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Die Erfindung betrifft eine Zuführvorrichtung für Probenbehälter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Analysegerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7 sowie ein Zuführverfahren zur Zuführung von Probenbehältern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
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Bei Analysen zur Bestimmung der Stoffzusammensetzung einer Probe ist die Probenzuführung ein wesentlicher Schritt. Um einen störungsfreien Ablauf des gesamten Analyseprozesses zu gewährleisten, ist eine kontrollierte und verlässliche Handhabung der Proben in Vorbereitung der eigentlichen Analyse von großer Wichtigkeit. Im Hinblick auf die Analyseneffizienz ist zudem wünschenswert, dass die Probenvorbereitung, hierbei insbesondere die Probenzuführung, möglichst einfach und schnell erfolgt. Eine Zuführung einzelner Proben zu einem Analysegerät von Hand ist aufwendig und zeitraubend. Zudem muss ein Labormitarbeiter, der die zu untersuchende Probe analysieren will, seine Aufmerksamkeit stets abwechselnd auf die Probenzuführung und die eigentliche Analysetätigkeit richten.
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Um den Nachteilen einer manuellen Probenhandhabung zu begegnen und insbesondere die Gesamtdauer eines Analyseablaufs zu verringern, wird bereits seit Längerem so verfahren, dass Probenbehälter magaziniert vorgehalten werden und aus einem solchen Magazin einzeln freigegeben werden. Dies erlaubt eine automatische oder semi-automatische Abgabe von Probenbehältern. Die Probenbehälter können bereits mit einer Analytsubstanz als Probe im Magazin vorgehalten oder aber nach der Abgabe gefüllt werden. Die Vereinzelung von Probenbehältern aus einem Magazin geht jedoch mit dem Problem einher, dass eine entsprechende Mechanik nötig ist, um die Probenbehälter einzeln aus dem Magazin zu entnehmen und ggf. weiterzutransportieren. Eine konstruktiv aufwendige Mechanik verteuert ein entsprechend ausgestaltetes Analysegerät und ist darüber hinaus oft fehleranfällig, insbesondere falls die Mechanik aus einer Vielzahl von Bauteilen besteht. Neben dem Probenbehältermagazin besitzt auch die entsprechende Mechanik zur Freigabe von Probenbehältern einen zusätzlichen Platzbedarf. Dadurch werden Analysegeräte häufig wesentlich größer in ihren Abmessungen, so dass auch in einer Laborumgebung ein entsprechender Raum geschaffen werden muss.
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Neben der Bereitstellung von Probenbehältern entlang von Förderketten oder in Form von Probentabletts, aus denen einzelne Probenbehälter herausgegriffen werden, hat sich die Magazinierung von Probenbehältern in Form eines Stapels etabliert. Eine solche im Wesentlichen eindimensionale oder lineare Anordnung von Probenbehältern ermöglicht zumindest eine vergleichsweise kompakte Baugröße eines entsprechenden Probenbehältermagazins. Dieser Ansatz stellt jedoch besondere Anforderungen an eine Vereinzelungseinrichtung, da beispielsweise nicht einzelne Probenbehälter ohne weiteres an beliebiger Stelle des Magazins herausgegriffen werden können. In der Regel erfolgt somit eine lineare Abgabe der Probenbehälter der Reihe nach aus dem Stapel. Bekannte Vereinzelungsmöglichkeiten beruhen in der Regel auf einem Zurückhalten des Stapels durch ein Sperrelement und der Freigabe einzelner Elemente des Stapels durch kurzzeitiges Aufheben dieser Sperre. Verklemmt sich die Mechanik aufgrund von Fremdkörpern oder in Folge einer verschleißbedingt erhöhten Reibung, kann es zum Ausfall der Probenzuführung und somit zu einer Unterbrechung des Analysenablaufs kommen. Ferner muss dafür Sorge getragen werden, dass bei der Aufhebung der Sperre tatsächlich nur einzelne Probenbehälter abgegeben werden, d.h. ein unkontrolliertes Durchrutschen des Stapels verhindert wird. Entsprechende zusätzliche form- oder kraftschlüssig wirkende Bauteile verkomplizieren die Mechanik jedoch weiter.
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Eine entsprechende Zuführvorrichtung ist in der
EP 0 502 444 A2 beschrieben. Hiernach erfolgt eine einzelweise Abgabe von Probenbehältern durch seitliches Herausschieben des jeweils untersten Probenbehälters aus einem Stapel. Der Probenbehälter gelangt auf diese Weise von einem unterseitig verschlossenen Zuführkanal in einen parallel verlaufenden Schacht, den er nach unten hin verlassen kann. Nachteilig ist bei dieser Lösung vor allem der vergleichsweise große konstruktive Aufwand sowie die Gefahr, dass die vergleichsweise komplizierte Mechanik der Vereinzelungseinrichtung gestört wird, beispielsweise durch Verklemmen oder Verkanten von Bauteilen. Darüber hinaus stellt diese Konstruktion bestimmte Anforderungen an die Form der Probenbehälter, um diese seitlich aus dem Stapel ausschieben zu können.
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Vor diesem Hintergrund ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit bereitzustellen, Probenbehälter für ein Analysegerät auf vereinfachte Weise zu vereinzeln und insbesondere eine kompakte Baugröße sowie geringe Herstellungskosten entsprechender Analysegeräte zu ermöglichen.
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Die vorgenannte Aufgabe wird durch eine Zuführvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder durch ein Zuführverfahren gemäß Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorschlagsgemäße Zuführvorrichtung weist eine Vereinzelungseinrichtung auf, die ein ausschließlich reibschlüssiges Halten des Stapels erlaubt. Alternativ oder zusätzlich kann der Stapel auch reibschlüssig bewegt bzw. transportiert werden. Das reibschlüssige Halten bzw. Transportieren des Stapels erfolgt bis zur Freigabe eines einzelnen Probenbehälters. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Zuführvorrichtung ist grundsätzlich keine aufwendige Mechanik zur formschlüssigen Sperre des Probenbehältertransports erforderlich. Aufgrund der einfacheren Konstruktion besteht ferner eine höhere Freiheit in Bezug auf die Geometrie der Vorrichtung, beispielsweise die Form eines Zuführkanals, in dem der Stapel vorgehalten wird.
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Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Zuführvorrichtung grundsätzlich für jede Art von Probenbehälterform. Topf- oder tiegelförmige Probenbehälter sind etwa besonders geeignet, um stapelweise vorgehalten zu werden. Oftmals weisen derartige Probenbehälter einen im Wesentlichen konvex geformten Boden, zum Teil mit unterseitig abragenden Vorsprüngen, auf. Dies verhindert eine transversale Bewegung der Probenbehälter gegeneinander in Stapel und stabilisiert dadurch den Stapel in sich. Allerdings wird durch eine solche Probenbehälterform beispielsweise verhindert, dass Probenbehälter in seitlicher Richtung aus dem Stapel entnommen werden können.
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Zum reibschlüssigen Halten bzw. zum reibschlüssigen Transport des Stapels weist die erfindungsgemäße Zuführvorrichtung insbesondere eine Transporteinrichtung auf, der vorzugsweise alternativ oder zusätzlich die Funktion einer Freigabeeinrichtung zukommt. Eine Freigabe der Probenbehälter erfolgt insbesondere in Richtung der Schwerkraftwirkung. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jedoch bevorzugt auch ein Transport entgegen der Schwerkraft bzw. grundsätzlich in jeder beliebigen Richtung möglich. Die Transporteinrichtung ist insbesondere Teil der Vereinzelungseinrichtung.
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Weist die Vereinzelungseinrichtung ein umlaufendes Transportelement, insbesondere ein Reibrad, zur reibschlüssigen Halterung des Stapels auf, kann der Stapel durch Umlauf bzw. Rotation des Transportelements nicht nur gehalten, sondern auch in definierter Weise bewegt werden. Durch den vergleichsweise einfachen Aufbau in Folge der Verwendung eines Reibrades lässt sich die erfindungsgemäße Zuführvorrichtung günstig herstellen und die Fehleranfälligkeit der Mechanik verringern. Es ist in diesem Zusammenhang erfindungsgemäß unerheblich, ob ein Reibrad in unmittelbarem Kontakt mit den Probenbehältern steht oder mittels eines Übertragungselements auf die Probenbehälter bzw. den Stapel einwirkt. Es kann somit auch die Verwendung eines Förderbandes oder einer ähnlichen Einrichtung vorgesehen sein.
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In der Regel weist ein Zuführkanal endseitig eine Freigabeöffnung auf. Dies ist die Position, an welcher bei bekannten Systemen häufig Formschlusselemente vorgesehen sind, welche die Freigabeöffnung verschließen bzw. zur Freigabe eines Probenbehälters öffnen. Durch die erfindungsgemäße Zuführvorrichtung ist es jedoch insbesondere möglich, die Freigabeöffnung des Zuführkanals stets offen zu halten. Die Freigabeöffnung ist daher vorzugsweise auch in einem Haltezustand, d.h. wenn keine Freigabe eines Probenbehälters erfolgt und der Stapel lediglich gehalten wird, offen durchgängig. Durch den insbesondere vollständigen Verzicht jeglicher mechanischer Komponenten, die eine Öffnung und ein Schließen der Freigabeöffnung bewirken sollen, ist ausgeschlossen, dass sich ebendiese Komponenten verhaken oder verkanten.
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In funktionaler Hinsicht lässt sich der Zuführkanal insbesondere in einen Magazinabschnitt und einen Freigabeabschnitt unterteilen. Der Magazinabschnitt erstreckt sich dann in Transportrichtung der Probenbehälter bis zur Vereinzelungseinrichtung, an der die einzelweise Freigabe der Probenbehälter erfolgt. Der Magazinabschnitt des Zuführkanals stellt somit den Bereich dar, in welchem die Probenbehälter als Stapel vorgehalten werden. Der sich anschließende Freigabeabschnitt umfasst den Bereich der Vereinzelungseinrichtung, d.h. den Bereich, in welchem ein Probenbehälter vom Rest des Stapels bei der Freigabe getrennt wird.
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In Transportrichtung der Probenbehälter umfasst der Freigabeabschnitt ferner den Teil des Zuführkanals, durch welchen sich die Probenbehälter nach der Freigabe bewegen, beispielsweise hindurchfallen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind der Freigabeabschnitt und der Magazinabschnitt derart angeordnet, dass sie in axialer Richtung miteinander fluchten. Hierdurch ergibt sich eine insgesamt gestreckte und knickfreie Form des Zuführkanals. Durch die hierdurch bedingte kompakte Bauform lässt sich die Zuführvorrichtung in besonders platzsparender Weise mit einem Analysegerät koppeln.
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Insbesondere ist eine Position der erfindungsgemäßen Zuführvorrichtung oberhalb eines Analysegeräts vorteilhaft, da die Weiterverwendung freigegebener Probenbehälter beispielsweise unter Ausnutzung der Schwerkraft erfolgen kann. Erfindungsgemäß kann jedoch auch eine Anordnung der Zuführvorrichtung unterhalb oder neben dem Analysegerät vorgesehen sein oder die Zuführvorrichtung in das Analysegerät zumindest teilweise integriert werden.
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Vorzugsweise verläuft der Zuführkanal im Wesentlichen vertikal, wobei eine Freigabeöffnung unterseitig angeordnet ist. Wie bereits erläutert, kann eine Freigabe der Probenbehälter somit unter Ausnutzung der Schwerkraft erfolgen. Das reibschlüssige Halten bzw. der reibschlüssige Transport des Stapels oder einzelner Probenbehälter des Stapels benötigt zwar gerade nicht die Schwerkraft zur ordnungsgemäßen Funktion. Allerdings lässt sich die Zuführvorrichtung in diesem Fall mit einem besonders einfach gehaltenen Aufbau konstruieren. Beispielsweise reicht es bei einer vertikalen Anordnung des Zuführkanals und damit des Stapels aus, dass lediglich der als nächster freizugebende Probenbehälter von der Vereinzelungseinrichtung bis zur Freigabe reibschlüssig gehalten wird. Die weiteren Probenbehälter des Stapels liegen dann auf diesem untersten Probenbehälter auf und rutschen nach dessen Freigabe bzw. bereits beim Transport des freizugebenden Probenbehälters in eine endgültige Freigabeposition selbstständig nach. Nach der Freigabe eines Probenbehälters kann dieser der Schwerkraft folgend in Richtung eines Analysegeräts fallen. Die Weiterverarbeitung der freigegebenen Probenbehälter wird somit erheblich vereinfacht. Dies gilt gleichermaßen, falls bereits eine Probe enthaltene Probenbehälter unmittelbar an ein Analysegerät abgegeben werden oder falls die freigegebenen Probenbehälter vor der Überführung an das Analysegerät noch weitere Schritte der Probenvorbereitung, insbesondere das Befüllen mit einer Analytsubstanz, durchlaufen.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zuführvorrichtung umfasst wenigstens eine Führungseinrichtung, mittels derer eine transversale Kraft auf den Stapel oder einen Probenbehälter des Stapels ausgeübt werden kann. Hierdurch lässt sich der Stapel bzw. ein Abschnitt des Stapels oder ein einzelner Probenbehälter insbesondere im Zuführkanal in radialer Richtung stabilisieren. Eine solche Führungseinrichtung sorgt somit dafür, dass eine wohldefinierte und korrekte Ausrichtung der Probenbehälter zur Freigabe in reproduzierbarer Weise erfolgt. Die Probenbehälter sind danach insbesondere in einer bestimmten Position zu einer Freigabeöffnung ausgerichtet. Vorzugsweise befindet sich ein Probenbehälter bei der Freigabe oberhalb der Freigabeöffnung und vollständig innerhalb der axialen Projektion dieser Freigabeöffnung. Die Führungseinrichtung übt zumindest einen Teil der transversalen Kraft vorzugsweise in Richtung einer Transporteinrichtung der Vereinzelungseinrichtung aus. Besonders bevorzugt ist der Probenbehälter bzw. der Stapel radial zentriert im Zuführkanal angeordnet.
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Die Führungseinrichtung kann ein oder mehrere Führungselemente aufweisen. Ein solches Führungselement ist vorzugsweise als Laufrad ausgebildet. Durch ein solches Laufrad kann eine Gegenkraft in Richtung einer Transporteinrichtung ausgeübt werden, beispielsweise um eine stets ausreichend starke Anlage eines Probenbehälters an einem Reibrad der Vereinzelungseinrichtung zu bewirken, so dass ein reibschlüssiges Halten bzw. Transportieren ohne Weiteres möglich ist. Vom Laufrad gehen dabei kaum störende Einflüsse, beispielsweise in Form von Gleitreibung, aus, welche den Weitertransport der Probenbehälter verzögern könnten.
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Das Führungselement, vorzugsweise ein Laufrad oder eine Achse, auf welcher das Laufrad montiert ist, kann mit einer Federkraft beaufschlagt sein, die vorzugsweise zumindest anteilig in Richtung des radialen Mittelpunkts des Zuführkanals gerichtet ist. Erfindungsgemäß ist auch eine Anordnung mit mehreren Führungselementen, bevorzugt mehreren Laufrädern, insbesondere auf individuellen Achsen, möglich.
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Die Zuführvorrichtung kann ferner eine Kontrolleinrichtung aufweisen, mittels derer die Freigabe eines Probenbehälters registriert bzw. verifiziert werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Kontrolleinrichtung auch zur Zählung der freigegebenen Probenbehälter genutzt werden. Insbesondere im Hinblick auf eine Automatisierung der Probenbehälterfreigabe lässt sich so die ordnungsgemäße Funktion der Zuführvorrichtung nachvollziehen und gewährleisten. Darüber hinaus liefert beispielsweise eine Gesamtzählung der freigegebenen Probenbehälter einen Anhaltspunkt in Bezug auf Wartungsintervalle. Je nach Anwendungssituation kann nach einer bestimmten Anzahl abgegebener Probenbehälter ein Nachfüllen des Magazins oder eine Reinigung, eine Reparatur oder eine Betriebspause der Zuführvorrichtung angezeigt sein. Besonders geeignet als Kontrolleinrichtung ist eine Lichtschrankenanordnung, wobei die Probenbehälter nach der Freigabe insbesondere durch den Strahl der Lichtschranke fallen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen oder zeichnerisch dargestellten Merkmale jeweils eigenständige Aspekte der Erfindung, unabhängig von ihrer Kombination in den gezeigten Ausführungsformen oder den Rückbezügen der Ansprüche.
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Es zeigt:
- 1 eine perspektivisch schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zuführvorrichtung,
- 2 einen schematischen Vertikalschnitt der Zuführvorrichtung von 1,
- 3 eine Vorderansicht der Zuführvorrichtung von 1,
- 4 eine rückseitige Ansicht der Zuführvorrichtung von 1 und
- 5 einen schematischen Horizontalschnitt der Zuführvorrichtung von 1.
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In den teilweise nicht maßstabsgerechten, nur schematischen Figuren werden für gleiche, gleichartige oder ähnliche Bauteile und Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet, wobei entsprechende oder vergleichbare Eigenschaften und Vorteile erreicht werden, auch wenn von einer wiederholten Beschreibung abgesehen wird.
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In 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zuführvorrichtung 1 perspektivisch dargestellt. Zur besseren Veranschaulichung des inneren Aufbaus ist die Zuführvorrichtung 1 in 2 in einer seitlichen Querschnittsansicht gezeigt.
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Die Zuführvorrichtung 1 dient dazu, Probenbehälter 2 vorzugsweise einzelweise einem Analysegerät 3 zuzuführen. Der Übersichtlichkeit halber ist das Analysegerät 3 in 1 nicht dargestellt und in 2 lediglich ausschnittsweise angedeutet.
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Die Zuführung der Probenbehälter 2 zum Analysegerät 3 kann unmittelbar erfolgen. Erfindungsgemäß ist jedoch auch eine weitere Vorbehandlung der Probenbehälter 2, beispielsweise durch Einfüllen einer Probe P, möglich. Es ist im Sinne der Erfindung unerheblich, ob die Probenbehälter 2 bereits eine Probe P enthalten oder leer von der Zuführvorrichtung 1 bereitgestellt werden, um nachfolgend befüllt zu werden.
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Die Probenbehälter 2 werden in einem Zuführweg bzw. Zuführkanal 4 der Zuführvorrichtung 1 (nachfolgend jeweils lediglich als Zuführkanal 4 bezeichnet) vorgehalten und von dort aus jeweils nachgeführt, wenn eine einzelweise Freigabe eines Probenbehälters 2 an das Analysegerät 3 erfolgt ist. Bei der dargestellten Ausführungsform der Zuführvorrichtung 1 sind die Probenbehälter 2 im Zuführkanal 4 in Form eines Stapels 5 magaziniert. Der Zuführkanal 4 ist daher insbesondere in einem Rohr 6 ausgebildet.
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Die Probenbehälter 2 des Stapels 5 werden zur Freigabe insbesondere in einer Transportrichtung T bewegt. Die Transportrichtung T verläuft vorzugsweise zumindest im Wesentlichen vertikal und/oder nach unten.
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Die Erfindung ist jedoch nicht auf die dargestellte vertikale Anordnung des Zuführkanals 4 beschränkt, sondern kann auch einen insgesamt schrägen und/oder gewinkelten Verlauf des Zuführkanals 4 umfassen. Ferner können dem Zuführkanal 4 weitere Einrichtungen zur Nachführung und/oder Vorbereitung von Probenbehältern 2 zugeordnet sein. So ist etwa die Befüllung des Zuführkanals 4 aus einem größeren Vorratsbehälter für Probenbehälter 2 möglich.
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Darüber hinaus ist die Ausbildung des Zuführkanals 4 in einem separaten Rohr 6 nicht zwingend erforderlich. Alternativ oder zusätzlich kann der Zuführkanal 4 auch in einem anderen Bauteil der Zuführvorrichtung 1 und/oder eines Analysegeräts 3 ausgebildet sein.
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Die einzelweise Freigabe der Probenbehälter 2 erfolgt mittels einer Vereinzelungseinrichtung 7. Der Stapel 5 bzw. die Probenbehälter 2 werden mittels der Vereinzelungseinrichtung 7 vorzugsweise ausschließlich reibschlüssig gehalten und können alternativ oder zusätzlich auch reibschlüssig bewegt werden.
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Der Weitertransport der Probenbehälter 2 kann somit unter Ausnutzung der Schwerkraft erfolgen, aber auch aktiv unterstützt werden oder insgesamt aktiv erfolgen.
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Vorzugsweise ist zu jeder Zeit eine definierte Bewegung sowie eine präzise Positionierung der Probenbehälter 2 gewährleistet.
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Der Transport bzw. das Halten des Stapels 5 bis zur einzelweisen Freigabe eines Probenbehälters 2 erfolgt bei der dargestellten Ausführungsform mittels einer insbesondere der Vereinzelungseinrichtung 9 zugeordneten Transporteinrichtung 8, die ein vorzugsweise umlaufendes Transportelement 9, insbesondere in Form eines Reibrades, aufweist. Das Transportelement 9 kann ferner in von einem Reibrad abweichenden Art und Weise ausgestaltet sein, beispielsweise als Zahnrad, Förderband und/oder als Förderkette.
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Insbesondere ist ein unmittelbarer Kontakt zwischen einem Reibrad und den Probenbehältern 2 nicht erforderlich. Ein mittelbarer Kontakt, beispielsweise wenn eines oder mehrere Reibräder zusätzlich von einem Gurt im Sinne einer Förderbandanordnung umgeben sind, kann ebenso vorgesehen sein. Darüber hinaus ist die Bereitstellung einer Mehrzahl von Transportelementen 9 möglich.
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Das Transportelement 9 wird vorzugsweise von einer Antriebseinrichtung 10 angetrieben, die in den Außenansichten der Zuführvorrichtung 1 gemäß den 1, 3 und 4 sowie im Horizontalschnitt der Vereinzelungseinrichtung 7 gemäß 5 erkennbar ist.
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Die Probenbehälter 2 werden über eine insbesondere unterseitig angeordnete Freigabeöffnung 11 nach der einzelweisen Freigabe ausgegeben. Die Freigabeöffnung 11 stellt in Transportrichtung T der Probenbehälter 2 das offene Ende des Zuführkanals 4 dar.
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Vorzugsweise ist kein Bauteil vorgesehen, welches die Freigabeöffnung 11 verschließt. Somit ist auch insbesondere in einem Haltezustand, d.h. wenn keine Freigabe eines Probenbehälters 2 erfolgt, sondern der Stapel 5 gehalten wird, die Freigabeöffnung 11 offen durchgängig.
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Erfindungsgemäß kann ein Probenbehälter 2 nach dem Austreten aus dem Zuführkanal 4 durch die Freigabeöffnung 11 in die Umgebung der Zuführvorrichtung 1 bzw. des Analysegeräts 3 abgegeben werden oder aber unmittelbar einer weiteren Einrichtung, insbesondere dem Analysegerät 3, zugeführt werden. Es kann somit auch entgegen der Darstellung der 2 ein unmittelbarer Kontakt zwischen der Zuführvorrichtung 1 und dem Analysegerät 3 bestehen, so dass Probenbehälter 2 nach der Vereinzelung direkt in das Analysegerät 3 eingeführt werden, d.h. ohne dass die Probenbehälter 2 in Kontakt mit der Umgebung geraten.
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Im Hinblick auf einen verlässlichen Transport des Stapels 5 muss insbesondere ein ausreichend starker Kontakt des Transportelements 9 mit den Probenbehältern 2 des Stapels 5 gewährleistet sein. Um eine ausreichende Anlagekraft zu erreichen, kann die Transporteinrichtung 8 bzw. das Transportelement 9 gegenüber dem Stapel 5 bzw. einem Probenbehälter 2 des Stapels 5 vorgespannt sein.
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Eine Vorspannung des Transportelements 9 gegenüber dem Stapel 5 wird vorzugsweise durch ein elastisches Element, wie eine Feder, ein Luftpolsterelement oder einen Gummipuffer, erreicht. Ferner kann auch das Transportelement 9 selbst aus einem elastischen Material bestehen oder ein solches aufweisen. Insbesondere kann hierzu ein Rad aus Gummi oder mit einer Gummibeschichtung oder ein Rad aus einem flexiblen, gasgefüllten Material vorgesehen sein.
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Alternativ oder zusätzlich weist die Zuführvorrichtung 1 eine Führungseinrichtung 12 auf, die eine transversale Kraft auf einen oder mehrere Probenbehälter 2 des Stapels 5 ausübt. Die Kraft ist dabei quer, vorzugsweise senkrecht, zur Längsachse des Stapels 5 bzw. zur Transportrichtung T der Probenbehälter 2 gerichtet.
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Bevorzugt erfolgt eine Kraftausübung auf die Probenbehälter 2 aus mehreren Richtungen unter Beteiligung der Führungseinrichtung 12 und/oder der Transporteinrichtung 8.
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Vorzugsweise weist die Führungseinrichtung 12 mindestens ein Führungselement 13, insbesondere in Form eines Laufrades oder einer Andruckrolle bzw. Laufrolle, auf.
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Eine bevorzugte relative Anordnung der Führungselemente 13 zum Stapel 5 bzw. zum freizugebenden Probenbehälter 2 ist der rückwärtigen Ansicht der Zuführvorrichtung 1 gemäß 4 sowie der Schnittdarstellung gemäß 5 zu entnehmen. 5 zeigt einen horizontalen Schnitt der Zuführvorrichtung 1 im Bereich der Vereinzelungseinrichtung 7 entlang der in 2 angedeuteten Schnittebene V. Die Führungselemente 13 können alternativ oder zusätzlich zur Ausbildung als Laufrad beispielsweise auch als nicht drehbare Anlageelemente, als Schiene und/oder als Leitblech ausgebildet sein.
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Die dargestellte Führungseinrichtung 12 umfasst ferner eine Feder 14, mittels derer die transversale Kraft auf die Probenbehälter 2 bzw. den Stapel 5 ausgeübt werden kann. Neben der angedeuteten Ausgestaltung als Schraubenfeder kann auch ein anderes elastisches Element, beispielsweise ein Gummipuffer oder eine Federzunge, vorgesehen sein. Erfindungsgemäß ist auch eine aktive Kraftausübung möglich. Hierzu kann die Führungseinrichtung 12 alternativ oder zusätzlich ein entsprechendes Mittel zur Kraftausübung umfassen.
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Über die in 5 dargestellte parallele Anordnung der Führungselemente 13 hinaus können auch andere relative Anordnungen vorgesehen sein. Insbesondere eine regelmäßige Anordnung eines oder mehrerer Führungselemente 13 und etwaiger Transportelemente 9 in vorzugsweise äquidistanten Winkeln um den Stapel 5 herum ist besonders geeignet, um die Probenbehälter 2 vor der Vereinzelung im Zuführkanal 4 zu zentrieren bzw. in gewünschter Weise radial zu positionieren. Die dargestellte parallele, koaxiale Anordnung von Führungselementen 13, insbesondere in Form von Laufrädern, vereinfacht jedoch die Konstruktion erheblich, so dass eine kostengünstigere Herstellung der Zuführvorrichtung 1 ermöglicht wird.
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Vorzugsweise wird der Stapel 5 bzw. ein Probenbehälter 2 des Stapels 5 beim Transport an mindestens drei Punkten entlang seines Umfangs berührt. Hierbei kann ein Kontakt mit einem oder mehreren Transportelementen 9 und/oder Führungselementen 13 bestehen.
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Die von der Führungseinrichtung 12 ausgeübte transversale Kraft ist vorzugsweise zumindest anteilig zu einer Transporteinrichtung 8 bzw. einem Transportelement 9 der Transporteinrichtung 8 hin gerichtet. Somit entfällt insbesondere das Erfordernis, das Transportelement 9 selbst mit einer transversalen Kraft zu beaufschlagen, um eine Anlage des Transportelements 9 an den Probenbehältern 2 zu gewährleisten.
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Die Antriebseinrichtung 10 der Transporteinrichtung 8 ist vorzugsweise als Elektromotor ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die Verwendung eines Schrittmotors in diesem Zusammenhang, der eine definierte Bewegung des Transportelements 9 und damit des anliegenden Probenbehälters 2 bzw. des Stapels 5 erlaubt.
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Insbesondere ist auch ein Rückwärtsbetrieb der Antriebseinrichtung 10 möglich. Hierdurch können die Probenbehälter 2 zumindest zeitweilig entgegen der Transportrichtung T bewegt werden. In der vorliegenden Darstellung entspricht dies einer Bewegung des Stapels 5 nach oben.
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Die funktionalen Komponenten der Vereinzelungseinrichtung 7, insbesondere die Transporteinrichtung 8 und/oder die Führungseinrichtung 12, sind bei der hier beispielhaft vorgestellten bevorzugten Ausführungsform in einem Gehäuse 15 angeordnet. Hierdurch sind die beweglichen Komponenten der Freigabemechanik sowie die Probenbehälter 2 selbst vor äußeren Einflüssen, insbesondere vor Verschmutzung, geschützt.
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Der Zuführkanal 4 lässt sich bevorzugt in einen Magazinabschnitt 16 und einen Freigabeabschnitt 17 unterteilen. In funktionaler Hinsicht kommt dem Magazinabschnitt 16 die Aufgabe zu, einen Vorrat an Probenbehältern 2 zu enthalten, aus welchem die einzelweise Freigabe mittels der Vereinzelungseinrichtung 7 erfolgt. Der Magazinabschnitt 16 erstreckt sich somit insbesondere bis zur Vereinzelungseinrichtung 7, bevorzugt bis zur Transporteinrichtung 8, besonders bevorzugt bis zum Berührungspunkt eines Transportelements 9 mit dem als nächsten freizugebenden Probenbehälter 2, d.h. insbesondere mit dem untersten Probenbehälter 2 des Stapels 5.
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Der Freigabeabschnitt 17 erstreckt sich somit auf den gegenüber dem Magazinabschnitt 16 nachfolgenden, verbleibenden Teil des Zuführkanals 4, d.h. insbesondere der Teil des Zuführkanals 4 welcher der Vereinzelungseinrichtung 7 zugeordnet ist bzw. in der Vereinzelungseinrichtung 7 verläuft. Eine Zuordnung der Abschnitte 16, 17 kann auch vorsehen, dass der Freigabeabschnitt 17 in Transportrichtung T der Probenbehälter 2 an dem Berührungspunkt eines Transportelements 9 mit dem als nächsten freizugebenden Probenbehälter 2 beginnt und bis zu einer Freigabeöffnung 11 verläuft. Der Freigabeabschnitt 17 umfasst somit insbesondere den Teil des Zuführkanals 4, den ein freigegebener Probenbehälter 2 nach der Freigabe noch zu durchlaufen hat. Dies kann insbesondere unter Ausnutzung der Schwerkraft erfolgen.
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Der Übergang vom Magazinabschnitt 16 zum Freigabeabschnitt 17 des Zuführkanals 4 ist vorzugsweise durch einen Freigabepunkt F gekennzeichnet, an welchem die Freigabe eines Probenbehälters 2 erfolgt. Der Transport des Stapels 5 erfolgt bevorzugt derart, dass der Stapel 5 noch eine bestimmte Strecke in Transportrichtung T weiterbewegt wird, nachdem der Übergang zwischen zwei Probenbehältern 2 den Freigabepunkt F erreicht hat, d.h. nachdem die Freigabe eines Probenbehälters 2 theoretisch erfolgt ist. Hierdurch wird eine tatsächliche Freigabe eines Probenbehälters 2 sowie ein sicheres Halten des nachfolgenden Probenbehälters 2 gewährleistet. Der Transport des Stapels 5 wird insbesondere über eine Strecke weitergeführt, die kleiner ist als die Längserstreckung eines Probenbehälters 2 in Transportrichtung T.
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Beispielsweise bei Ausbildung des Transportelements 9 als Reibrad ist idealerweise lediglich ein Berührungspunkt zwischen dem Transportelement 9 und dem als nächsten freizugebenden Probenbehälter 2 gegeben. Durch Rotation des Reibrades findet ein Transport des Stapels 5 statt. Sobald der Stapel 5 ausreichend weiterbewegt wurde, dass die Trennstelle zwischen einem Probenbehälter 2 und dem darauffolgenden Probenbehälter 2 am Anlagepunkt mit dem Transportelement 9 angelangt, verliert das Transportelement 9 den Kontakt zum in Transportrichtung T vorderen Probenbehälter 2, so dass dieser freigegeben wird. Gleichzeitig gerät das Transportelement 9 in Kontakt mit dem nächsten Probenbehälter 2 des Stapels 5, welcher dadurch reibschlüssig gehalten wird.
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In der dargestellten und bevorzugten Ausführungsform, bei welcher der Zuführkanal 4 vertikal verläuft und die Probenbehälter 2 über eine unterseitige Freigabeöffnung 11 freigegeben werden, erfolgt der Transport des Stapels 5 und die Freigabe von Probenbehältern 2 aus dem Stapel 5 von oben nach unten, d.h. vorzugsweise in Wirkungsrichtung der Schwerkraft.
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Bevorzugt sind der Magazinabschnitt 16 und der Freigabeabschnitt 17 derart angeordnet, dass sie miteinander in axialer Richtung fluchten bzw. koaxial verlaufen. Dies ist insbesondere bei einer vertikalen Anordnung des Zuführkanals 4 vorteilhaft, da ein Transport der Probenbehälter 2 durch den Zuführkanal 4 erfolgen kann, ohne dass Kurven, Winkelstellen oder andere Abschnitte durchlaufen werden müssen, die ein Hindernis für die Bewegung der Probenbehälter 2 durch den Zuführkanal 4 darstellen.
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Bei einer Ausgestaltung der Antriebseinrichtung 8 mit einem oder mehreren Transportelementen 9 erfolgt das Halten des Stapels 5 insbesondere durch den reibschlüssigen Kontakt des Reibrades mit demjenigen Probenbehälter 2 des Stapels 5, welcher als nächster für eine Freigabe vorgesehen ist. Wird das Reibrad vorzugsweise schrittweise rotiert, wird somit der mit dem Reibrad in Kontakt stehende Probenbehälter 2 reibschlüssig weitertransportiert.
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Bei einer vertikalen Ausrichtung des Stapels 5, wie in 2 gezeigt, rücken die weiteren, auf dem untersten Probenbehälter 2 aufliegenden Probenbehälter 2 des Stapels 5 in Folge der Schwerkraft automatisch nach. Wird der Stapel 5 ausreichend weitertransportiert, dass der unterste Probenbehälter 2 freigegeben wird und durch den Freigabeabschnitt 17 des Zuführkanals 4 und die Freigabeöffnung 11 die Vereinzelungseinrichtung 7 verlässt, liegt daraufhin der als nächstes folgende Probenbehälter 2 des Stapels 5 am Transportelement 9 an, so dass das Verfahren in gleicher Weise wiederholt werden kann. Durch eine fortschreitende Bewegung des Transportelements 9, insbesondere eine Rotation des Reibrades, können somit auch in kurzer Abfolge eine Vielzahl von Probenbehältern 2 aus dem Stapel 5 definiert freigegeben werden. Die Freigabe erfolgt jedoch insbesondere stets nacheinander.
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Zur Verifikation der Freigabe eines Probenbehälters 2 ist vorzugsweise eine Kontrolleinrichtung 18 vorgesehen. Die Kontrolleinrichtung 18 ist bei der in 2 dargestellten Ausführungsform der Zuführvorrichtung 1 als Lichtschrankenanordnung ausgebildet. Hierbei wird von einer Lichtquelle 19 ein nicht dargestellter Lichtstrahl abgegeben und zu einem Detektor 20 geschickt. Der Lichtstrahl verläuft vorliegend in einem Strahlkanal 21 durch das Gehäuse 15, der quer zum Zuführkanal 4 verläuft. Der Lichtstrahl verläuft ferner zumindest teilweise durch den Zuführkanal 4, quer zu dessen Längsachse. Der Lichtstrahl der Kontrolleinrichtung 18 kreuzt den Zuführkanal 4 vorzugsweise im Freigabeabschnitt 17 und wird durch einen sich hindurchbewegenden, freigegebenen Probenbehälter 2 kurzzeitig unterbrochen. Diese Unterbrechung wird vom Detektor 20 registriert. Aus dem Signal des Detektors 20 kann die Information über eine Freigabe eines Probenbehälters 2 und dessen erfolgreiches Verlassen der Vereinzelungseinrichtung 7 bzw. der Zuführvorrichtung 1 festgestellt werden.
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Eine entsprechende Kontrolleinrichtung 18 kann auch im Anschluss an den Zuführkanal 4, d.h. insbesondere in Transportrichtung T der Probenbehälter 2 nach der Freigabeöffnung 11, vorzugsweise in unmittelbarer Nähe zur Freigabeöffnung 11, angeordnet werden.
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Alternativ oder zusätzlich zu einer Lichtschrankenanordnung kann die Kontrolleinrichtung 18 auch ein mechanisches Kontrollmittel, beispielsweise eine Klappe, einen Taster, einen Fühler und/oder einen Drucksensor, aufweisen.
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Mittels einer entsprechenden Kontrolleinrichtung 18 lässt sich die Freigabe eines Probenbehälters 2 nicht nur verifizieren, sondern auch die Anzahl der freigegebenen Probenbehälter 2 bestimmen. Die Verifikation und/oder die Zählung von Freigabeereignissen ist insbesondere im Hinblick auf die Automatisierung der Freigabe von Probenbehältern 2 für ein Analysegerät 3 von Bedeutung. Werden die Probenbehälter 2 des Stapels 5 in gesteuerter Weise bis zur Freigabe transportiert, kann die Registrierung einer Freigabe, beispielsweise anhand des Signals des Detektors 20 als Anhaltesignal für den Transport der Probenbehälter 2 herangezogen werden. Ferner kann eine Steuerung auch vorsehen, dass der Weitertransport erst nach einer bestimmten Anzahl freigegebener Probenbehälter 2 angehalten wird. Des Weiteren erlaubt die Verifikation einer Freigabe mittels der Kontrolleinrichtung 18 auch das Feststellen von Funktionsstörungen. Sollte sich beispielsweise ein an sich freigegebener Probenbehälter 2 im Zuführkanal 4 verkanten und diesen nicht verlassen, wird eine Lichtschrankenanordnung entweder keine oder eine andauernde Unterbrechung des Lichtstrahls detektieren, je nach der axialen Position, an welcher der Probenbehälter 2 im Zuführkanal 4 aufgehalten wurde.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zuführvorrichtung
- 2
- Probenbehälter
- 3
- Analysegerät
- 4
- Zuführkanal
- 5
- Stapel
- 6
- Rohr
- 7
- Vereinzelungseinrichtung
- 8
- Transporteinrichtung
- 9
- Transportelement
- 10
- Antriebseinrichtung
- 11
- Freigabeöffnung
- 12
- Führungseinrichtung
- 13
- Führungselement
- 14
- Feder
- 15
- Gehäuse
- 16
- Magazinabschnitt
- 17
- Freigabeabschnitt
- 18
- Kontrolleinrichtung
- 19
- Lichtquelle
- 20
- Detektor
- 21
- Strahlkanal
- P
- Probe
- T
- Transportrichtung
- F
- Freigabepunkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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