DE20022666U1 - Vorrichtung zur automatisierten Probennahme und Befüllung von Mikrotiterplatten mit Pflanzenmaterial - Google Patents
Vorrichtung zur automatisierten Probennahme und Befüllung von Mikrotiterplatten mit PflanzenmaterialInfo
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Description
Vorrichtung zur automatisierten Probennahme und Befüllung von Mikrotiterplatten mit Pflanzenmaterial
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatisierten Probennahme und Befüllung von Mikrotiterplatten mit Pflanzenmaterial.
Heute sind die Arbeitsschritte in den Laboren noch vollständig von der Arbeitskraft von geschultem Laborpersonal abhängig. Eine Probenentnahme bzw. das Einfüllen einer Pflanzenprobe für eine Genetische Analyse in eine Mikrotiterplatte erfolgt heute auf die Art, dass jede einzelne Probe strikt nacheinander aus ihrer Verpackung genommen wird, das Pflanzenmaterial mit Schere und Pinzette auf ein spezielles Maß zurecht geschnitten wird (Größe ist Abhängig von der Art der Analyse), dann um eine Art "Haarnadel" gerollt werden muss um dann endlich in einen der Behälter auf der Mikrotiterplatte eingebracht werden zu können. Ist dieser umständliche Akt vollzogen,, wird die Information auf der nun leeren Verpackung in Tabellen eingetragen mit der dann die neue entsprechende Position auf der Mikrotiterplatte in einem anderen Feld verknüpft wird.
Aus der WO-A 99/15875 ist eine Probennahmevorrichtung bekannt, welche auch für die Beschickung von Mikrotiterplatten geeignet ist. Diese Vorrichtung weist den Nachteil auf, das insbesondere ein hohen mechanischer Aufwand zu treiben ist, um die Schneidwerkzeuge und insbesondere den Abstreifer zu führen. Derartige Systeme erweisen sich bei der Massenanalytik als sehr anfällig und äußerst reparatur- und wartungsunfreundlich.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine robuste und gleichzeitig zuverlässige Vorrichtung zur massenhaften Probenentnahme zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Aufgabe wird durch Schaffung einer Vorrichtung zur automatischen Probenahme und Befüllung von Mikrotiterplatten mit Pflanzenmaterial gelöst, bestehend aus einem Schneidstempel, einem Modul zum Betreiben des Schneidstempels, einer Schneidplatte, mindestens zwei Linearantrieben, einer Ansteuerung der Linearantriebe, einer programmierten oder programmierbaren Steuerung, einem Eingabemodul, mindestens einer Schnittstelle, einer Positionsanzeige und einer Aufnahmevorrichtung für die Mikrotiterplatte und wobei am Schneidstempel ein Abstreifer vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstreifer entlang der Stempelachse nahezu reibungsfrei beweglich angeordnet ist.
Vorteilhafterweise ist der Abstreifer außerhalb des Stempels angeordnet ist. Vorteilhaft ist es auch, dass der Abstreifer innerhalb des Stempels angeordnet ist.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist es, dass der Stempel als Hohlkörper ausgebildet ist und der Abstreifer in diesem Rohr geführt ist.
Ferner ist es vorteilhaft, dass der Abstreifer über ein Getriebe, ein Gesperre oder ein Gehemme mit dem Stempel verbunden ist.
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Bevorzugt ist dabei auch, dass die durch Stempel und Abstreifer gebildete geschlossene Schnittkontur aus Teilgeometrien der Gesamtkontur zusammengesetzt sind.
Ganz besonders bevorzugt ist es, dass der Scheidstempel und/oder der Abstreifer mit einer Profilierung der Schnittkontur zur Reduzierung der Schneidkraft versehen ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ein wesentlicher Schritt auf dem Weg zu der Möglichkeit, massenhaft Analysen von Pflanzenmaterial durchzuführen. Die Vorrichtung soll es ermöglichen, dass in Zukunft in z.B. Saatgutunternehmen genetische Zuchtverfahren wie zum Beispiel die markerunterstüzte Pflanzenzüchtung in einem sehr breiten Maß angewendet werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung vereinfacht, beschleunigt und verbessert die Prozedur der Probennahme erheb-0 lieh. Die Wahrscheinlichkeit der Fehleranfälligkeit durch Verwechslung der Positionen auf der Mikrotiterplatte kann z.B. durch die Vorrichtung vollständig ausgeschlossen werden. Die Kosten des gesamten Verfahrens sinken bei der Anwendung unserer Vorrichtung um wahrscheinlich bis zu 25%. Der durch die Vorrichtung zu realisierende Arbeitsvorgang wird so aussehen, dass eine Person die Vorrichtung bedient. Die beschriftete Probenverpackung wird genommen und die Probenidentität (Beschriftung der Verpackung) wird in die Datenbank eingegeben. Dadurch kann die Vorrichtung freigegeben werden und die Mikrotiterplatte an eine von der Datenbank vorgesehenen Position gefahren werden. Nun sollte die Probe aus der Verpackung entnommen werden und die Gewebeprobe kann durch die Vorrichtung in die Mikrotiterplatte ausgestanzt werden. Die nun in der Mikrotiterplatte vorhandene Probe verfügt über ein genau durch die Maße des Schneidstempels und der Schneidplatte
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definierte Fläche bzw. Volumen. Das Probenvolumen kann allerdings von der Vorrichtung auf zwei Wege variiert werden. Zum einen können Schneidstempel und Schneidplatte ausgetauscht werden und die andere Möglichkeit ist, die Anzahl der Schneidstempelhübe zu variieren. Bei letzterem kann eine wiederholte Probenentnahme durch einen einfachen Impuls durch den Bediener ausgelöst werden oder es besteht die Möglichkeit, dass in der Programmierung der Steuerung eine doppelte oder x-fache Probenentnahme durchgeführt werden muss oder kann. Um die Funktionssicherheit maximal zu gewährleisten kann die Vorrichtung so programmiert werden, dass bevor nicht eine definierte Anzahl von Proben in Feld entnommen wurde ein Wechseln der Mikrotiterplattenposition als auch eine weitere Eingäbe in die Datenbank unterbunden wird. Nach der vollständigen Probenentnahme (z.B. 3 mal pro Mikrotiterplattenfeld) kann die Vorrichtung so programmiert werden, dass die Vorrichtung gesperrt wird und definitiv zur Eingabe von Proben in die Datenbank auffordert. In der Datenbank werden auf diese Art, nur durch die Vorrichtung möglich, mit Sicherheit die richtigen Daten zu den einzelnen Feldern zugeordnet. Die Datenbank fasst also die Einzelproben in Gruppen von Daten zusammen, von weichen die Proben gemeinsam in einer Mikrotiterplatte liegen.
Die Vorrichtung ist nicht nur in der Lage Positionen von und oder zu der Datenbank zu senden, sondern es können durch, die prozessorgesteuerte Vorrichtung, auch ganze Datenstämme von und zu der Vorrichtung gesendet werden. Diese Eigenschaft setzt die Vorrichtung in die Lage als vollständige Bearbeitungseinheit zu fungieren. Es könnten komplexe Informationen direkt auf dem Eingabemodul eingegeben oder editiert werden. Die Vorrichtung kann auch als. selbständiges Modul betrieben werden in der Art, das eine Datenbank direkt in der Vorrichtung integriert wird. Weiterhin kann dann einfach durch eine Art Schnittstelle wie
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zum Beispiel einem Modern ein intervallartiger Datenabgleich durchgeführt werden.
Die gesamte Vorrichtung kann in mehreren unterschiedlichen Modi gefahren werden. Das einfachste ist eine reine manuelle Betriebsart. Der Anwender definiert alle Arbeitsschritte selbständig und kann voll auf alle Parameter zugreifen. Das andere Extrem ist die vollautomatische Betriebsart. Der Anwender wird vollständig durch die Arbeitsvorgänge geführt und kann seine Arbeitsschritte nicht mehr selbst beeinflussen. Diese Betriebsart ist die für die meisten Anwendungen sinnvollste Einstellung. Fehler werden ausgeschlossen und die Kosten maximal gesenkt.
Die Entnahme von Proben ist ein gebräuchlicher Vorgang in der Technik der Analyse. Man bedient sich zu diesem Zweck manueller Methoden zum Abtrennen der Proben vom Probanden. Nach dem Ausschneiden der Probe aus dem Probanden mit einem Skalpell wird diese auf eine Nadel gerollt und anschließend von Hand in den Probenbehälter eingelegt. Ungelöst war dabei bisher das Problem der Gewinnung in Form und Volumen bzw. Masse gleichartiger Proben in automatisierter Form, z. B. in magazinierte oder einzelne Probenbehälter.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung einer automatisierbaren Entnahme von Proben gleicher Masse undgleichen Volumens bzw. gleicher Fläche, wobei keine manuelle Zusatztätigkeit erforderlich ist, um die Probe vom Werkzeug der Probenentnahme zu entnehmen und einem Probenbehälter zuzuführen.
Bei der Probengewinnung mit einem herkömmlichen Stanzwerkzeug, bestehend aus Schneidstempel und Schneidplatte (Matrize), kann die Probe am Schneidstempel anhaften und sich somit nach dem Ausschneiden mit dem Stempel in des-
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sen Ausgangsposition bewegen. Es ist also nicht sichergestellt, dass die Probe an den vorgesehenen Ort z. B. in einen unter der Matrize befindlichen Probenbehälter gelangt.
Die beschriebene Erfindung gewährleistet die Funktionssicherheit der Probenentnahme und garantiert somit einen wirtschaftlichen und effektiven Einsatz, da keine Zwischenzeiten zur Behebung von Fehlern entstehen. Mit der Vorrichtung ist eine vollautomatisierte, integrierte Probenentnahme realisierbar.
Gemäß der Erfindung ist der Stempel relativ zu der Schneidplatte zu bewegen, so dass ein Trennen der Probe durch Scherschneiden erfolgt. Bei oder nach der Bewegungsumkehr des Stempels in Richtung seiner Ausgangslage streift ein zusätzliches, im oder am Stempel integriertes, Teil die am Stempel durch Adhäsion anhaftende Probe ab. Es ist eine zuverlässige Probenentnahme gewährleistet, bei der im vertikalen Einsatz nach der Bewegungsumkehr des Stempels die Probe durch die Schneidplatte fällt und dort der Einlagerung in einen Behälter oder anderen Zwecken direkt zur Verfügung steht. Der Stempel und das zusätzliche Stück können dabei verschiedenartig ausgeführt sein.
Der Antrieb des Stempels kann manuell, durch Schwerkraft, durch mechanische Energie (z. B. Feder), pneumatisch oder hydraulisch sowie auch durch elektrische oder magnetische Energie erfolgen. Die Ausführung des zusätzlichen beweglichen Stückes, nachfolgend Abstreifer genannt, kann unterschiedlich sein. Es kann innerhalb oder außerhalb des Stempels angeordnet sein. Sein Antrieb ist ausschließlich durch Massenträgheit bei Bewegungsumkehr. Die Konturen beider Elemente (Stempel und Abstreifer) lassen sich unterschiedlich ausbilden. Möglich sind alle Schneidengeo-
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raetrien zur Gewinnung von Proben mit geschlossenen Konturen.
Die Zeichnungen erläutern die Erfindung. Es zeigen:
Fig. 1 den schematischen Aufbau einer Probenahmevorrichtung;
Fig. 2 eine Detailansicht eines ersten Ausführungsbeispieles einer Abstreiferanordnung;
Fig. 3 eine Detailansicht eines zweiten Äusführungsbeispieles einer Abstreiferanordnung;
Fig. 4 die Vorderansicht einer Probenahmevorrichtung und Fig. 5 die Aufsicht auf eine Probenahmevorrichtung.
Figur 1 zeigt den schematisehen Aufbau der gesamten Vorrichtung zur Entnahme von Proben bei Pflanzen und dünnwandigen Materialien. An einem Gestell ist die Schneidplatte und der Antrieb für den Schneidstempel fixiert. Mit dem Antrieb verbunden ist wiederum der Schneidstempel selbst, welcher wiederum an seinem einen Ende den Abstreifer trägt.
Figuren 2 und 3 zeigen Ansichten mit Schnittdarstellungen verschiedener Ausführungsvarianten von Stempel und Abstreifer. Der Abstreifer ändert während des Schneidvorganges seine Position relativ zum Stempel und streift dabei die Probe vom Stempel ab. Der Schneidstempel erfährt in der vorderen Endlage nach dem Schneidvorgang eine schlagartige Bewegungsumkehr und der Abstreifer, bedingt durch seine Massenträgheit, verweilt kurzzeitig in seiner Ursprungsposition. Eine andere Variante liegt vor, wenn sich der Abstreifer im Moment der Bewegungsumkehr des
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Schneidstempels in der ursprünglichen Bewegungsrichtung weiter bewegt und anschließend gemeinsam mit dem Stempel eine Umkehr der Bewegung erfährt. In jedem Falle wird dabei die Massenträgheit des Abstreifers ausgenutzt, während der Schneidstempel an sich eine Zwangsbewegung ausführt. Dabei wird der Abstreifer mittels eines Getriebes, Gesperres oder Gehemmes mit dem Stempel nahezu reibungsfrei verbunden. Diese Verbindung muss derart reibungsfrei sein, dass der Abstreifer sich auf Grund seiner Massenträgheit in gewissen Grenzen unabhängig vom Schneidstempel bewegen kann.
In den Figuren 4 und 5 ist eine beispielhafte Ausführung der Vorrichtung dargestellt. Die Mikrotiterplatten können von der Frontseite in die Vorrichtung geladen werden. Auf der Arbeitsfläche (in der Draufsicht voll zu erkennen) ist ein Display und eine Tastatur eingebaut. Diese Positionierung erlaubt dem Bediener ein übersichtliches Arbeiten. Der Schneidstempel ist in zwei übereinander angeordnete Platten eingesetzt welche von zwei Führungsstangen gehalten werden. Weiterhin ist auf der Rückseite die Schnittstelle zu der einer externen Datenbank dargestellt.
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Bezugszeichenliste
Schneidstempel Abstreifer Antrieb für Schneidstempel Gestell Schneidplatte Einschub für Mikrotiterplatten Führungsstange des Gestells Anzeige (Display) Tastatur (Auslöser) Schnittstelle (Computeranschluss) Gehäuse Haltedorn Führung
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Claims (7)
1. Vorrichtung zur automatischen Probenahme und Befüllung von Mikrotiterplatten mit Pflanzenmaterial bestehend aus einem Schneidstempel, einem Modul zum Betreiben des Schneidstempels, einer Schneidplatte, mindestens zwei Linearantrieben, einer Ansteuerung der Linearantriebe, einer programmierten oder programmierbaren Steuerung, einem Eingabemodul, mindestens einer Schnittstelle, einer Positionsanzeige und einer Aufnahmevorrichtung für die Mikrotiterplatte und wobei am Schneidstempel ein Abstreifer vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstreifer entlang der Stempelachse nahezu reibungsfrei beweglich angeordnet ist.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstreifer außerhalb des Stempels angeordnet ist.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstreifer innerhalb des Stempels angeordnet ist.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel als Hohlkörper ausgebildet ist und der Abstreifer in diesem Rohr geführt ist.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstreifer über ein Getriebe, ein Gesperre oder ein Gehemme mit dem Stempel verbunden ist.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Stempel und Abstreifer gebildete geschlossene Schnittkontur aus Teilgeometrien der Gesamtkontur zusammengesetzt sind.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheidstempel und/oder der Abstreifer mit einer Profilierung der Schnittkontur zur Reduzierung der Schneidkraft versehen ist.
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