DE2501054B2 - Verfahren zur automatisierten ausfuehrung von chemischen und/oder physikalischen analysen sowie einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur automatisierten ausfuehrung von chemischen und/oder physikalischen analysen sowie einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

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DE2501054B2 DE19752501054 DE2501054A DE2501054B2 DE 2501054 B2 DE2501054 B2 DE 2501054B2 DE 19752501054 DE19752501054 DE 19752501054 DE 2501054 A DE2501054 A DE 2501054A DE 2501054 B2 DE2501054 B2 DE 2501054B2
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatisierten Ausführung von chemischen und/oder physikalischen Analysen, bei dem zu behan-
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delude bzw. zu niessende Proben in Gefäße gefüllt und diese in ein durch eine Programmsteuerung gesteuertes System gegeben werden, in welchem die Gefäße in die Arbeitsbereiche einer Mehrzahl von Arbeitsstalionen führbur sind und dij in jedem Gefäß enthaltene Probe einem oder einer Mehrzahl von Bchandiungs- und/oder Meßvorgängen unterzogen wird.
Die Erfindung betrifft weiter eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, nut einer Mehrzahl von Arbeitsstationen, mit einem diese bedienenden Fordersystem zum Transport von Proben enthaltenden Gefäßen sowie mit Steuereinrichtungen für die Aibeitsstationen und das Fördersystem.
Die Erfindung bezieht sich damit insbesondere auf den Bereich der analytischen Lahors in Forschung und Industrie, aber auch auf andere Hereiche, wie z. H. den der klinisch-chemischen oder der toxikologischen Untersuchungen. Außerdem ist die Erfindung in gewissen Fällen auch auf dem Gebiete der priiparativcn Chemie anwendbar. Hei der Analytik können grundsätzlich zwei Arten von Aufgabenstellungen unterschieden werden:
Die Ausführung einer großen Zahl im Programmablauf gleichbleibender Analysen (sogenannte Scrienanalysen). Hierbei ist es verhältnismäßig einfach, auf das jeweilige Programm abgestellte, weitgehend automatisierte Analysensysteine zu konzipieren, und es ist auch schon eine Anzahl derartiger Einrichtungen bekanntgeworden.
Die Durchführung einer wechselnden Anzahl unterschiedlicher Analysen mit verschiedenem Programmablauf, wobei sowohl einzelne Analysen als auch Kleinserien gleicher Analysen in Betracht zu ziehen sind (z. B. fünf); beide Kategorien seien im vorliegenden Zusammenhang unter dem Begriff Einzelanalysen zusammengefaßt. Hier stellt sich das Problem, irotz wechselnder Arbeitsprogramine bei weitgehend oder völlig automatisiertem Programmablauf eine maximale Ausnutzung tier einzelnen im System enthaltenen Bchandlungs- und Meßslationen zu erreichen und eine übermäßig hohe Verweilzeit der Proben im System zu vermeiden.
Bekannt ist ein Verfahren und eine Einrichtung der eingangs genannten Art (CH-PS 506 063). Hier wird ein Förderband verwendet, auf dem im konstanten Abstand zueinander Halter angeordnet sind, in welche die Gefäße gegeben werden, welche dann schrittweise um konstant lange Förderschritte vorwärisbewegt werden. Die Arbeitsstationen sind in den durch die Förderschritte vorgegebenen konstanten Abständen dergestalt angeordnet, daß mit jedem Förderschritt ein neues Gefäß unmittelbar in den Arbeitsbereich einer Arbeitsstation gelangt.
Die für die von den Arbcitsstalionen durchzuführenden Bchandlungs- oiler Meßvorgänge zuständige Programmsteuerung ist mit den Fördersehritten des Förderbandes synchronisiert. Die Programmierung der an der Probe in einem Gefäß vorzunehmenden Bchandlungs- und Meßvorgänge erfolgt an der Programmsteuerung selbst durch mechanisches Setzen von in Speicherbahnen angeordneten Stiften, ohne daß Merkmale an den Gefäßen oiler daran auge biachter Träger abgetastet werden. Mit dieser Pro grammicrung kann bewirkt werden, daß wählbare Arbeitsstalionen an ilen gerade in ihrem Arbeitsbereich befindlichen Proben keine Hchanillungs- oder McIA vui'giiügc uurCiui.ilιΓϋ μ.
durch alle Arbcitsstationcn hindurchgefühlt werden, ob nun entsprechend dem individuellen Arbeitsprogramm von allen Arbeitsstationen Bchandlungs- oder Meßvorgänge vorgenommen werden sollen, oiler im Grenzlall nur von einer einzigen. Der Förderweg und auch die Verweilzeit im System ist daher für jedes eine Probe enthallende Gefäß von dem fur die entsprechende I1IDbC vorgesehenen Arbeitsprogramm unabhängig und immer gleich, und es kann jede Arbeitsstation nur so weit ausgenutzt weiden, als sich in ihrem Arbeitsbereich gerade ein Gefäß befindet, an dessen Probe ein Behandkings- oder Meßvorgang gemäß dem Programm auszuführen ist. Wegen der zwangsläufig vorgegebenen Reihenfolge des Anlaufens der aufeinanderfolgenden Arbeitsstationen ist auch das Erfordernis gegeben, mehrere gleichartige Stationen vorzusehen, wenn entweder entsprechend einem vorgesehenen Programm an einer Probe mehrfach ein gleichartiger Bchandlungs- und Meßvorgang erforderlich wird oiler entsprechend dem Programm derartige gleichartige Vorgänge in unterschiedlicher Reihenfolge durchzuführen sind.
Bekannt ist es ferner (DT-OS 1 648900), zwischen einer Aufnahmeanordnung und einem am Systemausgang angeordneten einzigen Meßgerät eine Mehrzahl von jeweils Behandlungsstationen für Proben bildenden Förderwegen vorzusehen, welche auch gegebenenfalls eine Art schleifenfiirmige Verlängerung bildende Speicher enthalten können. Die Aufnahineanordiiung teilt dort eingegebene Mutterproben in eine oder mehrere Tochterproben auf, die jeweils einer Hehandlungsslreckc zugeführt werden und diese in Gefäßen unter Passieren der darin angeordneten Behandlungsstationen in nicht änderbarer vorgegebener Reihenfolge durchlaufen, bis schließlich das gemeinsame Meßgerät erreicht wird. Eine Variante des Arbeitsprogramnis ist beim Bekannten nur insoweit möglich, als die Tochterproben vor Durchführung einer bestimmten, durch die Art lies am Ausgang vorgesehenen Meßgerätes vorgegebenen Messung unterschiedlichen Behandlungsvorgängen auf der bzw. durch die Wahl der Behandlungsstrecke unterzogen wird. Wegen des angewendeten starren Taktprinzips für den Durchlauf der Proben durch die Behandlungsstrecken bestimmt die langsamste Toehtcrprobe die Durchlaufzcit auch diejenige der anderen Toehlcrproben. Abgesehen von der geringeren Wandlungsfähigkeit lies erläuterten Systems sind im übrigen auch im vvesentliehen mich die gleichen Nachteile wie beim früher erläuterten bekannten Stand der'Technik gegeben.
Schließlich ist es bekannt (DT-C)S 1K15K64), für unterschiedliche Arbeitsprogramine jeweils speziell gebaute Tcstinaschinen zu verwenden. Die Proben durchlaufen diese Testmaschine in Gefäßen, welche vorder Eingangniit maschinell lesbaren Datenträgern versehen wurden, wobei nie Daten aber nur der Pro ben-ldentifikalion dienen und die Arbeitsweise der Maschine nicht beeinflussen. Jede Maschine vcrmerki das von ihr ermittelte Meßergebnis ebenfalls auf den Datenträgern. Die von unterschiedlichen Maschinen kommenden Probengefäße werden mit ilen Datenträgern an einem Lesegerät vorheigefuhrt, das die abgelesenen Daten (Identifikation und Meßwert) einem zentralen Computer zur weiterli-n Auswertung zuführt.
Nachteilig ist, daß die Prohengefäße zwangsläufig !'ahrens und einer Vorrichtung zur automatisierten
Ausführung chemischer und/oder physikalischer Analysen, die es gestatten, mit einer minimalen Anzahl von optimal ausgenutzten ArbeitsstaUonen (Behancllungs- und/oder Meßstationen) bei minimalem Gesamtzeitaufwand Analysen unterschiedlicher Art durchzuführen.
Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß erfindungsgcmäß die Gefäße an die jeweils gemäß ihrem individuellen Arbeitsprogramm ausgewählte nächste Arbeitsstation über einen Förderweg direkt herangebracht, nach [irreichen dieser Arbeitsstation mittels einer Umladeeinrichtung vom Förderweg entfernt, in den Arbeitsbereich dieser Arbeitsstation gebracht und nach Beendigung des entsprechenden Bchandlungs- und/oder Meßvorganges dem Förderweg wieder zugeführt werden, wobei die einzelnen Verfahrensschritte durch das Zusammenwirken von auf den Probengefäßen angebrachten Codierungen und wenigstens einem diese Codierungen abstastenden Lesekopf mit der Programmsteuerung gesteuert werden.
Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, welche eine Mehrzahl von Arbeitsstationen, ein diese bedienendes Fördersystem zum Transport von Proben enthaltenden Gefäßen sowie mit Steuereinrichtungen für die Arbeitsstationen und das Fördersystem aufweist, ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch ein Fördersystem zum direkten Transport der Gefäße im Bereich jeder beliebig gewählten Arbeitsstation und durch Umladeeinrichtungen für den Transfer der Gefäße zwischen dem Förderweg und einem der jeweiligen Arbeitsstation außerhalb des Förderweges zugeordneten Platz sowie durch wenigstens einen Lesekopf zur Abtastung auf dem Probengefäß angebrachter Markierungen und zur Übermittlung entsprechender Signale an die Steuereinrichtungen.
Erfindungsgemäß wird eine individuelle Förderung der Proben zu jeweils freien Arbeitsstationen ermöglicht, unabhängig von wartenden Probengefäßen und unabhängig davon, ob am Wege liegende Stationen frei oder besetzt sind, woraus eine maximale Ausnutzung der Stationen, eine minimale Verweildauer der Proben im System und eine Beschleunigung des Programmablaufs resultiert. Ferner ist es möglich, daß jede beliebige Probe dieselbe Station mehrere Male im Verlauf der Untersuchung anläuft, und es resultiert daraus, daß ein vollfunktionsfähiges System mit nur einer Station je Typ bzw. Art realisiert werden kann. In der Praxis kann es sich natürlich als zweckmäßig erweisen, von gewissen Geräten (Stationen) je nach tier erwarteten Häufigkeit der entsprechenden Operationen (und ihrer Dauer relativ zur Dauer anderer Operationen) zwei oder mehr Exemplare einer Art vorzusehen. Im Falle eines im Rahmen dieser Erfindung bevorzugten modularen Aufbaus des Systems wäre dies sogar nachträglich ohne nennenswerte Schwierigkeiten möglieh.
Es ist möglieh, jede Station mit einer gewissen Anzahl von Plätzen (Arbeits- und Speieherplätze) außerhalb des Hauptförderweges zu versehen, so daß dieser Irei bleib! und die Stationen pinktisch stets ausgelastet sind. Diese Vniiantc bedingt jedoch für jede Station einen verhältnismäßig großen Aufwand.
Weileihin wäre es denkhni. ein System zn verwenden, bei welchem tue Piobcngeläßc sich nut einem in beiden Richtungen bcWcghnien gcindcn !•'olderband hi'lmdcM. wi'lelic1- jcwcih anliiilt. wenn cine ge
wählte Zuordnung Slation/Probengefäß erreicht wurde. Diese Ausführung würde, bezogen auf die Anzahl Stationen, ein sehr langes Förderband bedingen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dem Fördersystem ein der Entlastung des Förderweges von wartenden Gefäßen dienender, vom Förderweg beschickter und in diesen entleerbarei Zwischenspeicher mit direkter Zugriffsmöglichkeit zu jedem gespeicherten Probengefäß zugeordnet.
Dabei kann das Fördersystem zweckmäßigerweise Geleise und wenigstens einen auf diesen verfahrbaren Transportwagen umfassen, wobei der Transportwagen über einen Drehgreifer zum simultanen Beschikkcn und Entladen verfügt. Mit dieser Ausbildung der Erfindung kann eine besonders große Flexibilität erreicht werden.
Die Ausführungsform mit Zwischenspeicher ist besonders geeignet für größere Systeme, d. h. solche mit einer größeren Anzahl von Stationen. Handelt es sich hingegen um Systeme mit wenigen Stationen (z. B. zwei bis vier), so kann eine andere Ausführungsform der Erfindung besonders vorteilhaft sein, bei der das Fördersystem einen geschlossenen Förderweg umfaßt, welcher zur Aufnahme von Probengefäßen geeignete, mit einem umlaufenden Fördermittel verbundene Träger aufweist und bei der jeder einzelnen Arbeitsstation eine Umladeeinrichtung zur Übernahme von Probengefäßen vom bzw. zum Förderweg zugeordnet ist. Diese Ausführungsform bietet die Möglichkeit, aul einen separaten Zwischenspeicher sowie auf einen eventuellen speziellen Eingangsspeicher zu verziehten, da der Förderweg selbst einen ständig mit den Stationen kommunizierenden-Speicher darstellt. Die Kapazität des Systems ist dann praktisch durch die Anzahl Plätze auf dem Fördermittel bestimmt. Durch die gleichzeitige Bewegung aller auf diesem befindlichen Proben ist auch bei mäßiger Geschwindigkeit eine angemessene Transportleistung crzielbar; ferner hat die Anordnung mit in sich geschlossenem Förderweg nur einen relativ geringen Platzbedarf.
Bei beiden erwähnten Ausführungsformen (Zwischenspeicher bzw. geschlossener Förderweg) wird der erfindungsgemäße Vorteil deutlich, daß Proben Wartezeiten ohne Behinderung des Transportes anderer Proben absolvieren können. Diese Wartezeiten können zufälliger Natur sein (nächste Zielstation gerade besetzt) oder aber verfahrensbedingt (Reaktionszeit muß abgewartet werden etc.).
Im Hinblick auf eine Erhöhung der Flexibilität dei Anlage (Anpassung an zeitlich wechselnde Aufgaben, Erweiterungsmöglichkeiten, kurzfristige oder längere Verwendung einzelner Geräte (Stationen) auch fiii sich allein bilden im zweckmäßiger Ausgestaltung dei Erfindung die einzelnen Arbeitsstationen ein beliebig kombinierbares Baukastensystem, wobei jede Station durch ein mit ihr fest verbundenes Teilstück des Förderweges zu diesem beiträgt.
Zur besseren Erfüllung der obenerwähnten Forderung nach kurzer Verweilzeit der Probengefäße im System ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der Einiiehtung ein Eingangsspeiehei zur Aufnahme zu behandelnder Probengefäße zugeordnet ist, wobei der Hingangsspcichcr einen Drehteller mit feslei Fülmingsspiralc aufweist, welche die Probengefäße in zwangsläufiger Reihenfolge fühlt. Ein dcinitigci Eingangsspcicliei mit scqucntiellei !•'ördcrunggcwährleistrl. d.iß die l'iobengefäße in dei Reihenlolgc ilnci Eingabe vom Ti.uispoi!system
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übernommen werden. Die Beschickung des Hingangsspcichers (sowie die Hntleciung eines eventuellen Ausgangsspeiehers) kanu entsprechend den Gegelu'iiheiten des speziellen Falles manuell oder mil weiteren mechanischen 1 lilfsmitleln geschehen. Im Falle tier manuellen Ueschiekimg lies Hingangsspciclic rs resultier! gleichzeitig eine Vergrößerung tier Speicherkapazität ties Systems, ti. h. dieses kann nach erfolgter Beschickung des Hingangsspeichers längere Zeit ohne menschliches Zutun arbeiten. Hei mechanischer Beschickung liiltlet tier Hingangsspcicher eine Art Pufferspeicher zwischen tlei Beschickung und dem zu den Atbcitsstalioncn führenden Fördersystem.
Hine vorteilhafte Ausfuhiungsfonn der Hiiinihmg weist ferner einen lilentifizierungsplatz auf, von welchem aus Kenndaten tier tier Hinrichtung zugefiihrten Proben sowie tier entsprechenden Arbeitsprogramme einer das Fördersystem und die Arbeitsstationen steuernden Computerslcuerung /.ufiihrbar sind. Diese Ausführungsform garantiert eine eindeutige Zuordnung jedes Probengefäßcs zu dem entsprechenden Arbeitsprogramm bei Ausnutzung tier sich mit modernen Computern ergebenden Möglichkeiten hinsichtlich Steuerung und Überwachung eines bezüglich Kapazitätsausnutzung und Verweiltlauei tier Probengefäße im System optimalen Analyscnablaufs.
Hine andere Möglichkeit tier Steuerung besteht tiarin, den Probengefäßen in codierter Form alle notwendiger. Angaben körperlich zuzuordnen und tliese Angaben bei jeder Station mittels eines Lesekopfes aiii ihre Relevanz für die betreffende Station zu überprüfen, wobei die codierte Information gegebenenfalls in Signale umgewandelt wird, die die Übernahme ties Probengefäßes durch tliese Station sowie die Hinstellung der Stationsparametei (Behaiullimgsdaten) veranlassen.
Häufig enthalten die Arbeitsprogramme Bchandlungs- und Mcßsehritle, tieren Ausführung innerhalb ties Systems Schwierigkeiten begegnet. Diese Schwierigkeiten können technisch (z. B. Größe tier notwendigen Geräte otler Dauer der betieffenilen Operationen nicht kompatibel mit dem System) otler ökonomisch (Seltenheit der Operation im Programm, Kosten der Geräte) bedingt sein.
Um dennoch auch solche Programme jedenfalls größtenteils im automatisierten System gemäß tier Hrlintlung durchführen zu können, sieht eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßcn Verfahrens vor, daß einzelne Probengefäße zur Vornahme von außerhalb ties Analysier systems erfolgenden Zw isehe nope rat ionen vom Förderweg entfeint und nach Beendigung tier Zwischenoperalion zu ι weileien Absolvierung ilnes Arbeitsprogramms dem Förderweg wieder zugeführt werden. Dementsprechend ist eine voiteilhafte Aus bildung der criiiulimgsgeiiial.il· η Hinrichtung dm eh einen mit dem Förderweg veibuudenen Pullerspeiehei ZUi zeitweiligen Aufnahme von Piobcngefäßcii ge kennzeichnet, die zwecks Vornahme exlcinci Zwi sclicnopcialion vorübergehend das System vei lassen.
Schließlich ist zu bemeiken, daß im KaImH1D de; Hrfindung sowohl eine gelaktele (schiillweise ausge fühlte) als auch eine laktfieie Fonlei uiig tlei Pioben geläßi· lealisieibai ist. Die Wahl zwischen diesen bei ilen Möglichkeiten wild jeweils außei von dei kousli iikliveii ( icslallilllg (Ul Tniilrlinillcl auch vmi sii-ueiunnNleiiinischrn ( iesielitspmiktcii beeinlhißl /\>ci Ausl iiln iiiii'.sbeispirli1 »inlni n;u Ir.leitend anhanti tier Zeichnungen näher erläutert. Für die Beispiele wurden Systeme zur Vornahme von Hinzclanalysen von Flüssigkeitsproben gewählt, welche lediglich im Interesse einer einfacheren Hrläulctung und übersichtlichen Zeichnung nur je zwei Arbeitsstationen enthalten. Die Vorteile tier Hrfiiulung kommen in tier Praxis jedoch insbesondere beim System gemäß dem eisten Beispiel erst bei mehr als drei Stationen richtig zur Geltung, wobei die günstigsten Verhältnisse ab etwa sechs Stationen vorliegen dürften (die jeweils optimale Anzahl von Stationen hängt bei jeder Systemvariante sehr stark von tier Art der Stationen sowie tier Analysenprogramme ab und kann daher nicht generell verbindlich angegeben werden).
In tier Zeichnung stellt dar
F"ig. 1 eine Draufsicht ties ersten Beispiels in schematisierter Darstellung,
F"ig. 2 ein Blockschema tier Steuerung ties ersten Beispiels, und
Fig. 3 eine vereinfachte Draufsicht ties zweiten Beispiels.
Das Beispiel I umfaßt zwei Analysenbausteine: einen Verdünnungsautomaten 1 und einen Titrierautomaten 2. Liine Mehrzahl von Gefäßen zur Aufnahme von Flüssigkeitsproben ist jeweils mit 3 bezeichnet. Hin Fördersystem 5 umfaßt einen geraden Förderweg 4 aus Gleisstücken 4', jeweils bestehend aus zwei Schienen, ferner einen Transportwagen (Laufkatze) 8 mit einem Drehgreifer 9. Dabei ist jedem Hlcmcnt (1, 2, 6, 10, 11) ties Systems ein Gleisstück 4' fest zugeordnet; die einzelnen Gleisstücke sind so bemessen, tlaß die Hlemente bequem nebeneinander angeordnet werden können. Die Anordnung aller Elemente auf einer Seite ties Förderweges 4 kann hinsichtlich Kontrolle und Instandhaltung der einzelnen Hlemenle des Systems von Vorteil sein und vereinfacht den Aufbau tier Laufkatze 8: grundsätzlich ist aber, bei entsprechender Anpassung tier Transporteinrichtung, eine Anordnungbeidscits lies Förderweges 4 (alternierend otler unregelmäßig springend) gleichermaßen möglich. Die einzelnen Gleisstücke 4' sind auf konventionelle Weise (z. B. durch Vcrschrauben) initeinandei verbunden.
Hin Zwischenspeicher 6 umfaßt einen Drehteller mit peripher angeordneten Aufmihmcpliil7.cn für acht Probengefaße 3. Hr ist in beiden Richtungen iniltels eines konventionellen Antriebs drehbar, so tlaß jeder Speicherplatz auf kürzestem Wege in die Übergabe stellung zum Förderweg 4 gebracht weiden kann.
Am Anfang ties Förderweges 4 ist ein Hingangsspeicher 10 angeordnet. Hr weist ebenfalls einen Drehteller 10« auf, tier sich jetloch nur im Uhrzeiger sinn dreht. Dabei sorgt eine feststehende Spirale 12 fur den sequentiellen Transport tier Gefäße 3 in Rieh lung dei Aufgabe bzw. llhci nahmestcllc zum löi (lerweg 4 (Winkelpfeil).
Nahe dem Hilde ties l-örderwcges 4 ist ein Aus gangsspeieher Il vorgesehen, der dem Hingangsspei eher 10 gleicht, bei welchem jedoch der Drehlellei Hi/ im Gegcnuhizeigeisiim iiichbar ist. Hin Aus gangsspeichei ist im übrigen dann entbehrlich, wein beim jeweils letzten Al beilsbauslein des Systems, ti. h l>ei demjenigen, bei dem dei letzte Schritt des Pro giamnis voigcnominell wild, ein Verweilen des Pro bcngcläßes nach brcndciei ()pciation vorgesehen isl
Am 11HiIe di-s I ok In urges 4 isl ein PuIlcispeiche 38 voi im-se hi 1Ii. dr ι /in A ill nähme von Piobengeläßei ilicnl. die /"1'.I1IiI1M zwei Abschnitten des Analysen
Programms zur Vornahme externer Operationen aus dem System herausgenommen werden sollen.
Den Transport der Gefäße 3 zwischen den einzelnen Speichern und Mausleinen übernimmt die Laufkatze 8, die auf den Schienen der Gleisstücke 4' über den ganzen Förderweg 4 verfahiba, ist. Ihr Drehgreifer 9, dessen Gestalt ilen Dimensionen dvi Gefälle angepaßt ist, ist um eine senkrechte Achse durch den Mittelpunkt antreibhar und vermag durch die symmetrische Gestalt seiner Arme gleichzeitig ein Gefäß 3 " beispielsweise vom Maustein 1 zu entfernen unil ein anderes auf diesen zu plazieren.
In Fig. 2 ist der funktionale Zusammenhang zwischen ilen einzelnen Komponenten der Steuerung dargestellt. Hine Mauptsteuerung 20 des Systems um ! ' laßt einen Computer, dessen Programmierung auf die mögliehen Aufgaben und auf die Hlemenle des ge samten Systems abgestellt ist. Mit der Mauptsteuerung funktionell verbunden sind die Steuerungen 24, der Stationen (Mausleine) 1 und 2 sowie die Irans- '" poi"isteuerung23. Die Steuerungen 23, 24 und 26 umfassen entsprechend programmierte Mikrocomputer, die über geeignete Zwischenglieder (Interfaces) mit der Mauptsteuerung kommunizieren. Ferner sind der Mauptsteuerung 20 ein Idenlifizieriingsplalz 22 und ·> eine Resultatausgabe 36 zugeordnet. Der Identifizieiungsplatz22istdem Hingangsspeieher 10 benachbart angeordnet und umfaßt einen I.esekopf 14 mit einem Reflexionsleser. Die Resullataiisgabe kann/.. M. einen Lochstreifenstanzer oder einen Zeilen- oder anderen ;n Drucker zur Speicherung der Resultate aufweisen. Die Transportsteuerimg 23 steht in Verbindung mit der Laulkatzcnsteuerung 28, tier Steuerung 30 des Zwischenspeichers ft und dem Hing.mgs- sowie dem Ausgangsspeicher 10, 11.
Der Metrieb dieser Hinrichtung ist wie folgt vorge seilen: Die zu untersuchende Probe wird in ein Gelaß 3 gegeben (beispielsweise auf einem hier nicht dargestellten Wägeplalz eingewogen). Dieses erhält eine Folie aufgeklebt, die in codierter Form die Gc läßnummc, enthält. Dann wird das Probengefäß manuell auf den lileiitifi/ierungsplal/. 22 gestellt. Hier wird vom I.esekopf 14 die codierte Gefäßnummer abgefragt und dem Computer der Mauplsleiierung 20 übermittelt. Parallel dazu werden auf ein·.·, am Idenli lizieiungsplal/. 22 vorgesehenen Tastatur bekannter Art (nicht dargestellt) die ubiigen Informationen (Analysenprogramm, umfassend Art und Reihenfolge der anzulaufenden Stationen, Kenngrößen für jede Operation und die Mchanillung der Resultate, und weiten.· Daten, /. M. AulUaggeber der Analyse, ( hai gennummer u.a.) eingegeben und dem Coiiipuicr iibermilleh. Im Computer weiden sämtliche Daten einander zugeordnet. (Allei itativ konnte die gesamte Information codiert auf der Folie enthalten sein und din ch den I .esckopf 14 abgeliagt weiden. Dies winde jedoch m ei kl ic 11 große ic Anfoidcrungen au den Lese kiipl stellen.)
Anschließend wild das Piohengclaß manuell odi ι mechanisch, in Fig. I du,eh einen Pfeil angedeutet vim außen nach innen der Spiiale 12 folgend, aiii den Hingangsspeicher 10 gesetzt. Dessen Diehlellci dreht sah ständig und soigl damit dalin , daß in de, ge ze ich Helen .Stellung stets ein (ic laß 3 heiellslelit zu, filier nähme auf ilen Foule, weg 4, wobei ein cnlspieehen ι dei Ansehlag! nicht daigestellI) au del IJbeigabestelle Im eine delinieile Position des Gefäßes 3 soigl. Du· Spiiale 12 gewähl leistet dabei, dall die einzelnen (ic IO
!,8 Rc>hM& "» ^ Übergabe (Winkelpleil) kommen
Das Probengefäl.13 ist nun körperlich und s.eue ' i»gsmaß,g,m System aufgenommen, und die Haupt Mcuerung 20 steuert unil überwacht alle weitere, .^»iSauge. Sie entnimmt den übermittelten Daten da; π. diese I robe vorgesehene Analysenprogramn, Λ fhl. Ar« und Reihenfolge der anzulaufenden S.a- »ntii Kenngroßen fur ilie Ausführung der versehie- kuu Ope,,,turnen und Angaben über die Resul.at-
la ι uminer. Sie prüf, sodann, ob die erste anzulau-
Tr ms.; , !'" Cl iM· ISI lllCS (ICI Fil"' so ^h«" ^ •po .steuerung 23 den entsprechenden Tn.ns-
po, be ehl.clervouclieserandiel.aulka.zens.euerung 2« wutergegeben w„d. I),ese veranlaß, die Lauf S*' Tl! !■"'^'"«^l'cicher 10 zu fahren und das , I Z" ':lxmd11^"· »^i ^r Obernalime ^"^,'-CSCk()')lcs 14' ;'1" ''" !..'.ufkatzc ΐΓ111""81*3 lll^'P.nf. und ein «Mclilimt}, iW, die Transportsteuerung 23
w I !'""Λ"11 dLI ^'^»stcin angefahren. 3 η r ?· ThiU"ig ci" CIWil vorhandtnes Cicu ,Fe sVCI ^ ° 1;llUldlLI PmlK1 llliltds ^ '^'i-
( c I1Uf". η laUlk:"/C 8 Sd:iJ<-·» '"ll1 *'" <w bzw λ, !llMcin ^^Ix'ben. Diese, Vorgang
^ζΓΓμ U" Wirtl "hCr dic ''""^oitsltue'
im de, S, VmipISlCllcrunß 20 ßcncUlct. welche «,-Ϊ ^"l'°TICllCr"Ilß (24 (Klt 2ft» ^ ^
■ n ·! Γ-ϊ," ,AllSWCI'""K d- l'-oHcngefaßnumme, η Ah I I , ri''"sl"T'sk-..e,unB 23 den Melehl / n^'h;^;M de. Probe und/u deren We, .eitianspor, 2^» "aehsten „„ Pr.,srilmm vorgesehenen llau-
iVt!C UKlk''l«>^> sich, bis das Pro sn η .Γ' "IUl lhlS ''".hengefiiU /um Aus-'1 KCluild11 Wiltl· M" vollzogener
ι.in.M ,1 > P'M-lsiciicrungiindic I laup.ste.ie-
Mk-K1 ";X'ailSlk"> Syslem entlassen und wird
IKMA111M I" ■ """P'M^^runs gelöscht, in, ur nnf S υ'1" L"lLI '^''^i.ungsopcnUion der
'inc Wι SCT gCMdC llimsU:in 1M ^' "lllli • ie, R L cmS«flialle. werden (z. H. Abwarten
Ir um1' M) Mihl llk> "auptsteuerung 20 ul.ci uns T "Sk / lK·""1«" ^'-.S-CIiCUiIg 30 des Zw, •he · Vi '"γ V," HvM>1'"»*■■» 'M.hctel/len Spei I „ Ii; "'^'^'!'-P-M^.n/uml.onlerwc^
-mgin wöbe, ,eweHs de, kürzeste Weg gewählt l. Gl ^/cihgeMull.lK.Faulkat/cHdenAuliiag, 1 l'cigabesicllc /um Zw.sehenspciehe, 6 λ
1. »·s "^'^l-cliellcHleProbcgel.ßaulden ΐ"1''1"11"*'111· De, dann, neu l>cscl/,c ''"Ir;'11""1-' "anptsteucungnacl, en,
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^ "/wisehcnspeiehe, 6 ,bgcs.cllten !',oben die ,c ■ ^■leiste aii/ulaiifeiule Station f.ci winl. So ;'l II. dC1,•alhsiundodeid.cobcneiwahnteWai i S"'"""^'^'''"''-"^.plsleucungnbeidic de, I aulka./c ,Ic, Auftrag, .leu
Il
Zwischenspeicher anzulaufen, und dem Zwischen speicher den Befehl, die betreffende Probe an den Übergabeplatz zu stellen. Flier erfolgt dann die Ober nähme durch die Laufkatze, und nach Hrhalt des Transporlbefehls bringt die Laufkatze die Probe zur freigewordenen Station und tauscht sie dort gegen die vorher behandelte Probe aus.
An den Übergabeslellen des Hingangsspeichers 10 und des Alisgangsspeichers 11 sind in der Zeichnung nicht dargestellt Lichtschranken angeordnet, die IH über die Transportsteuerung 23 der I lauptsleuerung 20 signalisieren, ob die betreffende Übergabestelle frei oder besetzt ist. Damit wird gewährleistet, daß in das System eintretende Proben so rasch wie möglich zum Hingangsspeichcr 10 abgeholt werden und daß ' ■ die Laufkatze 8 mit einem fertig behandelten Probengefäß nur dann zum Ausgangsspeicher 11 fährt, wenn die dortige Übergabestclle frei ist. Sollte, z. B. mangels Hnlfcrnung der fertigen Proben aus dem Ausgangsspeichel 11, dessen Übergabestellc blockiert " sein, so kann die dortige Lichtschranke nach einer ge wissen Verzögerung/.. B. ein akustisches Signal auslösen.
Soll in irgendeinem Stadium des Programms eine extern vorzunehmende Zwischenoperation einge '■ schallet werden, so wird das betreffende Probenge laß 3 zu einem Pufferspeicher 38 gebracht. In diesem Fall wird die entsprechende Information im Speicher ilcr Computersteuerung 20 noch nicht gelöscht, da das Programm noch nicht beendet ist. Line Bedienungs ' person kann das Probengefaß dem Piiffeispeiche! 38 entnehmen und auf den Identifizierungsplatz 22 siel len. Nach erfolgter Identifizierung durch den Lese kopf 14 gibt der Computer auf einem Leuchtschirm bekannter All (nicht gezeigt) in Klarschrift An und > Daten der externen Operation an (alternativ kann, sofern die Probengefaßnummer auch in Klarschrift vorliegt, diese von der Bedienungsperson dem Com puter über die Tastatur eingegeben werden). Nach Durchführung der externen Operation wild das Pro υ beiigeläß 3 von neuem ubei den Idenlifizierungsplaiz 22 und i\i:n Hingangsspeicher 10 in das System eingeschleust, und tier nächste Abschnitt des Analysenpio giamins läuft wieder automatisch weiter.
Aul eine detaillierte Beschreibung der l'inzelheiieii ι, der Steuerung wurde verzichtet, da diese nicht ί\ί:\\ ( iegenstaiul der hier beanspruchten Hrfindimg bilden. Wie oben bereits erwähnt, umfaßt die Stenciling im wesentlichen den Computer der Hauplsleuerung 20 sowie die kleineren Computer der Transport ii]u\ " Stalionssteuerung. Die Programme sämtlicher Com putcr lichten sieh im wesentlichen nach dem jeweili gen System (Anzahl und All der Bausleine 1. 2 ...) sowie dei All dei voizunehmenden Operationen. Im Rahmen dieser Gegebenheiten sind dann die jcw'cils zw eck maßige ii Piioi dale η ( Reihenfolge dei einzelnen Sein HIe Pi ogi animal flaut ) in das Piogiamm aulzii nehmen.
Im voi liegenden Beispiel wild die laufende Kon 11 öl Ie und U be ι wach u ng a I Ie ι im System be 11 nil he Ii en ..η 1'lobengelaße iluich den Compiitci del I lauptsleiie mug 20 vo ι ge ι ion line η. Zusätzlich lulu I ι le ι l.esekopl 14 aiii dei Laufkatze K Zwiselienkonliollen dei (ie laßniimmein aus. Diese bewii ken eine luiiklionsleli leisiehei heil insofern, als die Kontiollmcldungeii des ,., I esekoples 14'mit dei jeweiligen Soll Gcfäßnumiiici vcigliclicn weiden u\\t.\ somit eine Möglichkeit ilai stellen, etwaige Sloiiiiigen im System frühzeitig zu ei kennen.
Das Beispiel Il (Hg. 3) umfaßt ein System 40 mit einem konventionell angetriebenen endlosen Kettenlörderband 41, das in einer horizontalen Hbene umläuft. Die Oberfläche des Förderbandes 41 wird gebildet durch nebeneinander angeordnete, jeweils mit einem Kellenglied verbundene Mitnehnierplatlen 42, deren jede Platz für ein Probengefäß 3 aufweist.
Die an der Außenseite lies Förderbandes 41 angeordneten 1 lemenle des Systems 40 umfassen im wc sentlichen
die zwei Stationen (Verdunnungsauloinal 1 und Till iciautomat 2),
einen F.ingabeplat/. 43 und einen Ausgangsspeichel 44.
ledern der genannten Llemente ist eine Umladevorrichtung zugeordnet, wobei die beiden Stationen 1 und 2 über je einen Drehgreifer 9 der im Beispiel I erwähnten Art verfugen. Das Beschicken des Bandes
41 am Hingabeplatz 43 und die Ober gäbe der fertig behandelten Piobengefaße 3 in den Ausgangsspeicher 44 erfolgt mittels je eines einarmigen Drehgreifers *)', da an diesen Stellen kein (icfüßaustausch vorkommt.
Die Arbeitsweise dieser Auslührungslorm ist die folgende, wobei angenommen sei, daß die Steuereinrichtung des Systems wiederum einen Computer umlaßt: Zu untersuchende Proben enthaltende Gefäße 3 weiden in den liingabeplalz 43 gestellt, dieser kann ähnlich wie der Identifizieiungsplatz 22 im Beispiel I ausgebildet sein. HinLesekopf 14 fragt die Identilika lionsnummcr des Gefäßes 3 ab, während die übrigen Dalcn über eine Tastatur eingegeben weiden. Sobald der Computer sämtliche Daten übernommen hat, erteilt er der Steuerung des noi malerweise kontiuuicr lieh umlaufenden Fönlei baniles 41 den Befehl, an zuhalten, sobald die nächste unbesetzte Platte 42 am Hingabe plat z. 43 angekommen ist, und dem Drehgreifer«)1 den Befehl, alsdann da*- Gefäß 3 auf diese Platte
42 zu übergeben. Anschließend setzt sieh das Band 41 wieder in Bewegung, in der es verbleibt, bis der nach sie BeIeIiI zum Anhalten ei teilt wird, um entweder ein Probengefäß 3 vom Band 41 einem unbe setzten Baustein (1, 2) /m übermitteln, oder an einem Bauslein einen Prohcngcfaßausiuuscl vorzunehmen (eine behandelte Piobe wird et selzt durch eine zu behandelnde), oilei eine behandelte Probe von dei beticllenden Sta tion zu entfernen, oiler
ein neues Piobengcläß auf das Band aul/.uneh inen (vom Hingabcplatz 43). oder schließlich ein Piobengclaß nach Abschluß aller Operalio neu in den Ausgangsspeichei 44 zu geben. Dabei steht insgesamt noi inalei weise eine Spei chei kapazität zui Vei fugling, die sieh zusammensei/ .ins dei Anzahl der Platten 42 sowie dei Anzahl di /Ni hciissialioiicn.
Ähnlich dei im Beispiel I besclii iebenen Aibeits weisi \ieuci t bzw. ubei wacht dabei der ( Ompuier (Ii Belegiings/uslande sainllichei Plalze sowie die |ewei I ige η Zuoi d UiIiIgC η Platz Pi obe ι ige faß \tiu\ den Slam dei einzelnen l'ioben im eiitspieehenden Analysen piogiamm.
Alternativ konnte aiii ilen 1 ■ ingabeplalz 43 ν ei ζ ii Ii IeI und das Foideibaiid 41 .in |cilei beliebigen Stell beladen weiden, wobei ι lam ι zweck ι näß ige ι weise |cd Station I, 2 ubei emeu I esekopl 14 zui Ideulili/ie lung dei Piobengefaße vcil'ugi.
Im voi liegenden lall lsi ilie I ,iiili ichluiig iles Im
25 Ol 054
dciliandcN 41 gleichbleibend (unidircktional). Gegebenenfalls konnte auch, unter entsprechender Anpassung tier Steuerung, eine wechseintle Bewegungsrichtung vorgesehen werden.
Hs wurde bereits erwähnt, daü außer den in ilen Beispielen genannten Vcrilünnungs- und Titricrauloinalen noch vielerlei andere Stationen im System enthalten sein können, beispielsweise zum Dosieren, Vermischen, Zentrifugieren u. a. Aus tier Beschreibung ergibt sich weiter, daß tlas Verfahren sowie die entsprechende Einrichtung zwar insbesondere für Einzelanalysen im eingangs erwähnten Sinne konzipiert ist, sieh jedoch natürlich im Bedarfsfälle auch für Serienanalysen vorwenden IaBt. In diesem Sinne liegt eine echte Universalität vor, die bei keinem tier bisher bekanntgewordenen Systeme anzutreffen ist. Ferner isi anzumerken, daß das beschriebene System nicht auf die Untersuchung flüssig vorliegender Proben beschränkt ist, sondern sich prinzipiell gleichermaßen für fest, z. B. in Pulverform, vorliegende Proben oder aber für solche, bei denen im Verlauf der Untersuchung feste Rückstände eine Rt)IIe spielen, eignet. Hin weiteres Merkmal ist darin zu sehen, daß mit denselben Stationen mehrstufige Operationen ausführbar sintl (z. B. mehrstufiges Extrahieren) und daß die angewendeten Probenvolumina innerhalb sehr weiter Grenzen variabel sind.
An konstruktiven Varianten seien nur die folgenden Beispiele angeführt: Man könnte, z. B. ;Uis Raumgründen, den Eingangsspeicher über dem Zwischenspeicher vorsehen, wobei dann eine entsprechende Hub- bzw. Absenkeinrichtung für die Proben gefäße erforderlich wäre; in diesem Falle würden letztere über den Zwischenspeicher in tlas System ge langen anstatt direkt wie im obigen Beispiel I. Him.· weitere Variante kann darin bestehen, den Bausteinen 1, ?.... nicht nur einen Platz zur Aufnahme des Probengefäßes zuzuordnen, sondern z. B. tieren drei (Eingangs-, Arbeits- und Ausgangsplatz). Dies würde bedeuten, daß jede Station gleichzeitig zwei Probengefäße aufnehmen könnte, wobei eine Probe behandelt würde und eine weitere auf die Behandlung bzw. den Abtransport wartet. Diese Variante hätte den Vorteil, daß die Kapazität der Stationen noch besser ausgenutzt werden könnte, und den Nachteil, tlaß der mechanische und steuerungstechnische Aufwand merklich höher würde; sie könnte dann von Interesse sein, wenn das System über viele Bausteine verfügt und die Transportzeiten relativ zu den Behandlungszeiten eine gewisse Grenze überschreiten.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

25 Ol 054 Patentansprüche;
1. Verfahren zur aulomatisierten Ausführung von chemischen und'Odcr physikalischen Analysen, bei dem zu behandelnde bzw. zu messende Proben in Gefäße gelullt und diese in ein durch eine Programmsteuerung gesteuertes System gegeben werden, in welchem die Gefäße in clic Arbeitsbereiche einer Mehrzahl von Arbeitsstationen fiihrbar sind und die in jedem Gefäß enthaltene Probe einem oder einer Mehrzahl von Bchandlungs- und/oder Meßvorgängen unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefäße (3) an die jeweils gemäß ihrem individuellen Arbeitsprogramm ausgewählte nächste Arbeitsstation (1,3) über einen Förderweg (4) direkt herangebracht, nach Erreichen dieser Arbeitsstation mittels einer Umladeeinrichtung (9) vom Förderweg entfernt, in den Arbeitsbereich dieser Arbeitsstation gebracht und nach Beendigung des entsprechenden Behandlungs- und/oder Meßvorganges dem Förderweg wieder zugeführt werden, wobei die einzelnen Verfahrensschritte durch das Zusammenwirken von auf den Probengel äßen (3) angebrachten Codierungen und wenigstens einem diese Codierungen abtastenden Lesekopf (14') mit tier Programmsteuerung (20) gesteuert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arbeitsslation (1,2) tlie für tlie ihr jeweils zugedachte Probe maßgebende Information übermittelt wird, wobei dieser Information entsprechende Steuersignale die Arbeitsweise der Arbeitsstalion individuell anpassen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Probengefäße (3) zur Vornahme von außerhalb des Analysiersystems erfolgenden Zwischenoperationen vom Förderweg (4) entfernt und nach Beendigung der Zwischenoperation zur weiteren Absolvierung ihres Arbeitsprogramms dem Förderweg wieder zugeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überbrückung von Wartezeiten Probengefäße (3) vom Förderweg (4) entlernt und in einen Zwischenspeicher (6) gegeben werden, aus welchem sie nach Beendigung der Wartezeit wieder auf den Förderweg (4) übernommen werden.
5. Verfahren nach Anspruch I oiler 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Probengefäß (3) zu geordnete Erkennungsdalen sowie das individuelle Arbeitsprogramm umfassende Informationen bei Aufnahme der Probe in das Analysiersystem einer Computersteucrung (20) übermittelt werden, und daß die Computersteuei ung den vollautomatischen Ablauf aller Arbeiliiprogianime der jeweils im System befindlichen Proben steuert und überwacht.
(S. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, mit einer Mehrzahl von Aiheitsslationen, mit einem tliese bedienenden Fördersystem zum Transport von Proben enthaltenden Gefäßen sowie mit Steuereinrichtungen für die Arbeitsstationen und tlas Fördersystem, ge- ι kennzeichnet durch ein Fördersystem (5) /.um direkten 'Iransport der Gefäße (3) in den Bereich jeder beliebig gewählten Arbeitsstation (1,2) und durch llmladeeinrichtungen (9) für den Transfer tier Gefäße (3) zwischen dem Förderweg (4) und einem der jeweiligen Arbeitsstation (1, 2) außerhalbdes Förderwcgs (4) zugeordneten Platz sowie durch wenigstens einen Lesekopf (14') zur Abtastung auf dem Probegefäß (3) angebrachter Markierungen und zur Übermittlung entsprechender Signale an die Steuereinrichtungen.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fördersystem (5) ein der Entlastung des Förderwegs (4) von wartenden Gefäßen (3) dienender, vom Förderweg beschickbarer und in diesen entleei barer Zwischenspeicher (6) mit direkter Zugriffsmöglichkeit zu jedem gespeicherten Probengefäß (3) zugeordnet ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fördersystem (5) Geleise und wenigstens einen auf diesen verfahrbaren Tiansporlwagen (8) umfaßt, wobei tier Transportwagen über einen Drehgreifer (9) zum simultanen Beschicken und Entladen verfügt.
9. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Arbeitsstationen (1, 2) ein beliebig kombinierbares Baukastensystem bilden, wobei jede Station durch ein mit ihr lest verbundenes Teilstück (4') des Förderweges (4) zu diesem beiträgt.
10. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ihr ein Eingangsspeicher (10) zur Aufnahme zu behandelnder Probengefäße (3) zugeordnet ist, wobei tier Eingangsspeicher einen Drehteller (10«) mit fester Führungsspirale (12) aufweist, welche die Probengefäße (3) in zwangsläufiger Reihenfolge führt.
11. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Identifizierungsplatz (22) aufweist, von welchem aus Kenndaten der tier Einrichtung zugeführten Proben sowie der entsprechenden Arbeitsprogramme einer das Fördersystem (5) und -.lie Arbeitsstationen (I, 2) steuernden Compulersteuerung (20) zuführbar sind.
12. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fördersystem einen geschlossenen Förderweg (40) umfaßt, welcher zur Aufnahme von Probengefäßen (3) geeignete, mit einem umlaufenden Fördermittel verbundene Träger (42) aufweist, und daß jeder einzelnen Arbeitsstation (1,2) eine umladeeinrichtung (9) zur Übernahme von Probengefäßen (3) vom bzw. zum Förderweg (40) zugeordnet ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen mit dem Förderweg (4) verbundenen Pufferspeicher (38) zur zeitweiligen Aufnahme von Probengefäßen (3), tlie zwecks Vornahme externer Zwischenoperalionen vorübergehend (.las System verlassen.
14. Einrichtung nach den Ansprüchen Hund 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Transportwagen (8) über einen Lesekopf (14') zur Kontrolle von Kenndaten ties jeweils transportierten Probengefäßes (3) verfügt.
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