DE3614961C1 - Device for the automatic examination of samples - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum mittels Manipulatoren fernbetätigten Entnehmen bestimmter Flüssigkeitsmengen aus einem Behälter und Eingeben dieser in einen anderen Behälter mit einer ein Pipettenrohr aufweisenden Pipette, einer Einrichtung zum Bestimmen des Kontaktes des Pipettenrohres mit der Flüssigkeitsoberfläche und einem das Pipettenrohr tragenden Ausleger, der an eine mit der Einrichtung zusammenarbeitende zentrale Steuerungseinheit angeschlossen ist.

Die obige Vorrichtung dient insbesondere zur genauen Bestimmung der Eintauchtiefe des Pipettenrohres. Steht nämlich das freie Ende des Pipettenrohres mit der Flüssigkeitsoberfläche in Berührung, dann kann der an die Vorrichtung angeschlossene Rechner - dem nicht nur die Proben, sondern auch die Parameter der regelmäßig als Röhrchen ausgebildeten Behälter bekannt sind - die genaue Eintauchtiefe des Pipettenrohres, um eine bestimmte Flüssigkeitsmenge aus derselben entnehmen zu können, bestimmen. Somit können nicht nur die vertikalen Hin- und Herbewegungen des Pipettenrohres minimiert werden, es kann auch die Benetzung des Pipettenrohres, was hinsichtlich seiner Reinigung von Bedeutung ist, verringert werden.

Bei bekannten Vorrichtungen der eingangs genannten Art, wie sie beispielsweise in der EP-PS 38 912 beschrieben und dargestellt sind, erfolgt die Erkennung der Flüssigkeitsoberfläche mittels einer Sensorkanüle, welche ihre Lage bezüglich der unbekannten Flüssigkeitsoberfläche selbständig einstellt. Sie besteht im wesentlichen aus einem hohlen und lichtleitenden Stab, der die Kanüle mantelartig umgibt und der bei jeder Probeentnahme die Änderung des Reflexionsverhaltens des unteren Endes bei seinem Eintauchen in die Flüssigkeit auf an sich bekannte Weise zur Steuerung der Probeentnahme benützt. Die bekannte Vorrichtung ist nicht nur kompliziert im Aufbau, da der Lichtleiter ein wesentlicher Teil des Pipettenrohres ist, ihre Herstellung ist auch kostenintensiv. Vor allem aber ist die Genauigkeit der gemessenen Werte abhängig von der Art der Flüssigkeit, da die Streuung des Lichtes von Probe zu Probe unterschiedlich sein kann.

Ausgehend von dem obigen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Vorrichtung ohne unangemessen konstruktiven Aufwand mit dem Ziel zu vereinfachen, daß eine preiswerte Herstellung einerseits und eine höhere Genauigkeit hinsichtlich der Feststellung der Flüssigkeitsoberfläche andererseits erreicht werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die mit dem Pipettenrohr zusammenarbeitende Einrichtung aus einem Schwingungsgeber und einem Schwingungsaufnehmer besteht und daß die Steuerungseinheit einen Komparator, der die Soll- mit der Ist-Frequenz des Pipettenrohr-Endes vergleicht, besitzt.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Frequenz oder die Amplitude eines mit einem Schwingungsgeber verbundenen Körpers jedenfalls dann verändert wird, wenn dieser Körper mit einem anderen Medium in Berührung kommt.

Ist die von dem Schwingungsgeber an den Körper, hier das Pipettenrohr, abgegebene Energie hinreichend groß, dann ist zu erwarten, daß lediglich die Amplitude des Pipettenrohr- Endes verringert wird. Im anderen Falle kann es auch zur Frequenzveränderung des Pipettenrohr-Endes kommen. Soll nur das Pipettenrohr-Ende die Flüssigkeitsoberfläche identifizieren, dann wird das Pipettenrohr vom Schwingungsgeber auf eine Frequenz gebracht, die im Komparator als Soll-Frequenz gespeichert ist. Danach wird das Pipettenrohr-Ende in das Röhrchen eingefahren, und zwar so lange, bis es zur Berührung dieses Endes mit der Flüssigkeitsoberfläche kommt. Die Frequenzverringerung des Pipettenrohr-Endes wird vom Komparator als eine Abweichung von der Soll-Frequenz des Pipettenrohres registriert und in ein Signal umgewandelt, das besagt, daß das Pipettenrohr-Ende mit der Flüssigkeitsoberfläche in Berührung steht. Da in der zentralen Steuerungseinheit sämtliche Informationen über die Probe und das Röhrchen (innerer Durchmesser und die lichte Höhe) gespeichert sind, wird das Pipettenrohr-Ende in die Probe nur so tief eingefahren, daß nach der Entnahme der Probe das Pipettenrohr-Ende mit der Probe in Berührung steht.

Selbstverständlich wäre es möglich, ein Programm zu erstellen, wonach sich das Pipettenrohr-Ende während der Entnahme der Probe vertikal nach unten bewegen würde, und zwar so lange, bis die gewünschte Menge aus dem Röhrchen entnommen ist. Bei diesem Vorgang käme nur das Pipettenrohr- Ende mit der Probe in Berührung, so das es zur minimalen Benetzung des Pipettenrohres kommen würde.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Im Rahmen der Erfindung bestehen viele Möglichkeiten hinsichtlich der Ausbildung des Schwingungsgebers und des Schwingungsaufnehmers. Sie können mit dem Pipettenrohr mechanisch, elektrisch, akustisch oder optisch verbunden sein.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Schwingungsgeber zwischen dem freien Ende des Pipettenrohres und dem Anschluß des Pipettenrohres an eine Leitung angeordnet ist, während der Schwingungsaufnehmer zwischen dem Schwingungsgeber und dem freien Ende des Pipettenrohres angeordnet ist. Hierbei können die Maßnahmen auch so getroffen sein, daß das Pipettenrohr, der Schwingungsgeber und der Schwingungsaufnehmer von einer Trägerplatte, die mit dem Ausleger fest verbunden ist, getragen sind. Diese Ausführungsform der Erfindung ermöglicht nicht nur eine gute Verbindung des Pipettenrohres mit dem Ausleger, es ist auch ohne weiteres möglich, das Pipettenrohr durch ein anderes zu ersetzen.

Ist der Schwingungsgeber ein Ultraschall-Kristall und der Schwingungsaufnehmer eine Induktionsspule, dann können die erfindungsgemäßen Maßnahmen mit besonders einfachen, gut bewährten und vor allem wartungsfreien Elementen erreicht werden. Hierbei kann der mit der Trägerplatte fest verbundene Schwingungsgeber als ein Träger ausgebildet sein, der mit dem Pipettenrohr lösbar verbindbar ist. Die Verbindung zwischen dem Pipettenrohr und dem Schwingungsaufnehmer kann so hergestellt sein, daß der Anker der Spule mit dem Pipettenrohr, während die Spulen mit der Trägerplatte des Auslegers fest verbindbar ist.

Durch die Bewegungen des Pipettenrohres, das mit dem Anker der Spule fest verbunden ist, wird ein elektrischer Strom induziert, der im Komparator der zentralen Steuerungseinheit verarbeitet wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann einerseits vollautomatisch und als Einzelvorrichtung arbeiten, da sämtliche, für die Auswertung der Proben erforderlichen Daten in einem zentralen Speicher gespeichert werden können. Sie kann andererseits auch als eine Einheit eines Proben- Verteiler-Systems vorgesehen sein, wo mehrere Vorrichtungen im Rahmen eines Systems miteinander zusammenarbeiten.

Man erkennt, daß durch die Erfindung nicht nur eine wesentliche Vereinfachung und Verbilligung der Herstellung solcher Vorrichtungen erreichbar ist, sondern auch die Verteilung und Untersuchung der Proben erfolgt schneller als im bekannten Falle, da durch die Erfindung die vertikale Bewegung des Pipettenrohres minimiert werden kann. Das Pipettenrohr ist darüber hinaus leicht montierbar/demontierbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die einzige Figur zeigt eine Vorrichtung zum mittels Manipulatoren fernbetätigten Entnehmen bestimmter Flüssigkeitsmengen aus Behältern 10, 12, 14, 16 und Eingeben dieser in andere, nicht näher dargestellte Behälter mit einer ein Pipettenrohr 20 aufweisenden Pipette (nicht näher dargestellt). Die Vorrichtung besitzt ferner eine Einrichtung zum Bestimmen des Kontaktes des Pipettenrohres 20 mit der Flüssigkeitsoberfläche 22 und einen das Pipettenrohr 20 tragenden Ausleger 26, der an eine mit der Einrichtung zusammenarbeitende zentrale Stellungseinheit 28 angeschlossen ist. Die mit dem Pipettenrohr 20 zusammenarbeitende Einrichtung besteht aus einem Schwingungsgeber 30 und einem Schwingungsaufnehmer 32. Die Steuerungseinheit 28 besitzt einen nicht näher dargestellten Komparator, der die Soll- mit der Ist-Frequenz des Pipettenrohr-Endes 34 vergleicht. Der Schwingungsgeber 30 und der Schwingungsaufnehmer 32 können mit dem Pipettenrohr 20 mechanisch, elektrisch, akustisch oder optisch verbunden sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sie mit dem Pipettenrohr 20 mechanisch verbunden. Der Schwingungsgeber 30 ist zwischen dem freien Ende des Pipettenrohres 20 und dem Anschluß 40 des Pipettenrohres 20 an eine Leitung 42 angeordnet, während der Schwingungsaufnehmer 32 zwischen dem Schwingungsgeber 30 und dem freien Ende 34 des Pipettenrohres 20 angeordnet ist. Das Pipettenrohr 20, der Schwingungsgeber 30 und der Schwingungsaufnehmer 32 sind von einer Trägerplatte 46, die mit dem Ausleger 26 fest verbunden ist, getragen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Schwingungsgeber 30 ein Ultraschall-Kristall, während der Schwingungsaufnehmer 32 eine Induktionsspule ist.

Der mit der Trägerplatte 46 fest verbundene Schwingungsgeber 30 ist als ein Träger ausgebildet, der mit dem Pipettenrohr 20 lösbar verbindbar ist. Die Verbindung des Pipettenrohres 20 mit dem Schwingungsgeber 30 ist mittels Schrauben 50, 52 hergestellt. Der nicht näher dargestellte Anker der Spule 32 ist mit dem Pipettenrohr 20 verbindbar, während die Spule 32 mit der Trägerplatte 46 des Auslegers 26 fest verbindbar ist. Das Ende 34 des als Kapillare ausgebildeten Pipettenrohres 20 verjüngt sich zum freien Ende hin.

Die Probeentnahme wird wie folgt durchgeführt:

Da der Ausleger 26 regelmäßig x-y-z-Bewegungen, von denen die x-y-Bewegungen durch die Doppelpfeile 60, 62 angedeutet sind, ausüben kann, kann das Pipettenrohr-Ende 34 im begrenzten Umfang eine beliebige Position mit Bezug auf die Röhrchen 10, 12, einnehmen. Soll nun aus dem Röhrchen 10 eine Probe entnommen werden, dann fährt das an den Ultraschall-Schwingungsgeber 30 angeschlossene Pipettenrohr 20 in das Röhrchen 10 ein. Solange das Pipettenrohr-Ende 34 mit der Probe nicht in Berührung steht, besitzen die Schwingungen des Pipettenrohr-Endes 34 etwa die gleiche Frequenz und die gleiche Amplitude wie die Schwingungen des gesamten Pipettenrohres 20. Nachdem das Pipettenrohr- Ende 34 die Probe berührt hat, werden die Schwingungen des Pipettenrohr-Endes 34 gedämpft. Diese Information wird über den Schwingungsaufnehmer 32 an den nicht näher dargestellten Komparator geleitet, der in Zusammenarbeit mit der zentralen Steuerungseinheit 28 und dem Antrieb 64 das Pipettenrohr 20 so tief in die Probe einfährt, daß nach der Entnahme der Probe das Pipettenrohr-Ende 34 mit der Probe wieder in Berührung steht. Das Eintauchen des Pipettenrohr-Endes 34 könnte synchron mit der Entnahme der Probe erfolgen, wobei nur das tatsächliche Pipettenrohr- Ende mit der Probe in Berührung steht. Danach wird das Pipettenrohr 20 aus der Probe ausgefahren und in andere Behälter, die nicht näher dargestellt sind, verteilt.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum mittels Manipulatoren fernbetätigten Entnehmen bestimmter Flüssigkeitsmengen aus einem Behälter und Eingeben dieser in einen anderen Behälter mit einer ein Pipettenrohr aufweisenden Pipette, einer Einrichtung zum Bestimmen des Kontaktes des Pipettenrohres mit der Flüssigkeitsoberfläche und einem das Pipettenrohr tragenden Ausleger, der an eine mit der Einrichtung zusammenarbeitende zentrale Steuerungseinheit angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die mit dem Pipettenrohr (20) zusammenarbeitende Einrichtung aus einem Schwingungsgeber (30) und einem Schwingungsaufnehmer (32) besteht und
daß die Steuerungseinheit (28) einen Komparator, der die Soll- mit der Ist-Frequenz des Pipettenrohr-Endes (34) vergleicht, besitzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsgeber (30) und der Schwingungsaufnehmer (32) mit dem Pipettenrohr (20) mechanisch, elektrisch, akustisch oder optisch verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsgeber (30) zwischen dem freien Ende des Pipettenrohres (20) und dem Anschluß (40) des Pipettenrohres (20) an eine Leitung angeordnet ist, während der Schwingungsaufnehmer (32) zwischen dem Schwingungsgeber (30) und dem freien Ende (34) des Pipettenrohres (20) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Pipettenrohr (20), der Schwingungsgeber (30) und der Schwingungsaufnehmer (32) von einer Trägerplatte (44), die mit dem Ausleger (26) fest verbunden ist, getragen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsgeber (30) ein Ultraschall-Kristall, während der Schwingungsaufnehmer (32) eine Induktionsspule ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Trägerplatte (46) fest verbundene Schwingungsgeber (30) als ein Träger ausgebildet ist, der mit dem Pipettenrohr (20) lösbar verbindbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker der Spule (32) mit dem Pipettenrohr (20), während die Spule (32) mit der Trägerplatte (46) des Auslegers (26) fest verbindbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (34) des als Kapillare ausgebildeten Pipettenrohres (20) sich zum freien Ende hin verjüngt.