DE2828436A1

DE2828436A1 - Automatische transportvorrichtung zur entnahme von fluidproben aus probengefaessen

Info

Publication number: DE2828436A1
Application number: DE19782828436
Authority: DE
Inventors: Roman Czernik; Chester G Fisher; John A Froehlich
Original assignee: Perkin Elmer Corp
Current assignee: Applied Biosystems Inc
Priority date: 1978-05-22
Filing date: 1978-06-28
Publication date: 1979-11-29
Also published as: US4166094A; JPH0122584B2; AU3929378A; IT1116186B; CA1084297A; JPS54153693A; AU516147B2; GB1596868A; IT7949135A0; DE2828436C2

Description

PATENTANWÄLTE A. GRUNECKER

' " . OPL-tNG.

H. KlNKELDEY

oa-ΐΝα

W. STOCKMAlR

Gft-INS. ■ A*E<CA0EO4

K. SCHUMANN

OR P0K. NAT. · OPU-PHVS

P. H. JAKOB

G. BEZOLD

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILtANSTRASSE 43

P 12 865

Automatische Transportvorrichtung zur Entnahme von Fluidproben aus Probengefässen

Die Erfindung betrifft eine automatische Transportvorrichtung zur Entnahme von Pluidproben aus Probengefässen. Sie bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Fluidprobenentnahme und insbesondere auf ein Probenentnahmegerät mit einer kreisförmigen Schale, das sich besonders zur Verwendung bei der Atomabsorptionsspektroskopie und Plüssigkeitschromatographie eignet.

- 9 -S09848/0A78

TELEFON (O8O) 333663 TELEX'OS-SS380 TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIERER

Die Entnahme von Fluidproben erstreckt sich auf einen weiten Einsatzbereich, einschliesslich der Atomabsorptionsspektroskopie als auch Flüssigkeitschromatographie. Bei den beiden letztgenannten Gebieten werden unbekannte in Lösung befindliche Elemente in Probentestrohre eingegeben, die dann nacheinander durch das eigentliche Untersuchungsgerät analysiert werden.

Ideal werden viele Probengefässe auf Schalen oder Gestellen angeordnet, um dann auf eine Probennehmerplattform gelegt zu werden, die mit dem Analysegerät bei der sequentiellen Analyse der Lösung in jedem Gefäss zusammenwirkt. Gewöhnlich werden die Probengefässe auf einer kreisförmigen Schale oder in linearen Gestellen angeordnet.

Bislang wurde einekreisförmige Schalenanordnung mit einer einzelnen, ' Kreisreihe nahe dem Umfang der Schale vorgesehen. Bei Probenentnehmern wird gewöhnlich ein Entnahmefühler in die Gefässe unter Vornahme von entweder einer bogenförmigen Bewegung oder verbunden mit einer auf- und abgehenden Bewegung eingeführt, wobei dazwischen die Schale schrittweise verlagert wird, um aus aufeinanderfolgenden Gefässen Proben zu entnehmen. Ein typisches Beispiel für einen Probenentnehmer mit einer einzelnen kreisförmigen Reihe an Testgefässen und Vornahme einer Auf- und Abbewegung ist Gegenstand der US-Patentsehrift

Grundsätzlich sollte die Zutrittszeit für den Fühler bei Verlassen von einem Gefäss und anschliessendem Eintritt in ein zweites Gefäss kein begrenzender Faktor für den Betrieb des Gesamtsystems darstellen. Mit anderen Worten, das Analysegerät selbst sollte die Analysezeit steuern und nicht diejenige Zeit, die zum Eintritt in jedes aufeinanderfolgende Gefäss not- " wendig ist. Bei der Atomabsorptionsspektroskopie z.B., beträgt die Analysezeit für gewöhnlich bemessene Proben etwa 5 Sekunden. Daher sollte die Zeit zwischen dem Probenzutritt geringer als die Analysezeit sein, so dass nach Beendigung der ersten Ana-

909848/0478

- Io -

. - Ιο"-

lyse die Entnahmevorrichtung für die nachfolgende Probe bereitsteht.

Ferner kann der sogenannte Systemdurchsatz (die Anzahl an,-pro Zeiteinheit behandelten Probengefässen) verbessert und die Gesamtanalysezeit verringert werden, wenn bei Jeder Schale die Gefässdichte erhöht wird. Was die verwendeten Gefässe betrifft, so lassen sich die Kosten für ein System darüberhinaus verringern, wenn der Probenentnehmer Standardtestrohre, z.B. die von den Anlagelieferanten ohne weiteres verfügbaren Gefässe von I5 ml Inhalt, verarbeiten kann.

Bei der Vergrösserung der Gefässhandhabungskapazität der Scha- ' Ie sollte die Abmessung jedoch nicht soweit zunehmen, dass ihre Handhabung umständlich wird. Ferner ist erwünscht, dass die Schale mit den Gefässen als Einheit von der Probennehmerplattform abgenommen und auf diese eine andere. Schale aufgesetzt werden kann, um die Analyse der Gesamtanzahl an Probengef äs sen weiter zu beschleunigen.

Je einfacher die eine solche Vorrichtung antreibende Mechanik ist, umso zuverlässiger ist natürlich das Gesamtsystem.

Ein Hauptziel der Erfindung ist daher die Schaffung von einem Fluidprobennehmer mit verbesserter Gefässdurchsatzkapazität für ein Probenanalysensystem. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung von einer relativ einfachen mechanischen Vorrichtung zur Erhöhung des Probenentnahraedurchsatzes. Schliesslich ist es ein Ziel der Erfindung, einen Fluidprobennehmer mit einer kreisförmigen Schale zu schaffen, bei dem die Gefässdichte pro Schale ohne nennenswerte Vergrösserung der Schalengesamtabmessungen erhöht ist.

Die·erfindungsgemässe automatische Transportvorrichtung zur Entnahme von Fluidproben aus Probengefässen für die anschliessende Analyse durch ein geeignetes Analysegerät umfasst eine Probenhalteeinrichtung mit einer Vielzahl von öffnungen, die auf

909848/0478

- 11 -

wenigstens zwei konzentrischen Kreisen angeordnet sind und in d«aen die betreffenden Probengefässe eingelegt werden. Die Probenhalteeinrichtung kann gedreht werden. Eine Fühlertrageinrichtung ist vorgesehen, die für die Atomabsorptionsspektroskopie und Flüssigkeitschromatographie speziell auö-. gebildete Fühler aufnehmen kann. Zum Heben und Senken der Fühlertrageinrichtung und zum Drehen der Fühlertrageinrichtung über eine bestimmte Bogenlänge von einer ausgerichteten Lage zu einem Probengefäss in einer öffnung auf einem konzentrischen Kreis zu einer ausgerichteten Lage zu einem Probengefäss in eliner öffnung auf dem anderen konzentrischen Kreis sind Einrichtungen vorgesehen. Die Einrichtung zum Heben und Senken des Probenfühlers wird synchron zu der Einrichtung zum Drehen der Fühlertrageinrichtung betätigt, so dass die betreffenden Arbeitsvorgänge sequentiell vorgenommen werden. Ferner ist das Heben und Senken, sowie Drehen mit der Drehbewegung der Probenhalteeinrichtung verkettet, so dass der gesamte Betrieb automatisch erfolgt. Die Synchronbewegung wird durch Zusammenwirken zwischen einer riemengetriebenen Anordnung zum Heben und Senken der Fühlertrageinrichtung,· einer Malteserradanordnung zum schrittweisen Verlagern des Karussells und .reiner Nockenarmanordiiung erzielt, die die der Probenhalteeinrichtung verliehene Drehbewegung in eine Drehbewegung der Fühlertrageinrichtung umsetzt, so dass letztere in eine ausgerichtete Beziehung zu den Probengefässen auf abwechselnden konzentrischen Kreisen gelangt.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnung nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:

Fig.l eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemässen Vorrichtung,

Fig.2 eine der Fig.l ähnliche perspektivische Ansicht mit auf der Vorrichtung angeordnet er Abdeckung,

Fig.^ eine perspektivische Ansicht von einem Teil der Vor-

ORIGlNAL INSPECTED

909848/0478 ~

- 12 -

richtung bei "entferntem Karussell und einem entfernten Teil des Aussengehäuses,

Fig.4 eine perspektivische geschnittene Ansicht der inneren Mechanik der Vorrichtung zur Darstellung des Zusammenwirkens von deren Elementen.

In Fig.l ist in perspektivischer Ansicht der erfindungsgemässe automatische Probennehmer gezeigt. Der Probennehmer Io weist eine Probenhalteeinrichtung (nachfolgend als Karussell oder Kreisweg bezeichnet) auf, die auf einer Plattform oder einem Drehtisch auf einer Konsole 14 angeordnet ist. Di» Konsole 14 enthält geeignete elektrische Zwischenverbidnungen und Netzschalter 15. Die Zwischenverbindungen führen die erforderliche elektrische Information vom Systemsteuerpult zu, das die automatische Behandlung der Proben und anderer weiterer Merkmale erlaubt.

An der Konsole ist eine Fühlerpositionierungsanordnung 16 gehalten. Diese umfasst eine Fühlertrageinrichtung I7 mit einem horizontalen Fühlerarm 18, der einen Fühler 2o hält. Damit verbunden ist ein flexibles Stück Kapillarrohr 22. Letzteres verbindet den Probenfühler mit dem Analysiergerät,, zum Beispiel dem Zerstäuber für ein Atomabsorptionsspektrophotometer. Die Mechanik zum Heben und Senken der Fühlertrageinrichtung ist teilweise in einer Abdeckung 24 aufgenommen und wird in Verbindung mit Fig.5 und 4 später näher beschrieben.

Das Karussell 12 hat wie gezeigt eine dreietagige Ausbildung und besitzt eine Vielzahl von geeignet bemessenen kreisförmigen öffnungen 26, in die die Probentestrohre 28 eingesetzt werden. Die Bohrungen sind so bemessen, dass sie Standardgefässe_/z.B. ein 15 ml Testrohr,aufnehmen können, das von den Anlagelieferanten ohne weiteres erhalten werden kann.

Bei der beschriebenen Ausführungsform sind die Bohrungen auf

909848/0478 · .

- 13 -

zwei^konzentrischen Kreisen angeordnet, wobei die öffnungen am inneren Kreis den Zwischenräumen zwischen den öffnungen am äusseren Kreis gegenüberliegen. Diese Anordnung trägt dem , bogenförmigen Ausschwenken der Fühlertrageinrichtung zwischen äusserem und innerem Kreis Rechnung. Die konzentrischen Kreise sind in Fig. 1 mit 32 und 34 bezeichnet.

Obschon in der Zeichnung nur zwei derartige konzentrische Kreise wiedergegeben sind, versteht es sich, dass die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist. Vielmehr können mehr als zwei konzentrische Kreise vorgesehen werden, und dies bedeutet nur eine naheliegende Erweiterung der dargestellten Anlage und der für die Anlage benötigten Mechanik,, wie dies nachfolgend in Verbindung mit Fig.4 erläutert wird.

Ferner weist das Karussell 12, wie dargestellt, einen Handgriff 36 auf, der die Entfernung der Schale vom Drehtisch erleichtert.

Ebenfalls ist, wie dargestellt, eine grössere öffnung vorgesehen, in die jin Becher 30, der z.B. eine probenfreie Waschlösung enthält, angeordnet ist. Diese Waschlösung wird beim Anlauf zur Stabilisierung der Anlage verwendet. Z.B. wird der Zustand der Flamme am Brenner für das Atomabsorptionsspektrophotometer, das mit dem Probennehmer über einen Zerstäuber und das Kapillarrohr 22 verbunden ist, stabilisiert, indem man zunächst die probenfreie Lösung durchlaufen lässt. Dies ist ein erwünschter Schritt vor Kalibrierung der Anlage und anschliessendem Analysieren der Proben.

In Fig.2 ist im wesentlichen die Anordnung, nach Fig.l gezeigt, jedoch mit Darstellung des Probenentnahmefühlers in einer abgesenkten Lage,eingetaucht in eines der Probengefässe auf dem äusseren Kreis. Ferner zeigt die Fig. die Anordnung von einer Schalenabdeckung auf der Schalenoberseite. Die Abdeckung ist so gehalten, dass sich die Schale darunter drehen kann, ohne dass die Abdeckung sich selbst dreht. Die Abdeckung 38 verhin-

909848/0478 ^

- 14 -

dert ein Verdampfen der Probe und deren Verunreinigung. Eine öffnung 42 ist an der Stelle der Probe vorgesehen, um einen Zugang zu der speziellen Probe auf beiden Kreisen zu ermöglichen.

Fig.3 zeigt in perspektivischer Ansicht den Probennehmer mit entferntem Karussell 12, als auch entfernter Abdeckung 24 und einem Teil der Konsole 14. Fig. 4 zeigt in perspektivischer Ansicht die Mechanik des Autoprobenehmers. Die folgende Beschreibung umfasst sowohl die Fig.3 als auch 4.

Die Fühlertrageinrichtung 17 besitzt wie dargestellt eine Hülse oder ein Rohr 44, an dem der Arm 18 befestigt ist. Der Fühler ist in einer Bohrung 45 im Arm 18 angeordnet. Er wird durch Anziehen einer Gewindeabdeckanordnung 46 gehalten.

Das Rohr 44 ist an einem Riemenhalteblock 48 durch Greifringe 5° an der Ober- und Unterseite des Blocks 48 befestigt. Der Block weist einen Hauptabschnitt 52 und einen plattenförmigen Abschnitt 54 auf, der am Hauptabschnitt durch Schrauben befestigt ist.

Die Anordnung aus Rohr und Block läuft an einem Vierkantprofilstück 56 auf und ab. Dieses Profilstück schafft eine lineare Lagerfläche für die Rohrblockanordnung. Das Vierkantprofil wird gewöhnlich aus Aluminium gefertigt und mit einer relativ glatten, jedoch harten Beschichtung, z.B. aus NITUFF beschichtet, wobei es sich bei NITUFF um ein Erzeugnis der Poly-Metal-Finishing Inc. Springfield, Massachusetts handelt. Die Blockanordnung und insbesondere der Hauptabschnitt 52 bestehen gewöhnlich aus Bronze, wenn das VierkantprofilL beschichtetes Aluminium ist.

Alternativ kann das Vierkantprofil .56 aus Edelstahl gefertigt sein. In diesem Fall wird der Block 52 aus einem oxydbeschichteten kaltgewalzten Stahl hergestellt. Letztere Kombination

909848/0478 - 15 -

hat sich jedoch als weniger standfest als die vorbeschriebene erwiesen.

Die Einrichtung zum Heben und Senken der Fühlerentnahmeeinrichtung ist in Fig.3 und insbesondere in Fig.4 gezeigt. Sie umfasst einen Zahnriemen 58, der sich um Riemenscheibenanordnungen 60 und 62 erstreckt. Die Anordnung 62 ist an dem oberen Ende einer Tragstange 64 befestigt, die wiederum an ihrem unteren Ende mit der Konsole verbunden ist. Die untere Scheibenanordnung 62 wird von einem ,der beiden Wechselstromumkehrmotore in der Anordnung angetrieben. Der Motor trägt .in Fig. 3 und 4 das Bezugszeichen 66. Die Scheibenanordnung 62 umfasst ein Scheibenelement 68. Bei der dargestellten Ausführungsform hat dieses Scheibenelement ein von seinem Umfang weggenommenes Segment 70, das einen Bogen von etwa 45° einnimmt. Die radialen Kanten des Segmentes arbeiten jeweils mit einer Sensoreinrichtung72 (z.B. Leucht- . dioden, optischen Schaltern) zusammen, um die Winkelstellung der Scheibenanordnung zu ermitteln,,und folglich festzustellen, ob die Trageinrichtung für den Probenfühler sich entweder voll in der oberen oder abgesenkten Lage befindet. Die Schalter arbeiten mit der Versorgung für den Motor 66 und der Programmierelektronik (ausserhalb des Probennehmers) zusammen, um zunächst die Fühlertrageinrichtung anzuheben und nach einer geeigneten Verzögerungszeit die Fühlertrageinrichtung zwischen den konzentrischen Kreisen zu verschwenken, um sie anschliessend in das nächste Probengefäss abzusenken.

Der Zahnriemen erstreckt sich um Rollen 76 und 78 in der Anordnung 60, bzw. 62. Der Riemen ist an der Fühlerhebe- und senkeinrichtung befestigt, indem er mit dem Hauptblockabschnitt 52 der Blockanordnung 58 vermittels der Platte 54 verbunden wird.

Der Drehtisch 74 weist, wie dargestellt, einen Vorsprung 80 auf, mit dem das Karussell am Drehtisch und wiederum mit dem Programm verbunden wird, das den Betrieb des automatischen Probennehmers leitet.

909848/04

-16 -

- 16 -·■;·■; :

Andere Möglichkeiten zum Heben und Senken der Trageinrichtung für den Probenfühler umfassen den Einsatz von einem Drahtkabel anstelle des Zahnriemens unter Vorsehen geeigneter Massnahmen zur Befestigung des Drahtkabels an der Blockanordnung 48. Ferner kann das Heben und Senken der Fühlertrageinrichtung durch eine motorgetriebene Leitspindelanordnung erfolgen. Dies ist nicht ganz so praktisch, da die Leitspindel mit extrem hohen Geschwindigkeiten angetrieben werden muss, um die für die Gesamtsystemauslegung notwendigen Hebe- und Senkzeiten zu erhalten.

Fig.4 zeigt, dass das Gehäuse 82 einen geschlitzten Bereich aufweist, durch den ein horizontaler Arm 86 ragt. Dieser Arm ist durch Pressitz oder auf anderer Weise mit dem Vierkantprofilstück 56 verbunden, so dass er sich mit diesem wie nachfolgend beschrieben dreht. (Das Vierkantprofilstück 56 ist drehbar in einem Lager gehalten, das an der Unterseite des Gehäuses 83 befestigt und in keine der Ansichten ohne weiteres sichtbar ist).

Ein Stift 88 ist ebenfalls unter Pressitz mit der geschlitzten Seite des Gehäuses 82 verbunden und erstreckt sich davon nach aussen. Er besitzt eine Nut zur Aufnahme der Endschleife einer Feder 90, so dass diese bei ihrer Dehnung gehalten wird. Das andere Ende der Feder 90 ist am Arm 86 durch einen Greifring oder eine Nut oder dgl. gehalten.

Fig.4 lässt bei entfernter Konsole und teilweise geschnitten dargestellten Bauteilen der inneren Mechanismen die Malteser-

' radanordnung nach der Erfindung erkennen. Diese Anordnung bewirkt die Drehung der Probenhalteeinrichtung über die Welle 91. Fig.4 zeigt weiter die relativ einfache Mechanik zum Drehen der Fühlertrageinrichtung über eine bestimmte Bogenlänge zwischen aufeinanderfolgenden Gefässen am inneren und äusseren Probenkreis.

Die Probenhalteplattform oder der Drehtisch 74 in Fig.3 hält

909848/04 78 -17-

ein Ende 92 der Tischwelle 9I. Letztere ist von einem geeigneten Lager 9²J- in der Oberplatte 96 der Malteserradanordnung und durch ein Lager 98 in der Unterplatte loo drehbar gehalten. Ein Zahnsperrad Io2 ist an der Welle 90 mittels einer aufgepressten Nabe und einem Stift (nicht gezeigt) befestigt.

Der Antrieb der Malteserradanordnung ·. erfolgt durch den zweiten Wechselstrommotor Io4 über eine Motorabtriebswelle I06. Mit dem oberen Ende der Welle I06 ist ein Betätigungsnocken I08 verbunden. An letzterem ist eine Scheibe Ho befestigt und mit der Oberseite der Scheibe ist eine Halterung 112 mit davon nach oben abstehenden Stiften 114 und 116 verbunden. Auf diesen Stiften sind Sperrollen II8 und I2o angeordnet, die durch geeignete (aus Darstellungsgründen nicht gezeigten) Klemmen fixiert werden, so dass sich die Rollen auf den Stiften drehen können.

Die Scheibe Ho ist mit zwei Ausschnitten 122 und 124 versehen. Diese stehen in einem.. Winkelabstand von I8o° voneinander und befinden sich am Scheibenumfang. Die Ausschnitte wirken mit einer Fühlereinrichtung I26 zusammen, bei der es sich um einen optischen Fühl ^schalter ähnlich den vorerwähnten Sensoren 72 handeln kann. Der Sensor 126 wirkt mit der Versorgung zum Motor Io4 und den Befehlssignalen von der programmierbaren Elektronik zusammen, um die Drehung der Motorwelle I06 vorzunehmen. Bei der beschriebenen Ausführungsform würde dies jedesmal eine Drehung um I8o° bedeuten. Dies bewirkt eine schrittweise Drehung des Zahnsperrrades um einen Zahn und die daraus resultierende Positionierung des Drehtisches Tk (und Karussells) um eine Schrittlänge, die gleich der erforderlichen Wegstrecke ist, um aus aufeinanderfolgenden Gefässen auf den abwechselnden Kreisreihen Proben zu entnehmen.

Die Einrichtung, die bei dieser Probenentnahme zwischen abwechselnden Reihen durch den Fühler mitwirkt, umfasst den Nocken I08, der wie vorerwähnt an der Welle I06 befestigt ist. Ein Arm I28 ist schwenkbar am Block I30 gehalten, der wiederum

909848/0478

-18 -

an der Platte loo befestigt ist. An der Unterseite des Armes I28 ist drehbar ein Nockenfolgeelement I32 gehalten, das auf dem Umfang des Nockens I08 abläuft.

Das freie Ende des Armes 128 ist bei der vorliegenden Ausführungsform rechtwinkelig zur Armebene abgebogen und besitzt einen Schlitzbereich Ij54. Der sich vom Gehäuse 82 heraus erstreckende Arm 86 ragt durch den Schlitz 1;54 und steht gegen die einwärtsweisende Seite des Schlitzes durch die Feder 90 unter Vorspannung. Daher folgt der Arm 86 der Schwenkbewegung des

Armes I28.

Um die Arbeitsweise der Maschine besser verstehen zu können, erscheint eine kurze Erläuterung von einem Arbeitszyklus zweckmässig. Hierfür sei angenommen, dass sich die Trageinrichtung für den Probeentnahmefühler in der abgesenkten. LaRe befindet, so dass der Fühler in ein Gefäss auf dem äusseren Kreis eintaucht. Nach einer gewissen Verweilzeit in dieser Stellung, damit eine geeignete Probenmenge von dem Systemgerät erfasst und analysiert werden kann, erzeugt die Programmelektronik ein Signal, das den Betrieb des betreffenden Sensors 72 unterbricht, so dass dem Motor 66 Strom zugeführt werden kann. Der Motor dreht sich und damit der Zahnriemen 58* wodurch der Blockanordnung 48 und damit der Fühlertrageinrichtung die notwendige Antriebskraft verliehen wird, um angehoben zu werden.

Dem Motor 66 wird so lange Strom zugeführt, bis der zweite Sensor des optischen Schalterpaares 72 die betreffende Kante des Segmentausschnitts 7 ο erfasst, was. anzeigt, dass sich die Fühlertrageinrichtung voll nach oben bewegt hat. Die Stelle am Umfang der Scheibe 68, wo der Ausschnitt in Beziehung zu diesem letztgenannten Schalter tritt, (dies gilt auch für das andere Element des Paares) ist natürlich abhängig von der Wegstrecke-über die die Fühlertrageinrichtung nach oben oder nach unten läuft. Dabei ist darauf zu achten, dass sichergestellt wird, dass das Ende des Fühlers in Abstand zum

9098^8/0478 - 19 -

oberen Ende des Gefässes und zur Abdeckung 38 kommt. Der Fühlerschalter des Paares 72 erzeugt ein geeignetes elektrisches. Signal zu diesem Zeitpunkt, das den Sensor 126 (der die Ausnehmung 124 zu diesem Zeitpunkt erfasst) abschaltet, so dass der Motor Io4 die Welle I06 und damit die Rollen 118 und um 18o° verdreht. Die Rolle I2o tritt bei angenommener Bewe-" gung entgegen der Uhrzeigerrichtung, wie in Fig.4 gezeigt, in Eingriff mit einer entsprechenden Ausnehmung im Zahnsperrad Io2, so dass dieses aufgrund der Bewegung der Rolle I2o um 18o° um eine Schrittlänge weitergedreht wird.

Die an der axial gehaltenen Anordnung befestigte Scheibe Ho dreht sich ebenfalls um I8o° bis die Ausnehmung 122 in den Weg des Sensors 126 gelangt. Zu diesem Zeitpunkt wird ein elektrisches Signal erzeugt und an die Prograramelektronik weitergeleitet, um den Strom an den Motor Io4 und den betreffenden Schalter des Schalterpaares 72 zu unterbrechen.

Gleichzeitig mit der vorbeschriebenen Drehbewegung dreht sich der Nocken I08 als Teil der axial auf der Welle Ιοβ angebrachten Anordnung ebenfalls um I8o°. Die Berührung des Folgeorgans.I32 mit der Nockenhochstelle, die in der Anfangslage erfolgt, kehrt sich in eine Berührung mit der Tiefstelle des Nockens I08 um.

Bei der anfänglichen oder Hochstellenberührung wird der Arm I28 von der inneren mechanischen Anordnung nach aus sen gedreht und die Zusammenwirkung zwischen ihm und dem Arm

' 86 versetzt das schwenkbar gehaltene Vierkantprofil 56 und damit die Fühlertrageinrichtung in eine übereinstimmende Lage zu einer öffnung auf dem äusseren Kreis. Bei der Lage des Folgeorgans an der Nockenniedrigstelle bewegt sich der Arm nach innen unter der Wirkung der Rückzugsfeder 90 auf die innere Mechanik zu, sO dass sich das Vierkantprofil nach

/ innen dreht, um den Fühler in eine Arbeitsstellung zum nächsten inneren Kreis auszurichten.

- 2o -

. 909848/0478

- 2ο -

Der optische Sensor 126, der den Abschluss der I8o°-Drehung durch Feststellung der Gegenwart einer Ausnehmung 122 wie vorerwähnt erfasst hat, gibt ein geeignetes hierfür kennzeichnendes elektrisches Signal ab. Dieses Signal unterbricht den geeigneten Sensor des Sensorpaares 72, so dass sich der Motor 66 entgegengesetzt zu seiner gerade vorausgehenden Drehrichtung bewegen kann. Dies führt zu einem Absenken der Fühlertrageinrichtung und damit des Probenentnahmefühlers in das dann darunterliegende Gefäss.
r

In der Elektronik ist wieder eine ausreichende Zeitverzögerung einprogrammiert, um eine Probenentnahme aus diesem Gefäss durchführen zu können, und zur gegebenen Zeit wird ein elektrisches Signal abgegeben, das den Motor 66 verkeilt, um wieder dessen Drehrichtung umzukehren und damit den Fühler anzuheben. Die vorbeschriebene Ereignisreihenfolge wiederholt sich dann. Die auf der Welle Io6 gehaltene Anordnung dreht sich (zu sämtlichen Zeitpunkten in die gleiche Richtung), um die Platte Io2 und damit das Karussell um eine weitere Stellung zu schalten. Der Nocken und das Nockenfolgeorgan bewegen den Arm 128 wieder gegen die Vorspannkraft der Feder 9° nach aussen, was eine Verdrehung der Fühlertrageinrichtung in eine Wirkstellung zum nächsten Gefäss in der äusseren Reihe hervorruft.

Alternativen zu der vorbeschriebenen vereinfachten Mechanik bieten sich dem Fachmann anhand der gegebenen Lehre an. Eine solche Alternative bezieht sich auf die Wirkung von Nocken und-Nockenfolgeorgan. Hierbei wird man einen genuteten Nocken vorsehen, der auf der Welle So entweder oberhalb oder unterhalb des Zahnsperrades Io2 befestigt ist. Der Nocken ist so genutet, dass er eine Hochstelle und dann eine Tiefstelle für aufeinanderfolgende Zähne am Sperrad aufweist. Das Nockenfolgeorgan I32 arbeitet mit dem Nocken so zusammen, dass es dessen Wirkungen längs des Umfang folgt. Die Sperrollenanordnung befindet sich natürlich an einer anderen Stelle, so dass das Nockenfolgeorgan direkt den genuteten Nocken berühren kann.

909-848/6478 - 21 -

- 21 - ' ■ ■ . .

Ferner versteht es sich, dass neben den beiden dargestellten zusätzliche konzentrische Kreise hinzugefügt werden können. Der Nocken I08 kann modifiziert werden, um mehrere Hochstellen vorzusehen; die Anzahl an Sperrollen, wie die Rollen 118 und ' 12Ojwird erhöht, und in Verbindung mit anderen naheliegenden Änderungen kann die Fühlertrageinrichtung einem Bogenförmigen Weg folgen, der sie von einem Kreis zum nächsten und dann zum darauf folgenden bringt. Die Lage der aufeinanderfolgenden öffnungen beim Weg von der äusseren zur inneren Reihe und dann wieder zurück nach aussen muss sich auf dem von der den Fühler aufnehmenden Bohrung 45 umschriebenen Bogen befinden, wobei der Bogen einen Radius gleich der Länge des Armes 18 mit der Mitte des Vierkantprofiles 56 als Drehpunkt hat.

Zusätzlich zu der vorbesehriebenen Anordnung können nicht näher dargestellte Einrichtungen vorgesehen werden, um festzustellen, dass die Probengefässe für ein spezielles Karussell vollständig analysiert wurden. Dies könnte durch Vorsehen von einem zusätzlichen Sensor ähnlich den vorbeschrieben erfolgen, der mit einer entsprechenden Markierung am Zahnsperrad Io2 zusammenarbeitet und ein geeignetes Signal oder Alarmsignal abgibt, welches das Ende der Analyse für dieses spezielle Karussell anzeigt.

909848/8478

Claims

_:a. grünecker

"oipl-ing.
H. KINKELDEY

DR-WQ-AeE (CALTECH

K. SCHUMANN

ORRSlNAT.-DIFl.-mYS

P. H. JAKOB

G. BEZOLD

DRFmNAT-EIFL-CHEM

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

28. Juni 1978

P 12 865 '

THE PERKIN-ELMER CORPORATION
Norwalk, Connecticut 06856, USA

Automatische Transportvorrichtung zur Entnahme von Fluidproben aus Probengefässen

PATENTA N S P R Ü C H E

Automatische Transportvorrichtung zur Entnahme von Fluidproben aus Probengefässen zur Verwendung bei Probenanalysegeräten, gekennzeichnet durch

a) eine Probenhalteeinrichtung (12) mit einer Vielzahl von öffnungen (2β) zur Aufnahme der Probengefässe, wobei die

909-848/04.78

telefon (oae) aoaeea telbx os-asaeo Telegramme monapat telekopierer

- ' . . ORIGINAL INSPECTED

öffnungen auf wenigstens zwei konzentrischen Kreisen angeordnet sind;

b) eine Einrichtung (Io4) zum Drehen der Probenhalteeinrichtung

c) eine Trageinrichtung (I7) für einen Probenfühler

d) eine Einrichtung (58,66) zum Heben und Senken der Fühlertrageinrichtung und

e) eine Einrichtung (56) zum Drehen der Fühlertrageinrichtung um eine bestimmte Bogenlänge von einer ausgerichteten Stellung zu einer öffnung auf einem der konzentrischen Kreise zu einer ausgerichteten Stellung zu einer öffnung auf dem anderen konzentrischen Kreis.

2. Transportvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei konzentrische Kreise von öffnungen (26), wobei die öffnungen auf der ersten Kreisreihe relativ zu den öffnungen auf der zweiten Kreisreihe so angeordnet sind, dass sie im wesentlichen radial gegenüber den Zwischenräumen zwischen den öffnungen auf der zweiten Kreisreihe liegen.

5. Transportvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenhalteeinrichtung (12) aufweist:

a) eine kreisförmige Schale mit den darin ausgebildeten öffnungen (26); und

b) eine über den öffnungen angeordnete Abdeckung (38) mit einer öffnung (42), durch die der Probenfühler (2o) zu den Probengefässen auf den konzentrischen Kreisen hindurch erstreckbar ist.

9Q9848/ÖU8

4. Transportvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (108,132,128,86), die die Einrichtung zum Drehen der Probenhalteeinrichtung (12) und die Einrichtung zum Drehen der Fühlertrageinrichtung synchron miteinander verbindet, so dass die Drehung von jeder Einrichtung gleichzeitig erfolgt.

5. Transportvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die die Drehung der Probenhalteeinriehtung (12) und der Fühlertrageinrichtung (17) zu dem Heben und Senken der Fühlertrageinrichtung synchronisiert und aufweist:,

a) eine Einrichtung zum Erfassen, wann die Fühlertrageinrichtung angehoben ist ·

b) eine auf die Einrichtung zur Feststellung der angehobenen Lage der Fühlertrageinrichtung ansprechende Einrichtung, um die Drehung in Gang zu setzen

c) eine Einrichtung zum Erfassen, wann die Drehung abgeschlossen ist und

d) eine auf die Einrichtung zur Feststellung der abgeschlossenen Drehung ansprechende Einrichtung, um das Absenken der Fühlerfangeinrichtung in Gang zu setzen.

6. Transportvorrichtung nach Anspruch 5* S e ken η ζ e i c h η e t durch eine Einrichtung zum Feststellen, wann das Absenken der Fühlertrageinrichtung (I7) abgeschlossen ist, so dass die Probeanalyse stattfinden kann.

7. Transportvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Drehen der Probehalteeinrichtung aufweist:

a) eine auf einer ersten drehbaren Welle (9I) angeordnete

909848/0478 original inspected

Malteserradanordnung (Io2) und

b) eine. Einrichtung (118,12o) zum schrittweisen Drehen von Welle unc Radanordnung, wobei die Probenhalteeinrichtung (12) auf der ersten Welle angeordnet ist.

8. Transportvorrichtung nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum synchronen Verbinden aufweist:

a) einen Motor (144) mit einer zweiten Welle (Io6), auf der .,.'. .d±e;_Einrichtung zum schrittweisen Drehen der Radanordnung ; (Io2) axial befestigt ist

b}. einen axial mit der zweiten Welle verbundenen Betätigungs-. nocken (Io8)

c) einen mit der Einrichtung zum Drehen der Fühlertrageinrichtung (17) verbundenen Schwenkarm (128,86); und

d) ein an dem Schwenkarm gelagertes Nockenfolgeorgan (Ij52), das den Betatigungsnocken berührt und von dessen Drehbewegung um die zweite Welle beeinflusst wird, wobei der Schwenkarm infolge der gemeinsamen Wirkung von Nocken und Nockenfolgeorgan ausschwenkt, so dass die Fühlertrageinrichtung gleichzeitig mit der Verdrehung des Armes gedreht wird.

9. Transportvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Drehen der Probenhalteeinrichtung (12) aufweist:

a) eine an einer ersten Drehwelle (9I) angeordnete Malteserradanordnung (Io2) und

b) eine Einrichtung (118,12o) zum schrittweisen Drehen von Welle ur. ■ Radanordnung, wobei die Probenhalteeinrichtung auf der

909848/0478

ersten Welle angeordnet ist.

lo. Transportvorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die die Einrichtung zum Drehen der Probehhalteeinrichtung und die Einrichtung zum Drehen der Fühlertrageinrichtung synchron miteinander verbinddet, so dass die Drehung von jeder Einrichtung gleichzeitig erfolgt, wobei die synchron verbindende Einrichtung aufweist:

a) einen Motor (144) mit einer zweiten Welle (Io6), auf der die Einrichtung zum schrittweisen Drehen der Radanordnung (Io2) axial befestigt ist

b) ejnaiaxial mit der zweiten Welle verbundenen Betätigungsnocken (Io8)

c) einen mit der Einrichtung zum Drehen der FUhlertrageinrichtung (17) verbundenen Schwenkarm (128,86)5 und

d) ein auf dem Schwenkarm gelagertes Nockenfolgeorgan das den Betacigungsnocken berührt und auf dessen Drehbewegung um die zweite Welle anspricht, wobei der Schwenkarm infolge des Zusammenwirkens zwischen Nocken und Nockenfolgeorgan ausschwenkt, so dass die Fühlertrageinrichtung gleichzeitig mit dem Ausschwenken des Armes gedreht wird.

11. Automatische Transportvorrichtung zur Probenentnahme aus Probengef ässen, gekennzeichnet durch

a) eine Probenhalteeinrichtung (12) mit einsr Vielzahl von öffnungen zur Aufnahme der betreffenden Probengefässe, wobei die öffnungen auf wenigstens zwei konzentrischen Kreisen angeordnet sind

b) eine Einrichtung (Io4) zum Drehen der Probenhalteeinrichtung

c) eine Trageinrichtung (I7) für einen Probenfühler

909848/0478

- 6 - COPt \

d) eine Einrichtung (58,66) zum Heben und Senken der Fühlertrageinri entung

e) eine Einrichtung (56) zum Drehen der Fühlertrageinrichtung ^; um eine bestimmte Bogenlänge von einer ausgerichteten Stellung zu einer öffnung auf einem der konzentrischen Kreise zu einer ausgerichteten Stellung zu einer öffnung auf dem anderen konzentrischen Kreis

f) eine Einrichtung (I08,132,128,86), die die Einrichtung zum Drehen der Probenhalteeinrichtung und die Einrichtung zum Drehen der Fühlertrageinrichtung synchron miteinander verbindet, so dass die Drehung dieser Einrichtungen gleichzeitig erfolgt; und

g) eine Einrichtung, die die DrehbewegungnitdmHeben und Senken der Fühlertrageinrichtung synchronisiert.

12. Transportvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Drehen der Probenhalteeinrichtung (12) aufweist:

a) eine auf einer ersten Drehwelle (9I) angeordnete Malteserradanordnung (Io2) und

b) eine Einrichtung (118,I2o) zum schrittweisen Drehen der Radanordnung, wobei die Probenhalteeinrichtung auf der ersten Welle angeordnet ist uad die Einrichtung zum synchronen Verbinden aufweist:

a) einen Motor (Io4) mit einer zweiten Welle (I06); auf der die Einrichtung zum schrittweisen Drehen der Radanordnung axial befestigt ist

b) einen axial mit der zweiten Welle verbundenen Betätigungsnocken (I08)

909848/0478

2828438

c") einen mit der Einrichtung zum Drehen der FUhlertrageinrichtung verbundenen Schwenkarm (128,86); und

d) ein an dem Schwenkarm gelagertes Nockenfolgeorgan das den Betätigungsnocken berührt und auf dessen Drehbewegung um die zweite Welle anspricht, wobei der Schwenkarm infolge des Zusammenwirkens zwischen Nocken und Nockenfolgeorgan ausschwenkt, so dass die Fühlertrageinrichtung gleichzeitig mit dem Ausschwenken des Armes gedreht wird.

-8-/0478

ORIGINAL INSPECTED