The alignment unit also has at least one flat, optically detectable pattern which is arranged at or around the opening on the surface of the alignment unit at a defined position. The sensor unit of the device is designed to optically detect this at least one optically detectable pattern and the evaluation unit is designed to determine the orientation and / or position of the sample carrier, in particular the cavities open on one side, from this at least one pattern detected by the sensor unit .

Mit der Vorrichtung kann somit die Ausrichtung und bzw. oder Position des Probenträgers unabhängig von der Oberflächenbeschaffenheit, Farbe oder Transparenz des Probenträgers mit einer sehr hohen Genauigkeit bestimmt werden. Dadurch kann insbesondere die Ausrichtung und bzw. oder Position von transparenten, glatten oder glänzenden, aber auch willkürlich verschmutzen Probenträgern millimetergenau erfasst werden und auch die Ausrichtung und bzw. oder Position der Kavitäten präzise bestimmt werden.With the device, the alignment and / or position of the sample carrier can thus be determined with a very high degree of accuracy, regardless of the surface properties, color or transparency of the sample carrier. As a result, in particular the alignment and / or position of transparent, smooth or shiny, but also arbitrarily soiled sample carriers can be recorded with millimeter precision and the alignment and / or position of the cavities can also be precisely determined.

Die einseitig offenen Kavitäten des Probenträgers können beispielsweise als Vertiefungen oder Näpfe für die Aufnahme von flüssigen und bzw. oder festen Proben, Probenhaltern oder -gefäßen ausgebildet sein, sodass mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch eine fehlerfreie Probenpräparation an oder in diesen Kavitäten unterstützt werden kann. Der Probenträger kann insbesondere als Mikrotiterplatte oder als Multiwell-Platte ausgebildet sein.The cavities of the sample carrier, which are open on one side, can be designed, for example, as depressions or cups for receiving liquid and / or solid samples, sample holders or vessels, so that the device according to the invention can also support error-free sample preparation on or in these cavities. The sample carrier can in particular be designed as a microtiter plate or as a multiwell plate.

Für eine einfache Handhabung kann die Ausrichteeinheit als lösbarer Rahmen ausgebildet sein, der auf den Probenträger, vorzugsweise formschlüssig, aufgesteckt, oder in den der Probenträger, vorzugsweise formschlüssig, eingebracht werden kann. Alternativ kann die Ausrichteeinheit auch modular aus mehreren Einheiten ausgebildet sein, die um den Probenträger zusammengefügt werden und die Öffnung bilden, in der der Probenträger so aufgenommen wird, dass die Oberfläche des Probenträgers, in der die einseitig offenen Kavitäten ausgebildet sind, und die Oberfläche der Ausrichteeinheit, in der die Öffnung ausgebildet ist, in dieselbe Richtung weisen.For easy handling, the alignment unit can be designed as a detachable frame which can be plugged onto the sample carrier, preferably in a form-fitting manner, or into which the sample carrier can be introduced, preferably in a form-fitting manner. Alternatively, the alignment unit can also be designed in a modular manner from several units which are assembled around the sample carrier and form the opening in which the sample carrier is received in such a way that the surface of the sample carrier in which the cavities open on one side are formed and the surface of the alignment unit in which the opening is formed face in the same direction.

Die Sensoreinheit und die Auswerteeinheit sind bevorzugt ausgebildet, die Ausrichtung und bzw. oder die Position mindestens eines Objektes zu bestimmen, das zwischen der Sensoreinheit und dem Probenträger, insbesondere an oder in den Kavitäten, angeordnet ist. Die Ausrichtung und bzw. oder Position des Objektes kann dabei in Bezug zum Probenträger, insbesondere in Bezug zu Öffnungen der Kavitäten bestimmt werden. Bei dem mindestens einen Objekt kann es sich um einen Probenhalter, ein Probengefäß oder ein Präparations- oder Analysewerkzeug für die Probenpräparation oder Probendiagnostik handeln.The sensor unit and the evaluation unit are preferably designed to determine the alignment and / or the position of at least one object that is arranged between the sensor unit and the sample carrier, in particular on or in the cavities. The alignment and / or position of the object can be determined in relation to the sample carrier, in particular in relation to openings in the cavities. The at least one object can be a sample holder, a sample vessel or a preparation or analysis tool for sample preparation or sample diagnostics.

Das mindestens eine Objekt kann insbesondere ein manuell, d. h. händisch, bewegtes Präparations- oder Analysewerkzeug, beispielsweise aus dem chemisch-verfahrenstechnischen, pharmazeutischen oder medizinischen Bereich, vor allem ein manuelles Pipettiergerät sein. Mit der Vorrichtung können somit insbesondere Bewegungen von Objekten bei der manuellen Probenpräparation nachverfolgt und Fehler aufgrund einer unbekannten oder falschen Ausrichtung oder Positionierung eines Objektes in Bezug auf den Probenträger oder die Kavitäten vermieden werden.The at least one object can, in particular, be a manual, i. H. manual, moving preparation or analysis tool, for example from the chemical-process engineering, pharmaceutical or medical field, especially a manual pipetting device. With the device, movements of objects in particular during manual sample preparation can thus be tracked and errors due to an unknown or incorrect alignment or positioning of an object in relation to the sample carrier or the cavities can be avoided.

Die Sensoreinheit der Vorrichtung ist vorteilhafterweise mit mindestens einem 3D-Sensor ausgebildet, insbesondere mit mindestens einer stereoskopischen Kamera bzw. Stereokamera, die ausgebildet ist, das optisch detektierbare Muster zu erfassen, aus dem die Ausrichtung bzw. Position des Musters auf der Ausrichteeinheit und daraus die Ausrichtung bzw. Position des Probenträgers dreidimensional bestimmt werden kann. Der 3D-Sensor kann außerdem ausgebildet sein, die Position des optisch detektierbaren Musters sowie die Position des mindestens einen Objektes in Bezug auf die Sensoreinheit zu erfassen. Diese Positionen können typischerweise als 3D-Informationen in einem Höhen- bzw. Tiefenprofil erfasst werden. Die Auswerteeinheit kann entsprechend ausgebildet sein, die aus den 3D-Informationen ermittelten Positionen mittels der aus dem Muster ermittelten Position abzugleichen bzw. zu kalibrieren. Dies hat den Vorteil, dass die Positionen des Probenträgers und des Objektes sehr präzise bestimmt werden können, sodass eine fehlerfreie Probenpräparation insbesondere auch dann unterstützt werden kann, wenn die Probenpräparation an einem transparenten oder glänzenden Probenträger durchgeführt wird.The sensor unit of the device is advantageously designed with at least one 3D sensor, in particular with at least one stereoscopic camera or stereo camera, which is designed to detect the optically detectable pattern, from which the alignment or position of the pattern on the alignment unit and from this the Orientation or position of the sample carrier can be determined three-dimensionally. The 3D sensor can also be designed to detect the position of the optically detectable pattern and the position of the at least one object in relation to the sensor unit. These positions can typically be recorded as 3D information in an elevation or depth profile. The evaluation unit can be designed accordingly to match or calibrate the positions determined from the 3D information by means of the position determined from the pattern. This has the advantage that the positions of the sample carrier and the object can be determined very precisely, so that error-free sample preparation can also be supported in particular when the sample preparation is carried out on a transparent or shiny sample carrier.

Die Ausbildung der Sensoreinheit mit einem 3D-Sensor hat außerdem den Vorteil, dass die Position des Probenträgers notfalls zeitweise auch nur aus den 3D-Information des 3D-Sensors bestimmt werden kann, falls die Positionsbestimmung aus dem von der Sensoreinheit erfassten Muster der Ausrichteeinheit gestört ist oder nicht möglich ist. Die Positionsbestimmung mittels der 3D-Informationen des 3D-Sensors ist zwar deutlich ungenauer, kann jedoch insoweit eine Rückfallmöglichkeit bieten, dass zumindest der begonnene Probenpräparationsprozess noch in einer sicheren Weise abgebrochen werden kann. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn der Präparator keine oder eine nur sehr eingeschränkte Sicht auf den Probenträger hat bzw. der Probenträger mit dem menschlichen Auge schwer zu erkennen ist.The design of the sensor unit with a 3D sensor also has the advantage that the position of the sample carrier can, if necessary, only temporarily be determined from the 3D information of the 3D sensor if the position determination from the pattern of the alignment unit detected by the sensor unit is disturbed or not possible. The position determination by means of the 3D information of the 3D sensor is clearly more inaccurate, but can offer a fallback possibility to the extent that at least the started sample preparation process can still be safely terminated. This is particularly important when the preparator has no or only a very limited view of the sample carrier or the sample carrier is difficult to see with the human eye.

Ein weiterer Vorteil der Ausbildung der Sensoreinheit mit einem 3D-Sensor besteht auch darin, dass die Erfassung des optisch detektierbaren Musters und des mindestens einen Objektes mit demselben Sensor bzw. derselben Stereokamera durchgeführt werden können. Dadurch kann bei der Erfassung des optisch detektierbaren Musters und des mindestens einen Objektes auf dieselben intrinsischen Sensorparameter zurückgegriffen werden, sodass keine unterschiedlichen Korrekturverfahren, beispielsweise Korrekturen verschiedener Linsenfehler unterschiedlicher Sensoren bzw. Kameras, notwendig sind. Somit kann die Bestimmung der Ausrichtung bzw. der Position des Probenträgers und des mindestens einen Objektes besonders rasch und deutlich weniger fehlerbehaftet erfolgen.Another advantage of designing the sensor unit with a 3D sensor is that the optically detectable pattern and the at least one object can be recorded using the same sensor or the same stereo camera. As a result, when detecting the optically detectable pattern and the at least one object, the same intrinsic sensor parameters can be used, so that no different correction methods, for example corrections of different lens defects from different sensors or cameras, are necessary. Thus, the determination of the alignment or the position of the sample carrier and the at least one object can take place particularly quickly and with significantly fewer errors.

Die intrinsischen Sensorparameter können insbesondere auch mittels der Vorrichtung bzw. des optisch detektierbaren Musters der Ausrichteeinheit bestimmt bzw. kalibriert werden, d. h. das optisch detektierbare Muster und die Auswerteeinheit können ausgebildet sein, intrinsische Sensorparameter aus dem optisch von der Sensoreinheit erfassten Muster zu bestimmen bzw. zu kalibrieren. Typische Sensorparameter von Kameras sind die Brennweite, die Position des Bildhauptpunktes und radiale oder tangentiale Linsenverzerrungen bzw. Linsenfehler. Das optisch detektierbare Muster kann beispielsweise als regelmäßiges Gitter oder mit regelmäßig angeordneten Linienverläufen ausgebildet sein, das die Bestimmung von Linsenfehlern eines Sensors ermöglicht, mit dem die Sensoreinheit ausgebildet ist, oder eine Farbkarte für einen Farbabgleich oder Grauwertabgleich eines Sensors aufweisen, mit dem die Sensoreinheit ausgebildet ist.The intrinsic sensor parameters can in particular also be determined or calibrated by means of the device or the optically detectable pattern of the alignment unit; H. the optically detectable pattern and the evaluation unit can be designed to determine or calibrate intrinsic sensor parameters from the pattern optically detected by the sensor unit. Typical sensor parameters of cameras are the focal length, the position of the main point of the image and radial or tangential lens distortions or lens errors. The optically detectable pattern can be designed, for example, as a regular grid or with regularly arranged line courses, which enables the determination of lens defects of a sensor with which the sensor unit is designed, or a color card for a color comparison or gray value comparison of a sensor with which the sensor unit is designed is.

Die Vorrichtung weist vorteilhafterweise auch eine Ausgabeeinheit auf, die ausgebildet ist, computergenerierte Informationen und bzw. oder Informationen über die Ausrichteeinheit, die Sensoreinheit, den Probenträger, die Kavitäten und bzw. oder das mindestens einen Objekt darzustellen. Die Ausgabeeinheit kann ausgebildet sein, die Informationen insbesondere visuell, in grafischer und bzw. oder Textform, aber auch akustisch darzustellen bzw. auszugeben. Die Informationen können beispielsweise die von der Vorrichtung bestimmte Ausrichtung und bzw. oder Position der Ausrichteeinheit, des Probenträgers, der Kavitäten und bzw. oder des Objektes umfassen.The device advantageously also has an output unit which is designed to display computer-generated information and / or information about the alignment unit, the sensor unit, the sample carrier, the cavities and / or the at least one object. The output unit can be designed to display or output the information in particular visually, in graphic and / or text form, but also acoustically. The information can for example be the Orientation and / or position of the alignment unit, the sample carrier, the cavities and / or the object determined by the device.

Die Auswerteeinheit kann ausgebildet sein, eine Abweichung zwischen der jeweils von der Vorrichtung bestimmte Ausrichtung und bzw. oder Position und einer vorgegebenen Soll-Ausrichtung oder Soll-Position zu ermitteln, und falls eine bestimmte unerwünschte Abweichung zu einer bestimmten Zeit, für eine bestimmte Dauer oder mit einer bestimmten Häufigkeit auftrifft, Warnhinweise und bzw. oder Handlungsanweisungen für den Probenpräparator zur Vermeidung oder Behebung der jeweiligen Abweichung zu generieren. Die Ausgabeeinheit kann entsprechend ausgebildet sein, diese Abweichung, Warnhinweise und bzw. oder Handlungsanweisungen darzustellen.The evaluation unit can be designed to determine a discrepancy between the alignment and / or position determined by the device and a predetermined target alignment or target position, and if a certain undesired discrepancy occurs at a certain time, for a certain duration or occurs with a certain frequency to generate warning notices and / or instructions for the sample preparator to avoid or correct the respective deviation. The output unit can be designed accordingly to display this deviation, warning notices and / or handling instructions.

Besonders bevorzugt sind die Sensoreinheit, die Auswerteeinheit und die Ausgabeeinheit als Augmented-Reality-System ausgebildet, d. h. die Sensoreinheit, die Auswerteeinheit und die Ausgabeeinheit sind ausgebildet die Realitätswahrnehmung des Präparators bei der Probenpräparation in Echtzeit computergestützt, d. h. mittels computergenerierten Informationen, die an der Ausgabeeinheit dargestellt werden, zu erweitern. Insbesondere kann die Sensoreinheit ausgebildet sein, ein Bild des Probenträgers und bzw. oder des mindestens einen Objektes zu erfassen, und die Ausgabeeinheit kann ausgebildet sein, dieses Bild zusammen mit computergenerierten Informationen und bzw. oder Informationen über die Ausrichteeinheit, die Sensoreinheit, den Probenträger, die Kavitäten und bzw. oder das mindestens einen Objekt darzustellen.The sensor unit, the evaluation unit and the output unit are particularly preferably designed as an augmented reality system; H. the sensor unit, the evaluation unit and the output unit are designed the reality perception of the preparator during the sample preparation in real time computer-aided, d. H. by means of computer-generated information that is displayed on the output unit. In particular, the sensor unit can be designed to capture an image of the sample carrier and / or the at least one object, and the output unit can be designed to capture this image together with computer-generated information and / or information about the alignment unit, the sensor unit, the sample carrier, to represent the cavities and / or the at least one object.

Die Ausgabeeinheit der Vorrichtung kann vorteilhaft als portables Display, insbesondere als 3D-Brille, ausgebildet sein. Besonders bevorzugt können die Sensoreinheit und die Ausgabeeinheit als eine Einheit ausgebildet sein. Beispielsweise können ein 3D-Sensor, mit dem die Sensoreinheit ausgebildet ist, und eine 3D-Brille, mit der die Ausgabeeinheit ausgebildet ist, als eine Einheit ausgebildet sein. Somit kann das optisch detektierbare Muster der Ausrichteeinheit aber auch das mindestens eine Objekt in wiederholter und einfacher Weise während der Probenpräparation erfasst werden. Insbesondere können das optisch detektierbare Muster, der Probenträger und das mindestens eine Objekt in einfacher Weise aus der Beobachtungsrichtung des Präparators erfasst werden und für eine computergestützte Realitätswahrnehmung des Präparators an der Anzeigeeinheit zusammen mit computergenerierten Informationen und bzw. oder Informationen über die Ausrichteeinheit, die Sensoreinheit, den Probenträger oder die Kavitäten dargestellt und nachverfolgt werden.The output unit of the device can advantageously be designed as a portable display, in particular as 3D glasses. The sensor unit and the output unit can particularly preferably be designed as one unit. For example, a 3D sensor, with which the sensor unit is formed, and 3D glasses, with which the output unit is formed, can be formed as one unit. Thus, the optically detectable pattern of the alignment unit, but also the at least one object, can be recorded repeatedly and simply during the sample preparation. In particular, the optically detectable pattern, the sample carrier and the at least one object can be recorded in a simple manner from the direction of observation of the preparator and for a computer-aided perception of reality of the preparator on the display unit together with computer-generated information and / or information about the alignment unit, the sensor unit, the sample carrier or the cavities can be displayed and tracked.

Ein flächiges, optisch detektierbares Muster der Ausrichteeinheit weist vorzugsweise homogen farbige, nebeneinander und bzw. oder ineinander angeordnete Flächen auf, die eine bestimmte Größe aufweisen und so ausgebildet sind, dass mindestens zwei Seiten der Flächen zueinander parallel ausgerichtet sind und die Flächen an mindestens einer der zueinander parallelen Seiten zueinander bündig entlang einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, wobei die Helligkeit der nebeneinander und bzw. oder ineinander angeordneten Flächen zwischen helleren und dunkleren Flächen alterniert. Somit kann aus der bekannten Größe der Flächen, den parallel zueinander verlaufenden Linien der Seiten der Flächen und bzw. oder markanten Merkmalen des Musters, wie z. B. den Eckpunkten der Flächen, die Ausrichtung und bzw. oder Position des Musters beispielsweise fotogrammetrisch bestimmt werden. Die perspektivische Abbildung eines dreidimensionalen Objektpunktes eines Musters an eine zweidimensionale Bildposition kann mittels einer Projektionsmatrix beschrieben werden. Voraussetzung für die Berechnung der Projektionsmatrix ist, dass mehr als sechs Punktkorrespondenzen vorhanden sind. Mittels Maximum-Likelihood-Schätzung kann die größte Plausibilität der Projektionsmatrix gewählt werden.A flat, optically detectable pattern of the alignment unit preferably has homogeneously colored, side by side and / or nested surfaces, which have a certain size and are designed so that at least two sides of the surfaces are aligned parallel to one another and the surfaces on at least one of the sides parallel to one another are arranged flush with one another along a common axis, the brightness of the surfaces arranged next to one another and / or one inside the other alternating between lighter and darker surfaces. Thus, from the known size of the surfaces, the parallel lines on the sides of the surfaces and / or distinctive features of the pattern, such as. B. the corner points of the surfaces, the orientation and / or position of the pattern can be determined, for example, photogrammetrically. The perspective mapping of a three-dimensional object point of a pattern at a two-dimensional image position can be described by means of a projection matrix. The prerequisite for the calculation of the projection matrix is that there are more than six point correspondences. The greatest plausibility of the projection matrix can be selected using maximum likelihood estimation.

Der Kontrast zwischen den nebeneinander und bzw. oder ineinander angeordneten Flächen kann vorteilhafterweise ein Helligkeitskontrast sein, der einen Grauwertunterschied von mindestens 40% im CMYK-Farbraum aufweist. Alternativ kann der Kontrast zwischen den nebeneinander und bzw. oder ineinander angeordneten Flächen ein Farbkontrast sein, bei dem die Farbwerte zweier voneinander verschiedener Farbkanäle eines Farbraumes sich wenigstens um 40% voneinander unterscheiden, sodass der Kontrast bzw. der Linienverlauf zwischen den nebeneinander und bzw. oder ineinander angeordneten Flächen beispielsweise durch ein Farbkanalsplitting detektierbar ist.The contrast between the surfaces arranged next to one another and / or one inside the other can advantageously be a brightness contrast which has a gray value difference of at least 40% in the CMYK color space. Alternatively, the contrast between the surfaces arranged next to one another and / or one inside the other can be a color contrast in which the color values of two different color channels of a color space differ from one another by at least 40%, so that the contrast or the line course between the next to one another and / or surfaces arranged one inside the other can be detected, for example, by a color channel splitting.

Für eine einfache und genaue Positionsbestimmung können die Flächen des optisch detektierbaren Musters in einem minimalen Abstand zur Öffnung der Ausrichteeinheit angeordnet sein. Bei einer Öffnung mit einer geradförmigen Kante können die parallel und bündig zueinander ausgerichteten Seiten der Flächen des Musters insbesondere parallel zu einer geradförmigen Kante der Öffnung der Ausrichteeinheit ausgebildet sein. Die maximale Anzahl bzw. minimalen Abmessungen der nebeneinander und bzw. oder ineinander angeordneten Flächen des Musters kann entsprechend der Auflösung und des maximalen Sichtfeldes der Sensoreinheit so gewählt sein, dass das gesamte Muster mit der Sensoreinheit erfassbar ist und die einzelnen Flächen des Muster mit der Auflösung des Sensoreinheit detektierbar sind.For simple and precise position determination, the surfaces of the optically detectable pattern can be arranged at a minimal distance from the opening of the alignment unit. In the case of an opening with a straight edge, the sides of the surfaces of the pattern that are aligned parallel and flush with one another can in particular be configured parallel to a straight edge of the opening of the alignment unit. The maximum number or minimum dimensions of the surfaces of the pattern arranged next to one another and / or one inside the other can be selected according to the resolution and the maximum field of view of the sensor unit so that the entire pattern can be detected with the sensor unit and the individual surfaces of the pattern with the resolution of the sensor unit are detectable.

Für eine besonders einfache Bestimmung der Ausrichtung kann das optisch detektierbare Muster gleichartige Flächen aufweisen und an einer bestimmten Position eine Fläche aufweisen, die sich in ihrer Form, Ausrichtung, Größe und bzw. oder Farbe so von den anderen Flächen des Musters unterscheidet, dass anhand dieser Fläche die Ausrichtung der Ausrichteeinheit im Raum bestimmbar ist. Insbesondere kann das Muster aus nebeneinander und bzw. oder ineinander angeordneten rechteckigen oder quadratischen Flächen ausgebildet sein und an einer bestimmten Position eine nicht-rechteckige bzw. nicht-quadratische Fläche aufweisen.For a particularly simple determination of the alignment, the optically detectable pattern can have surfaces of the same type and, at a certain position, have a surface that differs in its shape, orientation, size and / or color from the other surfaces of the pattern in such a way that based on this Area the alignment of the alignment unit in space can be determined. In particular, the pattern can be formed from rectangular or square surfaces arranged next to one another and / or one inside the other and can have a non-rectangular or non-square surface at a specific position.

Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass die Oberfläche der Ausrichteeinheit und bzw. oder der Probenträger mindestens einen Bar-Code und bzw. oder QR-Code mit Informationen über die Art der Ausrichteeinheit, insbesondere die Ausrichtung und bzw. oder Position des mindestens einen optisch detektierbaren Musters in Bezug auf die Öffnung der Ausrichteeinheit aufweist, und die Sensoreinheit und die Auswerteeinheit ausgebildet sind, den Bar-Code und bzw. oder QR-Code zu erfassen, zu entschlüsseln und die Informationen des Bar-Codes und bzw. oder QR-Codes für die Bestimmung der Art, der Ausrichtung und bzw. oder der Position des Probenträgers bereitzustellen.Furthermore, it can be provided that the surface of the alignment unit and / or the sample carrier has at least one bar code and / or QR code with information about the type of alignment unit, in particular the alignment and / or position of the at least one optical having detectable pattern in relation to the opening of the alignment unit, and the sensor unit and the evaluation unit are designed to detect the bar code and / or QR code, to decrypt and the information of the bar code and / or QR code to provide for the determination of the type, the orientation and / or the position of the sample carrier.

Bevorzugt kann das optisch detektierbare Muster der Ausrichteeinheit ein optisch detektierbares Muster mit Informationen über die Art der Ausrichteeinheit enthalten. Besonders bevorzugt weist das optisch detektierbare Muster eine Anzahl von mindestens zwei ineinander angeordneten Flächen zur Positionsbestimmung auf, die um die Öffnung der Ausrichteeinheit ausgebildet sind, und mindestens 18 Flächen mit Informationen über die Art der Ausrichteeinheit, wobei die mindestens 18 Flächen entlang mindestens einer Abmessung der Öffnung nebeneinander angeordnet sein können. Die Sensoreinheit kann ausgebildet sein, die mindestens 18 Flächen optisch zu erfassen, und die Auswerteeinheit kann ausgebildet sein, dem Muster, das mit den mindestens 18 Flächen gebildet ist, Informationen über die Art der Ausrichteeinheit aus einem Speichermedium zu zuordnen oder aus dem Muster Informationen über die Art der Ausrichteeinheit zu entschlüsseln und die Informationen für die Bestimmung der Art, der Ausrichtung und bzw. oder der Position des Probenträgers bereitzustellen.The optically detectable pattern of the alignment unit can preferably contain an optically detectable pattern with information about the type of alignment unit. Particularly preferably, the optically detectable pattern has a number of at least two nested areas for position determination, which are formed around the opening of the alignment unit, and at least 18 areas with information about the type of alignment unit, the at least 18 areas along at least one dimension of the Opening can be arranged side by side. The sensor unit can be designed to optically detect the at least 18 areas, and the evaluation unit can be designed to assign information about the type of alignment unit from a storage medium or information about the pattern to the pattern that is formed with the at least 18 areas to decipher the type of alignment unit and to provide the information for the determination of the type, the alignment and / or the position of the sample carrier.

Das optisch detektierbare Muster der Ausrichteeinheit kann insbesondere auch mit einem QR-Code oder QR-Code ähnlichen Muster, das Informationen über die Art der Ausrichteeinheit und bzw. oder enthält, gebildet sein. Der QR-Code bzw. das QR-Code ähnliche Muster können bevorzugt als Frame-QR-Code oder Frame-QR-Code ähnlicher Code ausgebildet sein, wobei die freizuhaltende Zeichenfläche des Frame-QR-Codes oder Frame-QR-Code ähnlichen Codes mit der Öffnung der Ausrichteeinheit gebildet sein kann.The optically detectable pattern of the alignment unit can in particular also be formed with a QR code or a QR code-like pattern that contains information about the type of alignment unit and / or. The QR code or the QR code-like pattern can preferably be designed as a frame QR code or a frame QR code-like code, the drawing area of the frame QR code or frame QR code-like code to be kept free the opening of the alignment unit can be formed.

Alternativ oder zusätzlich zu Bar-Codes und bzw. oder QR-Codes kann es auch vorgesehen sein, dass die Sensoreinheit und die Auswerteeinheit ausgebildet sind, bestimmte Ausrichteeinheiten mittels Objekterkennung, beispielsweise anhand ihrer Größe oder Form, zu erkennen, und auf einem Speichermedium vorgespeicherte Informationen über die jeweils erkannte Ausrichteeinheit bereitzustellen.As an alternative or in addition to bar codes and / or QR codes, it can also be provided that the sensor unit and the evaluation unit are designed to recognize certain alignment units by means of object recognition, for example based on their size or shape, and information that is pre-stored on a storage medium to be provided via the alignment unit recognized in each case.

Bei einem Verfahren zur Unterstützung einer manuellen Probenpräparation, wird ein Probenträger in einer Öffnung, die in einer Oberfläche einer Ausrichteeinheit ausgebildet ist, in einer bestimmten Ausrichtung und bzw. oder Position in Bezug auf die Ausrichteeinheit so angeordnet, dass eine Oberfläche des Probenträgers, die mit einseitig offenen Kavitäten für die Aufnahme von Proben oder Probengefäßen ausgebildet ist, in dieselbe Richtung wie die Oberfläche der Ausrichteeinheit weist. Mittels einer Sensoreinheit wird mindestens ein flächiges, optisch detektierbares Muster, das an oder um die Öffnung auf der Oberfläche der Ausrichteeinheit an einer definierten Position angeordnet ist, erfasst, und mittels einer Auswerteeinheit aus dem von der Sensoreinheit erfassten, mindestens einen Muster die Ausrichtung und bzw. oder Position des Probenträgers, insbesondere der einseitig offenen Kavitäten, bestimmt. Dadurch kann mit dem Verfahren insbesondere eine fehlerfreie und sichere Probenpräparation an oder in den Kavitäten des Probenträgers unterstützt werden.In a method for supporting manual sample preparation, a sample carrier is arranged in an opening which is formed in a surface of an alignment unit in a specific orientation and / or position in relation to the alignment unit so that a surface of the sample carrier that is exposed to cavities open on one side for receiving samples or sample vessels are designed in the same direction as the surface of the alignment unit. By means of a sensor unit, at least one flat, optically detectable pattern, which is arranged on or around the opening on the surface of the alignment unit at a defined position, is detected, and by means of an evaluation unit from the at least one pattern detected by the sensor unit, the alignment and / or or position of the sample carrier, in particular the cavities open on one side, determined. In this way, the method can in particular support error-free and reliable sample preparation on or in the cavities of the sample carrier.

Das beschriebene Verfahren kann mit der beschriebenen Vorrichtung durchgeführt werden, das heißt, die beschriebene Vorrichtung ist zum Durchführen des beschriebenen Verfahrens eingerichtet.The method described can be carried out with the device described, that is to say the device described is set up to carry out the method described.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend anhand der 1 bis 2 erläutert.Embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained below with reference to FIG 1 to 2 explained.

Es zeigen:

1: in einer schematischen, perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Unterstützung einer manuellen Probenpräparation und
2: in einer schematischen Draufsicht ein Ausführungsbeispiel einer Ausrichteeinheit einer Vorrichtung zur Unterstützung einer manuellen Probenpräparation.

Show it:

1 : in a schematic, perspective view an embodiment of a device for supporting manual sample preparation and
2 : In a schematic plan view, an embodiment of an alignment unit of a device for supporting manual sample preparation.

In 1 ist in einer schematischen, perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Unterstützung einer manuellen Probenpräparation dargestellt. Die Vorrichtung weist eine Ausrichteeinheit 1, eine Sensoreinheit 2 und eine Auswerteeinheit 3 auf, wobei die Ausrichteeinheit 1 mindestens an einer Oberfläche 4 eine Öffnung 5 aufweist, die ausgebildet ist, einen Probenträger in einer bestimmten Ausrichtung und bzw. oder Position in Bezug auf die Ausrichteeinheit 1 so aufzunehmen, dass eine Oberfläche des Probenträgers (nicht gezeigt), die mit einseitig offenen Kavitäten für die Aufnahme von Proben oder Probengefäßen ausgebildet ist, in dieselbe Richtung wie die Oberfläche 4 der Ausrichteeinheit 1 weist. An bzw. um die Öffnung 5 ist auf der Oberfläche 4 der Ausrichteeinheit 1 an einer definierten Position in Bezug auf die Ausrichteeinheit 1 mindestens ein flächiges, optisch detektierbares Muster 6 angeordnet. Die Sensoreinheit 2 der Vorrichtung ist ausgebildet dieses mindestens eine optisch detektierbare Muster 6 optisch zu erfassen und die Auswerteeinheit 3 der Vorrichtung ist ausgebildet, aus diesem von der Sensoreinheit 2 erfassten, mindestens einen Muster 6 die Ausrichtung und bzw. oder Position des Probenträgers, insbesondere der einseitig offenen Kavitäten, zu bestimmen.In 1 an embodiment of a device for supporting manual sample preparation is shown in a schematic, perspective view. The device has an alignment unit 1 , a sensor unit 2 and a Evaluation unit 3 on, the alignment unit 1 at least on one surface 4th an opening 5 which is designed to have a sample carrier in a specific orientation and / or position with respect to the alignment unit 1 so that a surface of the sample carrier (not shown), which is designed with cavities open on one side for receiving samples or sample vessels, is in the same direction as the surface 4th the alignment unit 1 shows. At or around the opening 5 is on the surface 4th the alignment unit 1 at a defined position in relation to the alignment unit 1 at least one flat, optically detectable pattern 6th arranged. The sensor unit 2 the device is formed with this at least one optically detectable pattern 6th to be recorded optically and the evaluation unit 3 the device is formed from this by the sensor unit 2 recorded at least one sample 6th to determine the alignment and / or position of the sample carrier, in particular the cavities open on one side.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel der 1 ist die Ausrichteeinheit 1 als Aufsteckrahmen für eine standardisierte Mikrotiterplatte, wie sie z. B. vom American National Standards Institute oder der Society für Biomolecular Sciences beschrieben ist, ausgebildet. Die Vorrichtung kann jedoch auch mit einer entsprechenden Öffnung 5 oder für nichtstandardisierte Probenträger oder entsprechende Adapter für nichtstandardisierte Probenträger ausgebildet sein.In the illustrated embodiment of 1 is the alignment unit 1 as a clip-on frame for a standardized microtiter plate, as it is e.g. B. by the American National Standards Institute or the Society for Biomolecular Sciences is trained. However, the device can also have a corresponding opening 5 or for non-standardized sample carriers or corresponding adapters for non-standardized sample carriers.

Das optisch detektierbare Muster 6 der Vorrichtung ist in einem minimalen Abstand zur Öffnung 5 der Ausrichteeinheit 1 auf der Oberfläche der Ausrichteeinheit 1 angeordnet. Es weist hellere und dunklere nebeneinander und bzw. oder ineinander angeordnete Flächen auf, bei denen die Helligkeit der nebeneinander und bzw. oder ineinander angeordneten Flächen zwischen den helleren und den dunkleren Flächen alterniert. Mindestens zwei Seiten der Flächen sind zueinander parallel ausgerichtet und die Flächen sind an mindestens einer der zueinander parallelen Seiten bündig zueinander bzw. zu einer Kante der Öffnung 5 der Ausrichteeinheit 1 ausgerichtet. Die Flächen sind insbesondere als rechtwinklige, rechteckige Flächen ausgebildet, wobei eine Fläche an einer bestimmten Position als nicht-rechtwinklige trapezförmige Fläche ausgebildet ist. Wird das Muster 6 von der Sensoreinheit 2 optisch erfasst, so können aus dem von der Sensoreinheit 2 erfassten Muster 6 anhand der bekannten Größen und Linienverläufe sowie markanten Merkmale, wie der nicht-rechtwinkligen trapezförmige Fläche, die Ausrichtung und die Position des Musters 6 bzw. der Ausrichteeinheit 1 bestimmt werden. Anhand dieser kann die Ausrichtung und Position des Probenträgers und der Kavitäten unabhängig von der Oberflächenbeschaffenheit des Probenträgers präzise bestimmt und nachverfolgt werden und somit eine fehlerfreie Probenpräparation unterstützt werden.The optically detectable pattern 6th the device is at a minimal distance from the opening 5 the alignment unit 1 on the surface of the alignment unit 1 arranged. It has lighter and darker surfaces arranged next to one another and / or in one another, in which the brightness of the surfaces arranged next to one another and / or in one another alternates between the lighter and the darker surfaces. At least two sides of the surfaces are aligned parallel to one another and the surfaces are flush with one another or with an edge of the opening on at least one of the mutually parallel sides 5 the alignment unit 1 aligned. The surfaces are designed in particular as right-angled, rectangular surfaces, with one surface at a specific position being designed as a non-right-angled trapezoidal surface. Will the pattern 6th from the sensor unit 2 detected optically, so can from the sensor unit 2 captured pattern 6th on the basis of the known sizes and lines as well as distinctive features such as the non-rectangular trapezoidal surface, the orientation and the position of the pattern 6th or the alignment unit 1 to be determined. On the basis of this, the alignment and position of the sample carrier and the cavities can be precisely determined and tracked independently of the surface properties of the sample carrier and thus error-free sample preparation can be supported.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel der 1 sind die Sensoreinheit 2 und die Auswerteeinheit 3 außerdem ausgebildet, die Ausrichtung und bzw. oder Position mindestens eines Objektes (nicht gezeigt), das zwischen der Sensoreinheit 2 und dem Probenträger angeordnet ist, in Bezug zu Öffnungen der Kavitäten, die an der Oberfläche des Probenträgers ausgebildet sind, zu bestimmen. Die Sensoreinheit 2 der Vorrichtung ist hierfür mit einem 3D-Sensor ausgebildet, der die Ausrichtung und bzw. oder Position eines händisch geführten Probenpräparationswerkzeuges, insbesondere einer Pipette, erfasst.In the illustrated embodiment of 1 are the sensor unit 2 and the evaluation unit 3 also designed the alignment and / or position of at least one object (not shown) between the sensor unit 2 and the sample carrier is arranged to be determined in relation to openings of the cavities which are formed on the surface of the sample carrier. The sensor unit 2 For this purpose, the device is designed with a 3D sensor that detects the alignment and / or position of a manually operated sample preparation tool, in particular a pipette.

Die Vorrichtung weist im dargestellten Ausführungsbeispiel weiterhin eine Ausgabeeinheit 7 auf, die ausgebildet ist computergenerierte Informationen und bzw. oder Informationen über die Ausrichteeinheit 1, die Sensoreinheit 2, den Probenträger, die Kavitäten und bzw. oder das mindestens einen Objekt darzustellen. Die Ausgabeeinheit 7 ist im Beispiel der 1 als portables Display, insbesondere als stereoskopische 3D-Brille ausgebildet. Die Sensoreinheit 2 ist zusammen mit der Auswerteeinheit 3 in die Ausgabeeinheit 7 integriert und bilden ein Augmented-Reality-System, bei dem die Position, Ausrichtung und Bewegung des händisch geführten Probenpräparationswerkzeuges in einfacher Weise aus der Blickrichtung des Probenpräparators erfasst werden können und für eine computergestützte Realitätswahrnehmung (augmented reality) des Präparators an der Ausgabeeinheit 7 zusammen mit computergenerierten Informationen und bzw. oder Informationen über die Ausrichteeinheit 1, die Sensoreinheit 2, den Probenträger oder die Kavitäten dargestellt und nachverfolgt werden können.In the exemplary embodiment shown, the device also has an output unit 7th on, which is formed computer-generated information and / or information about the alignment unit 1 , the sensor unit 2 to represent the sample carrier, the cavities and / or the at least one object. The output unit 7th is in the example 1 designed as a portable display, in particular as stereoscopic 3D glasses. The sensor unit 2 is together with the evaluation unit 3 into the output unit 7th integrated and form an augmented reality system in which the position, orientation and movement of the manually guided sample preparation tool can be easily recorded from the direction of view of the sample preparator and for computer-aided reality perception (augmented reality) of the preparator at the output unit 7th together with computer-generated information and / or information about the alignment unit 1 , the sensor unit 2 , the sample carrier or the cavities can be displayed and traced.

Informationen über die Ausrichteeinheit 1 können beispielsweise über einen Bar-Code oder einen QR-Code, der auf der Oberfläche 4 der Ausrichteeinheit 1 angeordnet ist, mittels der Sensoreinheit 2 erfasst und mittels der Auswerteeinheit 1 decodiert und bereitgestellt werden. Alternativ können die Sensoreinheit 2 und die Auswerteeinheit 1 auch ausgebildet sein, bestimmte Ausrichteeinheiten 1 mittels Objekterkennung, beispielsweise anhand ihrer Größe oder Form, zu erkennen, und auf einem Speichermedium vorgespeicherte Informationen über die jeweils erkannten Ausrichteeinheit 1 insbesondere für die Bestimmung der Position und bzw. oder Ausrichtung des Probenträgers bereitzustellen.Information about the alignment unit 1 can, for example, have a bar code or a QR code on the surface 4th the alignment unit 1 is arranged by means of the sensor unit 2 recorded and by means of the evaluation unit 1 decoded and provided. Alternatively, the sensor unit 2 and the evaluation unit 1 also be designed certain alignment units 1 by means of object recognition, for example on the basis of their size or shape, and information about the respective recognized alignment unit that is pre-stored on a storage medium 1 in particular to provide for the determination of the position and / or alignment of the sample carrier.

In 2 ist in einer schematischen Draufsicht ein Ausführungsbeispiel einer Ausrichteeinheit 1 einer Vorrichtung zur Unterstützung einer manuellen Probenpräparation dargestellt. Das optisch detektierbare Muster 6a, 6b, 6c, 6d, 6e der Ausrichteeinheit 1 besteht aus nebeneinander und bzw. oder ineinander angeordneten Flächen 6a, 6b, 6c, 6d, 6e. Mittels der zwei äußeren rechteckigen Flächen 6a, 6b, die um die Öffnung 5 angeordnet sind, kann die Position der Ausrichteeinheit 1 und des Probenträgers (nicht gezeigt) bestimmt werden. Die Flächen 6a und 6b sind dabei ineinander angeordnet, wobei mindestens zwei Seiten der Flächen 6a, 6b zueinander parallel ausgerichtet sind und sich die Flächen 6a, 6b an mindestens einer der zueinander parallelen Seiten berühren bzw. zueinander bündig angeordnet sind, und die Helligkeit der ineinander angeordneten Flächen 6a, 6b zwischen helleren und dunkleren Flächen alterniert.In 2 is a schematic top view of an embodiment of an alignment unit 1 a device for supporting manual sample preparation shown. The optically detectable pattern 6a , 6b , 6c , 6d , 6e the alignment unit 1 consists of surfaces arranged side by side and / or inside each other 6a , 6b , 6c , 6d , 6e . By means of the two outer rectangular surfaces 6a , 6b around the opening 5 are arranged, the position of the alignment unit 1 and the sample carrier (not shown) can be determined. The surfaces 6a and 6b are arranged one inside the other, with at least two sides of the surfaces 6a , 6b are aligned parallel to each other and the surfaces 6a , 6b touch on at least one of the mutually parallel sides or are arranged flush with one another, and the brightness of the surfaces arranged one inside the other 6a , 6b alternates between lighter and darker surfaces.

In den äußeren Flächen 6a und 6b sind mindestens 18 Flächen 6d zur Kodierung von Informationen über die Ausrichteeinheit 1 angeordnet, im dargestellten Beispiel sind jeweils fünf dunklere quadratische Flächen 6d und vier hellere quadratische Flächen 6d nebeneinander innerhalb einer rechteckigen helleren Fläche 6c entlang einer Abmessung der Öffnung 5 ausgebildet. Die Sensoreinheit 2 ist ausgebildet diese 18 Flächen 6d optisch zu erfassen, und die Auswerteeinheit 3 ist ausgebildet, aus dem Muster, das mit diesen 18 Flächen 6d gebildet ist, Informationen über die Art der Ausrichteeinheit 1 zu entschlüsseln und die Informationen für die Bestimmung der Art, der Ausrichtung und bzw. oder der Position des Probenträgers bereitzustellen.In the outer surfaces 6a and 6b are at least 18th Surfaces 6d for coding information about the alignment unit 1 arranged, in the example shown there are five darker square areas 6d and four lighter square areas 6d next to each other within a rectangular, lighter area 6c along a dimension of the opening 5 educated. The sensor unit 2 is trained this 18th Surfaces 6d to detect optically, and the evaluation unit 3 is formed from the pattern associated with these 18th Surfaces 6d is formed, information about the type of alignment unit 1 to decipher and to provide the information for the determination of the type, the orientation and / or the position of the sample carrier.

Die Flächen 6d für die Kodierung von Informationen über die Ausrichteeinheit und bzw. oder den Probenträger können auch als nicht-quadratische bzw. nicht-rechteckige Flächen ausgebildet sein. Die Flächen 6c, 6d können insbesondere auch als Frame-QR-Code ausgebildet sein, wobei die leere Zeichenfläche mit der Öffnung 5 gebildet sein kann. Die Ausrichtung der Ausrichteeinheit 1 kann im dargestellten Beispiel außerdem mittels der nicht-rechteckig ausgebildeten Fläche 6e bestimmt werden, die an einer bestimmten Position des Musters aus rechteckigen Flächen 6a, 6b, 6c, 6d, 6e auf der Ausrichteeinheit 1 angeordnet ist. Somit kann mit der Vorrichtung die Position und bzw. Ausrichtung eines Probenträgers zuverlässig und präzise bestimmt werden und eine fehlerfreie und sichere Probenpräparation, insbesondere auch an oder in Kavitäten transparenter oder reflektierender Probenträger, unterstützt werden.
Lediglich in den Ausführungsbeispielen offenbarte Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert und einzeln, unabhängig vom jeweiligen gezeigten Beispiel, beansprucht werden.The surfaces 6d for the coding of information about the alignment unit and / or the sample carrier can also be designed as non-square or non-rectangular areas. The surfaces 6c , 6d can in particular also be designed as a frame QR code, the empty drawing area with the opening 5 can be formed. The alignment of the alignment unit 1 can in the example shown also by means of the non-rectangular area 6e be determined at a certain position of the pattern from rectangular areas 6a , 6b , 6c , 6d , 6e on the alignment unit 1 is arranged. The device can therefore be used to reliably and precisely determine the position and / or orientation of a sample carrier and to support error-free and safe sample preparation, in particular also on or in cavities of transparent or reflective sample carriers.
Features of the various exemplary embodiments that are only disclosed in the exemplary embodiments can be combined with one another and claimed individually, regardless of the respective example shown.

Claims

Device for supporting manual sample preparation, comprising an alignment unit (1), a sensor unit (2) and an evaluation unit (3), the alignment unit (1) having an opening (5) on at least one surface (4), and the opening (5) ) is designed to receive a sample carrier in a certain orientation and / or position in relation to the alignment unit (1) so that a surface of the sample carrier, which is designed with cavities open on one side for receiving samples or sample vessels, faces in the same direction as the surface (4) of the aligning unit (1) has, characterized in that the aligning unit (1) has at least one flat, optically detectable pattern (6, 6a, 6b, 6c, 6d) which is on or around the opening (5) is arranged on the surface (4) of the alignment unit (1) at a defined position, the sensor unit (2) is formed, the at least one optically detectable pattern (6, 6a, 6b, 6c, 6d) opt isch and the evaluation unit (3) is designed, from the at least one pattern (6, 6a, 6b, 6c, 6d) detected by the sensor unit (2) the orientation and / or position of the sample carrier, in particular the cavities open on one side to determine.

Device according to Claim 1 , characterized in that the sample carrier is designed as a microtiter plate or a multiwell plate.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor unit (2) and the evaluation unit (3) are designed to determine the alignment and / or position of at least one object, in particular a manual pipetting device, in relation to openings in the cavities that are located on the Surface (4) of the sample carrier are designed to be determined, the object being arranged between the sensor unit (2) and the sample carrier, in particular on or in the cavities.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor unit (2) is formed with at least one 3D sensor, in particular with at least one stereoscopic camera.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device has an output unit (7) which is designed to provide computer-generated information and / or information about the alignment unit (1), the sensor unit (2), the sample carrier, the cavities and / or to display the at least one object.

Device according to Claim 5 , characterized in that the output unit (7) as a portable display, in particular as a stereoscopic Glasses, is designed and / or the sensor unit (2) and the output unit (7) are designed as a unit, in particular as an augmented reality system.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one pattern (6, 6a, 6b, 6c, 6d) has homogeneously colored surfaces arranged next to one another and / or one inside the other, which have a certain size and are designed so that at least two sides of the surfaces are aligned parallel to one another and the surfaces are arranged flush with one another on at least one of the mutually parallel sides, the brightness of the surfaces arranged next to one another and / or one inside the other alternating between lighter and darker surfaces.

Device according to Claim 7 , characterized in that the adjacent and / or nested surfaces of the at least one pattern (6, 6a, 6b, 6c, 6d) are designed as rectangular or square surfaces (6a, 6b, 6c, 6d) and the at least one pattern ( 6, 6a, 6b, 6c, 6d) has a non-rectangular or non-square surface (6e) at a specific position of the alignment unit (1).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the surface (4) of the alignment unit (1) and / or the sample carrier has at least one bar code and / or QR code (8) with information about the type of alignment unit (1) , in particular the alignment and / or position of the at least one pattern (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) in relation to the opening (5), and the sensor unit (2) and the evaluation unit (3) are designed, to capture and decrypt the bar code and / or QR code (8) and to provide the information in the bar code and / or QR code (8) for determining the type, orientation and / or position of the sample carrier .

Method to support manual sample preparation in which a sample carrier is arranged in an opening (5) which is formed in a surface (4) of an alignment unit (1) in a specific orientation and / or position in relation to the alignment unit (1), so that a surface of the sample carrier which is designed with cavities open on one side for receiving samples, points in the same direction as the surface (4) of the alignment unit (1), by means of a sensor unit (2) at least one flat, optically detectable pattern (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e), which is on or around the opening (5) on the surface (4) of the alignment unit (1) at a defined Position is arranged, is detected, and by means of an evaluation unit (3) from the at least one pattern (6, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e) detected by the sensor unit (2), the orientation and / or position of the sample carrier, in particular the cavities open on one side, is determined.