DE19854919A1

DE19854919A1 - Work place for microbiological tests

Info

Publication number: DE19854919A1
Application number: DE1998154919
Authority: DE
Inventors: Guenter Neumann; Peter Neumann
Original assignee: Luigs & Neumann Feinmechanik U
Current assignee: Luigs & Neumann Feinmechanik U
Priority date: 1998-11-27
Filing date: 1998-11-27
Publication date: 2000-06-15
Also published as: AU3035100A; WO2000033086A1

Abstract

A workstation for microbiological tests contains a dispenser head for receiving and dosing small samples of liquids. Said dispenser head is mounted on a cross member and can be displaced in a vertical and horizontal direction by means of regulating motors. The cross member is connected to a base plate by mounting columns, said base plate also supporting a sample container which can be displaced crosswise in relation to the dispenser head, for supplying a sample, and an object support onto which the dosed samples are output. The samples can be collected and deposited fully automatically and with a high degree of precision. The base plate also supports additional units such as a cleaning bath for the capillaries of the dispenser head and a position calibration unit and an optical control unit for the capillaries.

Description

Die Erfindung betrifft einen Arbeitsplatz für mikrobiologische Untersuchungen mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebe nen Merkmalen.The invention relates to a workplace for microbiological Investigations with the specified in the preamble of claim 1 characteristics.

Für mikrobiologische Untersuchungen werden häufig kleine dosier te Mengen des zu untersuchenden Materials mit Hilfe einer Pipet te oder Kapillare auf einen Objektträger aufgebracht, um bei spielsweise mit anderen Materialien in Wechselwirkung zu treten oder anderweitigen Behandlungen oder Untersuchungen unterworfen zu werden. Arbeitsplätze für solche mikrobiologischen Untersu chungen wurden bisher von Fall zu Fall aus einzelnen Komponenten zusammengestellt, deren wichtigste ein Manipulator ist, mit dem sich die erforderlichen minimalen Bewegungen reproduzierbar aus führen lassen. Die übrigen Komponenten wurden mehr oder weniger willkürlich an geeigneten Stellen plaziert und fixiert.Small doses are often used for microbiological tests quantities of the material to be examined using a pipet te or capillary applied to a slide to at interact with other materials, for example or subjected to other treatments or examinations to become. Jobs for such microbiological studies So far, individual components have been used on a case-by-case basis compiled, the most important of which is a manipulator with which the required minimal movements are reproducible let lead. The remaining components were more or less arbitrarily placed and fixed in suitable places.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen kompletten Arbeitsplatz für mikrobiologische Untersuchungen, insbesondere gentechnische Arbeiten, zu schaffen, der die hierzu erforderli chen Einrichtungen bereits betriebsfähig und in zweckmäßiger An ordnung zueinander für alle einschlägigen Arbeiten enthält, so daß keine zeitaufwendigen Umbauten zwischen verschiedenen Unter suchungen oder Experimenten erforderlich sind.The invention is based on the object, a complete Work place for microbiological tests, in particular genetic engineering work to create the necessary Chen facilities already operational and in a suitable manner contains order to each other for all relevant work, so that no time-consuming conversions between different sub searches or experiments are required.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale belöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprü chen gekennzeichnet.This object is achieved by the features specified in claim 1 relieved. Further developments of the invention are in the dependent claims Chen marked.

Die Verfahrbarkeit des Dispenserkopfes zwischen einer Probenan lieferungsstelle, an welcher die zu untersuchenden Proben in einer dort positionierbaren Schale zugeführt werden, und einer Probenabgabestelle, an welcher dosierte Proben auf einen Objekt träger ausgegeben werden, ermöglicht ein rasches gezieltes Ar beiten, welches durch entsprechende Steuerung auch automatisiert werden kann. Werden die Proben in Microwell-Platten zugeführt, die sich durch eine Vielzahl kleiner Vertiefungen zur Aufnahme einzelner Proben auszeichnen, dann kann beispielsweise bei Ver wendung eines Dispenserkopfes mit einer Reihenanordnung von Ka pillaren oder Pipetten, vorzugsweise piezoelektrischen Mikro pipetten, eine entsprechende Anzahl von Proben gleichzeitig aus mehreren Vertiefungen der Microwell-Platte entnommen werden, was durch exakte Positionierung der Pipetten gegenüber den Vertie fungen, also des Dispenserkopfes gegenüber der Platte möglich ist, und diese Proben werden durch Verfahren des Dispenserkopfes zum Objektträger transportiert und können dort in exakter Dosie rung an genau definierbaren Positionen ausgegeben werden.The movability of the dispenser head between a sample delivery point at which the samples to be examined in a tray that can be positioned there, and one Sample delivery point, at which dosed samples on an object spent carrier, enables a quick targeted Ar work, which is automated by appropriate control can be. If the samples are fed into microwave plates, which are characterized by a multitude of small recesses for reception individual samples, then for example at Ver application of a dispenser head with a row arrangement of Ka pillaren or pipettes, preferably piezoelectric micro pipette out a corresponding number of samples simultaneously several wells of the microwave plate are removed, what through exact positioning of the pipettes in relation to the vertical the dispenser head opposite the plate and these samples are made by dispensing head procedures transported to the microscope slide and there can be in exact doses output at precisely definable positions.

Sollen beispielsweise mehrere Substanzen auf dem Objektträger zusammengebracht werden, so läßt sich dies punktgenau erreichen, auch wenn eine Mehrzahl von Proben gleichzeitig auf einem Ob jektträger bearbeitet werden sollen. Die im Bewegungsbereich des Dispenserkopfes angeordnete Positionskalibriereinheit erlaubt ein exaktes Einjustieren der aus den Pipetten austretenden Tröpfchen, so daß diese an genau definierten Entladepositionen auf dem Objektträger abgelegt werden. Ein ebenfalls im Bewe gungsbereich des Dispenserkopfes vorgesehenes Spülbad erlaubt eine Reinigung der Pipetten zwischen den Entnahmen unterschied licher Proben, so daß sich unerwünschte Vermischungen oder Ver unreinigungen der von den Pipetten aufgenommenen und abgegebenen Substanzen vermeiden lassen.For example, several substances should be on the slide brought together, this can be achieved precisely, even if a plurality of samples are simultaneously on an ob slide should be processed. The in the range of motion of the Dispenser head arranged position calibration unit allowed an exact adjustment of those emerging from the pipettes Droplets, so that these at precisely defined unloading positions placed on the slide. One also in motion area of the dispenser head allowed a cleaning of the pipettes differentiated between the withdrawals Licher samples, so that unwanted mixing or Ver impurities in the pipettes picked up and dispensed Have substances avoided.

Die Steuerung der Bewegungen des Dispenserkopfes in horizontaler und vertikaler Richtung für Probenentnahme, Probentransport und Probenabgabe, läßt sich mit Hilfe von Regelschaltungen für die entsprechenden Einstellmotoren sehr exakt durchführen, so daß sich die gewünschten Positionen mit höchster Genauigkeit repro duzierbar anfahren lassen.The control of the movements of the dispenser head in horizontal and vertical direction for sampling, sample transport and Sample delivery can be done with the help of control circuits for the carry out corresponding adjustment motors very precisely, so that repro the desired positions with maximum accuracy can be started

Im Interesse einer rationellen Durchführung einer Vielzahl von ähnlichen Arbeiten kann der erfindungsgemäße Arbeitsplatz eine Objektträgereinheit für eine Vielzahl von Objektträgern aufwei sen, beispielsweise in Form eines Karussells oder Drehtellers, bei dessen schrittweiser Rotation sich verschiedene Objektträger nacheinander in den Abgabebereich des Dispenserkopfes bringen lassen. Sieht man eine zusätzliche Verschiebbarkeit des Drehtel lers quer zur Transportrichtung des Dispenserkopfes vor, so läßt sich die Anzahl der Abgabepositionen der Pipetteninhalte ver vielfachen, da beispielsweise bei einer Reihenanordnung von Pipetten oder Kapillaren dosierte Proben ebenfalls in einer Rei he auf dem Objektträger abgegeben werden, und wenn man diesen durch die erwähnte Querverschiebung um ein Stück versetzt, so kann man eine weitere Reihe von Proben neben der ersten ablegen usw., bis das Fassungsvermögen des Objektträgers erreicht ist. Durch eine Auswechselbarkeit des Drehtellers kann praktisch kontinuierlich gearbeitet werden, da ein Drehteller mit gefüllten Objektträgern zur weiteren Behandlung abgenommen und durch einen neuen ersetzt werden kann, dessen Objektträger dann unmittelbar wieder neue Proben aufnehmen können.In the interest of the rational implementation of a large number of The work according to the invention can perform similar work Slide unit for a variety of slides sen, for example in the form of a carousel or turntable, with its gradual rotation different slides bring one after the other into the dispensing area of the dispenser head to let. One sees an additional displaceability of the rotary part lers transverse to the transport direction of the dispenser head, so lets the number of delivery positions of the pipette contents changes multiples, for example in the case of a row arrangement of Pipettes or capillaries also dispense samples in a row hey on the Slides are given, and if you go through the one can offset the above-mentioned transverse displacement place another row of samples next to the first, etc. until the capacity of the slide has been reached. By a Interchangeability of the turntable can be practically continuous be worked as a turntable with filled slides removed for further treatment and replaced by a new one can then be immediately replaced with new slides Can take samples.

Zweckmäßig ist auch die Anordnung einer optischen Kontrollein heit im Bewegungsbereich des Dispenserkopfes zur Kontrolle der Position der Pipettenspitzen, um etwaige Abweichungen von einer Sollage bei der Regelung der Motoren zu berücksichtigen und da durch sicherzustellen, daß die Pipetten die gewünschten Positio nen exakt anfahren. Eine solche Kontrolleinheit kann zweckmäßi gerweise auch die Möglichkeit einer Beobachtung der aus den Pi petten austretenden Tröpfchen, einschließlich photographischer Protokollierung umfassen, um auf diese Weise feststellen zu kön nen, ob die Tröpfchenabgabe ordnungsgemäß vor sich geht oder möglicherweise durch Verschmutzung der Pipetten unkontrollierte Verhältnisse eingetreten sind, welche eine exakte Dosierung be einträchtigen. Auch läßt sich die genaue Ausrichtung mehrerer Pipetten auf diese Weise kontrollieren.The arrangement of an optical control is also expedient unit in the movement area of the dispenser head to control the Position of the pipette tips to avoid any deviations from a To take the target position into account when regulating the motors and there by ensuring that the pipettes have the desired position start exactly. Such a control unit can expediently It is also possible to observe the Pi pette droplets, including photographic Include logging to help determine this whether the droplet delivery is proceeding properly or possibly uncontrolled due to contamination of the pipettes Circumstances have occurred which are an exact dosage compromise. The exact alignment of several can also be Check the pipettes in this way.

Eine zweckmäßige Ausbildung der Traverse für eine exakte Führung des Dispenserkopfes besteht darin, zwei parallele Führungswellen für die Lagerung des Dispenserkopfes vorzusehen, wobei der Dis penserkopf an einer Führungswelle höhenstabil aufgehängt ist und an der anderen Führungswelle seitenstabil geführt wird. Die Auf hängung kann zweckmäßigerweise über im Winkel angeordnete Kugel führungen oder Walzen erfolgen, mit denen der Dispenserkopf an der beispielsweise oberen Führungswelle hängt, während zwei bei derseits der unteren Führungswelle vorgesehene Kugelführungen oder Walzen verhindern, daß der Dispenserkopf um die obere Welle pendelt. Diese Anordnung kann auch vertauscht werden. Parallel zu den beiden Führungswellen kann eine Antriebsspindel angeord net sein, die, ggf. über ein spielfrei arbeitendes Getriebe, von einem Einstellmotor angetrieben wird und in eine Einstellmutter des Dispenserkopfes spielfrei eingreift, so daß sich dieser durch Drehung der Antriebsspindel feinfühlig verschieben läßt.Appropriate training of the crossbeam for precise guidance the dispenser head consists of two parallel guide shafts to provide for the storage of the dispenser head, the dis penserkopf is suspended from a guide shaft at a stable height and is guided on the other guide shaft with lateral stability. The on Suspension can be conveniently arranged through an angle ball guides or rollers with which the dispenser head is attached the upper guide shaft, for example, hangs while two at ball guides provided on the lower guide shaft or rollers prevent the dispenser head from wrapping around the top shaft commutes. This arrangement can also be interchanged. Parallel a drive spindle can be arranged for the two guide shafts be net, the, if necessary via a backlash-free gear, an adjusting motor is driven and into an adjusting nut of the dispenser head engages without play, so that this can be moved delicately by rotating the drive spindle.

Eine Variante des erfindungsgemäßen Arbeitsplatzes besteht dar in, die Traverse nicht an zwei auf einer Grundplatte verankerten Führungssäulen zu befestigen, sondern an einer drehbar gelager ten Führungssäule, die ein Schwenken der Traverse um einen Hori zontalwinkel erlaubt. Hierbei läßt sich die gesamte Traverse in ihrer Längsrichtung an der Montagesäule verschieben, um den an ihrem einen Ende angebrachten Dispenserkopf in die verschiedenen Arbeitspositionen zu bringen. Am anderen Ende der Traverse sitzt beispielsweise eine gewünschtenfalls automatisch arbeitende Greifvorrichtung für Probenbehälter, um beispielsweise die er wähnten Microwell-Platten von einer Anlieferungsstelle abzuneh men und in einen Schlitten einzusetzen, der dann in die ge wünschte Position verschoben wird, wo der Dispenserkopf die Pro ben entnehmen kann. Zu diesem Zweck kann die Montagesäule die Traverse in die jeweils erforderliche Lage schwenken, so daß der gesamte Arbeitsablauf noch weiter automatisiert werden kann. Die Erfindung sei nun anhand von in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zei gen:There is a variant of the workplace according to the invention in, the crossbar not anchored to two on a base plate Fasten guide columns, but on a rotatable bearing th guide column, which swivels the crossbar around a Hori Central angle allowed. Here, the entire traverse can be in move their longitudinal direction on the mounting column to the one end of the dispenser head into the different ones Bring work positions. Sitting at the other end of the traverse for example, an automatic one if desired Gripping device for sample containers, for example the one he thought microwell plates to be removed from a delivery point men and insert it into a sled, which is then inserted into the ge desired position is moved where the dispenser head the Pro ben can see. For this purpose, the mounting column can Swivel the crosshead into the required position so that the entire workflow can be automated even further. The invention will now be described in the accompanying drawings illustrated embodiments explained in more detail. It shows gene:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Arbeitsplatzes; Figure 1 is a schematic side view of an embodiment of the work station according to the invention.

Fig. 2 eine Draufsicht auf den in Fig. 1 veranschaulichten Arbeitsplatz; FIG. 2 is a top view of the work station illustrated in FIG. 1;

Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 3 shows a modified embodiment of the invention; and

Fig. 4A und B Details der Dispenserkopflagerung in der Tra verse. FIGS. 4A and B the details Dispenserkopflagerung in the Tra verse.

In Fig. 1 erkennt man eine Grundplatte 4, welche zwei Montage säulen 1.3 trägt, an denen wiederum eine Traverse 1.0 befestigt ist. Längs der Traverse kann ein Dispenserkopf 1.1 in Pfeilrich tung A mit Hilfe eines Einstellmotors 1.5 bewegt und genau posi tioniert werden. Ein weiterer Einstellmotor 1.4 erlaubt ein ge nau gesteuertes Anheben und Absenken des Dispenserkopfes 1.1 in Pfeilrichtung B. Zu diesem Zweck verdreht der Einstellmotor 1.4 eine Vierkantstange 1.8, welche im Dispenserkopf mit einem Ex zentermechanismus gekoppelt ist, der die Vertikalbewegung des Dispenserkopfes bewirkt. Die Längsverschiebung des Dispenserkop fes 1.1 erfolgt längs zweier Führungswellen 6.5 (siehe auch Fig. 4), an welchen der Dispenserkopf gelagert ist. Eine Antriebs spindel 6.6, die vom Einstellmotor 1.5 angetrieben wird, ver läuft parallel zu den Führungswellen 6.5 und greift in eine spielfrei im Dispenserkopf 1.1 gelagerte Mutter ein, so daß sich der Dispenserkopf bei Drehung der Antriebsspindel längs der Füh rungswellen verschieben läßt. Unten ragen aus dem Dispenserkopf 1.1 mehrere Pipetten oder Kapillaren 1.9 heraus, die im Dis penserkopf mit Pumpen zum Ansaugen von Material aus einem Pro benbehälter verbunden sind. In Fig. 1 you can see a base plate 4 , which carries two mounting columns 1.3 , to which in turn a crossbar 1.0 is attached. A dispenser head 1.1 can be moved along the traverse in the direction of arrow A with the aid of a setting motor 1.5 and can be positioned exactly. Another setting motor 1.4 allows a precisely controlled raising and lowering of the dispenser head 1.1 in the direction of arrow B. For this purpose, the setting motor 1.4 rotates a square rod 1.8 , which is coupled in the dispenser head with an eccentric mechanism which causes the vertical movement of the dispenser head. The longitudinal displacement of the Dispenserkop fes 1.1 takes place along two guide shafts 6.5 (see also FIG. 4), on which the dispenser head is mounted. A drive spindle 6.6 , which is driven by the adjusting motor 1.5 , runs parallel to the guide shafts 6.5 and engages in a play-free nut mounted in the dispenser head 1.1 , so that the dispenser head can be moved along the drive shaft when the drive spindle rotates. Below stand out from the dispenser head 1.1 several pipettes or capillaries 1.9 , which are connected in the dispenser head with pumps for sucking material from a sample container.

Im Bereich der linken Endstellung des Dispenserkopfes befindet sich unterhalb der Grundplatte, jedoch durch diese hindurch zu gänglich, eine optische Kontrolleinheit 5, mit Hilfe deren sich die Kapillaren 1.9 beobachten lassen. Bei Dispenserköpfen mit mehreren Kapillarenreihen läßt sich die Kapillarenausrichtung mit Hilfe einer Positionierachse 5.2 kontrollieren und gegebe nenfalls korrigieren. Die Beobachtung erfolgt durch ein Objektiv 5.1 mit Hilfe eines nicht veranschaulichten Umlenkspiegels.In the area of the left end position of the dispenser head, there is an optical control unit 5 below the base plate, but accessible through it, by means of which the capillaries 1.9 can be observed. In dispenser heads with several rows of capillaries, the alignment of the capillaries can be checked using a positioning axis 5.2 and corrected if necessary. The observation is carried out by a lens 5.1 with the aid of a deflection mirror, not shown.

Wie in Fig. 2 besser zu erkennen ist, befindet sich im Bewe gungsbereich des Dispenserkopfes ein Schlitten 2.0 mit einem Probenbehälter zur Zuführung der zu untersuchenden Proben. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sitzt in dem Schlitten als Probenbehälter eine Microwell-Schale 2.1, die eine Vielzahl von Vertiefungen für Proben enthält, die von den Kapillaren 1.9 des Dispenserkopfes 1.1 abgesaugt werden können. Dieser Probenbehäl ter ist in Richtung des Doppelpfeiles C quer zur Bewegungsrich tung des Dispenserkopfes verschiebbar, so daß die Proben nach einander unter die Kapillaren gefahren werden können, um von ihnen aufgesaugt zu werden. Die genaue Positionierung des Pro benbehälters 2.1 läßt sich mit Hilfe einer Regeleinrichtung 2.4 steuern, die beispielsweise mit einem Magnetstreifen arbeiten kann, der eine exakte Positionsabtastung und -bestimmung er laubt. Eine solche Meßeinrichtung wird im hier beschriebenen Beispiel auch für die Positionierung des Dispenserkopfes 1.1 benutzt, und für dessen Längsverschiebung ist ein Meßstreifen (Magnetstreifen) 1.2 in der Traverse 1.0 vorgesehen.As can be seen better in FIG. 2, a carriage 2.0 with a sample container for supplying the samples to be examined is located in the movement area of the dispenser head. In the exemplary embodiment shown, a microwell bowl 2.1 is seated in the carriage as a sample container, which contains a plurality of wells for samples that can be sucked off by the capillaries 1.9 of the dispenser head 1.1 . This Probenbehäl ter is displaceable in the direction of the double arrow C transversely to the direction of movement of the dispenser head, so that the samples can be moved one after the other under the capillaries to be sucked up by them. The exact positioning of the Ben container 2.1 can be controlled with the aid of a control device 2.4 , which can work, for example, with a magnetic stripe, which allows exact position sensing and determination. Such a measuring device is also used in the example described here for the positioning of the dispenser head 1.1 , and a measuring strip (magnetic strip) 1.2 is provided in the cross member 1.0 for its longitudinal displacement.

Man erkennt in den Fig. 1 und 2 ferner ein Bad 2.2, in wel ches die Kapillaren zur Reinigung eingetaucht werden können. Daneben ist eine Positionskalibriereinheit 2.3 vorgesehen, mit deren Hilfe sich die Kapillarposition genau eineichen läßt, da mit beim Arbeiten eventuelle Positionsabweichungen in den Posi tionierungsregelkreis als Korrekturgröße eingegeben werden kön nen und die gewünschten Positionen der Kapillaren tatsächlich exakt angefahren werden. It can be seen in FIGS. 1 and 2 further including a Bad 2.2, in wel ches the capillaries may be immersed for cleaning. In addition, a position calibration unit 2.3 is provided, with the help of which the capillary position can be precisely calibrated, since possible position deviations can be entered into the positioning control loop as a correction variable when working and the desired positions of the capillaries are actually approached exactly.

In den Fig. 1 und 2 sieht man auf der rechten Seite eine Ob jektträgereinheit 3.0 in Form eines Drehtellers 3.2, der aus wechselbar sein kann, wie der nach oben wegführende Pfeil F an deutet, und der eine sternförmige Anordnung von Objektträgern 3.1 trägt, die einzeln unter die Kapillaren 1.9 des Dispenser kopfes 1.1 gefahren werden können, wenn sich dieser in seiner rechten Position befindet. Der Drehteller 3.2 läßt sich mit Hil fe eines nicht eigens veranschaulichten Motors in Richtung des Doppelpfeils D drehen, um die einzelnen Objektträger 3.1 unter den Dispenserkopf zu bringen. Außerdem erlaubt der Antrieb 3.3 eine Querverschiebung in Pfeilrichtung E in kleinen Schritten, so daß auf einem Objektträger 3.1 eine ganze Anzahl paralleler Probentröpfchen aus den Kapillaren 1.9 in parallelen Reihen ab gesetzt werden können. Die Bewegungsrichtungen der verschiedenen Teile sind außer durch die Doppelpfeile in den Zeichnungen auch durch eine Pfeilspitze und ein Pfeilende als Kreise mit Punkt bzw. Kreuz angedeutet.In Figs. 1 and 2 can be seen on the right side a Whether jektträgereinheit 3.0 in the form of a turntable 3.2, which may be made exchangeable such as the indicated upwardly leading away arrow F, and carries a star-shaped arrangement of slides 3.1, the can be moved individually under the capillaries 1.9 of the dispenser head 1.1 when it is in its right position. The turntable 3.2 can be rotated with the help of a motor (not specifically illustrated) in the direction of the double arrow D in order to bring the individual slides 3.1 under the dispenser head. In addition, the drive 3.3 allows a transverse displacement in the direction of arrow E in small steps, so that a whole number of parallel sample droplets from the capillaries 1.9 can be placed in parallel rows from a slide 3.1 . In addition to the double arrows in the drawings, the directions of movement of the various parts are also indicated by an arrowhead and an arrow end as circles with a point or cross.

Eine gegenüber den Fig. 1 und 2 abgewandelte Ausführungsform zeigt Fig. 3. Die Montagesäule 1.3 ist hier in einem Schwenkla ger mit Drehantrieb 1.7 an der Grundplatte 4 gelagert, und die Traverse 1.0 ist mit ihren Führungswellen 6.5 in der Montagesäu le 13 verschiebbar gelagert, wobei die Verschiebebewegung wie derum mit Hilfe einer motorgetriebenen Antriebsspindel 6.6 er folgt, deren Spindelmutter in der Montagesäule 1.3 sitzt. Der Dispenserkopf 1.1 ist bei dieser Variante an einem Ende der Tra verse 1.0 angeordnet, während am anderen Ende eine automatische Greifvorrichtung 1.6 für Probenbehälter, etwa in Form der er wähnten Microwell-Platten vorgesehen ist. Durch Drehen der Mon tagesäule 1.3 kann je nach Erfordernis der Dispenserkopf 1.1 oder die Greifvorrichtung 1.6 an die gewünschte Position ge bracht werden. Die übrigen Teile dieser Ausführungsform entspre chen den bereits im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 erläu terten Elementen. A modified embodiment compared to FIGS. 1 and 2 is shown in FIG. 3. The mounting column 1.3 is mounted here in a swivel bearing with rotary drive 1.7 on the base plate 4 , and the cross member 1.0 is slidably mounted with its guide shafts 6.5 in the mounting column 13 , whereby the displacement movement as he follows with the help of a motor-driven drive spindle 6.6 , whose spindle nut sits in the mounting column 1.3 . The dispenser head 1.1 is arranged in this variant at one end of the verse 1.0 , while at the other end an automatic gripping device 1.6 is provided for sample containers, for example in the form of the microwell plates mentioned. By rotating the Mon day column 1.3 , the dispenser head 1.1 or the gripping device 1.6 can be brought to the desired position depending on the requirements. The remaining parts of this embodiment correspond to the elements already explained in connection with FIGS . 1 and 2.

Fig. 4 zeigt in zwei Darstellungen A und B das Schema der Lage rung des Dispenserkopfes 1.1 an den beiden Führungswellen 6.5, wobei die linke Figur A das Lagerschema von der Seite und die rechte Figur B im Schnitt veranschaulicht. Wie Figur B zeigt, hängt der Dispenserkopf 1.1 mit im Winkel zueinander angeordne ten Walzen- oder Kugelführungen 6.1 auf der oberen Führungswelle 6.5. Eine weitere Walzen- oder Kugelführung 6.2 rollt auf der Unterseite der oberen Führungswelle 6.5 ab, und diese Dreipunkt führung sorgt für die Grundfixierung des Dispenserkopfes. An der unteren Führungswelle 6.5 stützt sich der Dispenserkopf mit wei teren Kugel- oder Walzenführungen 6.3 bzw. 6.4 seitlich ab, so daß der Dispenserkopf auf der oberen Führungswelle nicht pendeln kann. In der rechten Figur B ist außerdem die Antriebsspindel 6.6 für den Längsvorschub des Dispenserkopfes eingezeichnet. Dieses Führungsprinzip läßt sich auch bei der Variante gemäß Fig. 3 anwenden, wobei die Walzen- oder Kugelführungen sowie die Spindelmutter dann in der Montagesäule 1.3 sitzen und die Füh rungswellen 6.5 bzw. die Antriebsspindel 6.6 durch sie hindurch laufen. Fig. 4 shows in two representations A and B the scheme of the position tion of the dispenser head 1.1 on the two guide shafts 6.5 , the left figure A illustrating the bearing scheme from the side and the right figure B in section. As Figure B shows, the dispenser head 1.1 hangs with angularly arranged roller or ball guides 6.1 on the upper guide shaft 6.5 . Another roller or ball guide 6.2 rolls on the underside of the upper guide shaft 6.5 , and this three-point guide ensures the basic fixation of the dispenser head. On the lower guide shaft 6.5 , the dispenser head is supported laterally with white ball or roller guides 6.3 or 6.4 , so that the dispenser head cannot swing on the upper guide shaft. The right spindle B also shows the drive spindle 6.6 for the longitudinal feed of the dispenser head. This guiding principle can also be used in the variant according to FIG. 3, the roller or ball guides and the spindle nut then sitting in the mounting column 1.3 and the guide shafts 6.5 and the drive spindle 6.6 running through them.

Weitere Erläuterungen ergeben sich aus der folgenden zusammen fassenden Beschreibung der einzelnen Baugruppen:Further explanations result from the following comprehensive description of the individual assemblies:

1. The traverse

Die Traverse 1.0 verfügt als Transferachse über einen Schrittmo torantrieb für die Positionierung des Dispenserkopfes 1.1 und einen Exzenterantrieb für das Absenken des Dispenserkopfes z. B. zur Probenaufnahme.The traverse 1.0 has a step motor as a transfer axis for positioning the dispenser head 1.1 and an eccentric drive for lowering the dispenser head z. B. for taking samples.

2. The dispenser head 1.1

Eine oder mehrere piezoelektrische Mikropipetten werden im Dis penserkopf aufgenommen und elektrisch kontaktiert.One or more piezoelectric micropipettes are used in the dis penserkopf recorded and electrically contacted.

Diese speziell gezogenen Kapillaren 1.9 mit einem aufgeklebten Piezoelement lassen sich separat ansteuern und geben nach Anle gen eines Stromes Mikrotropfen ab. Weitere nicht gezeigte An schlüsse der Kapillaren sind Druckanschlüsse für den Halte- so wie Ansaugdruck und zum Ausblasen bzw. Reinigen der Kapillaren.These specially drawn capillaries 1.9 with a glued-on piezo element can be controlled separately and release microdroplets after applying a current. Other connections of the capillaries, not shown, are pressure connections for the holding and suction pressure and for blowing out or cleaning the capillaries.

Der Dispenserkopf 1.1 wird auf dem Schlitten der Transferachse befestigt und kann in X-Richtung mit Hilfe des Motors 1.5 posi tioniert und über einen Exzenterantrieb (Motor 1.4) abgesenkt werden, z. B. zum Aufnehmen von Flüssigkeiten.The dispenser head 1.1 is attached to the slide of the transfer axis and can be positioned in the X direction with the help of the motor 1.5 and lowered via an eccentric drive (motor 1.4 ), for. B. for absorbing liquids.

3. Optical control unit 5.0

Mit der von unten über Spiegel eingekoppelten Optik läßt sich unter Zuhilfenahme einer stroboskopartigen Lichtquelle die Trop fenform, der Tropfenabriß vom Dispenser sowie die Tropfengröße, deren Volumen ca. 110 pL beträgt, bestimmen. Auch erhält man eine Aussage über defekte oder verstopfte Dispensereinheiten. Die motorische Y-Achse sowie die über Spiegel eingekoppelten Strahlengänge ermöglichen eine Kontrolle mehrerer hintereinander angeordneten Kapillaren 1.9.With the optics coupled in from below via a mirror, the dro fen shape, the tear-off from the dispenser and the droplet size, the volume of which is approx. 110 pL, can be determined with the aid of a stroboscopic light source. You also get a statement about defective or blocked dispenser units. The motor Y-axis and the beam paths coupled in via mirrors enable a control of several capillaries 1.9 arranged one behind the other.

4. Bath chamber

Die Badkammerachse positioniert in Y-Richtung (Pfeil C) die Microwell-Platten mit den Proben. In der hinteren Position (Rückzugsposition) der Badkammerachse ist die Microwell-Platte frei zugänglich für einen Bestückungsautomaten.The bath chamber axis positions the in the Y direction (arrow C) Microwell plates with the samples. In the rear position (Retraction position) of the bath chamber axis is the Microwell plate freely accessible for an automatic placement machine.

An der Vorderseite der Badkammerachse ist eine Spül- und Reini gungskammer (Bad 2.2) angebracht. Neben der Reinigungskammer ist die Positionskalibriereinheit 2.3 zum Ausmessen der Auftreff punkte der Tropfen befestigt. Die Ortskoordinaten der Tropfen sind aufgrund minimaler Fehlausrichtung der Dispenser nicht gleichzusetzen mit der Dispenserkopfposition. Somit wird zur genauen Positionierung der Tropfen die Ermittlung der Relativko ordinaten erforderlich. Eine hierfür geeignete Meßeinrichtung besteht aus zwei dünnen V-förmig gespannten Drähten, welche beim Auftreffen der Tropfen einen Schwingungsimpuls an einen elektro akustischen Sensor (Lautsprecher) weitergeben. Dieser Impuls wird elektronisch erfaßt. Die errechneten Differenzmaße zwischen Dispenserkopfachse, Referenzkoordinaten und Tropfenposition kön nen in den Positionierbefehl zum Aufbringen der Tropfen auf den Objektträger mit einberechnet werden.A rinsing and cleaning chamber (bath 2.2 ) is attached to the front of the bath chamber axis. In addition to the cleaning chamber, the position calibration unit 2.3 is attached for measuring the impact points of the drops. Due to the minimal misalignment of the dispensers, the location coordinates of the drops are not to be equated with the dispenser head position. It is therefore necessary to determine the relative coordinates for the exact positioning of the drops. A suitable measuring device consists of two thin V-shaped wires, which transmit an oscillation pulse to an electro-acoustic sensor (loudspeaker) when the drops strike. This pulse is recorded electronically. The calculated differential dimensions between the dispenser head axis, reference coordinates and drop position can be included in the positioning command for applying the drops to the slide.

5. Slide unit 3.0

Diese Einheit ist längs einer Y-Achse positionierbar, welche zusammen mit der X-Achse des Dispenserkopfes 1.1 jedes beliebige Tropfenraster auf einen Objektträger aufbringen kann. Der Dreh teller 3.2 ermöglicht das Fixieren mehrerer Objektträger 3.1 mittels z. B. Federkraft oder Unterdruck. Dieser Ring ist auch als Ganzes abnehmbar, so daß er z. B. für eine weitere Bearbei tung komplett umgesteckt werden kann.This unit can be positioned along a Y axis which, together with the X axis of the dispenser head 1.1, can apply any drop grid to a slide. The turntable 3.2 allows multiple slides 3.1 to be fixed by means of z. B. spring force or negative pressure. This ring is also removable as a whole, so that it can be used e.g. B. can be completely changed for further processing.

Alle Achsen sind motorisiert und mit einem Regelkreissystem ver sehen, damit die richtige Positionierung eingehalten und die Positionen dokumentiert werden können.All axes are motorized and ver with a control loop system see the correct positioning and the Positions can be documented.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Variante ist die Traverse mit der Montagesäule drehbar gelagert. An der Vorderseite der Tra verse befindet sich der Dispenserkopf 1.1 und an der Rückseite ein Greifmechanismus 1.6 für die Microwell-Platten 2.1. Somit kann diese Traverse auch die Funktion eines Bestückungsroboters übernehmen, der die Platten aus einem Magazin nimmt, auf der Badkammerachse positioniert und wieder in das Magazin zurück stellen kann.In the variant shown in Fig. 3, the crossbar with the mounting column is rotatably mounted. On the front of the traverse there is the dispenser head 1.1 and on the back a gripping mechanism 1.6 for the microwave plates 2.1 . This traverse can therefore also take on the function of a pick and place robot, which takes the plates out of a magazine, positions them on the bath chamber axis and can put them back in the magazine.

6. Storage

Zwei Kugelführungen 6.1 auf jeder Seite stellen eine prismenar tige Führung dar. Der Dispenserkopf liegt somit aufgrund des Eigengewichts auf der oberen Führungswelle 6.5 und wird mit ei ner durch Federn vorgespannten Kugelführung 6.2 gesichert. Als Verdrehschutz dient die untere Lagereinheit, bei der zwei Kugel führungen 6.3 als Festseite dienen und eine dritte Kugelführung 6.4 durch eine Federvorspannung das Spiel ausschaltet. Die Rol len der beiden Führungswellen können auch vertauscht sein.Two ball guides 6.1 on each side represent a prism-like guide. The dispenser head is therefore due to its own weight on the upper guide shaft 6.5 and is secured with a spring-loaded ball guide 6.2 . The lower bearing unit serves as protection against rotation, in which two ball guides 6.3 serve as a fixed side and a third ball guide 6.4 switches the play off by a spring preload. The roles of the two guide shafts can also be interchanged.

Die kompakte Bauweise und die Anordnung der beweglichen Achsen ermöglichen mit nur sechs motorischen Antrieben eine Vielzahl von Arbeitsgängen zu erledigen, z. B.The compact design and the arrangement of the movable axes enable a multitude with just six motor drives to complete operations, e.g. B.

1. Recording from the medium
2. Dispense from the medium
3. Flush the micropumps
4. Optical control of the function of the micropumps
5. Position calibration
6. Release position for changing the microwave plates
7. Positioning multiple targets (slides)
8. Dispense with any grid dimensions on the target.

Die Positioniergenauigkeit wird durch eine geschliffene Spindel, eine spielfrei einstellbare Kunststoffmutter und durch Verwen dung eines Regelkreises gewährleistet.The positioning accuracy is ensured by a ground spindle, a play-free adjustable plastic nut and by using guaranteed a control loop.

Das Führungssystem zum exakten Verfahren des Dispenserkopfes besteht aus geschliffenen und gehärteten Präzisionswellen und hochpräzisen Kugelführungen. Dieser Aufbau der Lagerungen er laubt eine kompakte, präzise geführte Lagerkonstruktion mit ei nem unlimitierten Fahrweg, ähnlich wie Kugelumlaufbuchsen, je doch mit höherer Präzision.The guidance system for the exact movement of the dispenser head consists of ground and hardened precision shafts and high-precision ball guides. This structure of the bearings he leaves a compact, precisely guided bearing construction with egg unlimited travel, similar to recirculating ball bushings, each but with higher precision.

Claims

1. Work station for microbiological examinations with a dispenser head that can be moved in several movement axes for taking and dosing small liquid samples, and with a sample container for feeding samples to be examined, and with a slide for taking dosed samples, characterized in that

- That the dispenser head ( 1.1 ), which can be moved vertically and longitudinally via adjusting motors ( 1.4 , 1.5 ), is mounted on a crossmember ( 1.0 ), which in turn is supported by at least one mounting column ( 1.3 ) connected to a base plate ( 4.0 ),
- That within the longitudinal displacement range of the dis penserkopfes ( 1.1 ) of the sample container ( 2.1 ) is arranged transversely slidable ver
- And that the slide ( 3.1 ) sits on a movable support unit ( 3.0 ) that it can be positioned for receiving dosed samples in the longitudinal displacement area of the dispenser head ( 1.1 ).

2. Workstation according to claim 1, characterized in that the dispenser head ( 1.1 ) along the crossmember ( 1.0 ) can be pushed ver and the crossmember is carried by two mounting columns ( 1.3 ).

3. Workstation according to claim 1, characterized in that the mounting column ( 1.3 ) is rotatably mounted and the longitudinally displaceably mounted traverse ( 1.0 ) at one end the dispenser head ( 1.1 ) and at its other end a gripping device ( 1.6 ) for Sample container ( 2.1 ) carries.

4. Work station according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the dispenser head ( 1.1 ) is equipped with a plurality of metering capillaries ( 1.9 ).

5. Workstation according to one of the preceding claims, characterized in that the sample container ( 2.1 ) is formed by egg ne shell with a plurality of small recesses for receiving individual samples, which can be used in a slide ( 2.0 ) which can be displaced transversely to the pen head guide.

6. Workstation according to one of the preceding claims, characterized in that a capillary rinsing bath ( 2.2 ) is arranged in the range of movement of the dispenser head ( 1.1 ).

7. Workplace according to one of the preceding claims, characterized in that a position calibration unit ( 2.3 ) for the Ka pillaren ( 1.9 ) is arranged in the range of movement of the dispenser head ( 1.1 ).

8. Work station according to one of the preceding claims, characterized in that the slide unit ( 3.0 ) has a possibly interchangeable turntable ( 3.2 ) with a plurality of receptacles for slides ( 3.1 ), which can be moved individually in the range of movement of the dispenser head ( 1.1 ) are.

9. Workplace according to claim 8, characterized by a rotational movement and translational movements permitting storage for the turntable ( 3.2 ).

10. Workplace according to one of the preceding claims, characterized by an optical control unit ( 5.0 ) arranged in the range of movement of the dispenser head ( 1.1 ), optionally with a camera connection, for observing the droplets emerging from the capillaries ( 1.9 ).

11. Workstation according to one of the preceding claims, characterized in that the cross member ( 10 ) contains two parallel guide shafts ( 6.5 ), on one of which the dispenser head ( 1.1 ) with angularly arranged ball or roller guides ( 6.1 , 6.2 ) hangs and on the other of which it is guided in a pendulum-free manner by means of ball or roller guides ( 6.3 , 6.4 ) arranged on both sides.

12. Workplace according to claim 11, characterized in that in the crossmember ( 1.0 ) a parallel to the guide shafts ( 6.5 ) running drive spindle ( 6.6 ) for the longitudinal adjustment of the dispenser head ( 1.1 ) is mounted and coupled to a setting motor ( 1.5 ) is.

13. Workplace according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting motors ( 1.4 , 1.5 ) for the dispenser head position can be controlled via control loops.