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Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung zur nachverfolgbaren Entnahme mehrerer Flüssigkeitsproben, sowie ein Verfahren unter Verwendung der Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung.
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Eine Entnahme von Flüssigkeitsproben stellt in diversen Gebieten des Standes der Technik eine essenzielle Methode unter anderem zur Durchführung von Analysen dar. So werden beispielsweise in der Medizin Blut- und Urinproben entnommen oder auch Proben von flüssigen Erzeugnissen im Rahmen einer Qualitätskontrolle in der Lebensmittelindustrie oder der chemischen Industrie, die anschließend in entsprechend ausgestatteten Laboren oder Analysezentren untersucht werden. Oft werden hierzu eine Vielzahl von Flüssigkeitsproben entnommen, wobei dies je nach Gebiet händisch oder auch automatisiert erfolgen kann. Die Vielzahl von Proben muss dabei genau und nachverfolgbar gekennzeichnet werden, so dass die durchgeführten Analysen und Analysenergebnisse im Nachhinein zugeordnet werden können. Die Kennzeichnung der einzelnen Proben stellt bei einer Vielzahl von Proben eine große Herausforderung dar, insbesondere wenn die Proben unterwegs genommen werden und dann gewöhnlich von Hand gekennzeichnet werden müssen, wobei es leicht zu Fehlern und Verwechslungen kommen kann. Dies kann unbemerkt zu falschen Zuordnungen der Analyseergebnissen führen, z.B. bei Blut- und Urinproben hat das unter Umständen gravierende Folgen oder bei Qualitätskontrollen kann dies zum Rückruf bzw. zur Vernichtung einer falschen Produktcharge führen. Wird die Probenverwechslung hingegen bemerkt, muss die Probenentnahme möglicherweise wiederholt werden, wodurch erhöhte Kosten entstehen und mehr Zeit benötigt wird.
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Die oben beschriebene Problematik der Entnahme einer Vielzahl von Flüssigkeitsproben unterwegs und dem Transport zu einem dazugehörigen Analyselabor stellt sich insbesondere bei Milchleistungsprüfungen in Milch produzierenden Betrieben unter Verwendung von Melkrobotern. Hierbei werden die genommenen Milchproben analysiert und so Informationen über die einzelnen Kühe bzw. die Herde gewonnen. Es ist entscheidend, dass jede Flüssigkeitsprobe in einen separaten Probenbehälter, üblicherweise ein Glas- oder Kunststofffläschchen, gefüllt wird und das Fläschchen mit der Flüssigkeitsprobe entsprechend gekennzeichnet wird, um es später bei der Analyse einem bestimmten Tier zuordnen zu können.
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Die Probenentnahme erfolgt hier mit einem sogenannten mobilen Shuttle, welches an den jeweiligen Melkroboter angeschlossen wird und eine automatisierte Probenentnahme ermöglicht, wobei bei jedem Melkvorgang eine Flüssigkeitsprobe (Milch) entnommen wird. Das sog. Shuttle umfasst hierfür bereits eine Mehrzahl von Probehalterungen, in welchen die Probefläschchen angeordnet und anschließend auch transportiert werden können. Die bekannten Shuttle weisen jedoch unter anderem den Nachteil auf, dass die entnommenen Proben von Hand gekennzeichnet werden müssen. Dieser Prozess ist zum einen fehleranfällig und zum anderen sehr zeitaufwendig.
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Es ist demnach die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung sowie ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen, mittels welchem die genannten Nachteile des Standes der Technik beseitigt werden können.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und einem Verfahren gemäß Patentanspruch 9.
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Kerngedanke der Erfindung ist eine Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung zur nachverfolgbaren Entnahme mehrerer Flüssigkeitsproben, umfassend:
- eine Probenhalterungseinrichtung, welche eine Mehrzahl von Probenhalterungen aufweist, die in einer sich senkrecht zu einer Höhenachse der Probenhalterungseinrichtung erstreckenden Ebene benachbart angeordnet sind und eine Abfülleinrichtung, die dazu vorgesehen und ausgebildet ist, eine Flüssigkeitsprobe zu mindestens einer der Probenhalterungen der Mehrzahl von Probenhalterungen zu transportieren, wobei die Abfülleinrichtung ein entlang der Höhenachse oberhalb der Probenhalterungseinrichtung angeordnetes Befestigungselement und
- ein durch eine parallel zu der Höhenachse verlaufende erste Drehachse mit dem Befestigungselement verbundenes Abfüllarmelement umfasst, wobei ein Platinenelement entlang der Höhenachse zwischen dem Abfüllarmelement und dem Befestigungselement angeordnet und starr mit dem Befestigungselement verbunden ist, wobei an einer dem Abfüllarmelement zugewandten ersten Oberfläche des Platinenelements mindestens ein erster Sensor und ein zweiter Sensor auf mindestens einem mit einem ersten radialen Abstand um die erste Drehachse verlaufenden ersten Kreisbogen versetzt angeordnet sind und wobei mindestens ein erstes Erfassungselement an einer dem Platinenelement zugewandten ersten Oberfläche des Abfüllarmelements mit dem ersten radialen Abstand zu der ersten Drehachse angeordnet ist, so dass das mindestens eine erste Erfassungselement durch den ersten Sensor oder den zweiten Sensor erfassbar ist, wenn das mindestens eine erste Erfassungselement entlang der Höhenachse zumindest teilweise deckungsgleich mit dem ersten oder dem zweiten Sensor angeordnet ist.
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Bevorzugt ist das Platinenelement zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, innerhalb eines Platinengehäuses angeordnet, wobei das Platinengehäuse derart mit einem nicht-leitenden Material aufgefüllt ist, dass das Platinengehäuse flüssigkeitsdicht ist und somit keine Flüssigkeit an das Platinenelement gelangen kann. Das Platinengehäuse besteht bevorzugt aus einem Kunststoff, weiter bevorzugt einem Polyoxymethylen (kurz: POM), wobei es sich bei dem nicht-leitenden Material um einen Kunststoff handelt. Es wird zur Herstellung bevorzugt so vorgegangen, dass das Platinengehäuse aus einem Kunststoff-Block gefräst wird, wobei die Elemente, welche auf dem Platinenelement angeordnet sind, berücksichtigt werden und entsprechende Aussparungen gefräst werden. Das Platinenelement wird in das gefräste Platinengehäuse eingesetzt und die noch vorhandenen Freiräume mit dem noch flüssigen nicht-leitenden Material aufgefüllt. Das nicht-leitende Material härtet aus und das Platinengehäuse ist flüssigkeitsdicht ausgebildet.
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Die Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung erstreckt sich entlang der Höhenachse, einer senkrecht zu der Höhenachse verlaufenden Längsachse und einer senkrecht zu der Höhenachse und der Längsachse verlaufenden Breitenachse.
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Die erfindungsgemäßen Probenhalterungen der Probenhalterungseinrichtung sind dazu vorgesehen und ausgebildet, Probengefäße für Flüssigkeitsproben, wie Glas- oder Kunststofffläschchen, aufzunehmen und ortsfest zu fixieren, wobei die Probengefäße bevorzugt entlang der Höhenachse von oben nach unten in die Probenhalterungen einsetzbar sind und von unten nach oben entnehmbar sind, wobei weiter bevorzugt keine Bewegbarkeit der Probengefäße in den Probenhalterungen entlang der Längs- und Breitenachse gegeben ist.
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Die erfindungsgemäße Abfülleinrichtung ist dazu vorgesehen und ausgebildet, eine Flüssigkeitsprobe zu mindestens einer der Probenhalterungen der Mehrzahl von Probenhalterungen zu transportieren. Dabei ist vorgesehen, dass die Abfülleinrichtung die Flüssigkeitsprobe in das jeweils in der entsprechenden Probenhalterung angeordnete Probengefäß einbringt, dessen Position in der Ebene senkrecht zu der Höhenachse der Position der Probenhalterung entspricht. So wäre beispielsweise eine Milchprobe aus einem Melkvorgang ausgehend von einem Melkroboter in einen Flüssigkeitsbehälter, der in einer der Probenhalterungen angeordnet ist, transportierbar.
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Das Befestigungselement ist entlang der Höhenachse oberhalb der Probenhalterungseinrichtung angeordnet und ist bevorzugt plattenartig ausgebildet. Das Abfüllarmelement ist über die erste Drehachse mit dem Befestigungselement verbunden, wobei die Drehachse parallel zu der Höhenachse verlaufend angeordnet ist. Die Drehachse ist dabei bevorzugt als ein Drehzylinder ausgebildet. Das Abfüllarmelement ist um die erste Drehachse relativ zu dem Befestigungselement und der Probenhalterungseinrichtung drehbar. Bevorzugt ist das Abfüllarmelement länglich ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen in der senkrecht zu der Höhenachse verlaufenden Ebene. Weiter bevorzugt weist das Abfüllarmelement ein erstes Ende und ein zweites Ende auf, wobei das Abfüllarmelement bevorzugt mit dem ersten Ende mit der ersten Drehachse verbunden ist. Besonders bevorzugt ist ein Schlauchelement zum Transport der Flüssigkeitsproben vorgesehen, welches von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende an dem Abfüllarmelement geführt ist. Bevorzugt ist die Flüssigkeitsprobe über das zweite Ende bzw. an dem zweiten Ende in das Probengefäß überführbar. Bevorzugt ist das zweite Ende des Abfüllarmelements zur Überführung der Flüssigkeitsprobe in das Probengefäß entlang der Höhenachse deckungsgleich über der Probenhalterung bzw. dem darin angeordneten Probengefäß anordenbar.
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„Denkungsgleich“ soll im Sinne der vorliegenden Erfindung so verstanden werden, dass sich die deckungsgleichen Elemente mit Blick entlang der genannten Achse überschneiden.
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Unter einem Platinenelement wird erfindungsgemäß eine Leiterplatte verstanden, welche dazu ausgebildet und vorgesehen ist, elektronische Bauteile darauf mechanisch zu befestigen und elektrische Verbindungen zwischen den elektronischen Bauteilen auf dem Platinenelement und/oder zu externen elektronischen Bauteilen zu gewährleisten. Das Platinenelement ist bevorzugt plattenartig ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zu der Höhenachse. Das Platinenelement weist eine erste dem Abfüllarmelement zugewandte Oberfläche und eine gegenüberliegende dem Befestigungselement zugewandte zweite Oberfläche auf, wobei auf der ersten und/oder zweiten Oberfläche elektronische Bauteile, wie Sensoren oder Recheneinheiten, anordenbar sind. Das Abfüllarmelement ist um die erste Drehachse relativ zu dem Platinenelement drehbar.
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Die auf der ersten Oberfläche des Platinenelements angeordneten Sensoren sind generell auf einem Kreisbogen bzw. einer Kreisbahn angeordnet, der/die um die erste Drehachse als Mittelpunkt des dazugehörigen Kreises verläuft. Bevorzugt können die Abstände der Kreisbögen zu der ersten Drehachse bzw. die Radien der dazugehörigen Kreise unterschiedlich sein. Die Kreisbögen bzw. die dazugehörigen Kreise sind imaginär. Die Abstände der Kreisbögen zu der ersten Drehachse werden als radiale Abstände bezeichnet, da sich die Abstände auf die radiale Richtung bezüglich der ersten Drehachse beziehen. Unter der versetzten Anordnung der Sensoren auf dem Kreisbogen ist zu verstehen, dass die Sensoren nicht dieselbe Position auf dem Kreisbogen besetzen, sondern entlang des Kreisbogens beabstandet angeordnet sind.
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Unter einem Erfassungselement wird erfindungsgemäß ein Element verstanden, welches mittels der auf dem Platinenelement angeordneten Sensoren im Allgemeinen erfassbar bzw. detektierbar ist. Anders gesagt erzeugt das Erfassungselement Sensordaten in dem jeweiligen Sensor. Dabei ist das Erfassungselement durch die Sensoren dann erfassbar bzw. detektierbar, wenn es in räumlicher Nähe dazu angeordnet ist und insbesondere entlang der Höhenachse zumindest teilweise deckungsgleich angeordnet ist. Das mindestens eine Erfassungselement ist auf der dem Platinenelement zugewandten ersten Oberfläche des Abfüllarmelements angeordnet, um die räumliche Nähe zu ermöglichen. Dabei ist das mindestens eine Erfassungselement auf dem Abfüllarmelement mit dem ersten radialen Abstand zu der ersten Drehachse angeordnet. Auf diese Weise sind der mindestens erste und zweite Sensor sowie das mindestens eine Erfassungselement mit dem gleichen Abstand zu der Drehachse angeordnet, wodurch gewährleistet wird, dass das mindestens eine Erfassungselement bei einer Drehbewegung um die erste Drehachse mindestens den ersten Sensor und den zweiten Sensor passiert, d.h. dass das mindestens eine Erfassungselement bei einer bestimmten Position des Abfüllarmelements bezogen auf die Höhenachse zumindest teilweise deckungsgleich mit dem ersten Sensor und bei einer anderen bestimmten Position des Abfüllarmelements bezogen auf die Höhenachse zumindest teilweise deckungsgleich mit dem zweiten Sensor angeordnet ist. Das mindestens eine Erfassungselement bewegt sich somit bei Drehung des Abfüllarmelements um die erste Drehachse im Wesentlichen auf dem ersten Kreisbogen, auf welchem auch die Sensoren angeordnet sind.
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Durch die erfindungsgemäße kreisbogenförmige Anordnung der Sensoren um die erste Drehachse auf dem Platinenelement und des Erfassungselements auf dem Abfüllarmelement in demselben Abstand zu der ersten Drehachse, wobei das Abfüllarmelement relativ zu dem Platinenelement um die erste Drehachse drehbar ist, kann die Position des Abfüllarmelements erfasst bzw. detektiert werden. Somit kann nachvollziehbar festgestellt werden, in welche Probenhalterung bzw. in welches Probengefäß, das in der entsprechenden Probenhalterung angeordnet ist, die Flüssigkeitsprobe mittels des Abfüllarmelements überführt wurde.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Sensor auf dem ersten Kreisbogen angeordnet und der zweite Sensor ist auf einem mit einem zweiten radialen Abstand um die erste Drehachse verlaufenden zweiten Kreisbogen versetzt zu dem ersten Sensor angeordnet. Bevorzugt ist ein zweites Erfassungselement an der dem Platinenelement zugewandten Oberfläche des Abfüllarmelements mit dem zweiten radialen Abstand zu der ersten Drehachse angeordnet, so dass das zweite Erfassungselement durch den zweiten Sensor erfassbar ist. Der erste radiale Abstand und der zweite radiale Abstand sind verschieden. Es wäre ebenfalls denkbar, dass mindestens ein weiterer dritter Sensor an der dem Abfüllarmelement zugewandten ersten Oberfläche des Platinenelements angeordnet ist, der auf dem ersten Kreisbogen, dem zweiten Kreisbogen oder einem mit einem dritten radialen Abstand um die erste Drehachse verlaufenden dritten Kreisbogen versetzt zum ersten Sensor und zum zweiten Sensor angeordnet ist. Unter der versetzten Anordnung der Sensoren auf unterschiedlichen Kreisbögen wird verstanden, dass die Sensoren nicht auf einer Geraden ausgehend von der ersten Drehachse liegen, da diese Sensoren sonst die gleiche Position des Abfüllarmelements erfassen würden. Ferner ist es denkbar, dass weitere Sensoren an der dem Abfüllarmelement zugewandten ersten Oberfläche des Platinenelements angeordnet sind, wobei diese auf weiteren Kreisbögen um die erste Drehachse mit anderen radialen Abständen zu der ersten Drehachse oder ebenfalls auf dem ersten, zweiten oder dritten Kreisbogen versetzt angeordnet sind, wobei mehrere Sensoren versetzt auf einem Kreisbogen anordenbar sind, wobei für jeden Kreisbogen mit einem anderen Abstand zu der ersten Drehachse ein entsprechendes weiteres Erfassungselement an der dem Platinenelement zugewandten Oberfläche des Abfüllarmelements mit dem entsprechenden Abstand zu der ersten Drehachse angeordnet sein muss. Somit ist die Anzahl der an der dem Platinenelement zugewandten Oberfläche des Abfüllarmelements angeordneten Erfassungselemente gleich der Anzahl an Kreisbögen mit unterschiedlichen radialen Abständen zu der ersten Drehachse auf denen die Sensoren kreisbogenförmig um die erste Drehachse angeordnet sind. Ferner entspricht die Anzahl der an der dem Abfüllarmelement zugewandten ersten Oberfläche des Platinenelements angeordneten Sensoren der Anzahl an Positionen des Abfüllarmelements die erfassbar sind. Durch das Anordnen mehrerer Sensoren auf mehreren Kreisbögen kann die Erfassung der Position des Abfüllarmelements genauer erfolgen, da im Vergleich zur Anordnung auf einem Kreisbogen mehr Sensoren anordenbar sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Abfüllarmelement relativ zu dem Platinenelement um die erste Drehachse drehbar, wobei das Abfüllarmelement mindestens von einer ersten vorbestimmten Position in eine zweite vorbestimmte Position und umgekehrt bewegbar ist. Bevorzugt ist in jeder vorbestimmten Position des Abfüllarmelements eines der Erfassungselemente entlang der Höhenachse zumindest teilweise deckungsgleich mit einem der Sensoren angeordnet, so dass in jeder vorbestimmten Position des Abfüllarmelements eines der Erfassungselemente durch einen der Sensoren erfassbar ist. Bevorzugt ist jedem Sensor jeweils eine vorbestimmte Position des Abfüllarmelements zugeordnet. Besonders bevorzugt ist das Abfüllarmelement also frei um die erste Drehachse drehbar, jedoch für das Überführen einer Flüssigkeitsprobe in ein an einer Probenhalterung angeordnetes Flüssigkeitsgefäß nur auf den vorbestimmten Positionen um die erste Drehachse positionierbar, wobei an jeder dieser vorbestimmten Positionen eines der an der dem Platinenelement zugewandten Oberfläche des Abfüllarmelements angeordneten Erfassungselemente zumindest teilweise entlang der Höhenachse deckungsgleich mit einem an der dem Abfüllarmelement zugewandten ersten Oberfläche des Platinenelements angeordneten Sensor angeordnet ist, so dass das Abfüllarmelement in jeder der vorbestimmten Positionen erfassbar und damit bestimmbar ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist auf dem Platinenelement eine Recheneinheit angeordnet. Bevorzugt ist die Recheneinheit zumindest mit dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor signaltechnisch verbunden. Bevorzugt übermitteln die Sensoren Sensordaten an die Recheneinheit, wenn eines der Erfassungselemente durch einen der Sensoren erfassbar ist, d.h. bei zumindest teilweiser deckungsgleicher Anordnung bezogen auf die Höhenachse. Bevorzugt sind anhand der Sensordaten die vorbestimmte Positionen des Abfüllarmelements durch die Recheneinheit bestimmbar. Besonders bevorzugt ist die Recheneinheit dazu vorgesehen und ausgebildet, anhand der Sensordaten zu ermitteln bzw. zu bestimmen in welcher der vorbestimmten Positionen sich das Abfüllarmelement befindet. Hierzu könnte z.B. jedem Sensor eine vorbestimmte Position zugeordnet sein und die Zuordnung für die Recheneinheit abrufbar abgespeichert sein, wobei für die Recheneinheit erkennbar bzw. bestimmbar ist, welcher Sensor die Sensordaten übermittelt hat. Bevorzugt ist die Recheneinheit zumindest signaltechnisch mit einer übergeordneten Recheneinheit der Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung verbunden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Schalterelement auf der ersten Oberfläche oder einer gegenüberliegenden parallelen zweiten Oberfläche des Platinenelements angeordnet. Bevorzugt ist das Schalterelement reversibel in einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand überführbar. Bevorzugt ist ein Stromkreis geschlossen und die Recheneinheit und die Sensoren aktiv, wenn sich das Schalterelement in dem ersten Zustand befindet. Weiter bevorzugt ist der Stromkreis geöffnet, wenn sich das Schalterelement in dem zweiten Zustand befindet und die Recheneinheit und die Sensoren sind deaktiviert. Bevorzugt ist das Schalterelement als Reedschalter ausgebildet. Somit können die Recheneinheit und die angeordneten Sensoren über das Schalterelement auf einfache Weise ein- und ausgeschaltet werden. Es wäre denkbar, dass in dem ersten Zustand des Schalterelements der Stromkreis zwischen der Recheneinheit, den Sensoren und der Energiespeichereinheit geschlossen ist; die Recheneinheit und die Sensoren sind somit mit Energie versorgt und aktiv.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Aktivierungselement auf der dem Schalterelement gegenüberliegenden Oberfläche des Platinenelements vorgesehen. Bevorzugt können das Aktivierungselement und das Schalterelement auch auf derselben Oberfläche des Platinenelements angeordnet sein. Bevorzugt ist das Aktivierungselement derart an dem Platinenelement befestigt, dass es translatorisch parallel zu der ersten und zweiten Oberfläche reversibel von einer ersten Position in eine zweite Position bewegbar ist. Bevorzugt ist das Aktivierungselement in der ersten Position zumindest teilweise entlang der Höhenachse deckungsgleich mit dem Schalterelement angeordnet. Bevorzugt befindet sich das Schalterelement in dem ersten Zustand, wenn sich das Aktivierungselement in der ersten Position befindet und wobei sich das Schalterelement in dem zweiten Zustand befindet, wenn sich das Aktivierungselement in der zweiten Position befindet. Somit ist der Zustand des Schalterelements mittels einer Positionsänderung des Aktivierungselements einstellbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Schalterelement als Reedschalter ausgebildet und das Aktivierungselement weist einen Magneten auf, der in der ersten Position des Aktivierungselements zumindest teilweise entlang der Höhenachse deckungsgleich mit dem Reedschalter angeordnet ist. Bevorzugt ist das Aktivierungselement als Druckluftkolben ausgebildet. Diese Anordnung stellt einen einfachen, kostengünstigen und zuverlässigen Ein- und Ausschaltmechanismus dar. Reedschalter sind aus dem Stand der Technik bekannt und sollen hier nicht weiter erläutert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind der mindestens erste und zweite Sensor als Hall-Sensor ausgebildet. Weiter bevorzugt sind das mindestens erste und zweite Erfassungselement als Magnet ausgebildet. Besonders bevorzugt handelt es sich bei den Magneten um permanente Magneten. Hall-Sensoren sind aus dem Stand der Technik bekannt und sollen hier nicht weiter erläutert werden. Hall-Sensoren sind besonders vorteilhaft zur Positionsbestimmung von magnetischen Objekten und nutzen den Hall-Effekt zur Messung der Magnetfelder. Auf diese Weise können die Hall-Sensoren (an dem Platinenelement angeordnete Sensoren) das Magnetfeld der Magnete (an dem Abfüllarmelement angeordnete Erfassungselemente) erfassen/erkennen, wenn sich diese in räumlicher Nähe befinden, insbesondere zumindest teilweise deckungsgleich angeordnet sind.
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Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Abfüllarmelements einer Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend die Schritte:
- a. Überführen des Aktivierungselements von der zweiten Position in die erste Position und dadurch Überführen des Schalterelements von dem zweiten Zustand in den ersten Zustand, wodurch der Stromkreis geschlossen wird und die Recheneinheit und die Sensoren aktiviert werden;
- b. Einschalten der Recheneinheit und der damit signaltechnisch verbundenen Sensoren;
- c. Erfassen des an dem Abfüllarmelement angeordneten Erfassungselements, welches entlang der Höhenachse zumindest teilweise deckungsgleich mit einem der Sensoren angeordnet ist, durch den entsprechenden Sensor und Senden der erfassten Sensordaten an die Recheneinheit;
- d. Empfangen der Sensordaten durch die Recheneinheit und Bestimmen der Position des Abfüllarmelements anhand der Sensordaten durch die Recheneinheit;
- e. Abspeichern der in Schritt d. bestimmten Position des Abfüllarmelements durch die Recheneinheit;
- f. Senden der in Schritt d. bestimmten Position des Abfüllarmelements an eine übergeordnete Recheneinheit der Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung durch die Recheneinheit;
- g. Ausschalten der Recheneinheit und der damit signaltechnisch verbundenen Sensoren.
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Bevorzugt handelt es sich bei der übergeordneten Recheneinheit um eine ebenfalls in oder an der Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung angeordnete Einheit, welche alle von der Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung erfassten Daten bzw. Informationen zentralisiert sammelt und speichert. Besonders bevorzugt weist die übergeordnete Recheneinheit eine Übertragungsvorrichtung auf, welche eine, bevorzugt drahtlose, Kommunikation mit einer externen Datenverarbeitungsanlage gewährleistet. Dabei kann die Kommunikation bevorzugt mittels einer Übertragungstechnologie erfolgen, die ausgewählt ist aus einer Gruppe, die GPRS-Verbindung, WLAN-Verbindung, Mobilfunkverbindung, 2G (GSM)-Verbindung, 3G (UMTS)-Verbindung, 4G (LTE, WiMax)-Verbindung, 5G-Verbindung, oder dergleichen umfasst. Auf diese Weise können die gesammelten Daten bzw. Informationen der Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung direkt an die externe Datenverarbeitungsanlage zur weiteren Verarbeitung und Verwendung übermittelt werden. Diese Übermittlung kann automatisiert, z.B. nach einem vorbestimmten Zeitintervall oder nach einer vorbestimmten Anzahl an Probennahmen, erfolgen und/oder manuell, d.h. „auf Knopfdruck“, erfolgen, wobei die Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung hierfür eine entsprechende Bedieneinrichtung für einen Benutzer aufweist. Weiterhin wäre es denkbar, dass die Kommunikation der Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung mit der Datenverarbeitungsanlage indirekt, bevorzugt über eine mobiles Kommunikationsgerät, wie einem Smartphone, Tablet, Laptop oder dergleichen erfolgt. Dabei wäre nur eine Kommunikation mit kurzer Reichweite, die bevorzugt über eine Drahtlostechnologie erfolgt, ausgewählt aus einer Gruppe, die NFC-Technologie (near field communication), RFID-Technologie (radio-frequency identification), WLAN-Technologie, (wireless-local area network), Bluetooth®-Technologie oder optische Übertragungstechnologie umfasst. Somit würden die Daten der Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung zunächst an das mobile Kommunikationsgerät gesendet und von dort an die externe Datenverarbeitungsanlage übermittelt. Die kurzreichweitige Kommunikation wäre vorteilhaft weniger energieaufwändig.
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Bevorzugt weist auch die Recheneinheit eine Übertragungseinheit auf, die signaltechnisch mit der übergeordneten Recheneinheit verbunden ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Schritte b. bis g. jeweils nach einem vorbestimmten Zeitintervall wiederholt. Bevorzugt wird bei einer wiederholten Durchführung ein zusätzlicher Schritt d2. nach dem Schritt d. und vor dem Schritt e. ausgeführt:
- d. Vergleichen der wiederholt bestimmten Position des Abfüllarmelements in Schritt d. mit der zuvor in Schritt e. gespeicherten bestimmten Position des Abfüllarmelements.
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Bevorzugt werden die Schritte e. und f. nur wiederholt, wenn sich die bestimmten Positionen des Abfüllarmelements anhand des Vergleichs in Schritt d2. unterscheiden. Solange sich das Abfüllarmelement in derselben Position befindet, wird die Flüssigkeitsprobe in die gleiche Probenhalterung bzw. das gleiche Probengefäß überführt und erst bei Änderung der Position des Abfüllarmelements ändert sich auch die Probenhalterung bzw. das gleiche Probengefäß, was anhand des Vergleichs des Schrittes d2. festgestellt werden kann und bei Änderung auch gespeichert wird. Wird jedoch in Schritt d2. festgestellt, dass sich die Position des Abfüllarmelements nicht geändert hat, muss dies auch nicht abgespeichert werden. Die Recheneinheit wird dann nach dem Schritt d2. gemäß Schritt g. wieder abgeschaltet.
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Bevorzugt kann das vorbestimmte Zeitintervall beliebig festgelegt werden, nach welchem die Schritte b. bis g. wiederholt werden. Dieses wiederholte Ein- und Ausschalten gewährleistet einen reduzierten Strom-/ Energieverbrauch. Bevorzugt kann das vorbestimmte Zeitintervall 30 Sekunden, weiter bevorzugt 20 Sekunden und besonders bevorzugt 10 Sekunden betragen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Schritte b. bis g. innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls ausgeführt. D.h. es ist ein Zeitintervall zwischen dem Einschalten und dem Ausschalten der Recheneinheit vorbestimmt bzw. festgelegt. Bevorzugt beträgt dieses Zeitintervall 1 Sekunde, weiter bevorzugt 50 Millisekunden, besonders bevorzugt 25 Millisekunden und insbesondere bevorzugt 10 Millisekunden.
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Bevorzugt kann der Schritt b. des Einschaltens der Recheneinheit und der damit signaltechnisch verbundenen Sensoren nur erfolgen, wenn der Stromkreis geschlossen wird, d.h. nach dem Schritt a.. Der Schritt a. wird bevorzugt dann durchgeführt, wenn die Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung eingeschaltet bzw. aktiviert wird. Bevorzugt erfolgt ein weiterer Schritt a2.: Überführen des Aktivierungselements von der ersten Position in die zweite Position und dadurch Überführen des Schalterelements von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand, wodurch der Stromkreis geöffnet wird. Der Schritt a2. erfolgt bevorzugt unabhängig von den Schritten b. bis g., wenn die Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung ausgeschaltet bzw. deaktiviert wird.
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Die obigen Ausführungen und Merkmale bezüglich der erfindungsgemäßen Vorrichtung sollen mutatis mutandis auch für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt gelten.
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Die Erfindung ist nicht anhand eines Ausführungsbeispiels beschränkt, sondern umfasst vielmehr jedes Merkmal sowie jede Merkmalskombination.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Weitere Ziele, Vorteile und Zweckmäßigkeiten der vorliegenden Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen zu entnehmen. Hierbei zeigen:
- 1a eine perspektivische Draufsicht einer Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung gemäß einer Ausführungsform in einem geöffneten Zustand;
- 1b eine perspektivische Seitenansicht der Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung aus 1a in einem geschlossenen Zustand;
- 2a eine seitliche Detailansicht eines Befestigungselements und eines Abfüllarmelements gemäß einer Ausführungsform;
- 2b eine Detailansicht von oben eines Befestigungselements und eines Abfüllarmelements gemäß einer Ausführungsform;
- 3a, b eine Detailansichten eines Abfüllarmelements gemäß einer Ausführungsform;
- 4 eine Detailansicht von unten eines Platinenelements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 5 eine Ansicht von unten auf das Platinenelement nach 4 mit Abfüllarmelement in verschiedenen Positionen;
- 6a, b eine Seitenansicht auf einen Ausschnitt des Platinenelements nach 4;
- 6c, d eine Draufsicht auf einen Ausschnitt des Platinenelements nach 6a und 6b;
- 7 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile jeweils mit den entsprechenden Bezugszeichen zu verstehen. Zur besseren Übersichtlichkeit können in manchen Figuren Bauteile nicht mit einem Bezugszeichen versehen sein, die jedoch an anderer Stelle bezeichnet worden sind.
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In 1a ist eine Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einem geöffneten Zustand dargestellt.
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Die Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung 1 erstreckt sich entlang der Höhenachse H, einer senkrecht zu der Höhenachse H verlaufenden Längsachse L und einer senkrecht zu der Höhenachse H und der Längsachse L verlaufenden Breitenachse B.
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Die Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung 1 weist ein quaderförmiges Gehäuse 14 mit vier Wandelementen 14a, einem im Wesentlichen quadratischen oder rechteckigen Bodenelement 14b und einem (hier nicht dargestellten; gezeigt in 1b) Deckelelement 14c auf.
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Innerhalb des Gehäuses 14 ist eine Probenhalterungseinrichtung 2 mit einer Mehrzahl von Probenhalterungen 2a angeordnet, wobei die Probenhalterungseinrichtung 2 durch eine zweite Drehachse A2 drehbar mit dem Bodenelement 14b verbunden ist und relativ zu dem Gehäuse 14 drehbar ist. Die zweite Drehachse A2 verläuft senkrecht zu der Höhenachse H. Die Probenhalterungen 2a sind in einer sich senkrecht zu der Höhenachse H erstreckenden Ebene benachbart angeordnet, wobei sich die Ebene in der Längs- L und Breitenachse B erstreckt. In jede der Probenhalterungen 2a ist ein Probengefäß 2b einbringbar bzw. anordenbar, wobei die Probengefäße 2b entlang der Höhenachse H in die Probenhalterungen 2a einführbar bzw. entnehmbar sind. Die Probengefäße 2b sind dazu ausgebildet und vorgesehen, eine Flüssigkeitsprobe aufzunehmen. Jede Probenhalterung 2a ist unabhängig mit einem Probengefäß 2b bestückbar bzw. ist aus jeder Probenhalterung 2a unabhängig ein Probengefäß 2b entnehmbar. Bei den Probengefäßen 2b handelt es sich bevorzugt um Probenfläschchen aus Glas oder Kunststoff, welche mittels eines Deckels flüssigkeitsdicht verschließbar sind.
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Die Probenhalterungseinrichtung 2 ist kreisförmig ausgebildet (sog. „Rondell“) und weist außenumfänglich Stufenelemente 13 auf, die in regelmäßigen Abständen angeordnet sind. Benachbart zu einem Wandelement 14a ist eine Mitnehmereinrichtung 9 angeordnet, welche dazu ausgebildet und vorgesehen ist, die Probenhalterungseinrichtung 2 in Richtung R2 zu drehen bzw. zu rotieren (hier gezeigt: gegen den Uhrzeigersinn), wobei ein Mitnehmerelement 9a der Mitnehmereinrichtung 9 mit jeweils einem der Stufenelemente 13 in Wirkkontakt steht, wobei das Mitnehmerelement 9a mittels eines damit mechanisch verbundenen Zylinderelements 9b, bevorzugt einem Druckluftzylinder, entlang der Breitenrichtung B (nach rechts) bewegbar ist; ein Federelement 9c, welches ebenfalls mit dem Mitnehmerelement 9a mechanisch verbunden ist, ist dazu ausgebildet und vorgesehen, das Mitnehmerelement 9a entlang der Breitenachse B (nach links) zu bewegen und dabei die Probenhalterungseinrichtung 2 um die zweite Drehachse A2 zu drehen. Das Mitnehmerelement 9a ist entlang der Richtung M1 bewegbar.
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Ferner weist die Probenhalterungseinrichtung 2 fünf Führungselemente 10a-e auf, welche sich ausgehend von der Probenhalterungseinrichtung 2 entlang der Höhenachse (H) nach oben erstrecken. Die Führungselemente 10a-e sind dazu ausgebildet und vorgesehen, nach jeder vollen Umdrehung der Probenhalterungseinrichtung 2 um die zweite Drehachse A2 mit einem Abfüllarmelement 5 einer Abfülleinrichtung 3 (mehr dazu im Folgenden) in Wirkkontakt zu treten und um eine erste Drehachse A1 (mehr dazu im Folgenden) zu drehen und somit eine Position weiterzudrehen, wobei gemäß der gezeigten Ausführungsform sechs mögliche Positionen des Abfüllarmelements 5 möglich sind (eine Position pro Führungselement 11).
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Weiterhin ist ein Ablaufelement 11 vorgesehen, welche der sechsten/äußersten Position entspricht, in die das Abfüllarmelement 5 bringbar ist. Das Ablaufelement 11 ist dazu vorgesehen, überschüssige Flüssigkeitsproben aufzunehmen und aus der Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung 1 zu transportieren.
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Weiterhin umfasst die Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung 1 eine Abfülleinrichtung 3, welche an einem Trägerelement 16 befestigt ist, welches wiederrum bevorzugt an dem Bodenelement 14b und der zweiten Drehachse A2 befestigt ist, wobei die Probenhalterungseinrichtung 2 um die zweite Drehachse A2 relativ zu der Abfülleinrichtung 3 drehbar ist. Die Abfüllleinrichtung 3 ist zumindest teilweise entlang der Höhenachse oberhalb der Probenhalterungseinrichtung 2 angeordnet. Die Abfülleinrichtung 3 ist dazu vorgesehen und ausgebildet, ein definiertes Volumen einer in die Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung 1 eingebrachten Flüssigkeitsprobe zu mindestens einer der Probenhalterungen der Mehrzahl von Probenhalterungen 2a zu transportieren bzw. die Flüssigkeitsprobe in ein in der Probenhalterung 2a angeordnetes Probengefäß 2b zu überführen. Bevorzugt weist die Abfülleinrichtung 3 einen Druckluftzylinder 17 auf, der mittels Druckluft betätigbar ist, wobei durch den Druckluftzylinder 17 ein Flüssigkeitstransport steuerbar ist (unterbrechbar/freigebbar).
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Die Abfülleinrichtung 3 umfasst ein plattenartiges Befestigungselement 4, welches starr mit dem Trägerelement 16 verbunden ist. An dem Befestigungselement 4 ist ein Abfüllelement 5 angeordnet, wobei das Abfüllarmelement 5 durch eine erste Drehachse A1 (hier nicht gezeigt) drehbar mit dem Befestigungselement 4 verbunden ist. Das Abfüllarmelement 5 ist relativ zu der Abfülleinrichtung 3 bzw. dem Befestigungselement 4 und der Probenhalterungseinrichtung 2 um die erste Drehachse A1 drehbar angeordnet. Weitere Ausführungen zu dem Abfüllarmelement 5 finden sich im Folgenden. Das Abfüllarmelement ist dabei um die erste Drehachse A1 in Richtung R1 in beide Richtungen drehbar.
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Die Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung 1 umfasst weiterhin eine Energieversorgungseinrichtung 12, welche benachbart zu einem Wandelement 14a angeordnet ist und an dem Bodenelement 14b befestigt ist. Die Energieversorgungseinrichtung 12 ist zumindest leistungselektronisch mit einer übergeordneten Recheneinheit der Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung 1, welche ebenfalls innerhalb des Gehäuses 14 angeordnet ist, verbunden.
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In 1b ist die Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung 1 gemäß 1a in einer perspektivischen Seitenansicht in einem geschlossenen Zustand gezeigt. Demzufolge ist das Deckelement 14c aufgesetzt, wobei das Deckelelement 14c die Wandelemente 14a kontaktiert und mittels Verschlusselementen 18 mit diesen lösbar verbunden ist.
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Des Weiteren sind in 1b zwei Ausnehmungen 19 zu erkennen, welche an einem der Wandelemente 14b des Gehäuses 14 vorgesehen sind und einen Zugang von außen in das Innere des Gehäuses 14 ermöglichen. Durch die Ausnehmungen 19 ist bevorzugt ein Schlauchelement, beispielsweise von einer Melkmaschine, in die Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung 1 einführbar und mit der Abfülleinrichtung 3 verbindbar, wodurch eine Flüssigkeitsprobe in die Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung 1 einbringbar und mittels der Abfülleinrichtung 3 nachvollziehbar in ein Probengefäß 2b überführbar ist.
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Das Bodenelement 14b weist seitlich ein Anschlusselement 15 auf. Das Anschlusselement 15 ist mit einer externen Einheit zumindest fluidisch verbindbar. Bevorzugt ist über das Anschlusselement Druckluft in die Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung 1 einbringbar, um die Mitnehmereinrichtung 9 (Zylinderelements 9b, bevorzugt ein Druckluftzylinder), die Abfülleinrichtung 3 (Druckluftzylinder 17) und einen Ein-/Ausschaltmechanismus (Zylinderelement 30, bevorzugt ein Druckluftzylinder; im Folgenden beschrieben) zu betätigen. Beispielsweise könnte das Anschlusselement 15 der Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung 1 bei einer Entnahme von Milchproben bei Melkvorgängen an einen Druckluftversorgung eines Melkroboters angeschlossen werden.
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In den 2a und 2b ist jeweils eine Detailansicht eines Befestigungselements 4 und eines damit verbundenen Abfüllarmelements 5 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt.
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In 2a ist eine seitliche Detailansicht dargestellt. Das Befestigungselement 4 ist plattenartig ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zu der Höhenachse H. Das Abfüllarmelement 5 weist ein erstes Ende 21a, ein zweites Ende 21b und ein die Enden 21a, 21b verbindenden Mittelabschnitt 22 auf. Das erste Ende 21a ist durch eine erste Drehachse A1 mit dem Befestigungselement 4 drehbar verbunden, wobei das Abfüllarmelement entlang der Höhenachse H unterhalb des Befestigungselements 4 angeordnet ist. Die erste Drehachse A1 verläuft parallel zur Höhenachse H.
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Gemäß der gezeigten Ausführungsform ist das erste Ende 21a als Drehzylinder ausgebildet, welcher hohl ist. Das zweite Ende 21b ist entlang der Höhenachse H nach unten verlängert, wobei das zweite Ende 21b des Abfüllarmelements dazu ausgebildet und vorgesehen ist, mit den Führungselementen 10a-e der Probenhalterungseinrichtung 2 bei einer Drehung R2 in Wirkkontakt zu treten, wodurch das Abfüllarmelement 5 um die erste Drehachse A1 gedreht wird. Der Mittelabschnitt 22 weist an einer ersten Oberfläche 5a ein erstes Erfassungselement 8a, ein zweites Erfassungselement 8b und ein drittes Erfassungselement 8c auf. Das erste Erfassungselement 8a ist in einem ersten (radialen) Abstand D1 von der ersten Drehachse A1 angeordnet. Das zweite Erfassungselement 8b ist in einem zweiten (radialen) Abstand D2 von der ersten Drehachse A1 angeordnet. Das dritte Erfassungselement 8c ist in einem dritten (radialen) Abstand D3 von der ersten Drehachse A1 angeordnet. Die Abstände D1, D2, D3 bleiben bei einer Drehung des Abfüllarmelements 5 um die erste Drehachse A1 konstant. Das Abfüllarmelement 5 weist weiterhin eine der Probenhalterungseinrichtung 2 zugewandte zweite Oberfläche 5b auf. Die zweite Oberfläche 5b liegt der ersten Oberfläche 5a gegenüber und die Oberfläche 5a, 5b verlaufen parallel. Gemäß der gezeigten Ausführungsform sind die Erfassungselemente 8a-c auf einer Geraden angeordnet.
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Weiterhin ist ein Schlauchelement 20 gezeigt, welches durch das erste Ende 21a (hohler Drehzylinder) hindurch, an dem Mittelabschnitt 22, gehalten durch ein Halterelement 23 des Mittelabschnitts 22, vorbei zu dem zweiten Ende 21b verläuft. Das Schlauchelement 20 ist dazu ausgebildet und vorgesehen, eine Flüssigkeitsprobe (von dem ersten Ende 21a über das Schlauchelement 20 durch die Ausnehmungen 19, beispielsweise angeschlossen an einen Melkroboter) zu dem zweiten Ende 21b zu transportieren, wobei die Flüssigkeitsprobe an bzw. über das zweite Ende 21b in ein entlang der Höhenachse H darunter in einer Probenhalterung 2a angeordnetes Probengefäß 2b zu überführen.
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Die 2b zeigt eine Detailansicht von oben eines Befestigungselements 4 und eines Abfüllarmelements 5 gemäß einer Ausführungsform, wie in 2a gezeigt. Die gestrichelt dargestellten Elemente sind entlang der Höhenachse H unterhalb des Befestigungselements 4 angeordnet. Ferner ist die Rotationsrichtung R1 des Abfüllarmelements 5 um die erste Drehachse A1 gezeigt. Die Form des Befestigungselements 4 soll nicht auf die gezeigte Form beschränkt sein.
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In den 3a und 3b sind Detailansichten des Abfüllarmelements 5 gezeigt, wobei in 3a eine Seitenansicht und in 3b eine Draufsicht dargestellt sind.
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In den 3a und 3b ist jeweils kein Schlauchelement 20 gezeigt. An dem ersten Ende 21a und an dem zweiten Ende 21b ist jeweils eine Öffnung 24 ausgebildet, welche zur Durchführung des Schlauchelements 24 vorgesehen sind. Die Öffnungen 24 verlaufen jeweils entlang der Höhenachse H.
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In 4 ist ein Platinenelement 6 der Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung 1 im Detail entlang der Höhenachse H von unten (aus Richtung der Probenhalterungseinrichtung 2) dargestellt. Das Platinenelement 6 ist entlang der Höhenachse H zwischen dem Befestigungselement 4 und dem Abfüllarmelement 5 angeordnet, wobei das Platinenelement 6 starr mit dem Befestigungselement 4 verbunden ist. Das Abfüllarmelement 5 ist relativ zu dem Platinenelement 6 um die erste Drehachse A1 drehbar. Das Platinenelement 6 weist eine erste Oberfläche 6a auf, die dem Abfüllarmelement 5 zugewandt ist, und eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende und parallel verlaufende zweite Oberfläche 6b, welche dem Befestigungselement 4 zugewandt ist.
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Auf der ersten Oberfläche 6a sind eine Recheneinheit 25, eine - bevorzugt als Batterie ausgebildete - Energiespeichereinheit 26 und ein Schalterelement 27 angeordnet. Das Schalterelement 27 ist zumindest signaltechnisch mit der Recheneinheit 25 verbunden. Die Energiespeichereinheit 26 ist zumindest leistungselektronisch mit der Recheneinheit 25 verbunden. Bei der Recheneinheit 25 handelt es sich bevorzugt um einen Prozessor, Mikrocontroller oder dergleichen.
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Das Schalterelement 27 ist dazu ausgebildet und vorgesehen, die Positionsbestimmung des Abfüllarmelements 5 zu aktivieren bzw. zu deaktivieren. Das Schalterelement 27 ist von einem ersten Zustand O1 in einen zweiten Zustand O2 und umgekehrt überführbar, wobei ein Stromkreis in dem ersten Zustand O1 geschlossen ist und die Positionsbestimmung somit aktiv. In dem zweiten Zustand O2 des Schalterelements 27 ist der Stromkreis geöffnet und die Positionsbestimmung des Abfüllarmelements 5 somit deaktiviert. Bevorzugt sind die Recheneinheit 25 und die Sensoren 7a-f nur funktionsfähig, wenn sich das Schalterelement in dem ersten Zustand O1 befindet.
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Weiterhin sind auf der ersten Oberfläche 6a ein erster Sensor 7a, ein zweiter Sensor 7b, ein dritter Sensor 7c, ein vierter Sensor 7d, ein fünfter Sensor 7e und ein sechster Sensor 7f angeordnet. Dabei sind der erste 7a, zweite 7b, dritte 7c und vierte Sensor 7d auf einem ersten Kreisbogen K1 angeordnet. Der erste Kreisbogen K1 verläuft mit dem ersten radialen Abstand D1 zu der ersten Drehachse A1 um die erste Drehachse A1, d.h. anders gesagt, der erste Kreisbogen K1 bzw. die erste Kreisbahn K1 weist den Radius D1 vom Mittelpunkt A1 auf.
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Weiterhin ist der fünfte Sensor 7e auf einem zweiten Kreisbogen K2 angeordnet. Der zweite Kreisbogen K2 verläuft mit dem zweiten radialen Abstand D2 zu der ersten Drehachse A1 um die erste Drehachse A1, d.h. anders gesagt der zweite Kreisbogen K1 bzw. die zweite Kreisbahn K1 weist den Radius D2 vom Mittelpunkt A1 auf. Ferner ist der sechste Sensor 7f auf einem dritten Kreisbogen K3 angeordnet. Der dritte Kreisbogen K3 verläuft mit dem dritten radialen Abstand D3 zu der ersten Drehachse A1 um die erste Drehachse A1, d.h. anders gesagt der dritte Kreisbogen K1 bzw. die dritte Kreisbahn K1 weist den Radius D3 vom Mittelpunkt A1 auf. Es gilt A1 < A2 < A3. Die Kreisbögen bzw. Kreisbahnen K1, K2, K3 sind imaginär.
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Weiterhin weist das Platinenelement 6 eine Aussparung 28 auf, die entlang der Höhenachse H durch das Platinenelement 6 verläuft, und welche bevorzugt kreisrund ausgebildet ist. Die Aussparung 28 ist dazu ausgebildet und vorgesehen, die erste Drehachse A1 bzw. das erste Ende 21 a des Abfüllarmelementes 6 aufzunehmen. Die Sensoren 7a-f sind zumindest signaltechnisch mit der Recheneinheit verbunden und dazu ausgebildet und vorgesehen, Sensordaten an die Recheneinheit zu senden bzw. zu übermitteln, wobei die Recheneinheit dazu ausgebildet und vorgesehen ist, die Sensordaten von den Sensoren 7a-f zu empfangen. die Sensoren 7a-f sind bevorzugt als Hall-Sensoren ausgebildet.
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Die 5 zeigt eine Ansicht von unten auf das Platinenelement 6 aus 4 mit dem angeordneten Anfüllarmelement 5, wobei das Abfüllarmelement 5 in verschiedenen möglichen Positionen P1-P6 dargestellt ist. Die Positionen P1-P6 sind dabei bevorzugt vorbestimmt, d.h. das Abfüllarmelement ist durch die Führungselemente 10a-e ausschließlich in die Positionen P1-P6 überführbar. Anders gesagt findet ausschließlich ein Transport von Flüssigkeitsproben statt bzw. wird nur eine Flüssigkeitsprobe in die Probengefäße 2b überführt, wenn sich das Abfüllarmelement 5 in einer der Positionen P1-P6 befindet.
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In der Position P1 des Abfüllarmelements 5 sind das dritte Erfassungselement 8c und der sechste Sensor 7f zumindest teilweise deckungsgleich angeordnet. In der Position P1 ist das dritte Erfassungselement 8c durch den sechsten Sensor 7f erfassbar bzw. detektierbar, wobei durch den sechsten Sensor 7f entsprechende Sensordaten an die Recheneinheit 25 übermittelbar sind.
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In der Position P2 des Abfüllarmelements 5 sind das zweite Erfassungselement 8b und der fünfte Sensor 7e zumindest teilweise deckungsgleich angeordnet. In der Position P2 ist das zweite Erfassungselement 8b durch den fünften Sensor 7e erfassbar bzw. detektierbar, wobei durch den fünften Sensor 7e entsprechende Sensordaten an die Recheneinheit 25 übermittelbar sind.
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In der Position P3 des Abfüllarmelements 5 sind das erste Erfassungselement 8a und der erste Sensor 7a zumindest teilweise deckungsgleich angeordnet. In der Position P3 ist das erste Erfassungselement 8a durch den ersten Sensor 7a erfassbar bzw. detektierbar, wobei durch den ersten Sensor 7a entsprechende Sensordaten an die Recheneinheit 25 übermittelbar sind.
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In der Position P4 des Abfüllarmelements 5 sind das erste Erfassungselement 8a und der zweite Sensor 7b zumindest teilweise deckungsgleich angeordnet. In der Position P4 ist das erste Erfassungselement 8a durch den zweiten Sensor 7b erfassbar bzw. detektierbar, wobei durch den zweiten Sensor 7b entsprechende Sensordaten an die Recheneinheit 25 übermittelbar sind.
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In der Position P5 des Abfüllarmelements 5 sind das erste Erfassungselement 8a und der dritte Sensor 7c zumindest teilweise deckungsgleich angeordnet. In der Position P5 ist das erste Erfassungselement 8a durch den dritten Sensor 7c erfassbar bzw. detektierbar, wobei durch den dritte Sensor 7c entsprechende Sensordaten an die Recheneinheit 25 übermittelbar sind.
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In der Position P6 des Abfüllarmelements 5 sind das erste Erfassungselement 8a und der vierte Sensor 7d zumindest teilweise deckungsgleich angeordnet. In der Position P6 ist das erste Erfassungselement 8a durch den vierten Sensor 7d erfassbar bzw. detektierbar, wobei durch den vierten Sensor 7d entsprechende Sensordaten an die Recheneinheit 25 übermittelbar sind.
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In jeder Position P1-P6 des Abfüllarmelements 5 sind jeweils genau ein Sensor 7a-7f und ein Erfassungselement 8a-c zumindest teilweise deckungsgleich angeordnet, d.h. es ist jeweils genau ein Erfassungselement 8a-c durch einen Sensor 7a-f erfassbar bzw. detektierbar. Auf diese Weise lässt sich die Position P1-P6 des Abfüllarmelements 5 eindeutig bestimmen. Bevorzugt ist jedem Sensor 7a-7f eine Position P1-P6 zugeordnet, wobei diese Zuordnung beispielsweise durch die Recheneinheit 25 abrufbar ist. Durch die Anordnung der Sensoren 7a-7f auf mehreren Kreisbögen K1-K3 und die Anordnung mehrerer entsprechender Erfassungselemente 8a-8c, können mehrere Positionen sehr genau bestimmt werden. Auf lediglich einem Kreisbogen könnte der Platz für die Sensoren zu gering werden, um sich nicht gegenseitig zu beeinflussen und falsche Positionsbestimmungen nach sich zu ziehen.
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In den 6a-d ist ein Ein-/ Ausschaltmechanismus der Positionsbestimmung des Abfüllarmelements 5 gezeigt.
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In den 6a und 6b ist jeweils ein Ausschnitt des Platinenelements 6 aus der 4 in einer Seitenansicht dargestellt. In der 6c ist der Ausschnitt des Platinenelements 6 aus der 6a in einer Draufsicht entlang der Höhenachse H von oben dargestellt. In der 6d ist der Ausschnitt des Platinenelements 6 aus der 6b in einer Draufsicht entlang der Höhenachse H von oben dargestellt.
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Auf der zweiten Oberfläche 6b des Platinenelements 6, welche dem Befestigungselement 4 zugewandt ist, ist ein Aufsatzelement 33 angeordnet. An dem Aufsatzelement 33 ist ein, bevorzugt als Druckluftzylinder ausgebildetes, Zylinderelement 30 befestigt. Das Zylinderelement 30 ist mit einem Schlauchelement 29, welches bevorzugt Druckluft transportiert, fluidisch verbunden. Das Zylinderelement 30 weist ein Aktivierungselement 31 auf, welches senkrecht zur Höhenachse H translatorisch entlang Richtung M2 vor und zurück bewegbar ist. Dabei ist das Aktivierungselement 31 reversibel von einer ersten Position E1 in eine zweite Position E2 überführbar. Das Aktivierungselement 31 ist bevorzugt durch Anlegen einer Druckluft über das Schlauchelement 29 in die erste Position E1 überführbar, wobei das Aktivierungselement 31, wenn keine Druckluft zugeführt ist, in der zweiten Position E2 vorliegt. Ist die Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung 1 also beispielsweise über das Anschlusselement 15 mit einer externen Druckluftquelle fluidisch verbunden, geht das Aktivierungselement 31 von der zweiten Position E2 in die erste Position E1 über.
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Gemäß der in den 6a-d gezeigten Ausführungsform weist das Aktivierungselement 31 einen (permanent) Magneten 32 auf, welcher dazu ausgebildet und vorgesehen ist, das bevorzugt als Reedschalter ausgebildete, Schalterelement 32 zu aktivieren bzw. den Stromkreis bei räumlicher Nähe zu schließen.
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In der zweiten Position E2, wie in 6a und 6c gezeigt, ist das Aktivierungselement 31 entlang der Höhenachse H versetzt zu dem Schalterelement 27 angeordnet, d.h. bezogen auf die Höhenachse H nicht deckungsgleich. Befindet sich das Aktivierungselement 31 in der zweiten Position E2, befindet sich das Schalterelement 27 in dem zweiten Zustand O2, d.h. der Stromkreis ist offen.
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In der ersten Position E1, wie in 6b und 6d gezeigt, ist das Aktivierungselement 31 entlang der Höhenachse H zumindest teilweise deckungsgleich zu dem Schalterelement 27 angeordnet. Befindet sich das Aktivierungselement 31 in der ersten Position E1, befindet sich das Schalterelement 27 in dem ersten Zustand O1, d.h. der Stromkreis ist geschlossen.
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Durch das Aufsatzelement 33 ist das Schalterelement 27 auf einfache Weise von dem zweiten Zustand O2 in den ersten Zustand O1 (aktiv) überführbar und die Positionsbestimmung des Abfüllarmelements somit aktivierbar.
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In der 7 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Positionsbestimmung eines Abfüllarmelements 5 einer Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung 1 gemäß einer bevorzugten Ausfürhungsform der Erfindung dargestellt.
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Das Verfahren umfasst dabei die im Folgenden beschriebenen Schritte.
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In einem ersten Schritt S1 (entspricht Schritt a.) wird das Aktivierungselement 31 von der zweiten Position E2 in die erste Position E1 überführt. Dies erfolgt durch das Zylinderelement 30, wobei mittels des Schlauchelements 29 Druckluft angelegt wird. Dabei geht das Schalterelement 27 von dem zweiten zustand O2 in den ersten Zustand O1 über, wodurch ein Stromkreis, bevorzugt zwischen der Recheneinheit 25, den Sensoren 7a-f und der Energiespeichereinheit 26, geschlossen und die Positionsbestimmung damit aktiviert wird.
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In einem zweiten Schritt S2 (gemäß Schritt b.) werden die Recheneinheit 25 und die damit signaltechnisch verbundenen Sensoren 7a-f eingeschaltet. Bevorzugt bleiben die Recheneinheit 25 und die damit signaltechnisch verbundenen Sensoren 7a-f für ein vorbestimmtes Zeitintervall eingeschaltet, wobei das Zeitintervall bevorzugt 1 s, weiter bevorzugt 50 ms, besonders bevorzugt 25 ms und insbesondere bevorzugt 10 ms beträgt.
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In einem weiteren Schritt S3 (entspricht Schritt c.) wird eines der an dem Abfüllarmelement 5 angeordneten Erfassungselemente 8a-c durch einen der an dem Platinenelement 6 vorgesehenen Sensoren 7a-f erfasst bzw. detektiert, wobei ein Sensor 7a-f ein Erfassungselement 8a-c erfassen kann, wenn der Sensor 7a-c und das entsprechende Erfassungselement 8a-c zumindest teilweise bezogen auf die Höhenachse H deckungsgleich angeordnet sind. Der Sensor 7a-f, der eines der Erfassungselemente 8a-c erfasst, sendet entsprechende Sensordaten an die Recheneinheit 25.
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In einem nächsten Schritt S4 (gemäß Schritt d.) empfängt die Recheneinheit 25 die Sensordaten des entsprechenden Sensors 7a-f und bestimmt anhand der Sensordaten die Position P1-P6 des Abfüllarmelements 5. Bei den Positionen P1-P6 des Abfüllarmelements 5 handelt es sich bevorzugt um vorbestimmte Positionen P1-P6, d.h. die Recheneinheit 25 kann den Sensordaten bzw. dem entsprechenden Sensor 7a-f eine der vorbestimmten Positionen zuordnen (beispielsweise ist die Zuordnung der Positionen P1-P6 zu den Sensoren 7a-f als abrufbare Information auf einer Speichereinheit der Recheneinheit 25 oder einer übergeordneten Recheneinheit hinterlegt). Ferner kann das Abfüllarmelement 5 nur eine der vorbestimmten Positionen P1-P6 einnehmen, wodurch die Position P1-P6 des Abfüllarmelements 5 in jeder Position P1-P6 erfassbar ist.
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In einem Schritt S5 (entspricht Schritt e.) wird die in Schritt d. bestimmte Position P1-P6 des Abfüllarmelements 5 gespeichert, bevorzugt auf der Speichereinheit der Recheneinheit 25.
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Anschließend wird in einem Schritt S6 (entspricht Schritt f.) die in Schritt S5 bestimmte Position P1-P6 durch die Recheneinheit 25 an eine übergeordnete Recheneinheit der Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung 1 gesendet. Die Recheneinheit 25 weist hierfür bevorzugt eine Übertragungseinheit auf.
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Abschließend wird in einem Schritt S7 (gemäß Schritt g.) die Recheneinheit 25 und die signaltechnisch verbundenen Sensoren 7a-f abgeschaltet.
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Bevorzugt werden die Schritte S2 bis S7 jeweils nach einem vorbestimmten Zeitintervall wiederholt. Bevorzugt wird bei einer wiederholten Durchführung ein zusätzlicher Schritt S4.2. nach dem Schritt S4 und vor dem Schritt S5 ausgeführt:
- S4.2. Vergleichen der wiederholt bestimmten Position des Abfüllarmelements 5 in Schritt S4 mit der zuvor in Schritt S5 gespeicherten bestimmten Position des Abfüllarmelements 5.
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Bevorzugt werden die Schritte S5 und S6 nur wiederholt, wenn sich die bestimmten Positionen des Abfüllarmelements 5 anhand des Vergleichs in Schritt S4.2 unterscheiden. Wird jedoch in Schritt S4.2 festgestellt, dass sich die Position des Abfüllarmelements 4 nicht geändert hat, werden die Schritt S5 und S6 nicht wiederholt. Die Recheneinheit 25 wird dann nach dem Schritt S4.2 gemäß Schritt S7 wieder abgeschaltet.
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Bevorzugt kann das vorbestimmte Zeitintervall nach welchem die Schritte S2 bis S7 wiederholt werden, 30 Sekunden, weiter bevorzugt 20 Sekunden und besonders bevorzugt 10 Sekunden betragen.
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Bevorzugt kann ein weiterer Schritt S1.2 durchgeführt werden: Überführen des Aktivierungselements 31 von der ersten Position E1 in die zweite Position E2 und dadurch Überführen des Schalterelements 27 von dem ersten Zustand O1 in den zweiten Zustand O2, wodurch der Stromkreis geöffnet wird. Der Schritt S1.2 erfolgt bevorzugt unabhängig von den Schritten S2 bis S7, wenn die Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung 1 ausgeschaltet bzw. deaktiviert wird. Der Schritt S1.2 erfolgt bevorzugt, wenn die Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung 1 von der externen Druckluftquelle, die über das Anschlusselement 15 zugeführt wird, getrennt wird.
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Die verschiedenen Ausführungsformen mit all ihren Merkmalen sind dabei beliebig kombinierbar und austauschbar.
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Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Flüssigkeitsprobennahmevorrichtung
- 2
- Probenhalterungseinrichtung
- 2a
- Probenhalterung
- 2b
- Probengefäß
- 3
- Abfülleinrichtung
- 4
- Befestigungselement
- 5
- Abfüllarmelement
- 5a
- erste Oberfläche des Abfüllarmelements
- 5b
- zweite Oberfläche des Abfüllarmelements
- 6
- Platinenelement
- 6a
- erste Oberfläche des Platinenelements
- 6b
- zweite Oberfläche des Platinenelements
- 7a-f
- Sensor
- 8a-c
- Erfassungselement
- 9
- Mitnehmereinrichtung
- 10a-e
- Führungselement
- 11
- Ablaufelement
- 12
- Energieversorgungseinrichtung
- 13
- Stufenelement
- 14
- Gehäuse
- 14a
- Wandelement
- 14b
- Bodenelement
- 14c
- Deckelelement
- 15
- Anschlusselement
- 16
- Trägerelement
- 17
- Druckluftzylinder
- 18
- Verschlusselement
- 19
- Ausnehmung
- 20
- Schlauchelement
- 21a
- erstes Ende des Abfüllarmelements
- 21b
- zweites Ende des Abfüllarmelements
- 22
- Mittelabschnitt des Abfüllarmelements
- 23
- Halterelement
- 24
- Öffnung
- 25
- Recheneinheit
- 26
- Energiespeichereinheit
- 27
- Schalterelement
- 28
- Aussparung
- 29
- Schlauchelement
- 30
- Zylinderelement
- 31
- Aktivierungselement
- 32
- Magnet
- 33
- Aufsatzelement
- A1
- erste Drehachse
- A2
- zweite Drehachse
- D1-3
- Abstand
- K1-3
- Kreisbogen
- R1, R2
- Rotationsrichtung
- M1, M2
- Bewegungsrichtung
- O1, O2
- Zustände des Schalterelements
- E1, E1
- Positionen des Aktivierungselements
- P1-6
- Positionen des Abfüllarmelements
- H
- Höhenachse
- L
- Längsachse
- B
- Breitenachse
