DE2726323A1

DE2726323A1 - Inkubationseinrichtung

Info

Publication number: DE2726323A1
Application number: DE19772726323
Authority: DE
Inventors: Jun Edgar Grey Johnson; Howard Lawrence Mcgill
Original assignee: Micromedic Systems Inc
Current assignee: Micromedic Systems Inc
Priority date: 1976-06-17
Filing date: 1977-06-10
Publication date: 1977-12-29
Also published as: JPS5951274B2; SE7707018L; SE444576B; FR2355283A1; NL7703678A; US4011048A; DE2726323C2; JPS52156987A; FR2355283B1; CH615019A5; CA1053549A; GB1580361A

Description

MÜLLER-BORIS · DEUFEL · SCHON · HERTEL

ΡΛΤ E N TA N WiLTB

DR. WOLFGANG MÜLLER-BORE (PATENTANWALT VON 1927- 1975) DR. PAUL DEUFEL. DIPL-CHEM. DR ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL. DIPL.-PHYS.

1 0. Juni 1977 Hl/Ma - S/M 46-3

MICROMEDIC SYSTEMS, INC. Rohm of Haas Building, Independence Mall West, Philadelphia, Pennsylvania 19105 /USA

Inkubationseinrichtung

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β MC SC K EM ββ -SIEBEHTSTR. * · POSTFAC Π 80 0720 'KHBIL: MUEDOPAT · TEL. (089) 47 4ΟΟ3 · TELEX S-24 383

Die Erfindung betrifft einen Inkubator für biochemische Analysesysteme, und insbesondere für solche Systeme, die im wesentlichen vollkommen automatisch arbeiten.

Im Zuge der fortlaufenden Weiterentwicklung und Verfeinerung verschiedener Analyseeinrichtungen sind viele der Einzelschritte automatisiert worden, die in diesen Einrichtungen durchgeführt werden. Dabei ist eine Vorrichtung sehr zweckmäßig, die nach der Beschickung mit einer großen Zahl von zu analysierenden Proben aktiviert werden kann, so daß sie alle notwendigen Schritte bis zur Anzeige der Analyseergebnisse durchführt, ohne daß die Bedienungsperson der Vorrichtung von Hand in den Bewegungsablauf eingreifen muß. Eine solche Vorrichtung wäre insbesondere für biochemische Analysesysteme zweckmäßig, da hierbei die Bedienungsperson oft im Verlaufe einer vollständigen Analyse verschiedene Arbeitsvorgänge von Hand erledigen muß. Einer dieser sehr häufig vorkommenden Arbeitsgänge ist ein Inkubationsschritt. Bei vielen analytischen biochemischen Verfahren müssen die Proben eine bestimmte Zeit lang in einen Inkubator bzw. Brutapparat bzw. Brutschrank gebracht werden, damit bestimmte biochemische Verfahren ablaufen können, bevor die Proben der tatsächlichen Analyse unterworfen werden.

Bei vielen herkömmlichen Analyseeinrichtungen müssen Inkubatoren von Hand beschickt werden; solche Inkubatoren weisen entweder Bäder, Trockenbäder oder heiße Blöcke auf. Bei dem zuerst erwähnten Inkubatortyp treten folgende Schwierigkeiten auf: Wasserverluste aufgrund von Verdampfung, Rosten, unsauberes Arbeiten, lange Aufwärmzeit, und sehr großer Energieverbrauch, wenn der Inkubator ständig in Betrieb gehalten wird, um die lange Aufwärmzeit zu vermeiden. Bei einem Heizblock-Inkubator treten diese Nachteile nicht auf; diese Vorteile müssen jedoch mit dem großen Nachteil erkauft werden, daß Teströhrchen

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bzw. Reagenzgläser von Hand eingeführt und entnommen werden können, wodurch die große Gefahr von Identifikationsfehlern besteht; außerdem ist das Einsetzen von Teströhrchen sehr zeitaufwendig, zumal solche Inkubatoren häufig keine vollständigen Rahmen bzw. Gestelle bzw. Einschübe mit Teströhrchen aufnehmen können.

Mit der vorliegenden Erfindung sollen deshal b die Nachteile der herkömmlichen Heizblock-Inkubatoren überwunden werden; außerdem soll die vollautomatische Beschickung, Inkubation und Entnahme von Probenträgern möglich sein.

Die Inkubationseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist einen Block aus wärmeleitendem Material mit einer daran angebrachten Temperatursteuerung sowie mehrere Reihen von in regelmäßigen Abständen angeordneten Bohrungen, die sich von einer Bodenfläche des Blocks in den Block erstrecken und nach unten gerichtete öffnungen haben, weiterhin zwei flache, in derselben Ebene liegende Platten aus isolierendem Material, die jeweils mit einem Rand aneinanderstoßen, wobei eine Platte stationär ist und die andere Platte longitudinal eine bestimmte Schrittstrecke in Richtung weg von dem Stoßpunkt verschiebbar ist, wobei der Block mit den nach unten gerichteten Bohrungsöffnungen verschiebbar auf den beiden isolierenden Platten gehaltert ist, und eine Einrichtung auf, um einen Satz von Probenträgern von einer direkt Mnter und in Ausrichtung mit der Reihe von Bohrungen in dem Block angeordneten Trägerhalter in eine Reihe von Bohrungen anzuheben und einen Satz von Probenträgern von einer Reihe von Bohrungen in einen Trägerhalter abzusenken, der direkt unter und mit der Reihe von Bohrungen ausgerichtet angeordnet ist.

Wie im folgenden beschrieben werden soll, werden durch geeignete Betätigung von Steuerschaltern die isolieren-

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den Platten durch eine bestimmte Schrittstrecke getrennt, wodurch eine Reihe von Bohrungen freigelegt wird, in welche die Probenträger durch die Hebeeinrichtung eingeführt werden; der Block wird teilweise oder vollständig nacheinander in einer bestimmten Reihenfolge beschickt, wonach die Platten dann geschlossen werden,so daß die zugeführten Probenträger vollständig in dem Inkubationsblock enthalten sind. Die Träger können dann in ähnlicher Weise entnommen werden, indem der oben für die Beschickung beschriebene Bewegungsablauf in der umgekehrten Reihenfolge wiederholt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf den Boden des Inkubatorblocks;

Fig. 2 eine Endansicht des Inkubatorblocks;

Fig. 3 eine fragmentarische Querschnittsansicht einer Bohrung in dem Block im Detail;

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Seitenansicht der gesamten Einrichtung;

Fig. 5 einen Schnitt durch die Einrichtung nach Fig. 4 längs der Linie 5-5 in Fig. 4;

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Inkubationseinrichtung; und

Fig. 7 eine Detai1 ansicht der Vorrichtung, welche 709852/0841 -8-

die schrittweise Bewegung durchführt, längs der Linie 7-7 von Fig. 5.

Wie sich aus den Figuren und insbesondere aus der Fig.

I ergibt, ist ein Block 10 aus einem wärmeleitfähigen Material, nach einer bevorzugten Ausführungsform ein Metall und insbesondere Aluminium, mit mehreren, in regelmäßigen Abständen angeordneten Reihen von Bohrungen

II versehen, die darin ausgebildet sind. Die Zahl und der Abstand der Bohrungen in den Reihen und der Reihen in dem Block können je nach Bedarf und Betriebsanforderungen ausgewählt werden. Bei der dargestellten Ausführungsform hat der Block zwanzig Bohrungsreihen, wobei jede Reihe Bohrungen enthält. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, erstrecken sich die Bohrungen in den Block von seiner Bodenfläche zu einem Punkt kurz unter der oberen Oberfläche des Blocks. Dadurch befinden sich in die Inkubationseinrichtung einzuführende Probenträger vollständig im Innern der Bohrung. Um die Einführung der Probenträger, wie beispielsweise Teströhrchen bzw. Reagenzgläser mit offenem Ende, in die Bohrungen zu erleichtern, sind die Öffnungen der Bohrungen versenkt bzw. kegelig versenkt, so daß die Öffnungen eine Ausweitung 12 erhalten. Um in ähnlicher Weise zu verhindern, daß die Probenträger in den Bohrungen hängenbleiben und um dadurch das Ausstoßen der Probenträger zu verbessern bzw. zu beschleunigen, ist jede Bohrung 11 mit einer Vorrichtung versehen, die das Ausstoßen unterstützt; eine solche Vorrichtung ist in Fig. 3 dargestellt. Durch eine Öffnung 13 in jedem Bohrungsende 14, die sich vollständig durch den Block erstreckt, verläuft eine Stange 15 mit geeigneter Länge; an einem Ende der Stange ist ein Gewicht 16 ausgebildet oder angebracht, während an dem Bereich der Stange, der sich über dem Block 10 hinaus erstreckt, und in genügendem Abstand von dem Block eineNut ausgebildet ist, in die ein Sicherungs- bzw.

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Sprengring 17 eingepaßt ist. Die Halterung mittels
der Nut und des Sprengrings stellt nur eine bevorzugte Ausführungsform dar; als Alternative hierzu
kann auch eine andere Vorrichtung verwendet werden,
um die Stange und das Gewicht in der Bohrung zu halten, wie beispielsweise ein Arretierstift, der durch den Bereich der Stange gepaßt ist, der über den Block hinaus vorsteht, ein Arretierkragen, der spanabhebend bzw. maschinell bearbeitet auf dem vorstehenden Stangenbereich ausgebildet ist, oder ein ähnliches Element. Ein in die Bohrung eingeführter Probenträger drückt
die Stange und das Gewicht in der Bohrung nach oben,
wobei die Stange verschiebbar in der öffnung 13 gehaltert wird; während der Entnahme übt das Gewicht eine
nach unten gerichtete Kraft auf den Träger aus, wodurch das Ausstoßen des Trägers aus der Bohrung unterstützt wird; der Sprengring hält die Stange und das Gewicht in der Bohrung. Obwohl nach einer bevorzugten Ausführungsform diese Vorrichtung verwendet wird, kann auch eine andere Vorrichtung eingesetzt werden, um das Ausstoßen der Träger aus den Bohrungen zu unterstützen,
wie beispielsweise eine spiralförmig gewickelte Druckfeder, die an dem Boden der Bohrungen angebracht ist.

Die Temperatursteuerung für den Inkubator kann, wie
in Fig. 4 dargestellt ist, durchgeführt werden, indem entweder Heizelemente oder thermoelektrische Elemente 18 und 19 an geeigneten Befestigungsstellen an dem
Block angebracht werden. Ein Thermistor 20 dient dazu, die Temperatur des Inkubators festzustellen und zu regeln. Normalerweise wird für die Inkubation eine Erwärmung benötigt; wenn jedoch thermoelektrische Elemente verwendet werden, läßt sich durch Umkehrung ihrer Polarität eine Kühlung des Inkubators erreichen. Darüberhinaus können zusätzliche Einrichtungen für die direkte Ablesung der Inkubatortemperatur vorgesehen sein, wie beispiels-

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weise ein Thermometer 21, das in den Hauptteil bzw. den Körper des Inkubators eingeführt ist, wie in Fig.5 dargestellt ist.

Die Position des Inkubatorblocks 10 ist in Fig. 4 gezeigt. Der Block 10 liegt verschiebbar auf zwei isolierenden Platten 22 und 23, deren Beziehung zueinander und zu dem Block in Fig. 4 zu erkennen ist. Diese Platten bestehen aus einem Material, das nichtleitend und widerstandsfähig gegen Wärme oder Kälte ist; die Platten bilden nicht nur die Oberfläche, auf welcher der Block 10 sowohl ruht als auch verschiebbar bewegt wird, sondern bildet auch eine isolierende Oberfläche, um Wärmeverluste aus den Bohrungen 11 zu vermeiden. Wie man in Fig. 5 erkennen kann, sind die beiden Platten in Rahmenteile 24 und 25 eingesetzt, wobei sich die Platte 22 zwischen den Rahmenteilen 24 und 25 befindet und fest an ihnen angebracht ist; wenn der Block 10 sich in seiner normalen Ruhelage befindet, liegt er vollständig auf der Platte 22, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Die Platte 23 ist jedoch verschiebbar in den Rahmenteilen 24 und 25 angebracht und wird auf Rollen 26 gelagert, die an den Rahmenteilen 24 und 25 befestigt sind. Diese Rollen helfen, die Reibungskräfte zu überwinden, wenn der Block 10 und die Platte 23 gemäß der Darstellung in Fig. 4 longitudinal nach rechts geschoben werden; diese Bewegung tritt bei der Beschickung oder Entnahme der Probenträger auf, deren Ablauf im folgenden beschrieben v/erden soll.

In ihrer Ruhelage stoßen die in derselben Ebene liegenden Platten 22 und 23 aneinander, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Wenn sich diese Platten in Anlage aneinander befinden, sind sie "geschlossen" und bilden eine kontinuierliche Oberfläche, auf welcher der Block 10 longitu-

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dinal bewegt werden kann. Wenn jedoch Probenträger in dem Block 10 eingeführt oder aus ihm entnommen werden sollen, wird der Block 10, wie im folgenden beschrieben werden soll, in einer Gleitbewegung aus seiner Ruhelage auf der Platte 22 verschoben. Durch diese Bewegung kommt ein Fuß 27 in Kontakt mit der oberen Oberfläche der Platte 23 und drückt aufgrund des Reibungswiderstandes die Platte 23 gemäß der Darstellung in Fig. 4 nach rechts; der Fuß 27 ist nach außen und nach unten durch eine Feder 28 vorgespannt und wird in einer Platte 29 gehaltert, die an der Vorderfläche 10a des Blocks 10 angebracht ist. Die Bewegung der Platte 23 nach rechts wird durch einen Anschlag 30 beendet, der das Endrahmenteil für die Rahmenteile 24 und 25 ist. Diese Bewegung und der Friktionsantrieb der Platte 23 nach rechts trennt die Platten eine bestimmte schrittweise Strecke voneinander und positioniert eine Reihe von Bohrungen über dem so gebildeten Querraum. Jede weitere Verschiebung des Blocks 10 mit den getrennten Platten nach rechts bringt aufeinanderfolgende Reihen von Bohrungen über den Querraum, während die Platte 23 weiter an dem Anschlag 30 anliegt. Dadurch wird der Reibungswiderstand des Fußes 27 auf der Platte 23 überwunden, und der Block wird nur in einer Gleitbewegung nach rechts verschoben. Beim Schließen der Platte läuft eine Umkehrung dieser Trennbewegung ab. Der Reibungswiderstand des Fußes 27 auf der Platte 23 bewirkt während einer Verschiebung des Blocks 10 nach links, daß die Platte 23 wieder gegen die Platte 22 stößt, wobei der Block 10 nur einfach in einer Gleitbewegung nach links verschoben wird, sobald die Platten wieder verschlossen sind. Die Platten 22 und 23 sind nach einer bevorzugten Ausführungsform abgeschrägt, wie bei 31 und 32 angedeutet ist, so daß die in die Bohrungen 11 eingeführten Probenträger allmählich vollständig in den Bohrungen aufgenommen werden, indem ihre unteren Bereiche über die ab-

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geschrägten Oberflächen geführt werden.

Die schrittweise, in zwei Richtungen ablaufende Verschiebung des Blocks 10 über die isolierenden Platten 22 und 23 wird mittels der in den Figuren 1 und 7 gezeigten Merkmale durchgeführt. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist der Block 10 mit einer Reihe von Blindbzw. Sackbohrungen 33 versehen, die längs der Längen des Blocks parallel zu und in der Nähe der Längsrichtung der Bohrungsreihen 11 ausgebildet sind, wobei jede Bohrung in der Breite mit den Bohrungsreihen ausgerichtet ist, d.h., jede Sackbohrung 33 befindet sich auf einer Linie mit einer Reihe von Bohrungen 11. Die Abstände der Sackbohrungen 33 sind so ausgebildet, daß bei einer Verschiebung des Blocks um einen Schritt, immer eine Bohrungsreihe in der Breite über dem Querraum zentriert ist, der durch die Trennung der Platten 22 und 23 gebildet wird. Die Sackbohrungen des Blocks wirken mit der Schrittvorrichtung zusammen, die im einzelnen in Fig. 7 dargestellt ist. Ein vertikal angebrachter Stift 34 ist an einem Ende eines Verbindungsgliedes angebracht, wie beispielsweise einer beweglichen Platte 35. Die Platte 35 ist exzentrisch durch Stifte 38 bzw. 39 mit drehbaren Scheiben 36 und 37 gekuppelt. Die Scheiben 36 und 37 sind so ausgelegt, daß sie synchron durch eine zweckmäßige Antriebseinrichtung über eine dritte Scheibe 40 angetrieben werden; als Antriebseinrichtung kann beispielsweise ein Friktionsantrieb, Zahnräder und ähnliche Elemente verwendet werden. Die Scheibe 40 ist mit einer geeigneten, in zwei Richtungen wirkendöi Antriebseinrichtung verbunden, wie sie beispielsweise in Fig. 4 dargestellt ist; ein Motor 41 treibt ein Zahnrad 42, das eine Kette 43 antreibt, die wiederum die Scheibe 40 antreibt. Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt ist, kann auch jede andere geeignete Antriebseinrichtung verwendet werden,

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welche die Scheiben 36 und 37 in zwei Richtungen bewegt. Beim Betrieb wird die auf die Scheiben 36 und 37 ausgeübte Drehbewegung in eine Translationsbewegung auf die Platte 35 umgesetzt, wodurch der vertikale Stift 34 eine zyklische Bewegungsbahn durchläuft; dieser vertikale Stift hat eine abgestumpfte Spitze,die während der Ruhelage des Stiftes immer teilweise in einer Sackbohrung 33 in Eingriff ist; bei einem Drehzyklus der Scheiben 36 und 37 wird ein Drehzyklus auf den vertikalen Stift 34 ausgeübt. Während eines Teils seiner zyklischen Bahn dringt der Stift 34 in einer Gleitbewegung in eine Sackbohrung 33 ein und "schreitet" oder drückt den Block 10 in einer der beiden Richtungen über eine solche Strecke, daß die nächste Bohrungsreihe über den Raum verschoben wird, der durch die getrennten Platten 22 und 23 gebildet wird; gegen das Ende seines Zyklus kommt der Stift dann außer Eingriff, um den Schalter 44 zu betätigen, so daß der Motor 41 außer Betrieb gesetzt wird;dadurch kommt der Stift in seine Ruhelage, wobei er teilweise mit einer Sackbohrung in Eingriff ist. Bei jedem Zyklus des Stiftes wird also der Block einen Schritt weiter bewegt, so daß er sich in einer der beiden Richtungen um einen Schritt verschiebt, der einer Bohrungsreihe entspricht.

Damit die Inkubationseinrichtung automatisch arbeiten kann, muß eine Vorrichtung vorgesehen sein, um automatisch und kontinuierlich Probenträger in ihren Haltern zu den und von dem Inkubator zu transportieren. Außerdem muß eine Vorrichtung vorgesehen sein, um den Inkubator zu beschicken bzw. zu entladen. Ein bevorzugtes Transportsystem ist ein "Ei senbahn''-System, das eine lineare Hauptführungsschiene aufweisen kann, an der vorbei ein Halter mit einer Reihe von darin gehalterten Probenträgern longitudinal schrittweise bewegt werden kann, um die Träger in den Haltern zu einer bestimmten Station oder zu einem Arbeitspunkt zu transportieren. Längs seiner Basis ist der Halter mit einer Führungsstruktur versehen, durch die der Halter longitudinal

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längs der Führung oder der Schiene bewegt werden kann. Die Führungsstruktur ist weiterhin so aufgebaut, daß eine Querbewegung des Halters seitlich von einer solchen· Schiene zu einer anderen "Zweig"-Schiene oder Führung mit ähnlicher Konstruktion möglich ist, die sich jedoch senkrecht zu der ersten Führung erstreckt. Außerdem ist eine Einrichtung vorgesehen, um den Halter längs der Hauptschiene zu bewegen. In den Figuren 4,5 und 6 sind Abschnitte 45 und 46 eines solchen Eisenbahnsystems dargestellt, die mit der Inkubationseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung in Verbindung stehen. Dabei sind die Schienenabschnitte 45 und 46 an einer Plattform 47 angebracht und dienen dazu, automatisch Probenträgerhalter 48 kontinuierlich zu und von dem Inkubator so zu transportieren, daß die Inkubationsstation nur ein Haltepunkt für die Proben ist, die von und zu anderen Stationen gebracht werden sollen. Sobald ein Halter mit Probenträgern zu dem Inkubatorblock 10 transportiert und unter ihm angeordnet wird, müssen die Probenträger in den Block eingeführt werden (oder nach der Inkubation aus dem Block entnommen werden). Die Beschickung und die Entnahme wird nach einer bevorzugten Ausführungsform durch den in den Figuren 4, 5 gezeigten Mechanismus durchgeführt; es können jedoch auch andere Vorrichtungen verwendet werden, die den Inkubatorblock beschicken bzw. entleeren.

Bei dem in den Figuren gezeigten bevorzugten Beschickungs üiech a η i smus v/eisen die Rahmenteile 24 und 25 Durchgänge 49 auf, die dem Querraum entsprechen und mit ihm ausgerichtet sind, der durch die Bewegung der Platte 23 gebildet wird. Wenn der Block 10 beschickt oder entladen werden soll, wird der Probenträgerhalter 48 mit den Probenträgern 50 automatisch auf der Führungsschiene durch den Rahmendurchgang 49 in eine solche Stellung

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transportiert, daß er unter dem Querraum angeordnet ist, der durch die Bewegung der Platte 23 gebildet wird. Während dieser Anordnung des Halters löst er einen Schalter 51 aus, der den Motor 41 in Betrieb setzt; dadurch wird der Block 10, der sich in seiner Ruhelage befindet, einen Schritt nach rechts bewegt; durch diese Bewegung wird die Platte 23 gemäi; der Darstellung in Fig. 4 nach rechts verschoben, wodurch der Querraum gebildet wird; gleichzeitig wird eine Reihe von Bohrungen über dem Raum angeordnet. Der Halter 48 kann beispielsweise öffnungen 52 in seiner Basis aufweisen; die öffnungen sind nicht so groß, daß die Probenträger sie passieren können, sind jedoch andererseits groß genug, daß "Finger" oder Stangen 53 durch sie geführt werden können. Wenn der Halter unter der öffnung angeordnet ist, löst er einen Schalter 54 (siehe Fig.5) aus, der den Antriebsmotor 55 betätigt. Der Antriebsmotor 55 hat eine Welle 56, die einen Flansch 57 trägt, an dem ein Arm 58 mit einem versetzten Bereich 59 an einem Ende angebracht ist, während das andere Ende mit einem Stift 60 verbunden ist, der fest durch eine Platte 61 getragen wird. Letztere trägt fest einen weiteren Stift 62, der mit einem Trägerrahmen 63 verbunden ist; dieser Rahmen ist verschiebbar an einer Rahmenstange 64 angebracht und trägt fest die Finger 53. Zwei Schalter 65 und 66 sind an der Plattform 6.7 befestigt und so angeordnet, daß sie durch ein Ende des Arms 58 bzw. seinen versetzten Bereich 59 ausgelöst werden können. Die Finger 53 verlaufen durch öffnungen in der Plattform 47. Wenn also der Schalter 54 betätigt wird, aktiviert er den Antriebsmotor 55, der den Arm und die Verbindungsanordnung in Bewegung setzt; dadurch wird wiederum der Trägerrahmen 63 nach oben bewegt, wodurch auch die Finger 53 durch die öffnungen in der Plattform 47 angehoben werden. Die Finger 53 verlaufen auch durch öffnungen 52 in dem Halter 48; diese öffnungen

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sind mit den öffnungen in der Plattform 47 ausgerichtet, so daß sie mit den Basen der Probenträger 50 in Berührung kommen und sie in die Reihe von Bohrungen 11 anheben, die bereits über dem Halter und den Trägern angeordnet sind. Wenn die Finger 53 die obere Grenze ihrer Bewegung nach oben erreichen, löst der versetzte Bereich 59 des Arms 58 den Schalter 66 aus.

Durch die Auslösung des Schalters 66 wird der Antriebsmotor 55 außer Betrieb gesetzt, so daß die Finger 53 weiterhin die Probenträger in den Bohrungsreihen haltern; außerdem wird dadurch der Motor 41 betätigt, so daß die Schrittvorrichtung den Block 10 eine Bohrungsreihe nach rechts verschiebt, um die nächste Bohrungsreihe über dem Raum zu positionieren. Wenn die Schritteinrichtung ihren Zyklus beendet, löst sie den Schalter 44 aus, der den Motor 41 außer Betrieb und den Antriebsmotor 55 wieder in Betrieb setzt, so daß der Hebemechanismus seinen Arbeitszyklus beendet; dadurch werden die Finger 53 und der Trägerrahmen 63 in ihre Anfangslage zurückgebracht. Wenn sich der Arbeitszyklus seinem Ende nähert, löst der Arm 58 den Schalter 65 aus; dadurch wird der Antriebsmotor 55 außer Betrieb gesetzt; gleichzeitig wird der Motor 68 des Mechanismus in Betrieb gesetzt, der den Lade/Entlade-Bereich frei macht.

Die Löschung bzw. Freimachung bzw. Leerung des Lade/ Entl ade-Bereichs wird durch/den in den Figuren 4 und 6 gezeigten Mechanismus erreicht. Der durch die Auslösung des Schalters 65 in Betrieb gesetzte Antriebsmotor 68 trägt eine Welle 69, auf der eine Scheibe 70 angebracht ist. Eine Verbindungsstange 71 ist exzentrisch an der Scheibe 70 durch Verbindung mit einem Stift 72 befestigt, der fest in der Fläche der Scheibe 70 angebracht ist. Diese Verbindungsstange 71 ist mittels einer Joch- und Zungen-Verbindung 74 mit einer Druckstange 73 verbunden

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und wird durch Tragblöcke 75 und 76 gehalten. Bei einer Betätigung des Motors 68 wird also die Druckstange 73 nach links bewegt, wodurch ein leerer Halter nach links auf einen weiteren Schienenabschnitt 77 verschoben wird, der an der Plattform 47 angebracht ist. Die entleerten Halter werden auf den Schienenabschnitt 77 gedrückt und unter der Platte 22 gelagert, während unmittelbar danach der nächste volle Halter unter dem Block 10 angeordnet werden kann. Die leeren Halter werden durch die Wirkung der Druckstange 73 gegen einen Schlitten 78 gedrückt, der verschiebbar in der Plattform 47 angebracht ist. Dieser Schlitten 78 wird in Richtung auf den Tragblock 75 durch eine Umkehr- bzw. Negator-Feder (negatory spring) 79 vorgespannt. Die Feder bewirkt, daß der Schlitten 78 eine Kraft nach rechts, wie in Fig. 4 dargestellt ist, gegen einen Halter ausübt, der zwischen ihm und dem Tragblock 75 angeordnet ist. Während der Beladung oder Entladung werden also alle folgenden Halter nach dem ersten zwischen dem Tragblock 75 gehalten, während die leeren Halter gegen den beschikkenden oder entladenden Halter durch die Wirkung der Negator-Feder 79 gedrückt werden. Die Druckstange 73 bewegt sich hin und her, um die leeren Halter aus der Bahn der ankommenden vollen Halter zu drücken. Jede Betätigung des Druckelementes führt also dazu, daß die leeren Halter aus dem Weg gedrückt werden, wobei die Druckstange 73 in ihre normale Ruhelage zurückkehrt und den Schalter 80 auslöst, um den Antriebsmotor 68 außer Betrieb zu setzen.

Der Block wird durch die Schritteinrichtung schrittweise nach rechts verschoben, wie in Fig. 4 dargestellt ist, solange ein Halter den Schalter 51 herunterdrückt. Sobald der letzte Halter durch die Druckstange 73 aus dem Lade/Entlade-Bereich heraustransportiert wird, wird der Schalter 51 freigegeben, wodurch der in zwei Rich-

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tungen arbeitende Motor 41 in Betrieb gesetzt wird, um den Block 10 schrittweise zurück in seine Ruhelage zu bringen. Sobald die Schritteinrichtung betätigt wird, um den Block zurück zu verschieben, bleibt sie weiter solange in Betrieb, bis der Block 10 seine Ruhelage erreicht; dadurch wird der Halter 81 ausgelöst, der die Schritteinrichtung außer Betrieb setzt. Während seiner Rückführung in die Ruhelage bewegt der Block 10 auch die Platte 23, so daß der Querraum verschlossen wird. Der Inkubator beginnt die Aufenthaltszeit des Satzes von Proben, sobald sie eingeführt werden. Durch Rückführung in ihre Ruhelage können also die Proben mit genau demgleichen Bewegungsablauf wie bei der Beschickung entnommen werden, wobei die bereits in dem Inkubator befindlichen Proben als erste entnommen werden. Bei der Entnahme werden die leeren, unter der Platte 22 gelagerten Halter wiederum nacheinander unter dem Raum angeordnet, um die Probennach dem Aufenthalt in dem Brutschrank aufzunehmen und durch den Durchgang in dem Rahmenteil 25 nach außen zu führen, wonach sie automatisch der nächsten Station oder dem nächsten Arbeitsgang bei der Analyse zugeführt werden.

Die verschiedenen Bewegungsabläufe, die bei der Beladung und Entladung des Inkubators durchgeführt werden müssen, sind bisher so beschrieben und dargestellt worden, daß sie durch die geeignete zeitliche Folge der Betätigung von verschiedenen elektrischen Schaltern in der Einrichtung ausgelöst werden; es ist jedoch auch möglich, diese Funktionen durch eine logische Schaltung oder eine Einrichtung zu steuern, die so programmiert ist, daß sie alle diese Bewegungsabläufe in einer entsprechenden zeitlich abgestimmten Reihenfolge durchführt.

Während der Benutzung der Inkubationseinrichtung in einem analytischen System sollte sie durch ein isolierendes Material abgeschirmt sein, um Heiz- oder Kühlver-

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luste möglichst gering zu halten. Es ist also möglich, den Inkubatorblock mit einem isolierenden Material abzuschirmen, wie beispielsweise geschäumtem Polystyrol. Es kann jedoch auch jedes andere geeignete isolierende Material verwendet werden.

Mit der vorliegenden Erfindung wird also eine Inkubationseinrichtung vorgeschlagen, mit der Probenträger automatisch auf einfache und wirksame Weise in einenHeizblock-Inkubator eingeführt werden,dort verbleiben und ihm entnommen werden können; durch automatische Steuerung der Ablauffolge für die Beladung und Entladung ist also die Beladung und Entladung von Hand nicht mehr erforderlich; dadurch werden auch die Schwierigkeiten vermieden, die durch Fehler bei der Identifikation von einzelnen Proben auftreten können, wie sie sich bei Handbetrieb nie ganz vermeiden lassen.

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Claims

MÜLLER-BORE · DEUFEL · SCHÖN HtJHTEL

PATESTANWlLTE

DR. WOLFGANG MÜLLER-BORE (PATENTANWALT VON 1927 - 1975) DR. PAUL DEUFEL. DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL-CHEM. WERNER HERTEL. DIPL.-PHYS.

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Patentansprüche

Inkubationseinrichtung für automatische, biochemische Analysesysteme, gekennzeichnet durch einen Block (10) aus wärmeleitendem Material mit einer daran angebrachten Temperatursteuerung und mit mehreren Reihen von in regelmäßigen Abständen angeordneten Bohrungen (11), die sich in den Block (10) von einer Bodenfläche des Blocks (10) erstrecken und nach unten gewandte öffnungen aufweisen, durch zwei flache, in derselben Ebene liegende Platten(22 ,23) aus isolierendem Material, die jeweils mit einem Rand aneinanderliegen, wobei eine Platte stationär und die andere longitudinal eine bestimmte Schrittstrecke in Richtung von dem Anlagepunkt weg verschiebbar ist, wobei der Block (10) mit den nach unten gewandten Bohrungsöffnungen verschiebbar auf den beiden isolierenden Platten (22,23) getragen wird, und durch eine Einrichtung, die einen Satz von Probenträgern von einem Trägerhalter, der direkt unter dem Block (10) und den isolierenden Platten (22,23) angeordnet und mit einer Reihe von Bohrungen (11) in dem Block (10) ausgerichtet ist, der zu dem Trägerhalter durch einen Querraum freiliegt, der durch die schrittweise Verschiebung der verschiebbaren

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MÜNCHEN 8β· SIEBERTSTR. 4· POSTFACH 800720 · KABIL: M BEBOPAI · TEL. <OS0) 47 4005 · TEIEX 3-242*8

gebildet wird, in eine Reihe von Bohrungen (11) anhebt, und einen Satz von Probenträgern auf einer Reihe von Bohrungen (11) in einen Trägerhalter absenkt, der direkt unter und mit der Reihe von Bohrungen (11) ausgerichtet angeordnet ist.
2. Inkubationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen der Bohrungen aufgeweitet sind, und daß ein Ende einer jeden Bohrung (10) eine Vorrichtung aufweist, um' das Ausstoßen der Probenträger aus denBohrungen (11) während ihrer Entnahme zu unterstützen.
3. Inkubationseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Ausstoßen der Probenträger aus den Bohrungen (11) unterstützende Vorrichtung eine Stange (15) aufweist, an der an einem Ende ein Gewicht (16) angebracht ist, daß sich die Stange (15) durch eine öffnung in jedem Ende der Bohrung (11) erstreckt, daß die öffnung (13) vollständig durch den Block (10) verläuft,und daß das Gewicht (16) in der Bohrung (11) enthalten ist und die Stange (15) verschiebbar in der öffnung (13) getragen wird und über den Block (10) hinaus vorsteht, wobei der vorstehende Stangenbereich mit einer Vorrichtung versehen ist, um die Stange (15) und das Gewicht (16) in der Bohrung (11) zu halten.
4. Inkubationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die den Block (10) schrittweise und in beiden Richtungen über die isolierenden Platten (22,23) verschiebt, wodurch alle oder einige der Reihen von Bohrungen (11) in dem Block (10) in einer bestimmten Reihenfolge beladen oder entladen werden können.

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5. Inkubationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Feststellung und Regelung der Temperatur des Blocks (10).
6. Inkubationseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur schrittweisen Verschiebung des Blocks (10) eine Reihe von Sackbohrungen (33), die in der Nähe und parallel mit der Längsrichtung der Bohrungsreihe ausgebildet sind, wobei jede Sackbohrung (33) in der Breite mit jeder Bohrungsreihe ausgerichtet ist, und einen Stift aufweist, der verschiebbar in die Sackbohrungen (33) einführbar ist und in einer vertikalen Stellung fest an einem Ende so an einer Verbindung angebracht ist, daß eine Translationsbewegung der Verbindung dem Stift eine zyklische Bahn erteilt, wodurch der Stift vollständig mit einer Sackbohrung (33) in Eingriff kommt, den Block (10) eine bestimmte Schrittstrecke vorwärtsbewegt und dann außer Eingriff mit der Sackbohrung (33) kommt, wodurch ein Zyklus beendet wird, und wobei der Block (10) bei jedem Zyklus eine bestimmte Schrittstrecke in einer gegebenen Richtung verschoben wird.
7. Inkubationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für den wärmeleitenden Block (10) Aluminium verwendet wird.
8. Inkubationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, welche die unter einer Reihe von Bohrungen (11) befindlichen leeren Halter zu einem Lagerplatz unter der stationären isolierenden Platte transportiert.

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