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Die Erfindung betrifft einen Färbeautomaten zum Einfärben von auf Objektträgern angeordneten Objekten zur mikroskopischen Untersuchung.
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Zum Mikroskopieren vorgesehene Objekte werden auf Objektträger gebracht. Zur Steigerung des Kontrastes für die nachfolgende mikroskopische Untersuchung werden diese Objekte eingefärbt. Dabei werden die Strukturen in den Zellen bzw. im Gewebe differenziert sichtbar gemacht. Zum Einfärben der Objekte werden Färbeautomaten verwendet. In diesen Färbeautomaten werden die Objektträger nach einem vorab festgelegten Färbeprotokoll mit einer Transportvorrichtung nacheinander in verschiedene Behältnisse mit Färbereagenzien, z.B. Alkohole oder Essigsäure, getaucht. In der Praxis können je nach Anwendungsfall individuell zusammengestellte Spezialfärbeprotokolle notwendig werden, jedoch haben sich für die meisten mikroskopischen Untersuchungen Standardfärbeprotokolle nach einem festen Ablaufschema bewährt, bspw. Hämatoxylin-Eosin-Färbungen. Sowohl für Spezialfärbeprotokolle als auch für Standardfärbeprotokolle haben sich unterschiedliche Färbeautomaten etabliert. Färbeautomaten für Standardfärbeprotokolle sind auch als Linearfärbeautomaten oder Kettenförderautomaten bekannt, während Färbeautomaten für Spezialfärbeprotokolle auch als Multifärbeautomaten oder Universalfärbeautomaten bekannt sind.
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Aus dem Stand der Technik, nämlich der
EP 1 046 898 A2 ist ein Färbeautomat zum Einfärben von auf Objektträgern angeordneten Objekten zur mikroskopischen Untersuchung nach einem Standardfärbeprotokoll bekannt, bei dem mehrere hintereinander angeordnete Reagenzienbehälter zur Behandlung der Objekte vorgesehen sind und die Objekte die Reagenzienbehälter nacheinander durchlaufen. Die Objektträger sind in einem Transportkorb gehalten. Über einen motorischen Transportmechanismus mit einer Hebeeinrichtung werden mehrere Transportkörbe gleichzeitig aus dem jeweiligen Reagenzienbehälter herausgehoben und um jeweils in einen benachbarten Reagenzienbehälter weitertransportiert zu werden.
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In der
DE 41 17 833 C2 kann mit der Transportvorrichtung nur ein einzelner Transportkorb bzw. Objektträgerhalter bewegt werden, um Spezialfärbeprotokolle durchzuführen. Um dennoch den Durchsatz an zu färbenden Objektträgern zu erhöhen, wird die Behandlungszeit, während der ein Objektträger in einem Reagenzienbehälter verbleibt, genutzt, um einen weiteren Objektträgerhalter zu anderen Reagenzienbehältern zu transportieren.
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Die im Stand der Technik gezeigten Färbeautomaten können entweder Standardfärbeprotolle durchführen und dabei eine große Anzahl an Objekten einfärben; oder sie können Spezialfärbeprotokolle durchführen und dabei jedoch nur eine geringe Anzahl an Objekten einfärben. Da in vielen Laboren Standard- und Spezialfärbeprotokolle durchgeführt werden, müssen dafür zwei Färbeautomaten beschafft werden. Dies nimmt Stellplatz in Anspruch und erhöht die Kosten.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu eliminieren und einen Färbeautomaten bereitzustellen, mit dem Spezialfärbeprotokolle durchführbar sind, gleichzeitig jedoch auch Standardfärbeprotolle mit einem hohen Durchsatz an Objekten möglich sind.
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen Färbeautomaten gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung betrifft einen Färbeautomaten zum Einfärben von auf Objektträgern angeordneten Objekten zur mikroskopischen Untersuchung. Der Färbeautomat weist einen oder mehrere Objektträgerhalter zum Halten von jeweils einem oder mehreren Objektträgern während des Einfärbens auf. In einem Gehäuse ist mindestens eine erste Positionsreihe angeordnet, die mehrere Positionen aufweist. In jeder Position ist ein Behälter aufnehmbar, wobei die Behälter zur Aufnahme von Färbemitteln, bspw. Wasser, Xylol, Ethanol, Isopropanol, Essigsäure, ausgebildet sind. In dem Gehäuse ist ferner eine Beladestation zum Beladen des Färbeautomaten mit, vorzugsweise ungefärbten, Objektträgern und eine Ausgabestation, zum Ausgeben der, vorzugsweise gefärbten, Objektträger vorgesehen. Beladestation und Ausgabestation können räumlich am gleichen Platz im Färbeautomaten angeordnet sein. Eine Greifeinrichtung ist in dem Gehäuse zum Versetzen mindestens eines Objektträgerhalters an eine beliebige Position innerhalb der ersten Positionsreihe ausgebildet. Zusätzlich ist eine Hebeeinrichtung zum gleichzeitigen Versetzen mehrerer, insbesondere aller, Objektträgerhalter innerhalb der ersten Positionsreihe vorgesehen.
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Durch die Ausbildung eines Färbeautomaten mit einer Greifeinrichtung und einer Hebeeinrichtung gemeinsam in einem Gehäuse können mit einem einzigen Färbeautomaten Standardfärbeprozesse und Spezialfärbeprozesse durchgeführt werden. Benutzer, die Bedarf für beide Färbeprozesse haben, müssen damit nur noch einen Färbeautomaten kaufen, statt wie bisher zwei Färbeautomaten. Durch die Eignung der Hebeeinrichtung, gleichzeitig mehrere Objektträgerhalter anzuheben und zu versetzen, wird der bei Standardfärbeprotokollen gewünschte hohe Durchsatz an Objektträgereinfärbungen gewährleistet. Durch die Eignung der Greifeinrichtung, einen Objektträgerhalter an eine beliebige Position innerhalb des Färbeautomaten zu versetzen können je nach Anwendungsfall sehr individuell zusammenstellbare Spezialfärbeprotokolle durchgeführt werden. Dafür ist die Greifeinrichtung vorzugsweise entlang aller drei Raumachsen, also in Längsrichtung, Querrichtung und Aufwärtsrichtung des Färbeautomaten fahrbar. Die Hebeeinrichtung hingegen ist bspw. nur entlang der Längsrichtung und der Aufwärtsrichtung des Färbeautomaten fahrbar. Ein Versetzen eines Objektträgerhalters in Querrichtung des Färbeautomaten erfolgt dann nur mit der Greifeinrichtung. Durch den erfindungsgemäßen Färbeautomaten können Anschaffungskosten reduziert und Stellplatz im Labor eingespart werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die mindestens eine erste Positionsreihe als Linearreihe ausgebildet und die Hebeeinrichtung ist zum linearen, postitionsweisen Versetzen aller in der ersten Positionsreihe angeordneten Objektträgerhalter an aufeinanderfolgende Positionen ausschließlich innerhalb der ersten Positionsreihe ausgebildet. Ferner ist in dem Gehäuse eine zweite Positionsreihe angeordnet, wobei die Greifeinrichtung zum Versetzen der Objektträgerhalter an eine beliebige Position innerhalb der zweiten Positionsreihe ausgebildet.
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Dadurch sind Standardfärbeprotokolle und Spezialfärbeprotokolle sogar gleichzeitig im gleichen Färbeautomaten durchführbar. Während die Hebeeinrichtung in der ersten Positionsreihe mit Objektträgerhaltern ein Standardfärbeprotokoll durchführt, kann die Greifeinrichtung zeitgleich mit anderen Objektträgerhaltern ein Spezialfärbeprotokoll in der zweiten Positionsreihe durchführen. Werden einzelne Einrichtungen des Färbeautomaten, bspw. Beladestationen und Ausgabestationen, von Standardfärbeprotokollen und Spezialfärbeprotokollen beansprucht, koordiniert ein Ablaufprogramm auf einer Steuerungs- und Recheneinheit zeitgleich im Färbeautomaten ablaufende Färbeprotokolle. Sind einzelne Einrichtungen zweitweise nicht verfügbar, verzögert das Ablaufprogramm die Durchführung weiterer Färbeprotokolle, bis die Einrichtungen wieder verfügbar sind.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Färbeautomat eine Steuerungs- und Recheneinheit auf, wobei auf der Steuerungs- und Recheneinheit ein Auswahlschritt hinterlegt ist, bei dem ein Benutzer auswählen kann, ob das Einfärben der in der Beladestation angeordneten Objekte mit der Greifeinrichtung und/oder mit der Hebeeinrichtung durchgeführt wird.
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In anderen Worten, in dem Ablaufprogramm der Steuerungs- und Recheneinheit ist ein Auswahlschritt hinterlegt, bei dem ein Benutzer auswählen kann, ob das Einfärben der in der Beladestation angeordneten Objekte nach einem Spezialfärbeprotokoll mit der Greifeinrichtung oder nach einem Standardfärbeprotokoll mit der Greifeinrichtung und der Hebeeinrichtung durchzuführen ist. Grundsätzlich sind auf der Steuerungs- und Recheneinheit mehrere im Rahmen der apparativen Ausstattung des Färbeautomaten frei konfigurierbare Standardfärbeprotokolle und Spezialfärbeprotokolle hinterlegbar. Der Benutzer kann an einer Bedieneinheit somit nicht nur auswählen, ob mit dem jeweiligen Objektträgerhalter ein Standardfärbeprotokoll oder ein Spezialfärbeprotokoll durchgeführt wird, sondern auch noch, welches der hinterlegten Standardfärbeprotokolle und Spezialfärbeprotokolle. Durch den Auswahlschritt wird der Aufwand zur Ausgestaltung des Ablaufprogramms verringert und die Bedienung des Färbeautomaten vereinfacht.
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Bevorzugt kann die Greifeinrichtung für Einsetzvorgänge und/oder Versetzvorgänge und/oder Entnahmevorgänge zum Versetzen der Objektträgerhalter in die erste Positionsreihe, die zweite Positionsreihe, die Beladestation und die Ausgabestation eingreifen.
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In anderen Worten, die Greifeinrichtung kann für Einsetzvorgänge und/oder Versetzvorgänge und/oder Entnahmevorgänge Objektträgerhalter in der ersten Positionsreihe, die zweiten Positionsreihen, der Beladestation und der Ausgabestation anheben und einsetzen. Dadurch wird die Handhabung des Färbeautomaten verbessert, weil der Benutzer die Objektträgerhalter nun einer gemeinsamen Beladestation zuführen und die Objektträgerhalter mit gefärbten Objektträger aus einer gemeinsamen Ausgabestation entnehmen kann. Weitere Bewegungen der Objektträgerhalter aus und in die vorgenannten Stationen können alle mit der Greifeinrichtung durchgeführt werden.
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Vorzugsweise ist die Greifeinrichtung für einen Einsetzvorgang des Objektträgers aus der Beladestation in eine Einsetzposition oder Startposition der ersten Positionsreihe und/oder für einen Entnahmevorgang des Objektträgers aus einer Entnahmeposition oder Endposition der ersten Positionsreihe in die Ausgabestation ausgebildet.
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In anderen Worten, die Greifeinrichtung nimmt die Objektträgerhalter aus der Beladestation auf und setzt sie in die für das Standardfärbeprotokoll vorgesehene Startposition in der ersten Positionsreihe. Nach dem vollständigen Ablauf des Färbeprozesses des Standardfärbeprotokolls entnimmt die Greifeinrichtung den Objektträgerhalter wieder aus der Endposition der ersten Positionsreihe und setzt ihn in der Entnahmestation ab. Dadurch wird vermieden, dass die Hebeeinrichtung auf die Beladestation und die Ausgabestation zugreifen muss. Kollisionen zwischen Greifeinrichtung und Hebeeinrichtung im Bereich der Beladestation und der Entladestation sind damit ausgeschlossen. Damit wird die Unfallgefahr reduziert und die Greifeinrichtung kann flexibler agieren, womit mehr Färbeprotokolle gleichzeitig durchführbar sind.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist auf der Steuerungs- und Recheneinheit ein Prüfschritt hinterlegt, wobei mit dem Prüfschritt vor dem Einsetzvorgang geprüft wird, ob in der Einsetzposition der ersten Positionsreihe ein Objektträgerhalter angeordnet ist.
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Der Prüfschritt wird vorzugsweise automatisch nach dem Auswählen eines Standardfärbeprotokolls durchgeführt. Wird das Standardfärbeprotokoll ausgewählt, wird vor dem Einsetzvorgang in die erste Positionsreihe der auf der Steuerungs- und Recheneinheit geprüft, ob die Einsetzposition der ersten Positionsreihe mit einem Objektträgerhalter belegt ist, um Kollisionen zweier Objektträgerhalter an der Einsetzposition zu verhindern. Falls die Einsetzposition belegt ist, wartet das Ablaufprogramm ab, bis die Hebeeinrichtung alle Objektträgerhalter der ersten Positionsreihe um eine Position weiter versetzt hat. Dann ist die Einsetzposition wieder frei und die Greifeinrichtung kann den Objektträgerhalter aus der Beladestation wieder dem Standardfärbeprozess zuführen.
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Ferner weist die Hebeeinrichtung eine abgesenkte Stellung und eine ausgefahrene Stellung zum gleichzeitigen Versetzen der Objektträgerhalter innerhalb der ersten Positionsreihe auf und auf der Steuerungs- und Recheneinheit ist ein Prüfschritt hinterlegt, wobei mit dem Prüfschritt vor dem Einsetzvorgang geprüft wird, ob die Hebeeinrichtung in der abgesenkten Stellung angeordnet ist.
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Der Prüfschritt wird vorzugsweise automatisch nach dem Auswählen eines Standardfärbeprotokolls und/oder nach einem weiteren Prüfschritt durchgeführt. Wird das Standardfärbeprotokoll ausgewählt, wird vor dem Einsetzvorgang in die erste Positionsreihe der auf der Steuerungs- und Recheneinheit geprüft, ob die Hebeeinrichtung in der abgesenkten Stellung ist, um eine Kollision der Greifeinrichtung mit der Hebeeinrichtung zu verhindern. Falls die Hebeeinrichtung in der ausgefahrenen Stellung ist, wartet das Ablaufprogramm ab, bis die Hebeeinrichtung wieder in der abgesenkten Stellung angeordnet ist. Das Ablaufprogramm verhindert ebenfalls, Kollisionen der Objektträgerhalter mit weiteren Objektträgerhaltern zeitgleich im Färbeautomaten durchgeführter Spezialfärbeprotokolle und Kollisionen der Greifeinrichtung mit der Hebeeinrichtung bei Entnahmevorgängen aus der ersten Positionsreihe. Durch die in dem Ablaufprogramm auf der Steuerungs- und Recheneinheit hinterlegten und bereits gestarteten Färbeprotokolle kann das Ablaufprogramm vorausberechnen, ob Kollisionen möglich sind und verzögert bei Kollisionsgefahr entsprechend den Start weiterer Färbeprotokolle.
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Vorzugsweise ist in dem Gehäuse eine dritte Positionsreihe angeordnet, wobei die zweite Positionsreihe zwischen der ersten Positionsreihe und der dritten Positionsreihe angeordnet ist und wobei die dritte Positionsreihe vorzugsweise zwischen der Beladestation und der Entladestation angeordnet ist.
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Durch drei Positionsreihen stehen viele Positionen und damit viele Behälter zur Verfügung, bspw. 26 Positionen für Behälter in der ersten Positionsreihe, 26 Positionen für Behälter in der zweiten Positionsreihe und nochmal 15 Positionen für Behälter in der dritten Positionsreihe. Die dritte Positionsreihe ist durch die Anordnung zwischen Beladestation und Entladestation verkürzt. Eine große Anzahl an Behältern ermöglicht neben der Durchführung eines Standardfärbeprotokolls zeitgleiche Durchführung mehrerer gleicher oder unterschiedlicher Spezialfärbeprotokolle. Auch Kontaminationen sind durch die große Anzahl ab Behältern besser vermeidbar. Dadurch kann die Flexibilität und die Zuverlässigkeit des Färbeautomaten weiter gesteigert werden.
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In einer optionalen Weiterbildung weist die Hebeeinrichtung zwei Transportstangen auf, die vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtet sind, wobei die erste Positionsreihe zwischen den Transportstangen angeordnet ist und entlang der Transportstange Hebenuten oder sonstige Kopplungsvorrichtungen zum Anheben der in der Positionsreihe angeordneten Objektträgerhalter angeordnet sind.
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Die Objektträgerhalter werden beim Bewegen der Transportstange aus einer abgesenkten Stellung in eine ausgefahrene Stellung an den Hebenuten der Transportstangen angehoben und innerhalb der ersten Positionsreihe gleichzeitig um eine Position in Längsrichtung versetzt. Die Hebeeinrichtung und die Greifeinrichtung können mit ähnlichen Antriebsvorrichtungen, z.B. Synchronmotoren und Zahnriemen, bewegt werden, womit die Anzahl verschiedener Bauteile gesenkt und die Baukosten für den Färbeautomaten reduziert werden können.
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Vorzugsweise kann mindestens eine Positionsreihe, insbesondere die zweite und/oder die dritte Positionsreihe, einen Agitator aufweisen, wobei der Agitator zum gleichzeitigen Bewegen mehrerer, insbesondere aller, Objektträgerhalter innerhalb der dem Agitator zugeordneten Positionsreihe ausgebildet ist.
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Die Agitation, d.h. das Bewegen der Objektträger in den Färbemitteln zur Verbesserung des Einfärbens, kann mit Hilfe der Greifeinrichtungen durchgeführt werden. Nachteilig ist aber dann, dass die Greifeinrichtung die Agitation nur mit einem Objektträgerhalter gleichzeitig durchführen kann. Durch die Anordnung einer zusätzlichen Einrichtung zur Agitation, wird die Greifeinrichtung entlastet und steht für das Versetzen von Objektträgerhaltern zur Verfügung. Die Agitation mit dem Agitator kann zusätzlich oder alternativ zu der Agitation mit der Greifeinrichtung erfolgen.
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Der Agitator weist zur Agitation Stangen auf, die entlang der Längsrichtung des Färbeautomaten verlaufen und in gleichem Abstand Agitationsnuten entlang der Stangen aufweisen, wobei die Agitationsnuten durch Heben der Stangen in Eingriff mit den Objektträgerhaltern bringbar sind. Durch wiederholtes geringfügiges Heben und Absenken der Objektträger innerhalb der Flüssigkeit des Behälters wird die Agitation erreicht. Die Agitatoren sind nicht zum Versetzen der Objektträgerhalter ausgebildet.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale, Merkmals(unter) kombinationen, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels {bzw. -beispiele} der Erfindung und den Zeichnungen. Diese zeigen in
- 1 einen beispielhaften erfindungsgemäßen Färbeautomaten in perspektivischer Darstellung, in
- 2a-c verschiedene Bereiche eines beispielhaften erfindungsgemäßen Färbeautomaten in perspektivischer Darstellung, in
- 3 eine Prinzipskizze beispielhafter erfindungsgemäßer Färbeprotokolle, in
- 4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Ablaufprogramms für Färbeprotokolle im Färbeautomaten und in
- 5 einen beispielhaften erfindungsgemäßen Färbeautomaten in perspektivischer Darstellung.
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Die Figuren sind lediglich beispielhafter Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Färbeautomaten 100. Der Färbeautomat 100 weist ein Gehäuse 101 auf, in dem mehrere Behälter 210 mit Färbemitteln, d.h. Reagenzien zum Einfärben von Objekten zum Mikroskopieren, angeordnet sind. Zum Anordnen der Behälter 210 stehen Positionen 211 zur Verfügung, die in einer ersten Positionsreihe 201, einer zweiten Positionsreihe 202 und einer dritten Positionsreihe 203 angeordnet sind. Über eine Beladeschublade 105 ist das innere des Gehäuses 101 für einen Benutzer zugänglich, sodass in eine Beladestation 205 zum Beladen des Färbeautomaten 100 ungefärbte Objektträger 120 (vgl. 2c) in einem Objektträgerhalter 110 einsetzbar sind. Über eine Ausgabeschublade 106 kann der Benutzer aus einer Ausgabestation 206 gefärbte Objektträger 120 dem Färbeautomaten 100 entnehmen. Die Positionsreihen 201,202, 203 sind parallel zueinander ausgerichtet, wobei die zweite Positionsreihe 202 zwischen der ersten Positionsreihe 201 und der dritten Positionsreihe 203 und die dritte Positionsreihe 203 zwischen der Beladestation 205 und der Entladestation 206 angeordnet ist. Die x-Achse entspricht einer ersten horizontalen Längsrichtung des Färbeautomaten 100 und verläuft entlang der einzelnen Positionsreihen 201, 202, 203. Die z-Achse entspricht einer zweiten horizontalen Längsrichtung oder Querrichtung des Färbeautomaten 100 und verläuft 90° zu der x-Achse und den Positionsreihen 201, 202, 203. Die y-Achse entspricht der vertikalen Aufwärtsrichtung des Färbeautomaten 100 und verläuft entgegen der Schwerkraftrichtung. Der Färbeautomat 100 weist eine Greifeinrichtung 310 zum Versetzen eines Objektträgerhalters 110 an eine beliebige Position 211 innerhalb der Positionsreihen 201, 202, 203 auf. Dafür ist die Greifeinrichtung 310 entlang aller drei Achsen (x-Achse, y-Achse, z-Achse) fahrbar. Der Färbeautomat 100 weist zusätzlich eine der ersten Positionsreihe 201 zugeordnete Hebeeinrichtung 320 zum gleichzeitigen Versetzen aller Objektträgerhalter 110 innerhalb der ersten Positionsreihe 201 auf. Dafür ist die Hebeeinrichtung 320 entlang der Längsrichtung (x-Achse) und der Aufwärtsrichtung (y-Achse) fahrbar. Der Färbeautomat 100 weist eine Steuerungs- und Recheneinheit 103 auf, die über ein Touch-Panel als Bedieneinheit 102 durch den Benutzer bedienbar ist. Auf der Steuerungs- und Recheneinheit 103 ist ein Auswahlschritt 404 hinterlegt, bei dem ein Benutzer auswählen kann, ob das Einfärben der in der Beladestation 205 angeordneten Objekte mit dem der Greifeinrichtung 310 und/oder mit der Hebeeinrichtung 320 durchzuführen ist. Die Schubladen 105, 106 können durch den Benutzer nur geöffnet werden, wenn die Greifeinrichtung 310 nicht in der Nähe ist, um eine Verletzungsgefahr des Benutzers auszuschließen. Beladestation 205 und Ausgabestation 206 können räumlich am gleichen Platz im Färbeautomaten 100 angeordnet sein und über eine einzige Schublade 105,106 zugänglich sein.
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2a zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Färbeautomaten 100. Die Greifeinrichtung 310 weist einen Transportkopf 311 mit zwei Haken 312 auf. Die Haken 312 sind dazu ausgebildet, in zu den Haken 312 komplementär ausgebildete Anhebeelemente 112 (vgl. 2b) in den Objektträgerhaltern 110 einzugreifen. Zum Bewegen der Greifeinrichtung 310 entlang der Längsrichtung (x-Achse) ist eine Längsverschiebevorrichtung 313 ausgebildet, die mit einem Synchronmotor, zwei Zahnriemen und zwei gegenüberliegenden Spindeln realisiert ist. Eine solche Realisierung ist auch für die Querverschiebevorrichtung 314 entlang der Querrichtung (z-Achse) gewählt. Die Aufwärtsverschiebevorrichtung 315 der Greifeinrichtung 310 zum Heben und Senken des Transportkopfes 311 entlang der Aufwärtsrichtung (y-Achse) ist mit einer Zahnschiene realisiert. Zum Versetzen eines Objektträgerhalters 110 aus einem beliebigen Behälter 210, einer beliebigen Position 211 oder der Beladestation 205 bewegt sich der Transportkopf 311 entlang der drei Achsen zu dem Objektträgerhalter 110 und koppelt die Haken 312 ein. Der eingekoppelte Objektträgerhalter 110 wird nach oben entlang der Aufwärtsrichtung (y-Achse) aus dem Behälter 210, der Position 211 oder der Beladestation 205 angehoben. Das Verschieben des angehobenen Objektträgerhalters 110 erfolgt mit der Längsverschiebevorrichtung 313 entlang der Längsrichtung (x-Achse) und/oder der Querverschiebevorrichtung 314 entlang der Querrichtung (z-Achse). Zum Einsetzen des verschobenen Objektträgerhalters 110 in einen Behälter 210, eine Position 211 oder die Ausgabestation 206 senkt sich der Transportkopf 311 entlang der Aufwärtsrichtung (y-Achse) ab. Zum Auskoppeln des eingesetzten Objektträgerhalters 110 lösen sich die Haken 312 wieder aus den Anhebeelementen 112 (vgl. 2b) und die Greifeinrichtung 310 steht für das Versetzen eines weiteren Objektträgerhalters 110 zur Verfügung.
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Die Beladestation 205 weist insgesamt vier Beladepositionen 207 zum Einsetzen von bis zu vier Objektträgerhaltern 110 auf. Jeder Beladeposition 207 ist ein Sensor 204 zugeordnet, um anzuzeigen, ob die Beladeposition 207 mit einem Objektträgerhalter 110 belegt ist. Solche Sensoren 204 sind auch in der Ausgabestation 206 angeordnet, um die Belegung der vier Ausgabepositionen anzuzeigen (vgl. 5). Damit kann dem Benutzer ggf. durch einen zusätzlichen Alarmton angezeigt werden, dass gefärbte Objektträger 120 aus der Ausgabestation 206 wieder zu entnehmen sind. Die Positionen 211 und Behälter 210 weisen solche Sensoren typischerweise nicht auf. Dort ist dem Ablaufprogramm nur anhand der in der Steuer- und Recheneinheit 103 hinterlegten Informationen, insbesondere Verweilzeiten eines Objektträgerhalters 110 in einem Behälter 210, und der im Färbeautomaten100 aktuell ablaufenden Färbeprotokolle bekannt, ob die Position 211 mit einem Objektträgerhalter 110 belegt sein wird.
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2b zeigt die Hebeeinrichtung 320. Die Hebeeinrichtung 320 ist zum gleichzeitigen Versetzen aller Objektträgerhalter 110 innerhalb der ersten Positionsreihe 201 ausgebildet und dafür aus einer abgesenkten Stellung in eine ausgefahrene Stellung (vgl. 2c) überführbar. Zum gleichzeitigen Versetzen aller Objektträgerhalter 110 innerhalb der ersten Positionsreihe 201 weist die Hebeeinrichtung 310 zwei längliche Stränge, die Transportstangen 321 auf, die beidseitig der ersten Positionsreihe 201 angeordnet sind und sich im Wesentlichen entlang der Längsrichtung (x-Achse) über die gesamte Länge der ersten Positionsreihe 201 erstrecken. Oberseitig sind entlang der Transportstangen 321 Hebenuten 322 zum Anheben der Objektträger 110 angeordnet, wobei auf jeder der zwei Transportstangen 321 eine Hebenut 322 für jede Position 211 innerhalb der ersten Positionsreihe 201 vorgesehen ist. Die Behälter 210 weisen zum Einsetzen in die Positionen 211 mindestens zwei Einsetzelemente 212 oder eine sonstige Vorrichtungen auf, die in eine komplementäre Einsetznut 213 der Positionen 211 eingreifen. Außerdem ist die Hebeeinrichtung 320 in der abgesenkten Stellung vollständig unterhalb der Anhebeelemente 112 versenkbar. Dadurch sind in der abgesenkten Stellung der Hebeeinrichtung 320 Kollisionen mit der Greifeinrichtung 310 ausgeschlossen.
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Zusätzlich sind für die zweite Positionsreihe 202 und die dritte Positionsreihe 203 (nicht dargestellt) Agitatoren 330 vorgesehen. Die Agitatoren 330 sind zum gleichzeitigen Bewegen aller Objektträgerhalter 110 innerhalb der jeweiligen Positionsreihe 202,203 angeordnet. Der Agitator 330 weist zwei Stangen je Positionsreihe 202, 203 auf, die paarweise beidseitig der jeweiligen Positionsreihe 202, 203 angeordnet sind und sich im Wesentlichen entlang der Längsrichtung (x-Achse) über die gesamte Länge der jeweiligen Positionsreihe 202,203 erstrecken. Oberseitig sind entlang der Stangen Agitatornuten 331 zum Anheben der Objektträger 110 innerhalb der gleichen Position 211 angeordnet. Zur Agitation weist der Agitator 330 eine Verschiebbarkeit entlang der Aufwärtsrichtung (y-Achse) auf. Die Objektträgerhalter 110 weisen ferner einen Handgriff 111 für einen manuellen Transport außerhalb des Färbeautomaten 100 auf.
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2c zeigt die Hebeeinrichtung 320 in einer ausgefahrenen Stellung. Die Hebeeinrichtung 320 ist zum linearen, postitionsweisen Versetzen der Objektträgerhalter 110 an aufeinanderfolgende Behälter 210 oder Positionen 211 innerhalb der ersten Positionsreihe 201 ausgebildet. Die Hebenuten 322 der Hebeeinrichtung 320 sind dazu ausgebildet, während einer Aufwärtsbewegung in zu den Hebenuten 322 komplementär ausgebildete Anhebeelemente 112 (vgl. 2b) in den Objektträgerhaltern 110 einzugreifen. Zum Bewegen der Hebeeinrichtung 320 entlang der Längsrichtung (x-Achse) für ein positionsweises Versetzen der Objektträgerhalter 110 ist eine Versetzvorrichtung 323 ausgebildet, die mit mindestens einem Synchronmotor, zwei Zahnriemen und zwei gegenüberliegenden Spindeln je Synchronmotor realisiert ist. Eine Querverschiebung entlang der Querrichtung (z-Achse) ist zum positionsweisen Versetzen nicht vorgesehen. Die Aufwärtsverschiebevorrichtung 325 der Hebeeinrichtung 320 zum Heben und Senken der Hebenuten 322 entlang der Aufwärtsrichtung (y-Achse) weist ebenfalls Antriebseinrichtungen 324 mit Synchronmotoren bzw. Linearmotoren und Zahnriemen auf. Zum Versetzen eines Objektträgerhalters 110 in den jeweils nächsten Behälter 210 oder die nächste Position 211 der ersten Positionsreihe 201 bewegen sich die Transportstangen 321 nach oben entlang der Aufwärtsrichtung (y-Achse) zu dem Objektträgerhalter 110 und untergreifen mit den Hebenuten 322 die Anhebeelemente 112 ein. Der untergriffene Objektträgerhalter 110 wird nach oben entlang der Aufwärtsrichtung (y-Achse) aus dem Behälter 210 oder der Position 211 angehoben. Das positionsweise Verschieben des angehobenen Objektträgerhalters 110 erfolgt mit der Versetzvorrichtung 323 um eine Behälterbreite oder Positionsbreite oder Objektträgerhalterbreite entlang der Längsrichtung (x-Achse). Zum Einsetzen des verschobenen Objektträgerhalters 110 in den nächsten Behälter 210 oder die nächste Position 211 senkt sich die Transportstange 321 entlang der Aufwärtsrichtung (y-Achse) ab. Nach dem Einsetzen bewegen sich die Transportstangen 321 wieder um die Behälterbreite oder Positionsbreite oder Objektträgerhalterbreite in die entgegengesetzte Längsrichtung (x-Achse), also entgegen der Versetzrichtung zurück in die Ausgangsposition. Die Hebeeinrichtung 320 steht dann wieder für ein erneutes positionsweises Versetzen aller in der Positionsreihe 201 angeordneten Objektträgerhalter 110 zur Verfügung.
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3 zeigt eine Anordnung von insgesamt 32 Positionen, wobei in der ersten Positionsreihe 201 und in der zweiten Positionsreihe 202 jeweils zwölf und in der dritten Positionsreihe 203 acht Positionen 211 vorgesehen sind. Die Objektträgerhalter 110 sind grundsätzlich sowohl in Behälter 210 als auch in leere Positionen 211, bspw. zum Abtropfen oder Trocknen, einsetzbar. Mit dem Färbeautomaten 100 sind sowohl Spezialfärbeprotokolle 401 als auch Standardfärbeprotokolle 402 (vgl. 4) durchführbar. 3 zeigt einen beispielhaften Spezialfärbeprozess 316 für ein Spezialfärbeprotokoll 401 mit einem einzelnen (nicht dargestellten) Objektträgerhalter 110. Dafür kann die Greifeinrichtung 310 (nicht dargestellt) die Objektträgerhalter 110 nach einem vorab festgelegten Versetzmuster aus der Beladestation 205 herausheben und nacheinander in die gewünschten Färbemittel mit vorab festgelegten Verweilzeiten, ggf. mit Verweilzeittoleranzen, einsetzen. Ist der Spezialfärbeprozess 316 beendet, wird der Objektträgerhalter 110 mit den gefärbten Objektträgern 120 in die Ausgabestation 206 eingesetzt. 3 zeigt ferner einen beispielhaften Standardfärbeprozess 328 für ein Standardfärbeprotokoll 402. Die Greifeinrichtung 310 führt einen Einsetzvorgang 326 durch, indem der Objektträgerhalter 110 aus der Beladestation 205 angehoben, entlang der Querrichtung (z-Achse) verschoben und in eine Einsetzposition 214 oder Startposition der ersten Positionsreihe 201 abgesetzt wird. Der Objektträgerhalter 110 wird anschließend nacheinander in jede Position 211 der ersten Positionsreihe 201 eingesetzt, bis der Objektträgerhalter 110 schließlich in der Entnahmeposition 215 oder Endposition der ersten Positionsreihe 201 angelangt ist. Für den Entnahmevorgang 327 des Objektträgerhalters 110 aus der Entnahmeposition 215 oder Endposition der ersten Positionsreihe 201 in die Ausgabestation 206 hebt die Greifeinrichtung 310 den Objektträgerhalter 110 mit den gefärbten Objektträgern 120 aus der Entnahmeposition 215 oder Endposition, bewegt ihn entlang der Querrichtung (z-Achse) und setzt ihn in der Ausgabestation 206 wieder ab.
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4 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm 400 für ein Ablaufprogramm zum Einfärben eines Objektträgers 120 entweder mit einem Standardfärbeprozess 328 eines Standardfärbeprotokolls 402 oder mit einem Spezialfärbeprozess 328 eines Spezialfärbeprotokolls 401. In der Steuerungs- und Recheneinheit 103 (vgl. 1) ist ein Auswahlschritt 404 hinterlegt, bei dem ein Benutzer auswählen kann, ob das Einfärben der in der Beladestation 205 angeordneten Objekte nach einem Standardfärbeprotokoll 402 oder nach einem Spezialfärbeprotokoll 401 durchzuführen ist. Nach dem Beladen 403 der Beladestation 205 (vgl. 1) durch den Benutzer führt der Benutzer auch den Auswahlschritt 404 durch. Wird das Standardfärbeprotokoll 402 ausgewählt, wird vor dem Einsetzvorgang 326 in die erste Positionsreihe 201 der auf der Steuerungs- und Recheneinheit 103 hinterlegte Prüfschritt 405 durchgeführt, wobei mit dem Prüfschritt 405 geprüft wird, ob in die Einsetzposition 214 der ersten Positionsreihe 201 mit einem Objektträgerhalter 110 belegt ist, um Kollisionen zweier Objektträgerhalter 110 zu verhindern. Falls die Einsetzposition 214 belegt ist, wartet das Ablaufprogramm ab, bis die Hebeeinrichtung 320 alle Objektträgerhalter 110 der ersten Positionsreihe 201 um eine Position 211 weiter versetzt hat. Anschließend wird vor dem Einsetzvorgang 326 in die erste Positionsreihe 201 ein auf der Steuerungs- und Recheneinheit 103 hinterlegter weiterer Prüfschritt 406 durchgeführt, wobei mit dem Prüfschritt 406 geprüft wird, ob die Hebeeinrichtung 320 in der abgesenkten Stellung ist, um eine Kollision der Greifeinrichtung 310 mit der Hebeeinrichtung 320 zu verhindern. Falls die Hebeeinrichtung 320 in der ausgefahrenen Stellung ist, wartet das Ablaufprogramm ab, bis die Hebeeinrichtung 320 wieder in der abgesenkten Stellung angeordnet ist. Nach dem Einsetzvorgang 326 führt die Hebeeinrichtung 320 den Standardfärbeprozess 328 im Wesentlichen autonom von der Steuerungs- und Recheneinheit 103 durch. In der Entnahmeposition 215 wird mit dem Objektträgerhalter 110 der Entnahmevorgang 327 durchgeführt und der Objektträgerhalter 110 anschließend durch den Benutzer aus der Ausgabestation 206 des Färbeautomaten 100 entnommen. Wird ein Spezialfärbeprotokoll 401 aus mehreren vorab festlegbaren Spezialfärbeprotokollen 401 ausgewählt, wird vor der Durchführung des ausgewählten Spezialfärbeprozesses 316 der auf der Steuerungs- und Recheneinheit 103 hinterlegte Prüfschritt 407 durchgeführt. Der Prüfschritt 407 ermittelt, anhand bereits zeitgleich laufender Spezialfärbeprozesse 316 und geplanter Entnahmevorgänge 327, ob die Greifeinrichtung 310 zu im Spezialfärbeprotokoll 401 benötigten Zeitpunkten überhaupt zur Verfügung steht und ob die Behälter 210 und/oder Positionen 211 dann frei oder belegt sind. Damit soll verhindert werden, dass die Objektträger 120 länger als im jeweiligen Färbeprotokoll vorgesehen in einem Behälter 210 oder einer Position 211 verbringen. Auch Kollisionen zweier Objektträgerhalter 110 werden dadurch verhindert. Falls der vorgesehene Spezialfärbeprozess 316 aufgrund von Belegung nicht durchführbar ist, wird abgewartet. Grundsätzlich ist vorgesehen, dass in dem Ablaufprogramm, welches auf der Steuerungs- und Recheneinheit 103 abläuft, Toleranzen für einzelne Verweilzeiten in den jeweiligen Spezialfärbeprotokollen 401 und Standardfärbeprotokollen 402 hinterlegbar ist. Dadurch können mehrere gleichzeitig durchgeführte Färbeprotokolle zeitlich optimiert und der Durchsatz an gefärbten Objektträgern 120 gesteigert werden. Schließlich erfolgt das Ausgeben 408 der gefärbten Objekte aus dem Färbeautomaten 100.
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5 zeigt zur Verdeutlichung eine weitere perspektivische Darstellung eines beispielhaften erfindungsgemäßen Färbeautomaten 100. Die Hebeeinrichtung 320 befindet sich in der ausgefahrenen Stellung zum positionsweisen Versetzen der fünf mit den Transportstangen 321 angehobenen Objektträgerhaltern 110. Grundsätzlich sind die Objektträgerhalter 110 zusätzlich manuell einsetzbar, versetzbar und entnehmbar. Dafür kann das Gehäuse des 101 des Färbeautomaten 100 an einem Frontschieber 104 bzw. einer Haube geöffnet werden. Dadurch können die Färbeprotokolle 401, 402 zusätzlich flexibilisiert und beschleunigt werden. Wegen der Gefahr einer Kollision des Benutzers mit der Greifeinrichtung 310 ist dieser so ausgebildet, dass die Motoren der Greifeinrichtung 310 im Falle einer Kollision mit dem Benutzer sofort stehen bleiben und eine Verletzungsgefahr dadurch ausgeschlossen werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Färbeautomat
- 101
- Gehäuse
- 102
- Bedieneinheit
- 103
- Steuerungs- und Recheneinheit
- 104
- Frontschieber
- 105
- Beladeschublade
- 106
- Ausgabeschublade
- 110
- Objektträgerhalter
- 111
- Handgriff
- 112
- Anhebeelement
- 120
- Objektträger
- 201
- erste Positionsreihe
- 202
- zweite Positionsreihe
- 203
- dritte Positionsreihe
- 204
- Sensor
- 205
- Beladestation
- 206
- Ausgabestation
- 207
- Beladeposition
- 210
- Behälter
- 211
- Positionen
- 212
- Einsetzelement
- 213
- Behälternut
- 214
- Startposition, insbesondere Einsetzposition
- 215
- Endposition, insbesondere Entnahmeposition
- 310
- Greifeinrichtung
- 311
- Transportkopf
- 312
- Haken
- 313
- Längsverschiebevorrichtung
- 314
- Querverschiebevorrichtung
- 315
- Aufwärtsverschiebevorrichtung der Greifeinrichtung
- 316
- Spezialfärbeprozess
- 320
- Hebeeinrichtung
- 321
- Transportstange
- 322
- Hebenut
- 323
- Versetzvorrichtung
- 324
- Antriebseinrichtung
- 325
- Aufwärtsverschiebevorrichtung der Hebeeinrichtung
- 326
- Einsetzvorgang
- 327
- Entnahmevorgang
- 328
- Standardfärbeprozess, insbesondere Linearfärbeprozess
- 330
- Agitator
- 331
- Agitatornut
- 400
- Ablaufdiagramm
- 401
- Spezialfärbeprotokoll
- 402
- Standardfärbeprotokoll
- 403
- Beladen des Färbeautomaten
- 404
- Auswahlschritt
- 405
- Prüfschritt
- 406
- Prüfschritt
- 407
- Prüfschritt
- 408
- Ausgeben aus dem Färbeautomaten
- x-Achse
- Längsrichtung
- y-Achse
- Aufwärtsrichtung
- z-Achse
- Querrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1046898 A2 [0003]
- DE 4117833 C2 [0004]
