DE3935907C2 - Vorrichtung zur automatischen Elektrophorese - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Elektrophorese von Flüssigkeitsproben, ein­ schließlich des Aufbringens der Proben auf einen Träger und weiter - ohne Bewegen des Trägers - der Elektrophorese, des Anfärbens, Inkubierens, Trocknens und Abtastens sowie der densitometrischen Vermessung der abgetasteten Proben.

Die Elektrophorese ist die Wissenschaft der Bewegung gelade­ ner Teilchen in einem elektrischen Feld durch ein festes oder halbfestes Medium. Diese Technik wird am häufigsten in der medizinischen Forschung in medizinischen Labors zur Be­ stimmung verschiedener Blutproteine angewandt.

Bei der Diagnose der Krankheiten von Mensch und Tier lassen sich zahlreiche Informationen bekanntermaßen aus der Analyse bestimmter biologischer Flüssigkeiten wie der Blutserum- und Lipoproteine, des Hämoglobins und der Isoenzyme gewinnen. Die Elektrophorese ist als wirksames Verfahren zur Trennung der Bestandteile solcher Flüssigkeiten für die Mikroskopana­ lyse oder zur Anwendung optischer Dichtemeßtechniken bei der Probenanalyse bekannt.

Beim grundsätzlichen Elektrophoreseverfahren werden geladene Moleküle unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes vonein­ ander getrennt, wobei die zu untersuchende Flüssigkeitsprobe auf einen Träger mit einer mit einer Pufferlösung befeuchte­ ten porösen Oberfläche aufgebracht ist. Da die verschiedenen Bestandteile der Flüssigkeit unterschiedlich schnell durch den Träger wandern, läßt die Flüssigkeitsprobe sich in ihre Bestandteile auftrennen. Nach dem Anfärben der Bestandteile im Träger können diese dann der optischen Densitometrie oder anderen Untersuchungen unterworfen werden.

Man hat die Elektrophorese seit langen Jahren als Folge von Hand durchgeführter Schritte praktiziert. Zunächst hat der Laborant eine Elektrophoresekammer vorbereitet, indem er die jeweiligen Hohlräume der Kammer mit Pufferlösung füllte, d.h. einer Flüssigkeit, die in der Elektrophorese angewandt wurde, um die Trägeroberfläche feucht zu halten und eine elektrische Grenzfläche zu einer an die Kammer gelegten Stromquelle her­ zustellen, so daß sich ein elektrisches Feld an den Träger legen ließ. Bei dem Träger handelt es sich typischerweise um ein mit einem Gel wie Celluloseacetat oder Agarose beschich­ tetes Stück Mylar-Folie. Die zu untersuchende Flüssigkeit der Probe war typischerweise ein Blutserum; es kann sich auch um eine andere Flüssigkeit handeln, deren Komponenten sich mit­ tels eines elektrischen Feldes bewegen lassen.

Nachdem der Laborant die Elektrophoresekammer vorbereitet hat, bringt er an genau bestimmten Stellen des Trägers die Proben in möglichst gleichen Mengen auf und setzt dann den Träger mit den Kanten an den Längsenden in zwei Kammern mit Pufferlösung getaucht in die Elektrophoresekammer ein. Die Elektrophorese erfolgt nun mit einer genau eingestellten und eingehaltenen Hochspannung, die für genau eingestellte und eingehaltene Zeitintervalle über die Kammern mit der Puffer­ lösung gelegt wird.

Nach der Elektrophorese bringt der Laborant auf den Träger eine Schicht eines Anfärbemittels auf und läßt für eine genau eingestellte und eingehaltene Dauer mit den Proben reagieren. Bei dem Anfärbemittel handelt es sich um eine Flüssigkeit, die sich nach der Elektrophorese mit den getrennten Kompo­ nenten der Flüssigkeitsprobe chemisch vereinigen soll, damit diese optisch auswertbare Eigenschaften zeigen.

Danach setzt der Laborant den Träger in einen temperaturge­ regelten Ofen ein und inkubiert ihn bei genau eingestellter und eingehaltener Temperatur und Dauer. Die Inkubation ist der Prozeß der Kontrolle der chemischen Reaktion zwischen den Komponenten der Flüssigkeitsprobe und dem Anfärbemittel durch Aufbringen von Wärme über einen festen Zeitraum.

Schließlich trocknet der Laborant die Probenplatte durch Erwärmen im Ofen mit bzw. für genau eingestellte(r) und eingehaltene(r) Temperatur und Dauer. Dadurch wird die Reaktion zwischen der Probenplatte und dem Anfärbemittel durch den Entzug von Wasser aus dem Träger unterbunden.

Eine der Schwierigkeiten bei der Vorbereitung der Trägers von Hand ist, daß die zu analysierende Proben in größerer Anzahl auf den der Elektrophorese zu unterwerfenden Träger aufge­ bracht werden. Man kann die Proben mit einer Pipettierein­ richtung einzeln nacheinander auftragen, muß letztere aber vor jedem Aufnehmen einer neuen Probe und deren Aufbringen auf den Streifen mit einem Reinigungsmittel durchspülen und abtupfen. Man hat Vorrichtungen vorgeschlagen, die die Flüs­ sigkeitsproben gleichzeitig bzw. "parallel" auf die Streifen auftragen - bspw. im General Products Catalog 1984-1985 der Fa. Helena Laboratories, Beaumont, Texas, V. St. A., Seite 61. Vorrichtungen dieser Art können 8, 12 oder mehr Proben auf einen mikroporösen Träger aufbringen und haben den Vor­ teil, die Elektrophorese einfacher und reproduzierbarer zu machen.

Diese Auftragsvorrichtungen arbeiten jedoch im wesentlichen nicht selbsttätig und erfordern ebenfalls ein Reinigen der Auftragspitzen nach jedem Probenauftrag. Ein Nachteil der bekannten Auftragvorrichtungen ist das Fehlen einer selbst­ tätigen Wäsche und Reinigung der Pipettenkammern nach jedem Auftrag, um deren Verunreinigung während des Auftragens einer neuen Gruppe von Proben auf einen neuen Träger zu verhindern.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Auftragvorrichtungen ist, daß keine Mittel vorhanden sind, um selbsttätig und präzise eine sehr kleine Menge - in der Größenordnung von einem Mikroliter - einer Probenflüssigkeit auf einen Träger auf­ zubringen. Ein zusätzlicher Nachteil der bekannten Vorrich­ tungen ist, daß sie keine Vorkehrungen enthalten, um selbst­ tätig und präzise eine sehr kleine Menge - in der Größenord­ nung eines Mikroliters - der Probenflüssigkeit mit einer Verdünnungsflüssigkeit zu verdünnen und eine sehr kleine Menge der verdünnten Probe präzise auf einen Träger aufzu­ tragen.

Die europäische Patentanmeldung 0 198 803 vom 22. Oktober 1986 offenbart eine automatische Elektrophoresevorrichtung für Blut. Diese Vorrichtung besitzt einen Wagen mit einem Kamm und eine Einrichtung, mit der die Zähne des Kammes gewaschen werden können, mit der ferner die Zähne in eine Reihe von Blutproben eingetaucht werden können, so daß der Blutprobe Material entnommen werden kann. Schließlich wird das Material der Blutprobe in einen Behandlungsbehälter verbracht, um darin der Elektrophorese unterworfen zu werden.

Weiterhin hat man Vorrichtungen und Verfahren zur selbsttäti­ gen Elektrophorese und Anfärben der Proben auf einem Träger vorgeschlagen; vergl. hierzu die US-PSn 43 60 418 (Golias) und 43 91 689 (Golias).

Diese Vorrichtungen enthalten eine Elektrophoresekammer sowie eine Reihe von Gefäßen, die auf einer Plattform aufgereiht sind und jeweils ein Anfärbemittel sowie eine Reihe von Be­ handlungslösungen aufnehmen können. Das Plattenhaltergestell hat ein waagerechtes offenes Rahmenwerk und trägt eine ste­ hende Elektrophoreseplatte (Träger), auf die eine Probe zum elektrophoretischen Fraktionieren aufgetragen ist. Diese Elektrophoreseplatte mußte ebenfalls vorbereitet werden, in­ dem man die Flüssigkeitsproben von Hand oder mit einer der oben beschriebenen Parallel-Auftragvorrichtungen aufbrachte. Die Platte wird in die Kammer für eine bestimmte Dauer in einen Elektrophorese-Stromkreis eingesetzt. Eine motorisch angetriebene Hub- und Überführungsmechanik ist auf dem Sockel angeordnet und kann das Plattengestell und die Platte aus der Kammer herausheben und nacheinander den darunterliegenden Be­ hältern zuführen, sie in diese absenken und dort vorbestimmt lange vorhalten; dies erfolgt in einer gradlinigen Schritt­ schaltbewegung, bei der die Platte ständig stehend gehalten wird. Es sei darauf hingewiesen, daß der Anfärbeprozeß auf chemischen Prozeduren beruht, nicht auf einer wie oben be­ schrieben manuellen Behandlung mit Inkubieren und Trocknen. Obgleich die soeben beschrieben Vorrichtungen zahlreiche wünschenswerte Eigenschaften hat, ist sie nachteilig, weil sie in regelmäßigen Abständen mit einer Vielzahl von Che­ mikalien und Waschlösungen versorgt werden muß.

Bekannte Anordnungen und Verfahren zum optischen Abtasten elektrophoretisch behandelter und angefärbter Träger enthal­ ten Photovervielfacher, Photodioden oder dergl. Elemente, die einen elektrischen Strom oder eine elektrische Spannung ab­ geben, der/die proportional einem Lichteinfall ist. Derartige Einrichtungen bezeichnet man generell als Detektoren. Bekann­ te Geräte mit derartigen Detektoren dienen zur Bestimmung verschiedener physikalischer Eigenschaften der elektrophore­ tisch behandelten Proben. Die bei den getrennten Bändern der Proben interessierenden Eigenschaften sind deren Größe und optische Dichte oder auch die Intensität des abgestrahlten Lichts, das eine andere Wellenlänge hat als die erregende Lichtquelle. Die getrennten Bänder jeder elektrophoretisch behandelten Probe stellen die bekannten Komponenten der untersuchten Probe dar; sie sollen für die Zwecke der medi­ zinischen Diagnose oder Forschung quantifiziert werden.

Die bekannten, die oben erwähnten Detektoren verwendenden Geräte enthalten auch eine Schlitzblende, infolge der der Detektor momentan einen Teil der Probenplatte "sieht", der die gleiche relative Größe und Gestalt wie der Schlitz hat. Der Detektor erzeugt dann einen elektrischen Strom oder eine elektrische Spannung, der bzw. die in der Amplitude propor­ tional der Stärke des detektierten Lichts ist. Die Amplitude wird mit einem Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler) digita­ lisiert und die resultierende digitalisierte Darstellung der Lichtintensität in einem organisierten Format im Speicher eines Rechners abgelegt.

Obgleich eine unten beschriebene alternative Ausführungsform der Erfindung bekannte Detektoren in Kombination mit anderen selbsttätigen Elektrophoreseeinrichtungen verwendet, werden nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Proben auf dem elektrophoretisch behandelten Träger elektro­ nisch mit einer Videokamera abgetastet; der Videotechnik wird dabei angesichts der bekannten Probleme beim Einsatz der be­ kannten Abtastdetektoren der Vorzug gegeben. Eine dieser Schwierigkeiten ist, daß die Schlitzblende eine sehr präzise Länge und Breite haben muß. Ist sie zu lang, kann ein Teil des detektierten Lichts von einer danebenliegenden Probe stammen; ist sie zu klein, wird u.U. nicht das gesamte von der momentan geprüften Probe kommende Licht erfaßt. Wird eine Platte für mehrere Proben verwendet, muß u.U. die Schlitz­ größe von Probe zu Probe geändert werden.

Ist der Blendschlitz zu breit, kann Licht aus angrenzenden Bändern der Proben aufgenommen werden, so daß sich diese - wenn überhaupt - nur schwer abgrenzen lassen. Ist die Breite zu gering, kann das Ausgangssignal des Detektors unsicher werden und erbringt dann keine einwandfrei proportionalen Ergebnisse mehr.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Schlitzblende/Detektor- Systeme ist, daß, damit die gesamte Probe erfaßt werden kann, man sie mechanisch abtasten muß, indem man entweder den De­ tektor oder die Probenplatte verschiebt. Diese Verschiebung muß mit sehr konstanter Geschwindigkeit und schwingungsfrei erfolgen, damit die vom A/D-Wandler aufgenommenen Werte so­ wohl die optische Dichte als auch die Größe der Komponenten der Probe genau darstellen.

Damit weiter eine Vielzahl von Proben abgetastet werden kann, muß der Detektor oder die Probenplatte in einer weiteren Achse bewegt werden können, damit der Abtaster eine Probe ab­ tasten, dann zur nächsten Probe weiterschalten und dort den Abtastprozeß fortsetzen kann. Diese Schrittschaltbewegung muß präzise und reproduzierbar so erfolgen, daß der Detektor die gesamte Probe und nur diese sieht.

Es ist daher ein allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung, in einem einzigen Gerät Mittel zum selbsttätigen Auftragen von Flüssigkeitsproben auf einen Träger, zum selbsttätigen elektrophoretischen Behandeln der Proben auf dem Träger, zum selbsttätigen Anfärben, Inkubieren und Trocknen des Trägers, auf dem die Komponenten der Flüssigkeitsproben zu längsver­ laufenden Bändern aufgetrennt vorliegen, zum selbsttätigen elektronischen Abtasten dieser Bänder und zum selbsttätigen Durchführen einer Dichteanalyse an den Daten, die sich bei den Abtastungen ergeben, und somit zur Analyse jeder Flüs­ sigkeitsprobe zusammenzufassen.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, mit denen die Elektrophorese sich durchführen läßt, ohne daß der Träger in eine Pufferflüssig­ keit getaucht werden muß, um einen elektrischen Übergang zur Elektrophoresestromquelle herzustellen.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Einrichtung zum selbsttätigen, keinerlei menschliches Zutun erfordernden An­ färben eines Trägers nach der Elektrophoresebehandlung einschl. des Auftragens des Anfärbemittels auf den Träger, des Inkubierens und des Trocknens - anzugeben.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zum elektronischen Abtasten des angefärbten Trä­ gers anzugeben, ohne daß der Träger nach dem Anfärben vom Menschen gehandhabt werden muß.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, alterna­ tiv eine bekannte Abtastmechanik mit Schlitzblende und Detek­ tor in Kombination mit einer einzigen Vorrichtung zum selbst­ tätigen Auftragen einer Vielzahl von Flüssigkeitsproben auf einen Träger, zum selbsttätigen Anfärben, Inkubieren und Trocknen des Trägers, auf dem die Komponenten der Flüssig­ keitsproben in Längsrichtung zu Bändern aufgeteilt vorlie­ gen, und zum selbsttätigen Abtasten dieser Bänder mit der mechanischen Abtastmechanik (mit Schlitzblende und Detektor) anzugeben.

Diese sowie andere Ziele und Vorteile lassen sich erreichen mit der erfindungsgemäßen Elektrophoresevorrichtung, die die elektrophoretische Untersuchung von Flüssigkeitsproben auto­ matisiert. Der Automat weist einen Unterteil auf, auf dem eine Auftragplatte angeordnet ist. Auf die Auftragplatte ist ein mikroporöser Trägerstreifen aufgelegt. Ein Abtastkasten umschließt die Auftragplatte.

Eine Probenplatte ist vom Unterteil in Längsrichtung von der Auftragplatte getrennt gehaltert. Die Probenplatte weist eine Vielzahl von Mulden zur Aufnahme von Flüssigkeitsproben in einer oder mehreren querverlaufenden Reihen auf. Vor der In­ betriebnahme der Maschine werden zu untersuchende Flüssig­ keitsproben in die Mulden eingebracht. Ein Halterungsgestell ist durch eine Öffnung in eine Seitenwandung des Abtastka­ stens zwischen der Proben- und der Auftragplatte verschiebbar angeordnet. Dieses Gestell trägt eine Reihe Pipetten, eine oder mehrere Flaschen mit Anfärbemittel sowie einen oder meh­ rere Elektromagneten mit den zugehörigen Kolben.

Flüssigkeitsproben werden rechnergesteuert von der Proben­ platte in einer querverlaufenden Reihe auf den Trägerstreifen aufgetragen. Mit vertikal magnetisierten Pfosten zusammenwir­ kende Elektrodenstangen erzeugen eine in Querrichtung aus­ gedehnte Stromschicht im Trägerstreifen, infolge der die Kom­ ponenten der Flüssigkeitsproben elektrophoretisch in Längs­ richtung verschoben werden, während die Auftragplatte gekühlt wird.

Unter Rechnersteuerung wird Anfärbemittel (Reagens) aus den Reagensfläschchen auf den Trägerstreifen geschüttet und der Kolben betätigt, um die Elektrodenstangen über den Streifen zu ziehen und so das Reagens zu verteilen. Unter Rechner­ steuerung wird dann der Streifen inkubiert und getrocknet. Eine Videokamera im Oberteil des mit einer Leuchtstofflampe beleuchteten Abtastkastens liefert ein analoges Spannungs­ signal entsprechend den in Längsrichtung versetzten Kompo­ nenten der Flüssigkeitsproben. Alternativ kann eine Abtast­ mechanik auf dem Halterungsgestell zur Erzeugung eines sol­ chen Analogsignals dienen.

Die Analogdarstellung der in Längsrichtung versetzten Kom­ ponenten der Flüssigkeitsproben wird rechnergesteuert zu einer Digitaldarstellung ihrer Dichte oder der Lichtinten­ sität als Funktion der Längs-/Lateralkoordinaten des Trägers umgewandelt. Der Rechner bestimmte den seitlichen Abstand und die entsprechende Dichte jeder Komponente jeder einzelnen Probe.

Die Ziele, Vorteile und Merkmale der Erfindung sollen nun anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Teile bezeichnen und die eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung zeigen:

Fig. 1 ist eine Perspektivdarstellung eines erfindungs­ gemäßen Elektrophoreseautomaten mit einem Robo­ tik-Gestell zwischen einer Probenplatteneinheit und einem mikroporösen Träger in einem Abtast­ kasten, dessen Vordertür abgenommen ist, um das Innere zu zeigen;

Fig. 1A zeigt den Elektrophoreseautomaten mit einem zu­ gehörigen Rechner, der Befehls- und Steuersignale für die digitale Schaltung des Automaten liefert und die Probenplatten nach dem elektronischen Ab­ tasten densitometrisch analysiert;

Fig. 2 ist eine teilgeschnittene Seitenansicht des Elek­ trophoreseautomaten und zeigt die Robotik-Kran­ anordnung, die Proben-, Wasch- und Abtupf-Plat­ teneinheit, die Elektrophoreseplatte, den mikro­ porösen Träger, den Abtastkasten und die auf diesem angeordnete Videokamera;

Fig. 3 ist eine Draufsichtdarstellung des erfindungsge­ mäßen Elektrophoreseautomaten aus der Ebene 3-3 der Fig. 2 und zeigt die Proben-, Wasch- und Ab­ tupf-Platteneinheit, den mikroporösen Träger, die zugeordneten Elektroden- und Verteilerstäbe und das Robotikgestell;

Fig. 3A ist ein elektrisches Schaltbild, das eine über die beiden Elektrodenstäbe an den Enden des Trägers gelegte Quelle einer Elektrophoresespan­ nung sowie den Elektrophoresestrom zeigt, der als laterale Schicht in Längsrichtung des Trägers fließt;

Fig. 3B zeigt das gleichzeitige Anlegen von Strom an eine Kühl- und Heizeinrichtung unter der Auftragplat­ te, auf der der Träger aufliegt, während der Elektrophoresestrom durch ihn fließt; sie zeigt, daß der Strom an die Heizeinrichtung in entgegen­ gesetzter Richtung anzulegen ist;

Fig. 3C und 3D zeigen die erfindungsgemäßen kombinierten Elektroden- und Verteilerstäbe;

Fig. 3E zeigt die Wanderung der Komponenten der Proben auf dem Träger nach der Elektrophoresebehandlung;

Fig. 3F zeigt eine alternative Ausführungsform zum Anle­ gen des Elektrophoresestroms an einen Träger der­ art, daß der Elektrophoresestrom als laterale Stromschicht in Längsrichtung des Trägers fließt;

Fig. 4 ist eine Endansicht aus der Ebene 4-4 der Fig. 2 und zeigt ausführlich die Robotik-Krananordnung, den Aufbau des Kühlkörpers zum Kühlen der Platte, auf der der mikroporöse Träger befestigt ist, so­ wie ein Leitungssystem, mittels dessen der Träger nach dem Auftragen und Inkubieren des Anfärbemit­ tels getrocknet wird;

Fig. 5 ist eine Draufsicht aus der Ebene 5-5 der Fig. 2 und zeigt die Anordnung der Leitung, mit der die Auftragplatte und der abnehmbar auf dieser befe­ stigte mikroporöse Träger getrocknet werden, so­ wie die Leitung, mit der Kühlluft aus der Umge­ bung des Automaten über den Kühlkörper geleitet wird, um während der Elektrophoresebehandlung Wärme von diesem abzuführen;

Fig. 6 ist eine schaubildliche Darstellung einer digi­ talen Steuerschaltung und ihrer Schnittstellen zu den Schaltungen der Robotik-Anordnung und der Elektrophoresekammer;

Fig. 7 ist eine schaubildliche Darstellung eines dem er­ findungsgemäßen Elektrophoreseautomaten zugeord­ neten Rechners mit den Schnittstellen zur digita­ len Steuerung des Automaten, zur Abtastkamera und zu der Systemperipherie für die E/A-Kommunikation mit dem Rechner;

Fig. 8-13 sind schaubildliche Darstellungen der verschiede­ nen Schritte, mit denen die Robotik-Krananordnung Proben auf den mikroporösen Träger aufbringt und nach der Elektrophorese Reagens aufträgt und es über die Trägeroberfläche verteilt, und erläutern die elektronische Abtastung des Trägers nach dem Inkubieren und Trocknen;

Fig. 14A-14F zeigen als Flußdiagramme das Rechnerprogramm im Digitalrechner und der digitalen Steuerschal­ tung zur selbsttätigen Ablaufsteuerung des Elek­ trophoreseprozesses;

Fig. 15A zeigt einen gleichmäßigen Träger zum Kalibrieren der Kameraoptik sowie Rechnerschablonen an Ab­ tastbahnen entsprechend der Probenanordnung auf einem realen Träger;

Fig. 15B zeigt programmgesteuert erzeugte elektronische Schablonen zum selbsttätigen Erzeugen von Bild­ punktgrenzen um jedes der elektronischen Abbilder der Elektrophoresemuster nach der automatischen Elektrophorese an einer Vielzahl von Proben;

Fig. 16 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfin­ dung, bei der als Alternative zur Videoabtastung nach den Fig. 1-15 eine mechanisch angetriebene Abtastvorrichtung auf der Robotik-Krananordnung angeordnet ist;

Fig. 17 und 18 zeigen eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektrophoreseautomaten mit separaten Elektroden- und Verteilerstäben;

Fig. 19 und 20 zeigen einen alternativen Träger mit recht­ eckigen Mulden im Gel des Trägers;

Fig. 21 ist eine Darstellung einer alternativen Robotik- Anordnung zum Auftragen von zwei Reagentien auf den Träger; und

Fig. 22 zeigt eine alternative Robotik-Anordnung zum Auf­ sprühen des Reagens auf den Träger.

Beschreibung der Robotik-Krananordnung

Die Fig. 1 und 1A zeigen den Elektrophoreseautomaten und seinen Digitalrechner 400. Der Elektrophoreseautomat 10 hat einen Unterteil 16, auf dem eine Probenplatteneinheit 14 und eine Elektrophoresekammer 13 zur Aufnahme eines mikroporösen Trägers 12 für die Proben angeordnet sind. Bei dem Träger handelt es sich vorzugsweise um eine Mylar-Folie mit einer Beschichtung aus Celluloseacetat, Agarose oder Agargel. Der Aufbau des erfindungsgemäßen Trägers ist unten ausführlich erläutert.

Der Elektrophoreseautomat 10 weist eine Robotik-Krananord­ nung 30 auf, die in Längsrichtung zwischen der Probenplatten­ einheit und der Elektrophoresekammer 13 verschiebbar ist. Der Elektrophoreseautomat 10 hat einen Abtastkasten 100 mit einer Seitenwand 106, einer Eingangswand 102 und einer Rückwand. Auf der Vorderseite des Abtastkastens befinden sich Schlitze 104, in denen eine (nicht gezeigte) Tür angeordnet werden kann, um Zugang zum Abtastkasten 100 zu schaffen und anderer­ seits bei der Elektrophorese, beim Anfärben und beim elektro­ nischen Abtasten der Proben auf dem Träger 12 zu verschlie­ ßen. Die Tür kann mit einer Sperre versehen sein, die mit der Quelle der Elektrophorese-Hochspannung so verschaltet ist, daß, wenn die Tür offen ist, in der Kammer 13 keine Hochspan­ nung vorliegen kann. Eine derartige Sicherung verhindert, daß die Elektrophoresespannung von 2 bis 3 kV die Bedienungsper­ son gefährdet. Eine Abdeckung 92 (in der Offenstellung ge­ zeigt) kann in Längsrichtung verschoben werden, um die Elektrophoresekammer 13 zu öffnen und zu verschließen.

Leuchtstofflampen 110A-110D im Oberteil des Abtastkastens beleuchten den Träger 12 während der elektronischen Abta­ stung durch die Kamera 114 mit der Linse 112 unter Steuerung durch den Rechner 400. Die digitale Steuerschaltung 300 für die Robotik-Anordnung 30 und den Elektrophoreseprozeß ist unten ausführlich erläutert. Ein Bildschirm 406 auf dem Elek­ trophoreseautomaten liefert unter Steuerung durch den Rechner 400 Überwachungsinformationen für die Bedienungsperson.

Die Fig. 2 zeigt eine teilgeschnittene Vorderansicht des Automaten 10 mit Einzelheiten der Probenplatteneinheit 14, der Robotik-Krananordnung 30, der Elektrophoresekammer 13 und der Kamera 114 mit Optik 112 im Abtastkasten 100. Der Automat weist einen Unterteil 16 auf, auf dem eine waagerechte Lager­ platte 15 angeordnet ist, die die Probenplatteneinheit 14 trägt. Die Probenplatteneinheit entspricht der in der US- Patentanmeldung Nr. 8 53 201 (Sarrine u.a.) vom 17. 4. 1986, auf die hier Bezug genommen sei; sie beschreibt Einzelheiten des automatischen Übertragens von Proben von einer Proben­ platte auf einen abgesetzten Träger.

Die Auftragplatte 14, die vor dem Einsetzen auf den Automaten 10 von Hand mit Flüssigkeitsproben versehen werden kann, weist zwei querverlaufende Reihen 26, 28 von Probenkammern auf, die die auf den Träger 12 selbsttätig zu übertragende Flüssigkeitsproben aufnehmen. Ein Abtupfbereich 22 (ggf. mehrere) kann mit Abtupf- bzw. Saugpapier belegt werden. Eine Ablauf- und eine Waschmulde sind auf der Probenplatte 14 vorgesehen, mit denen im Automatikbetrieb die an der Robotik-Krananordnung montierten Pipetten (mit Kolben und Zylindern) gereinigt werden und überschüssige Flüssigkeit abgelassen werden kann. Die Pipettenanordnung 32 auf der Ro­ botik-Anordnung 30 entspricht im Aufbau und in der Funktion der in der oben genannten US-Patentanmeldung beschriebenen; dort ist auch das selbsttätige Übertragen von Proben aus den Probenmulden der Reihen 26, 28 auf den Träger 12 in der Elek­ trophoresekammer 13 erläutert.

Wie am besten die Fig. 2 und 4 zeigen, weist die Robotik- Krananordnung 30 ein Gestell 40 auf, das auf Rädern 36 in den Schienen 34 translatorisch verschiebbar ist. Die Schie­ nen 36 sind auf dem Unterteil 16 angeordnet. Wie die Fig. 4 zeigt, sind die Räder 36, 36′ auf Achsen 38 mit dem Gestell 40 verbunden. Die Räder 36, 36′ enthalten Nuten, in die seit­ liche Vorsprünge der Schienen 34 hinein vorstehen, so daß die Anordnung 30 in Längsrichtung zwischen der Probenplattenein­ heit 14 und der Elektrophoresekammer 13 verfahren werden kann. Die Schienen 34 sind auf waagerechten Elementen 4 ge­ lagert, die ihrerseits über vertikale Elemente 3 auf dem Unterteil 16 angeordnet sind.

Wie die Fig. 4 zeigt, weist der auf dem Unterteil 16 ange­ ordnete Motor 208 eine Ausgangswelle 209 auf, auf die eine Antriebsscheibe 210 aufgesetzt ist. Wie die Fig. 3 zeigt, ist am in Längsrichtung entgegengesetzten Ende der Maschine eine Aufnahmescheibe 210A vorgesehen. Ein von der Scheibe 210 an­ getriebener und um die Aufnahmescheibe 210A laufender Endlos­ riemen 212 ist an einer Verlängerung 214 der Welle 38 des Ge­ stells 40 befestigt. Bei Betätigung des Motors 208 treibt also die Scheibe 210 den Riemen 212 um die Aufnahmescheibe 210A und wird die Robotik-Krananordnung 30 auf dem Unterteil 16 verschoben.

Wie die Fig. 2, 3 und 4 zeigt, weist die Robotik-Anordnung 30 ein vom Gestell 40 getragenes vertikales Element 56 auf. Die an den vertikalen Elementen 56 befestigten waagerechten Platten 58 tragen die Wellen 52 den Flaschenhalter 50 (Fig. 4). Zwei Reagens-Flaschen 48 sind mit Gewindestiften 61 am Flaschenhalter 50 festgelegt. Die Ausgangswelle eines am Ge­ stell 40 gelagerten Reagens-Verteilermotors 60 ist mit der Welle 52 des Flaschenhalters 50 gekoppelt. Befindet sich die Krananordnung 30 über der Elektrophoresekammer 13 und wird der Motor 60 betätigt, dreht er den Flaschenhalter 50, bis das Anfärbemittel in den Flaschen 48 auf den Träger 12 ge­ schüttet wird.

Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, verläuft vom Gestell 40 der Robotik-Krananordnung 30 eine vertikale Stange 46 aufwärts, an der zwei Elektromagneten 42 befestigt sind. An der Aus­ gangswelle der beiden Elektromagneten ist jeweils ein Arm 44 befestigt, der eine Ausnehmung 44A enthält, die auf die zu beschreibenden Elektroden/Verteilerstäbe 74, 76 der Elektro­ phoresekammer aufgesetzt wird. Die Arme 44 stehen auch in die Öffnungen 93 der Abdeckung 92 der Elektrophoresekammer (Fig. 3) hinein vor.

Die erfindungsgemäße Robotik-Krananordnung kann also in Längsrichtung zwischen der Probenplatte 14 und der Elektro­ phoresekammer 13 hin- und herfahren und trägt eine Pipetten­ anordnung 32, zwei Elektromagneten 42 und zwei Reagens-Fla­ schen 48. Die Steuerung der Pipettenanordnung zum Überführen der Flüssigkeitsproben von den Mulden 26, 28 zur Elektropho­ resekammer, der Elektromagneten mit den Armen 44 zum Vertei­ len des Anfärbemittels und zum Schließen der Abdeckung der Elektrophoresekammer sowie der Reagens-Flaschen 48 zum Auf­ tragen des Anfärbemittels auf den Träger 12 ist unten anhand der Fig. 6 erläutert.

Eine weitere Eigenheit der Robotik-Krananordnung sei hier an­ hand der Fig. 1, 2 und 4 erläutert. Die Robotik-Krananordnung 30 kann von außerhalb des Abtastkastens 100 durch die Öffnung 101 in dessen Eingangswandung 102 fahren. Wie ersichtlich, ist die Pipettieranordnung am oberen Ende 32′ seitlich so profiliert, daß sie verhältnismäßig dicht in die Öffnung 101 paßt, während die Anordnung 30 in den Abtastkasten 30 ein­ fährt. Durch die Abmessungen und das Profil der Robotik-An­ ordnung 30 in der Öffnung 101 der Wandung 102 wird beim elektronischen Abtasten des Trägers 12 durch die Kamera 114/ Optik 112 das Außenlicht gegen das Eindringen in den Ab­ tastkasten abgeschirmt.

Beschreibung der Elektrophoresekammer

Wie am besten die Fig. 2, 3 und 4 zeigen, trägt die Lager­ platte 15 eine Auftragplatte 80, die seitlich ausgedehnt zwi­ schen den Laufschienen 34 der Robotikanordnung liegt. Die An­ ordnung 30 kann auf den Schienen 34 frei in Längsrichtung über die Auftragplatte 80 fahren. Wie die Fig. 3 zeigt, weist die Auftragplatte 80 einen oder mehrere Paßstifte 68 zum Ausrichten und Festlegen eines Trägers 12 - bspw. eines Aga­ rosestreifens - auf. Der Agarosestreifen (Träger 12) enthält an seinen Enden zwei Behälter 64A, 64B für einen Flüssig­ keitsvorrat. Dabei handelt es sich jeweils um einen erhabe­ nen gelatinehaltigen Streifen aus dem gleichen Material wie die Deckbeschichtung des Trägerstreifens, bspw. Agarose. Der Träger 12 enthält im Agarosematerial vorzugsweise zwei quer­ verlaufende Reihen von Mulden bzw. Vertiefungen 62, 63 zur Aufnahme der elektrophoretisch zu behandelnden Proben.

Die Elektrophoresekammer 13 weist ein erstes Paar Elektroden­ pfosten 94 auf, die aufwärts zu im wesentlichen der Höhe des Trägers 12 verlaufen. Ein zweites Paar Elektrodenpfosten 96 ist in Längsrichtung von den ersten Pfosten 94 beabstandet angeordnet und steht ebenfalls über den Träger 12 hinaus vor.

Die Pfosten des ersten und des zweiten Pfostenpaares 94, 96 sind vorzugsweise aus einem permanentmagnetischen Werkstoff wie Eisen hergestellt, können aber den Elektrophoresestrom leiten. Ein erster kombinierter Elektroden-Verteiler-Stab 741 liegt an einem, ein zweiter kombinierter Elektroden-Vertei­ ler-Stab 76 am anderen Ende der Kammer 13 (in Längsrichtung gesehen).

Die Stäbe 74, 76 sind vorzugsweise aus einem ferromagneti­ schen Werkstoff wie Eisen oder Stahl gefertigt. Liegen also die Elektroden-Verteiler-Stäbe 74, 76 so, wie es die Fig. 3 zeigt, hält die magnetische Kraft zwischen den magnetischen Pfosten und dem ferromagnetischen Stabwerkzeug sie auf den Elektrodenpfostenpaaren 94, 96 in der Sollage. Die Fig. 3A zeigt, daß die Pfosten 94 an den Pluspol und die Pfostenpaare 96 an den Minuspol einer Quelle elektrophoretischen Poten­ tials V_E gelegt sind.

Gemeinsam mit dem Pfosten 94 verteilt der Stab 74 den Elek­ trophoresestrom seitlich über den Vorratsstreifen 64a und dann über den Träger 12. Der Strom fließt in Längsrichtung als Querschicht durch den Träger 12 bis zum erhabenen Vorratsteil 64B des Trägers 12 und dann durch den Stab 76 zu den Pfosten 96, so daß der elektrophoretische Stromkreis sich schließt.

Die Fig. 3C, 3D zeigen, daß die Stäbe 74, 76 vollständig aus ferromagnetischem Werkstoff wie Eisen (Fig. 3D) bestehen können; desgl. können ihre Enden aus einem ferromagnetischen Material, der Mittelteil dazwischen jedoch aus Graphit oder nichtrostendem Stahl hergestellt sein. Unter dem Einfluß des durch den Träger 12 fließenden Elektrophoresestroms werden die Komponenten der Flüssigkeitsproben in den Mulden der Reihen 62, 63 elektrophoretisch in Längsrichtung getrennt. Die Fig. 3E zeigt die Wanderung des Materials im Träger 12 in querverlaufenden Bändern 62A, 62B bspw. bezüglich der Probenreihe 62 und in Bändern 63A, 63B bspw. bezüglich der Flüssigkeitsproben in der Probenreihe 63.

Es ist natürlich möglich, auch auf andere Weise einen Strom vom erhabenen Teil 64A zum erhabenen Teil 64B über den Träger 12 fließen zu lassen. Bspw. zeigt die Fig. 3F leitfähige, an an die Potentialquelle V_E angeschlossene Scharniere 75, 77. Sie lassen sich nach außen klappen, um den Träger 12 auf die Platte 80 auflegen zu können. Bei aufgelegtem Träger 12 klappt man die Scharniere abwärts, so daß eine elektrische Verbindung zu den erhabenen Teilen 64A bzw. 64B entsteht.

Obgleich die Komponenten der Flüssigkeitsproben in den Reihen 62, 63 in Längsrichtung verschoben worden sind, wie die Fig. 3A, 3E zeigen, muß der Träger 12 angefärbt, inkubiert und ge­ trocknet werden, bevor sie unter der Beleuchtung durch Leuchtstofflampen abgetastet werden können, wie unten erläu­ tert.

Durch Einprägen eines höheren Stroms kann die Elektrophorese­ behandlung beschleunigt werden. Dabei werden aber der Träger 12 und die Auftragplatte 80 durch Widerstandswärme stärker erwärmt. Zwei thermoelektrische Kühl/Heizeinrichtungen 70 (vorzugsweise 6 in der Anordnung der Fig. 3) sind unter der Auftragplatte 80 angeordnet. Dabei handelt es sich vorzugs­ weise um Peltier-Elemente, die beim Anlegen eines elektri­ schen Stroms in einer Richtung Wärme von der Ober- zur Unterseite ableiten. Wird Strom in der entgegengesetzten Richtung angelegt, wird die Auftragplatte 80 beheizt. Das Schaltbild der Fig. 3B zeigt, wie durch Anlegen eines Stroms an die Elemente 70 Wärme von der Auftragplatte 80 weg zu einem Kühlkörper 84 gezwungen wird, der thermisch mit der Unterseite der Auftragplatte 80 verbunden ist. Ein Strom in der entgegengesetzten Richtung zwingt Wärme vom Kühlkörper 84 zur Auftragplatte 80.

Die Fig. 4 zeigt die Anordnung der Peltier-Elemente 70 unter der Auftragplatte 80 ausführlicher; desgl. zeigt sie, daß metallische Leiter 82 auf der Unterseite der Kühleinrichtun­ gen angeordnet sind und einen Rippenkühlkörper 84 unter ihrer Unterseite tragen. Die Isolierung 78 füllt den Raum zwischen und seitlich der Kühleinrichtungen 70 aus.

Wie die Schnittdarstellung der Fig. 5 zeigt, verläuft der Rip­ penkühlkörper 84 bis in einen Kühlluft-Einlaßkanal 206 hin­ ein. Gebläse 204 drücken Kühlluft in den Kanal 206, über die Rippen des Kühlkörpers 84 und durch den Ausgangskanal 208 auf der Rückseite des Elektrophoreseautomaten 10 wieder hinaus. Wenn in den Stromkreisen in Fig. 3A, 3B Strom fließt, d.h. während der Elektrophoresebehandlung, liegt Strom in einer solchen Richtung an den Peltier-Elementen 70, daß die Kühl­ luft aus dem Kanal 206 unter dem Druck der Kühlgebläse 204 die bei der Elektrophorese entstehende Wärme aus dem Automa­ ten durch den Ausgangskanal 208 herausdrückt. Die dargestell­ te Kühleinrichtung ist für den Elektrophoreseautomaten vor­ teilhaft, da ein höherer Elektrophoresestrom angelegt und so die für die Elektrophoresebehandlung erforderliche Zeit ver­ kürzt werden können. Die von dem höheren Strom erzeugte Wärme wird von den Peltier-Kühlelementen wirkungsvoll abgeführt.

Nach der Elektrophoresebehandlung und dem Auftragen und Ver­ teilen des Anfärbemittels auf der Oberfläche des Trägers 12 - alle diese Schritte werden weiter unten ausführlicher erläu­ tert - muß der Träger 12 mit dem auf seiner Oberfläche ver­ teilten Anfärbemittel inkubiert werden. Dies erfolgt, indem zunächst der Deckel 92 geschlossen wird, um die Elektropho­ resekammer 13 abzuschließen.

Wie die Fig. 2, 3 und 4 zeigen, stehen von der Platte 80 hochkant zwei waagerecht verlaufende Stangen 88 mit Nuten 90 ab, in denen die Abdeckung 92 in Längsrichtung verschoben werden und damit die Elektrophoreseplatte 80 abgedeckt und offengelegt werden kann. Die Fig. 3 zeigt die Abdeckung 92 in ihrer Offenlage sowie die Löcher 93 in ihrem Ende, die mit den geschlitzten Armen 44 der Elektromagneten 42 zusam­ menwirken, um die Abdeckung zu öffnen und zu schließen.

Wie oben erläutert, wird zum Inkubieren (und Trocknen) an die Peltier-Elemente 70 unter der Auftragplatte 80 Strom in einer zu der für das Kühlen entgegengesetzten Richtung angelegt. Beim Anlegen des Stroms (vergl. Fig. 3B und 6) in der entge­ gengesetzten Richtung an die Peltier-Elemente 70 wird Wärme direkt auf die Platte 80 aufgebracht, die diese auf den Trä­ ger 12 überträgt, um das Anfärbemittel auf dem Träger zu in­ kubieren.

Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen die Mittel, mit denen nach dem In­ kubieren Trockenluft über die Oberfläche des Trägers 12 ge­ führt wird. Längsverlaufende Schlitze 86 sind an den Quer­ seiten der Platte 80 außerhalb der Auflagefläche des Trägers 80 vorgesehen. Sie sind bspw. in der Fig. 3 und auch im Schnitt in der Endansicht der Auftragplatte in Fig. 4 ge­ zeigt. An der rechten Seite des Schlitzes 86 besteht eine Verbindung zu einer Trockenluft-Zulaufleitung 98; der linke rechteckige Schlitz in der Platte 80 steht in Verbindung mit der Trockenluft-Ablaufleitung 99.

Im Trockenluft-Zulaufkanal 98 sind ein Heizelement 202 sowie ein Trockengebläse 200 vorgesehen. Der Zulaufkanal ist mit einem Winkel 218 gehaltert, der am Kühlkörper 84 befestigt ist. Den Ablaufkanal haltert ein ebenfalls am metallischen Kühlkörper 84 befestigter Winkel 216. Beim Trocknen wird Luft von der Vorderseite des Automaten her von den Trockengebläsen 200 durch den Zulaufkanal 98 und über das Heizelement 202 gedrückt und so Trockenwärme auf die Oberfläche des Trägers 12 geführt.

Der Abtastkasten

Wie am besten in den Fig. 2 und 4 gezeigt, enthält der Ab­ tastkasten 100 vier Leuchtstofflampen 110A-110D, die zu einem Rechteck im Kastenoberteil angeordnet sind. Eine Kamera 114 mit einer Optik 112 in der Oberwand 109 des Kastens sieht auf den Träger 12 hinab. Damit die Kamera 104 abtasten kann, muß die Abdeckung 92 in Längsrichtung nach außen verschoben werden, um die Platte 12 der Kamera 114 mit Linse 112 offen­ zulegen. Wie bereits beschrieben, wird während des Abtastens des elektrophoretisch behandelten und angefärbten Trägers das Außenlicht im wesentlichen durch die vordere Abdeckung (nicht gezeigt) in den Schlitzen 104 (Fig. 1) und durch die Robotik- Krananordnung 30 abgeschirmt, die die Öffnung 101 in der Eingangswandung 102 im wesentlichen ausfüllt.

Steuerschaltung und Schnittstellen

Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm die Verbindungen zwischen der digitalen Steuerschaltung 300, wie sie schaubildlich in der Fig. 1 gezeigt sind, sowie den Elementen der Robotik-Anord­ nung 30, die die Bewegung der Robotik-Krananordnung steuern. Desgl. sind verschiedene in der Elektrophoresekammer 13 ange­ ordnete Melde- und Steuerschaltungen gezeigt. Die digitale Steuerschaltung 300 ist über einen Bus 410 an den zugehöri­ gen Rechner 400 angeschlossen. Die Verbindungsleitungen vom Rechner 400 zur Steuerschaltung 300 sind in der Fig. 1A sowie schaubildlich in den Fig. 6 und 7 gezeigt und sollen unten aus­ führlich erläutert werden.

Die digitale Steuerschaltung 300 weist eine zentrale Verar­ beitungseinheit (CPU) 301 auf, bei der es sich vorzugsweise um einen Mikroprozessor-Chip handelt, der unter der Bezeich­ nung Motorola MC 6802 im Handel ist. Ein Lesespeicher (ROM) 302 enthält die Befehle des Steuerprogramms; ein Schreib­ lesespeicher (RAM) 303 nimmt vorübergehend zu speichernde Daten auf. Die Eingabe/Ausgabe-(E/A-) Schnittstellenbausteine (VIA) 304 enthalten programmierbare E/A-Schnittstellen sowie einen Systemzeitgeber, der Ausgabesteuer-, Eingabe- und Über­ wachungsfunktionen ausführt und programmierbare Zeitinter­ valle festlegt. Ein Digital-Analog-(D/A)-Wandler 305 liefert Analogspannungen für die Analogschaltungen in der Elektropho­ resekammer 13, der Analog-Digital-(A/D)-Wandler 306 Überwa­ chungsspannungen von den Schaltungen in der Elektrophorese­ kammer her. Die Eingangsbefehle und die Ausgangssignale lau­ fen zwischen dem Rechner 400 und der Schaltung 300 auf dem Bus 410 und über die serielle E/A-Schnittstelle 328.

Ein Datenbus 329 dient als bidirektionale digitale Verbin­ dung zwischen den CPU-, ROM-, RAM-, VIA-, D/A- und A/D- Schaltungen und der seriellen E/A-Schnittstellenschaltung. Der Bus 330 ist ein Adreßbus für die unidirektionale Verbin­ dung zwischen der CPU und den ROM-, RAM-, VIA-, D/A- und A/D-Schaltungen sowie der seriellen E/A-Schnittstellen­ schaltung. Aus dem Adreßbus 330 wählt die CPU einen und nur einen Baustein aus, zu oder von dem eine Datenübertragung stattfindet.

Ein Ausgabebus 331 führt von der Schnittstelle 304 zu den von der CPU zu steuernden Schaltungen. Entsprechend sind die Überwachungs- und Detektorschaltungen über die Schnittstelle 304 und den Eingabebus 332 an den digitalen Eingang der CPU gelegt.

Die Robotik-Anordnung 30 weist fünf separate gesteuerte Ele­ mente auf: das Portal bzw. Gestell 40, den Pipettentubus und -kolben der Pipettieranordnung 32, den Flaschenträger 50 und die Elektromagneten 42. Der Pipettentubus und der Pipetten­ kolben sind hier nicht ausführlich beschrieben. Es sei auf die US-Patentanmeldung 8 53 201 (Sarrine und Garsee) verwie­ sen; diese Patentanmeldung enthält eine vollständige Be­ schreibung der Arbeitsweise und Steuerung der Pipettentuben und -kolben, wie sie zum Übertragen von Flüssigkeitsproben aus den Mulden 26, 28 auf den Träger 12 angewandt werden.

Die Steuerung des Portal- bzw. Gestellunterteils 40 erfolgt durch eine Motortreiber- und Bremsschaltung 307 zur Steuerung des Motors 208. Der in der Fig. 6 schaubildlich gezeigt Posi­ tionsdetektor 316 liegt in Form der Nockenplatte 201, der Auftrag-Nockenplatte 203 und den Grenzschalter 205, 207 vor, die in Fig. 3 gezeigt sind. Der Positionsdetektor arbeitet, indem er die Schaltvorgänge der Schalter 205, 207 beim Vor­ beilauf an den Nocken der Proben-Nockenplatte 201 und der Auftrag-Nockenplatte 203 zählt.

Die Motortreiber- und -bremsschaltung 303 für den Pipetten­ tubus und dessen Positionsdetektor 317 sowie die Motortrei­ ber- und -bremsschaltung 309 für den Pipettenkolben und des­ sen Positionsdetektor 318 entsprechen der Beschreibung in der oben genannten Patentanmeldung.

Für den Flaschenträger 50 ist eine Motortreiberschaltung 310 vorgesehen, die unter Steuerung durch die CPU 301 und den VIA-Baustein 304 den Motor 60 in der einen oder anderen Rich­ tung drehen läßt, wenn das Gestell 40 sich über dem Träger 12 befindet. Ein (nicht gezeigter) Grenzschalter dient als Positionsdetektor 319 an der Welle 52 des Flaschenträgers 50, wie in Fig. 4 gezeigt.

Eine Treiberschaltung 311 erregt den Elektromagneten 42; bei Ansteuerung fahren die ausgenommenen Arme 44 nach unten aus.

Unter der Proben/Wash/Abtupf-Platte 14 ist eine Sperrschal­ tung 323 vorgesehen, die der CPU über die E/A-Schnittstelle 304 meldet, daß die Probenplatte 14 sich in der Sollage be­ findet und der Automat zur Aufnahme eines Startbefehls aus dem Rechner 400 bereit ist.

In der Elektrophoresekammer 13 dienen eine Hochspannungs­ schaltung 325 und eine Hochspannungs-Überwachungsschaltung 326 dazu, im Träger 12 einen Elektrophoresestrom zu erzeu­ gen, wie in Fig. 3A dargestellt. Die Hochspannungsschaltung 325 wird von der CPU 301 über den D/A-Wandler 305, den D/A- Bus 333 und die Türsperrschaltung 373 des Abtastkastens an­ gesteuert. Das Überwachungssignal aus der Hochspannungs- Überwachungsschaltung 326 geht auf dem Bus 334 an den A/D- Wandler 306.

Entsprechend legt eine Temperatur-Überwachungsschaltung 327 ihr Analogsignal zwecks Erkennung durch die CPU auf dem Bus 334 an den A/D-Wandler 306. Der Temperatursensor- bzw. -wand­ ler 327 ist in Fig. 2 in der Elektrophoresekammer 13 gezeigt. Digitale Steuersignale für die Peltier-Kühl/Heizelemente 70 gelangen über einen Ausgabebus 331 an die Inkubationsschal­ tung 313, entsprechend digitale Steuersignale für die Peltier-Elemente 70 bzw. 700 vom Ausgabedatenbus 331 an eine Kühlschaltung 314.

Der Lampentreiber 315 spricht auf die digitalen Befehle vom Datenbus 331 an und steuert die Lampen 110A-110D im Ab­ tastkasten 100.

Die in der Fig. 7 schaubildlich dargestellten Elemente des Rechners 400 zeigen dessen Verbindung zur digitalen Steuer­ schaltung 300 über die serielle E/A-Schnittstelle 328 und den Bus 410. Eine serielle E/A-Schnittstelle 401 stellt den Übergang vom Bus 410 zum Rechner 400 dar. Vorzugsweise han­ delt es sich bei dem Rechner 400 um einen Personal-Computer des Modells Compaq DeskPro. Mit ihm gibt die Bedienungsper­ son des Systems der Fig. 1 Befehle an den Elektrophoreseauto­ maten 10 und erhält sie von ihm Meldungen; weiterhin analy­ siert der Rechner die gespeicherten Daten und liefert mit­ tels der Ausgabegeräte graphische und Textmeldungen für die Bedienungsperson.

Die Befehlseingabe der Bedienungsperson an den Rechner er­ folgt mit einer Tastatur 407; Ausdrucke liefert der Drucker 408. Ein Textausgabe-Bildschirm 405 mit Kathodenstrahlröhre kann dem Personal-Computer direkt zugeordnet sein, während ein Graphikbildschirm 406 im Elektrophoreseautomaten 10 ent­ halten sein kann, wie in Fig. 1A gezeigt.

Elektronische Abtastung und Kalibrierung

Die Videokamera 114 weist vorzugsweise eine Vidicon-Bildröhre auf, die eine serielle Analog-Darstellung ihres Sichtbereichs liefert. Ein Bildrahmen-Wandler 403 ("frame grabber") wandelt das serielle Ausgangssignal der Kamera 114 zu einer digita­ len Bilddarstellung um, speichert diese im Speicher 409 und gibt die Analyseergebnisse graphisch und als Text aus.

Im Betrieb "sieht" die Kamera 114 einen Bereich etwa gleich der Fig. 3E, nachdem die Elektrophorese und Anfärbung unter Kontrolle durch den Rechner 400 und die Steuerschaltung 300 selbsttätig durchgeführt worden sind. Nachdem die Leucht­ stofflampen 110A-110D eingeschaltet worden sind, tastet die Kamera den gesamten Träger 12 ab und erzeugt analoge Video- und Synchronisiersignale. Die Amplitude der momentanen Videospannung entspricht der von der Oberfläche des Trägers abgegebenen Lichtintensität. Diese analoge Ausgangsspannung wird dann, wie oben erwähnt, vom Bildrahmen-Wandler 403 zu einer digitalen Darstellung in einer Matrix von 512 Spalten und 512 Reihen umgewandelt. Die Synchronsignale dienen dazu, die analogen Videodaten mit den Orten auf der Probenplatte 12 zu korrelieren.

Bevor der Elektrophoreseautomat 10 mit der Elektrophoresebe­ handlung beginnt, wird das System aus der Kamera 114 und der Optik 112 kalibriert zwecks Korrektur der nichtlinearen parabolischen Effekte, die die Darstellung der Intensitäts­ werte der Bildelemente in der 512 × 512-Matrix des Bildrahmen- Wandlers 403 verzerren können.

Um das System Kamera 114/Optik 112 zu kalibrieren, wird, wie in Fig. 15A gezeigt, ein homogener Träger 12 auf der Auftrag­ platte 80 in den Abtastkasten 100 eingebracht. Auf den Träger 12 sind keine Proben aufgetragen worden; er ist auch nicht elektrophoretisch behandelt, inkubiert oder angefärbt worden. Die Vordertür des Abtastkastens wird geschlossen und die Robotik-Krananordnung 30 in die Öffnung 101 eingefahren, um die tatsächlichen Abtastbedingungen zu simulieren, bei denen das Innere des Abtastkastens 100 gegen im wesentlichen das gesamte Außenlicht abgeschirmt ist. Danach werden die UV- Lampen 110A-110D sowie das System Kamera 114/Optik 112 ein­ geschaltet. Der Bildrahmen-Wandler 403 (Fig. 7) nimmt eine "Momentaufnahme" der Platte auf; die Intensitäten jedes der Bildpunkte in der 512 × 512-Matrix werden im Speicher 409 ab­ gelegt.

Danach werden elektrisch unter Programmsteuerung die Schablo­ nen 801, 802, ..., 815 um die 15 Abtastspuren entsprechend den 15 Probenreihen eines auf die Auftragplatte 80 aufgeleg­ ten realen Trägers 12 gelegt. Die Höhen- bzw. Y-Richtung je­ der Spur entspricht etwa 1/15 (ca. 34 Bildelemente) der Höhe des Bildspeichers 409, die Breiten- bzw. X-Richtung jeder Spur der Gesamtbreite (d.h. 512 Bildelemente) des Bildspei­ chers. Diese 15 Spuren entsprechen dem Ort der Probenreihen auf den später abzutastenden Elektrophoreseplatten.

In jeder der 15 Spuren wird das 2-dimensionale Bildpunktfeld zu einem 1-dimensionalen Datenfeld umgewandelt, indem die Bildpunktwerte in jeder der 512 vertikalen Spalten in jeder der etwa 34 Bildpunktreihen aufsummiert und gemittelt wer­ den. Es werden also für jede Reihe an jeder vertikalen Spalte die Intensitäten der 34 Bildpunkte dieser Spur aufsummiert und durch die Anzahl der Bildpunktreihen, d.h. 34, divi­ diert. Im Ergebnis wird jede der 15 Spuren als Reihenvektor der gemittelten Intensitäten als Funktion der X-Dimension der Bildpunkte von x = 1 bis x = 512 dargestellt. Sodann wird diese Matrix der gemittelten Intensitätswerte von 15 × 512 Intensitätswerten auf das Maximum Imax durchsucht.

Jede gemittelte Bildpunktintensität dieser 15 × 512-Matrix wird durch Imax dividiert und jedes Matrixelement durch den resultierenden Quotienten ersetzt. Die Matrixelemente stellen nun also einen Korrekturfaktor einer "Korrekturfaktor-Matrix" dar, die auf einen realen Träger 12 angewandt wird, nachdem dieser in den beiden Gruppen von 15 Probenmulden selbsttätig mit Proben versehen, elektrophoretisch behandelt, angefärbt, inkubiert, getrocknet usw. worden ist.

Die Fig. 15B zeigt elektronische Schablonen wie bspw. 601, 612, 616, 623, die rechnergesteuert erzeugt werden, um selbsttätig die Analysebereiche jedes der 512 × 512 Bild­ elemente zu definieren, die der Bildrahmenwandler 403 für einen realen Träger 12 gespeichert hat, der selbsttätig elek­ trophoretisch behandelt worden ist. Die Y-Dimension der Schablonen entspricht der der 15 Kalibrierspuren, die oben zum Kalibriervorgang beschrieben sind. Bspw. soll die Schab­ lone 601 um das längsgerichtete Elektrophoresemuster der Probe in der Mulde 701 des Trägers gelegt werden. Da der Träger 12 sich auf der Auftragplatte 80 an einem vorbestimm­ ten Ort befindet und die Kamera 114 mit Linse 112 bezüglich der Platte festliegt, ist sichergestellt, daß die Schablone 601 genau auf das Elektrophoresemuster der Flüssigkeitsprobe in der Mulde 701 paßt. Für jede dieser Proben wird pro­ grammiert eine elektronische Schablone erzeugt.

Die Daten in jeder der Schablonen werden dann über die Bild­ punkte in den Y-Reihen innerhalb der Schablone gemittelt, um eine einzige Dichtedarstellung als Funktion des elektropho­ retisch bewirkten Versatzes x für jede der Proben zu erzeu­ gen. Danach werden die mittleren Intensitätswerte für jede X-Position in jeder Schablone mit einem entsprechenden Kor­ rekturfaktor aus der oben beschriebenen Korrekturfaktormatrix multipliziert. Die Daten werden dann in einem organisierten Format im Speicher 409 des Rechners 400 abgelegt, wo eine Dichteanalyse sich ausführen läßt. Die US-PS 42 42 730 der Anmelderin beschreibt hierzu ein bekanntes rechnergesteuertes Densitometer und das Verfahren, digitale Darstellungen der abgetasteten Proben zu einer analogen Bilddarstellung auf einem Kathodenstrahl-Bildschirm 405 wie dem des Rechners 400 der Fig. 1A umzuwandeln. Die Bedienungsperson kann die visu­ ell ausgegebene Dichtekurve edititieren.

Es ist vorteilhaft, eine Videokamera oder eine ähnliche Ein­ richtung wie bspw. eine CCD-Kamera zu verwenden, da die ge­ samte Probenplatte innerhalb 1/30 Sekunde abgetastet werden kann. Der Abtastvorgang liefert Informationen über bspw. alle 30 Proben, wie sie in Fig. 3E dargestellt sind. Die Daten können vom Rechner zu einem 2-dimensionalen Datenfeld orga­ nisiert werden, so daß dieser nicht nur die einzelnen Längs- Komponenten der Proben, sondern auch die Probengrenzen genau bestimmen kann, falls die Proben nicht genau parallel zuein­ ander aufgeteilt sind. Weiterhin lassen sich die Probendaten zum Entfernen von Rausch- bzw. Störanteilen durch Wiederholen der Abtastung und Mitteln der Ergebnisse aufbereiten.

Mechanische Abtastung

In bestimmten Fällen können die Vorteile einer elektronischen Abtastung des in situ elektrophoretisch behandelten Trägers nicht indiziert sein. Niedrigere Herstellungskosten können die Verwendung einer bekannten Anordnung 900 mit Schlitzblen­ de und Detektor als Teil der Robotik-Anordnung 30′ der Fig. 16 erfordern. Der Elektrophoreseautomat 10′ der Fig. 16 ist mit dem Automaten 10 der Fig. 1 im wesentlichen identisch, wobei die Anordnung 900 jedoch eine elektronische Abtastung mit mechanischem Antrieb als Alternative zur stationären Videoabtastung mit dem System Videokamera 114/Optik 112 der Fig. 1 durchführt.

Die Abtastanordnung 900 ist vorzugsweise auf der Vorderseite der Robotik-Anordnung 30′ angeordnet und weist eine ortsfeste Leuchtstoffröhre 901, einen Kollimator 903 und eine Photover­ vielfacherröhre 905 auf. Die Lampe 901 befindet sich inner­ halb der Abdeckung 906. Der Kollimator 903 sitzt in einer seitlichen Öffnung 904 der Abdeckung und ist beim Abtasten abwärts zum Träger 12 gewandt. Die Photovervielfacherröhre 905 fängt das durch den Kollimator 903 übertragene Licht auf.

Nach dem Auftragen der Flüssigkeitsproben, Anfärben, Inkubie­ ren und Trocknen, wie oben beschrieben, fährt ein (nicht ge­ zeigter) Motor den Kollimator 903 und den Photovervielfacher 905 mikroprozessorgesteuert schrittweise seitlich über den Träger 12. Die Ausgangssignale des Photovervielfachers 905 werden mit einer Leitung 907 auf einen Verstärker und A/D- Wandler (nicht gezeigt) und von diesem an den Rechner 400 gegeben. Die Leitung 907 kann auch zur digitalen Steuer­ schaltung 300 (Fig. 6) führen, um die Leuchtstofflampe 901 während des Abtastens zu steuern. Die Längsbewegung über den Träger 12 während des Abtastens erfolgt durch eine schritt­ weise Verschiebung der Robotik-Anordnung 30′ in Längsrich­ tung mittels des Motors 210 (Fig. 3). Wie oben gezeigt, er­ zeugt die mechanische Spaltblenden- und Detektor-Anordnung 900 elektrische Signale, die der Intensität der in Längs­ richtung getrennten Bestandteile der elektrophoretisch be­ handelten und angefärbten Proben auf dem Träger 12 entspre­ chen.

Die Fig. 16 zeigt die Robotik-Anordnung 30′, bevor sie in Längsrichtung über den Träger 12 geschoben wird. Es ist ein­ zusehen, daß der Abtastkasten 909 flacher als der Abtast­ kasten 100 der Fig. 1 ausgeführt werden kann, da bei der in der Fig. 16 gezeigten Anordnung eine Kamera mit Optik nicht erforderlich ist.

Betrieb des Elektrophoreseautomaten

Nachdem die Bedienungsperson die Probenplatteneinheit 14 auf dem Unterteil der Vorrichtung in die Sollage gebracht (Fig. 1) und einen Trägerstreifen 12 auf die Auftragplatte 80 auf­ gelegt hat (Fig. 3), schließt sie die Tür auf der Vorderseite des Abtastkastens 100 und gibt an der Tastatur 407 des Rech­ ners 400 einen Startbefehl ein. Vorher sind die zu analysie­ renden Flüssigkeitsproben in die Mulden der Reihen 26, 28 der Probenplatteneinheit 14 gefüllt worden. Jede Reihe hat dabei vorzugsweise fünfzehn separate Mulden. Eine der Mulden kann zu Vergleichszwecken bei der Analyse eine Standard- bzw. Be­ zugsprobe enthalten. Weiter kann der Abtupfbereich 22 mit Saugpapier versehen sein und ist die Waschmulde 20 mit Wasch­ wasser gefüllt worden. Mit dem Aufsetzen der Probenplatten­ einheit 14 auf den Unterteil des Automaten geht auf dem Bus 332 ein Signal an die Steuerschaltung 300, wie es die Fig. 6 zeigt. Der Rechner 400 erhält damit eine Meldung, daß die digital gesteuerte Prozeßautomatik ablaufen kann.

Die Fig. 8-13 zeigen wesentliche Schritte aus dem selbsttä­ tig ablaufenden Prozeß der Behandlung der Flüssigkeitsproben in den Mulden der Reihen 26, 28 der Probenplatteneinheit. Die Fig. 8 zeigt, daß die Pipetteneinheit Proben eines vorbe­ stimmten Volumens ansaugt. Dieser Vorgang ist ausführlich in der US-Patentanmeldung 8 53 201 erläutert.

Die Fig. 9 zeigt, daß die Robotik-Anordnung 30 in Längsrich­ tung in den Bereich des Trägers 12 verschoben worden ist und daß die Flüssigkeitsproben zu einer Reihe auf der Trägerober­ fläche angeordnet sind. Die Abdeckung 92 der Elektrophorese­ kammer befindet sich in ihrer Offenstellung.

Die Fig. 10 zeigt das Schließen der Abdeckung 92, nachdem der geschlitzte Arm 44 von den Elektromagneten 42 betätigt wor­ den ist, um in die Öffnungen 93 in der Abdeckung 92 einzufah­ ren. Wie dargestellt, ist die Robotik-Anordnung 30 in Längs­ richtung zur Elektrophoresekammer hin verschoben worden und ist die Abdeckung 92 geschlossen.

Es sei angenommen, daß nach dem Schließen der Abdeckung die Elektrophorese stattfindet. Dieser Prozeß ist bereits oben beschrieben worden; zusammenfassend sei wiederholt, daß dabei mittels der Pfosten, Elektroden und den kombinierten Elektro­ den/Verteilerstäbe eine Elektrophoresespannung an den Träger gelegt wird. Gleichzeitig mit dem Anlegen des Elektrophorese­ stroms an den Träger 12 wird Strom in einer Richtung an die Peltier-Heiz/Kühl-Elemente 70 gelegt. Durch das Kühlen des Trägers 12 kann ein stärkerer Strom angelegt werden, so daß die gesamte Elektrophorese schneller abläuft.

Die Fig. 11 zeigt das Aufbringen des Reagens 47 aus den Fla­ schen 48. Der Flascheninhalt wird auf den Träger 12 gekippt, indem der Flaschenhalter 50 vom Motor 60 gedreht wird. Die Fig. 11 zeigt, daß die Abdeckung 92 vorher in einem dem der Fig. 10 entgegengesetzten Vorgang in die Offenstellung ge­ fahren worden ist.

In der Fig. 12 wird das Reagens auf der Oberfläche des Trä­ gers 12 verteilt. Dieses Verteilen erfolgt vorzugsweise durch Betätigen des gegabelten Arms 44 derart, daß dessen Ausspa­ rung jeweils einen Verteilerstab (bspw. 76) übergreift. Die Robotik-Anordnung wird dann in Längsrichtung hin- und herbe­ wegt und verteilt dabei das Reagens über die Oberfläche des Trägers. Der andere Verteilerstab 74 kann zusätzlich so ver­ wendet werden, wie es die Fig. 12 zeigt, um das Reagens wei­ ter auf dem Träger 12 zu verteilen.

Danach wird die Abdeckung 92 in einer der in Fig. 11 gezeig­ ten entsprechenden Operation wieder in die Schließstellung gefahren und kann inkubiert und getrocknet werden. Zum Inku­ bieren werden die Peltier-Elemente als Heizelemente betrie­ ben, so daß sie die Auftragplatte 80 vorbestimmt lange behei­ zen. Zum Trocknen wird zusätzliche Trockenluft durch die Kanäle über den Träger geführt, wie es in der Fig. 4 gezeigt ist.

Nach dem Inkubieren und Trocknen wird der Träger 12 in situ elektronisch abgetastet. Wie die Fig. 13 zeigt, erzeugt das System Kamera 114/Optik 112 ein Analogsignal entsprechend dem Gesichtsfeld auf dem von den Leuchtstofflampen 110A-110D beleuchteten Träger 12. Dieses optische Signal läßt sich mit einer direkt im Automaten enthaltenen Kathodenstrahlröhre 406 wiedergeben. Die Fig. 13 zeigt weiterhin, daß die Robotik- Anordnung 30 sich in der Öffnung 101 der Eingangswand des Ab­ tastkastens 100 befindet, um dessen Inneres bei der Abtastung durch die Videokamera 114 gegen das Umlicht abzuschirmen.

Die Rechnersteuerung des Automaten

Die Fig. 14A-14F zeigen die Steuerung des Automaten als Flußdiagramm. Gem. Fig. 14A wird ein Signal aus dem Rechner 400 an die digitale Steuerschaltung für den selbsttätigen Ablauf der Elektrophorese gegeben. Wie im Block 500 gezeigt, wird die Pipettenanordnung in die Ruhelage gebracht, indem die Zylinder auf- und die Kolben abwärtsgefahren werden; vergl. hierzu die Beschreibung in der erwähnten US-Patent­ anmeldung 8 53 201. Das Gestell 40 wird in die Ruhestellung gebracht, indem ein Steuersignal an die Motortreiber- und Bremsschaltung 307 gegeben und seine Lage vom Positionsdetek­ tor 316 ermittelt wird. Danach wartet der Rechner auf einen Startbefehl aus der seriellen E/A-Schnittstelle 328 (Block 501). Der Rechner prüft im Block 502, ob die Probenplatte 14 auf die Grundplatte 15 des Automaten aufgesetzt worden ist. Liegt ein Signal aus der Sperrschaltung 323 vor, läuft der Steuervorgang weiter. Ohne ein Signal aus der Schaltung 323 wird eine Fehlermeldung an den Rechner 400 gegeben und kann dort für die Bedienungsperson ausgedruckt oder auf dem Bild­ schirm ausgegeben werden.

Wie in Fig. 14B gezeigt, werden gem. Block 503 Flüssigkeits­ proben aus den Probenmulden 62 auf den Träger 12 übertragen. Wie angegeben, werden die Pipettenspitzen vor und nach diesem Übertragen von Proben auf den Träger gewaschen und getrock­ net, dann Flüssigkeitsproben aus den Probenmulden 28 in die Probenmulden 63 des Trägers 12 übertragen und die Pipetten­ spitzen erneut gewaschen. Wie bereits erwähnt, entsprechen die Schritte des Waschens, Trocknens, Abtupfens und Auftra­ gens den in den US-Patentanmeldung 8 53 201 beschriebenen. Im Block 505 werden dann die Zylinder der Pipettieranordnung 32 auf- und deren Kolben abwärtsgefahren.

Die Fig. 14c zeigt eine Folge von Schritten 506, mit denen unter Steuerung durch die digitale Schaltung 300 die Abdec­ kung 92 über der Elektrophoresekammer 13 geschlossen wird. Beginnend mit dem Block 507 wird das Gestell 40 in die Offen­ stellung der Abdeckung 92 gefahren, dann im Block 508 Strom an die Treiberschaltung 311 der Elektromagneten gelegt, um die Arme abwärts aus- und in die Löcher 93 in der Abdeckung zu fahren. Im Block 509 wird das Gestell 40 zur Elektropho­ resekammer 13 in die Schließstellung der Abdeckung 92 ge­ bracht, im Block 510 die Treiberschaltung 311 stromlos ge­ steuert, so daß die Arme 44 in ihre Ruhestellung zurückkeh­ ren, und im Block 511 der Portalunterteil 40 in seine Aus­ gangs- bzw. Ruhestellung gefahren.

In den Blöcken 512 wird Elektrophoresestrom an den Träger 12 gelegt und er dabei gekühlt. Im Block 513 wird die Dauer des Anliegens des Elektrophoresestroms festgelegt und die Hochspannung über die Pfostenpaare 94, 96 gelegt und einge­ stellt. Im Block 514 werden mit der Kühlschaltung 314 die Kühlelemente 70 und/oder 700 sowie die Gebläse 204 und/oder 200′ eingeschaltet. In den Blöcken 516 werden die Ausgangs­ spannung der Schaltung 325 und die Dauer der Elektrophorese­ behandlung überwacht und dann die Spannung und die Kühlein­ richtung abgeschaltet.

Die mit 517 bezeichneten Blöcke in der Fig. 14D beschreiben die zum Öffnen der Abdeckung 92 erforderlichen Schritte. Sie entsprechen den zum Schließen der Abdeckung 92 erforderlichen Schritten 506 und sind daher nicht ausführlich beschrieben. Die gemeinsam mit 518 bezeichneten Blöcke bewirken das Auf­ tragen des Anfärbemittels auf den Träger 12. Im Block 519 wird das Gestell 40 zum Träger 12 hin in eine Lage etwa in der Mitte zwischen den Elektroden- und Verteilerstäben 74, 76 gefahren. Im Block 520 wird der Motor angesteuert, der die Flaschen 48 mit dem Anfärbemittel kippt und dieses so auf den Träger 12 aufbringt; danach wird der Motor zurückgedreht und der Flaschenhalter 50 in die Ruhestellung gebracht.

Die gemeinsam mit 521 bezeichneten Blöcke beschreiben die Schritte zum Verteilen des Anfärbemittels auf dem Träger 12. Im Block 522 wird das Gestell 40 so weit verfahren, bis die Elektromagneten 42 sich unmittelbar über dem Elektroden/Ver­ teilerstab 74 befinden, dann im Block 523 die Treiberschal­ tung 311 erregt, so daß die Arme 44 abwärts ausfahren und mit ihren Ausnehmungen 44A auf den Verteilerstab 74 aufset­ zen. Im Schritt 524 wird das Gestell 40 zu den zweiten Mulden 63 und dann wieder zu den Elektrodenpfosten 94 gefahren. Im Block 525 wird der Strom von der Treiberschaltung 311 abg­ nommen, um die Arme in die Ruhestellung zurückzuführen. In den Blöcken 526, 527, 528, 529 wird das Verteilen des An­ färbemittels durch den Elektroden/Verteilerstab 76 über den Träger und die Rückführung der Arme 44 in ihre Ruhelage gesteuert.

Die Abdeckung 92 wird dann entsprechend den Blöcken 530 (ent­ sprechend den früher ausgeführten Blöcken 506) geschlossen.

In der Fig. 14E setzt sich der Vorgang mit den Blöcken 531 fort, in denen das Anfärbemittel den Träger tränken kann. Die Steuerschaltung 300 läßt in diesen Schritten zwischen dem Aufbringen des Reagens auf den Träger und dem Beginn der In­ kubation genug Zeit verstreichen.

Die gemeinsam als Inkubation 532 bezeichneten Schritte begin­ nen mit dem Schritt 533, in dem die Inkubationsdauer einge­ stellt wird, sowie dem Schritt 534 zum Einstellen der Inkuba­ tionstemperatur. Die Inkubations-Heizschaltung 313 wird im Schritt 535 eingeschaltet. Im Schritt 536 wird die Inkuba­ tionstemperatur mittels des Sensors 327 überwacht und die Steuerung auf die Trockenschritte 538 übergeben.

Die gemeinsam als Trockenschritte 538 bezeichneten Maßnahmen beginnen mit den Schritten 539, 540, d.h. dem Einstellen von Trockendauer und -temperatur. Im Schritt 541 werden die Trocknerschaltungen 340 aktiviert, um die Heizelemente 202 und Gebläse 200 einzuschalten. Im Schritt 542 werden die Trockentemperatur mit dem Temperaturmonitor 327 und die Troc­ kenzeit überwacht. Im Schritt 543 werden die Inkubations- Heizschaltung 313 und die Trockenschaltung 340 abgeschaltet.

Die Fig. 14F zeigt, daß dann die Abdeckung 92 wieder geöffnet wird (Schritte 544); diese Schritte entsprechen den oben mit 517 bezeichneten. Die Steuerung geht nun über an den Schritt 545, wo der Rechner 400 ermittelt, ob die Lampen 100A-100D eingeschaltet sind; wenn nicht, gibt er im Block 546 den Einschaltbefehl. Beim Eintreffen eines Signals aus dem Block 547, das das Einschalten der Lampen meldet, geht die Steue­ rung auf den Block 548 über, in dem das Videobild aus der Kamera 104 übernommen und abgespeichert wird. Die Lampen 110A-110D werden unter der Steuerung des Blocks 549 abge­ schaltet.

Der Rechner 400 führt dann im Schritt 550 die densitometri­ sche Verarbeitung nach bekannten Verfahren der relativen Dichtewerte der Probenkomponenten durch, die bei der Elektro­ phorese sich in Längsrichtung aufgeteilt haben. Die Ergeb­ nisse werden bildmäßig auf den Bildröhren 405, 406 und als Ausdruck mit dem Drucker 408 ausgegeben, wie in den Schrit­ ten 551, 552 gezeigt.

Wie oben erläutert, wird die Pipettenanordnung 32 der Robo­ tik-Anordnung 30 von der Probenplatte 14 nach dem Ansaugen der Proben aus den Reihen 26, 28 der Auftragplatte in die einzelnen Pipetten verschoben, um die einzelnen Proben in die Mulden 62, 63 des Trägers 12 zu füllen. Diese rechnergesteu­ erte Verschiebung erfolgt durch einen Motor 210 über den An­ triebsriemen 212 und unter Kontrolle durch die Nocken 201, 203, Grenzschalter 205, 207 usw. Diese Bewegung ist sehr präzise; die Proben sind präzise in die Mulden 62, 63 ein­ zubringen, damit die Elektrophorese und die Dichteanalyse möglichst genau durchgeführt werden können.

Mechanisches Positionieren der Proben

Wie in den Fig. 2, 3 und 4 gezeigt, erfolgt das Ausrichten der Pipetten 32 auf die Mulden 62 bzw. 63 durch das Zusam­ menspiel der Kegelstiftpaare 450, 452 bzw. 454, 456 auf der Auftragplatte 80 mit den Öffnungen 458, 460 in den Antrieben 462, 464 für die Pipettenzylinder in der Anordnung 32. Diese Antriebe 462, 464 sind in Fig. 4 mit den Stiften 450, 452 ausgerichtet dargestellt. Wenn die Pipetten 32 abgesenkt werden, um Proben in die Mulden 62 des Trägers 12 einzubrin­ bringen (Fig. 3), sitzen die Stifte 450, 452 in den Öffnungen 458, 460 und werden so die Pipetten genau mit den Mulden 62 ausgerichtet.

Die Öffnungen 458, 460 sind vorzugsweise umgekehrt kegelig gestaltet, um auf die Enden der Stifte 450, 452 und 454, 456 zu passen. Beim Absenken der Pipetten 32 wirken die Öffnungen 458, 460 für die Stifte 450, 452 bzw. 454, 456 wie Trichter, so daß eine Fehlausrichtung zwischen den Pipetten 32 und den Mulden 62 bzw. 63 im wesentlichen ausgeschlossen ist.

Das Beseitigen von Reibungsunterschieden zwischen den Rädern und den Laufschienen des Robotik-Gestells

Wie soeben beschrieben, müssen für die elektrophoretische Behandlung die Flüssigkeitsproben so genau wie möglich in die Mulden 62 bzw. 63 eingebracht werden. Die Positionierung der Pipetten 32 in Längsrichtung erfolgt mit der Motorantriebs- und -bremsschaltung 307 (Fig. 6). Infolge geringer Unter­ schiede des Querabstands der Schienen 34 über die Distanz von der Probenplatte 14 zur Auftragplatte 80 in Längsrichtung (Fig. 3) kann die Reibung zwischen den Rädern 36′ und den Schienen 34 positionabhängig unterschiedlich sein und zu Schwankungen im Betrieb der Motorantriebs- und -bremskompo­ nenten 307 führen, die im Extremfall ein genaues Positionie­ ren der Pipettenzylinder über den Mulden 62, 63 stören.

Um diese Reibungsunterschiede entlang der Strecke zwischen der Probenplatte 14 und der Auftragplatte 80 zu beseitigen, sind Federungen 37 (Fig. 3) auswärts vorstehend am Gestell 40 vorgesehen. Die Räder 36′ sind von Aufhängungen 37 mittels der Federn 39 getragen, die sie seitlich einwärts zu den Schienen 34 hin beaufschlagen. Diese Einwärtsbeaufschlagung der Räder 36′ zu einer der Schienen 34 verringert Schwankun­ gen der auf das Gestell wirkenden Reibung, so daß sich die Pipetten 32 präziser über die Mulden 62 bzw. 63 fahren lassen.

Getrennte Elektroden- und Verteilerstangen

Wie oben insbesondere unter Bezug auf die Fig. 3A und 12 er­ läutert, können die Elektrodenstäbe auch als Verteiler für das Anfärbemittel dienen. Die Fig. 12 zeigt das Verteilen des Anfärbemittels auf dem Träger 12, indem der Arm 44 den Stab 76 über den Träger verschiebt, d.h. auf ihm abrollen läßt.

Unter bestimmten Umständen können die Kohlenstoff- bzw. Gra­ phitstäbe 74, 76 beim Verteilen des Anfärbemittels über den Träger 12 infolge chemischer Reaktion des Kohlenstoffs mit dem Anfärbemittel und/oder dem Gel des Trägers Rückstände zu­ rückbleiben; diese Möglichkeit ist in der alternativen Aus­ führungsform der Fig. 17 beseitigt. Bei dieser Ausführungs­ form werden die Elektrodenstäbe der Fig. 3C vorzugsweise außerhalb der Elektrodenpfostenpaare 94, 96 verwendet. Diese Elektrodenstäbe 74′, 76′ sind mit Endabschnitten aus einem magnetischen Werkstoff wie Eisen, die sie an den magnetisier­ ten Pfosten 94, 96 halten, aber dazwischen aus Graphit ausge­ führt, um den elektrischen Strom besser über die leitfähigen Streifen 64A, 64B des Trägers 12 zu übertragen. Die vollstän­ dig aus Eisen bestehenden Stäbe der Fig. 3D lassen sich auch für die Elektrodenstäbe 74′, 76′ verwenden.

Die Stäbe sind außerhalb gedachter Linien zwischen den seit­ lich beabstandeten Pfosten 94, 96 angeordnet. Die magneti­ schen Pfosten 94, 96 stehen von der Auftragplatte 80 über den Träger hinaus aufwärts vor und sind bezüglich des Trägers 12 so angeordnet, daß, wenn die Stäbe 74′, 76′ ihre Sollage ein­ nehmen, sie in elektrischer Verbindung nicht nur mit den Pfo­ sten 94, 96 stehen, sondern auch die erhabenen Streifen 64A, 64B auf dem Träger berühren.

Die Verteilerstäbe 75, 77 sind innerhalb der gedachten Linien zwischen den Pfosten 94 und zwischen den Pfosten 96 angeord­ net. Vorzugsweise bestehen die Stäbe 75, 77 aus Glas; andere inerte Werkstoffe sind ebenfalls möglich. Die der Fig. 12 entsprechende Fig. 18 zeigt, wie im Betrieb des Elektrophore­ seautomaten nach dem Aufschütten des Anfärbemittels der Arm 44 abgesenkt worden ist und den Verteilerstab 77 über den Träger hin und her abrollt.

Rechteckige Probenmulden im Träger

Wie oben insbesondere anhand der Fig. 3, 3A und 3D erläutert ist, sind auf der ebenen Oberfläche des Trägers 12 querver­ laufende Reihen von Mulden 62, 63 ausgebildet. Die elektro­ phoretisch zu behandelnden Flüssigkeitsproben werden in diese Mulden vorzugsweise mittels der beschriebenen Pipettierauto­ matik eingebracht. Bei diesen Mulden 62, 63 handelt es sich um punktförmige Vertiefungen in der Geloberfläche des Trä­ gers. Diese Punkte sind durch eine allgemein kreisförmige Gestalt auf der ebenen Oberfläche bzw. halbkugelige Vertie­ fungen im Gel selbst gekennzeichnet. Enthält eine in eine solche kreisrunde Vertiefung eingebrachte Probe mehrere in­ teressierende Komponenten, ist eine verhältnismäßig längere Zeit zur deutlichen Trennung der Komponenten erforderlich. Bringt man diese Probe jedoch in eine rechteckige Vertiefung ein, ist die Zeit zur deutlichen Trennung der Komponenten kürzer.

Die Fig. 20 zeigt die relativen Trennungszeiten identischer Proben mit den hypothetischen Komponenten A und B. Für jede Komponente sei angenommen, daß es sich um ein Protein oder dergl. mit einer kennzeichnenden Ladung handelt, infolge der diese Komponente unter dem Einfluß eines auf das Gel des Trägers aufgebrachten elektrischen Feldes oder elektrischen Stroms elektrophoretisch in Längsrichtung wandert.

Der Ladungsunterschied zwischen den Komponenten A und B äußert sich als unterschiedliche Geschwindigkeit der Kompo­ nenten in Längsrichtung unter dem Einfluß des gleichen elek­ trischen. Wie die Fig. 20 zeigt, brauchen infolge der Strecke d bzw. des Durchmessers der kreisrunden Vertiefungen 62A die Komponenten A und B aus ihnen verhältnismäßig lange zur Tren­ nung um eine Strecke S. M.a.W., es muß eine hinreichende Zeitspanne verfügbar sein, damit die schnellere Komponente B sich auf ihrer Rückseite B1 weit genug von der Vorderseite A2 der Komponente A trennen kann. Die kürzere Strecke d′ der rechteckigen Vertiefungen 62A′ verkürzt die Zeit bis zur hin­ reichenden Trennung der Komponente B (Punkt B4 auf der Rück­ seite des Rechtecks) von der Komponente A (Punkt A3 auf der Vorderseite des Rechtecks). Eine kürzere Elektro­ phoresedauer ist dahingehend günstig, daß die Diffusion der geladenen Komponenten, die eine Funktion der Elektrophore­ sedauer ist, sich verringert.

Anordnung zum Auftragen mehr als eines Reagens

Wie die Fig. 2, 3 und 4 zeigen und oben beschrieben ist, trägt das Robotik-Gestell 40 den Halter 50 für die Flaschen 48 mit dem Anfärbemittel (Reagens). Vorzugsweise enthalten die Flaschen 48 das gleiche Anfärbemittel, damit dieses mög­ lichst gleichmäßig auf den Träger 12 geschüttet wird. Be­ stimmte elektrophoretische Untersuchungen von Proben erfor­ dern jedoch mehrere Reagentien bzw. Anfärbemittel. In der in Fig. 21 gezeigten alternativen Ausführungsform ist daher ein zweiter Halter 50′ mit Wellen 52′ an den Platten 58 gehaltert und trägt Flaschen 48′ für Anfärbemittel, die mit den Gewin­ destiften 61′ am Halter 50′ festgelegt sind. Ein zweiter dem Gestell 40 zugeordneter Motor 60′ ist an die Welle 52′ ange­ setzt. Wird dieser Motor 60′ unabhängig oder gemeinsam mit dem Motor 60 eingeschaltet, dreht er den Flaschenhalter 50′, bis das Anfärbemittel in den Flaschen 48′ auf den Träger 12 geschüttet wird; die Robotik-Krananordnung ist über die Elektrophoresekammer 13 gefahren worden.

Anordnung zum Aufspritzen des Anfärbemittels auf den Träger

Die Fig. 22 zeigt einen Aufriß der in Fig. 2 gezeigten An­ ordnung mit einer alternativen Einrichtung zum Aufbringen des Anfärbemittels auf den Träger 12 nach dem elektrophoretischen Trennen der Proben. Die Spritzdüsen hängen von der Kolben- Zylinder-Anordnung 55 herab, die mit der Leitung 59 an einen Vorratsbehälter 57 mit Anfärbemittel angeschlossen ist. Ein elektromagnetisch betätigter Kolben 63 drückt das Anfärbemit­ tel als Sprühnebel auf den Träger; das Auftragsmuster ent­ spricht dabei der Anordnung der Austrittsöffnungen in der Düse 53. Vorzugsweise wird aufgespritzt, während das Robotik­ gestell 40 in Längsrichtung über den Träger 12 gefahren wird. Die Anordnung der Fig. 22 ist dahingehend vorteilhaft, daß der nachfolgende Schritt eines Verteilens des Anfärbemittels über den Träger 12 entfallen kann.

Claims (19)

1. Vorrichtung zur Elektrophorese mit einem Unterteil, einer auf dem Unterteil in Längsrichtung angeordneten Auftragplatte und einem Elektrophorese-Träger, der abnehmbar auf der Auftragplatte angeordnet ist und eine Längs- und eine Querabmessung besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine elektrisch nichtleitfähige Unterlage mit aufgesetztem Elektrophoresemedium und einem ersten und einem zweiten, elektrisch leitfähigen Vorratsstreifen aufweist, die querverlaufend jeweils an den Längsenden des Trägers angeordnet sind, daß das Elektrophoresemedium im wesentlichen gleichmäßig dick ist und über der Unterlage eine ebene Oberfläche bildet, aus der die querverlaufenden Vorratsstreifen erhaben vorstehen, und daß der Träger mindestens eine Mulde zur Aufnahme einer Flüssigkeitssprobe aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mulde als kreisrunde Vertiefung in der ebenen Oberfläche vorliegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mulde in der ebenen Oberfläche als rechteckige Vertiefung vorliegt, deren längere Seiten parallel zur Querausdehnung des Trägers und deren kürzere Seiten parallel zur Längsausdehnung des Trägers verlaufen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine in der Oberfläche in Querrichtung verlaufende Reihe von Mulden,
durch eine Robotik-Anordnung zum Einbringen einer Flüssigkeitsprobe in jede Mulde im Träger,
durch eine Probenplatte mit einer querverlaufenden Reihe von Mulden mit Flüssigkeitsproben, die in Längsrichtung und von der Auftragplatte getrennt auf dem Unterteil angeordnet ist,
durch eine am Unterteil festgelegte Schienenanordnung,
durch eine Pipettenanordnung mit einer querverlaufenden Reihe von Pipetten in einem gegenseitigen Abstand entsprechend der querverlaufenden Reihe von Probenmulden auf der Probenplatte und der Mulden auf dem Träger,
durch ein auf den Schienen gelagertes Robotik-Gestell, das die Pipettenanordnung in Längsrichtung zwischen der querverlaufenden Reihe von Probenmulden der Probenplatte und der querverlaufenden Reihe von Probenmulden auf dem Träger ausrichtet, wenn die Pipetten über sie gefahren werden,
durch eine Steuerung, die ein Ansaugen der Flüssigkeitsprobe aus entsprechenden Probenmulden in die Pipetten, wenn die Pipetten sich über der Probenplatte befinden, sowie ein Ausgeben der Flüssigkeitsproben in entsprechende Probenmulden bewirkt, wenn die Pipetten sich über der Auftragplatte befinden, und
durch eine Einrichtung, die in Längsrichtung einen Elektrophoresestrom auf den Träger im wesentlichen gleichförmig über dessen Querausdehnung aufbringt, um betrieblich auf elektrophoretischem Wege ein Muster der in Längsrichtung aufgetrennten Komponenten der Flüssigkeitsproben zu erzeugen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Ausrichteinrichtung verjüngte Paßstifte, die an gegenüberliegenden Seiten des Trägers aus der Auftragplatte heraus aufwärts vorstehen, sowie in der Pipettieranordnung enthaltene Öffnungen aufweist, in die die Paßstifte zum Einbringen der Proben in die Mulden des Trägers einfahrbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet
durch ein erstes Elektrodenpaar mit zwei ersten Elektroden auf den beiden Querseiten des Trägers, die zwischen sich eine erste gedachte Linie im wesentlichen parallel zu ersten querverlaufenden Vorratsstreifen des Trägers aufspannen,
durch ein zweites Elektrodenpaar mit zwei zweiten Elektroden auf den beiden Querseiten des Trägers, die zwischen sich eine zweite gedachte Linie im wesentlichen parallel zum zweiten querverlaufenden Vorratsstreifen aufspannen, wobei der Raum zwischen den beiden Linien einen Innenraum und der nicht zwischen den beiden Linien liegende Raum einen Außenraum bildet,
durch einen ersten leitfähigen Elektrodenstab außerhalb der ersten gedachten Linie in elektrischem Kontakt mit dem ersten querverlaufenden Vorratsstreifen und dem ersten Elektrodenpaar und
durch einen zweiten leitfähigen Elektrodenstab außerhalb der zweiten gedachten Linie in elektrischem Kontakt mit dem zweiten querverlaufenden Vorratsstreifen und dem zweiten Elektrodenpaar.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch mindestens einen nichtleitfähigen Verteilerstab, der zwischen der ersten und der zweiten gedachten Linie quer über den Träger verlaufend angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen zweiten Verteilerstab, der zwischen der ersten und der zweiten gedachten Linie quer über den Träger verlaufend angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten leitfähigen Elektrodenstäbe aus Graphit gefertigt sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den ersten und zweiten Elektroden um magnetische Pfosten handelt, die vertikal von der Auftragplatte abstehen, und daß die ersten und zweiten Elektrodenstäbe jeweils Endabschnitte aus ferromagnetischem Werkstoff und einen Mittelabschnitt aus elektrisch leitfähigem Graphit aufweisen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtleitfähige Verteilerstab aus Glas gefertigt ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der ebenen Oberfläche mindestens eine rechteckige Vertiefung zur Aufnahme einer elektrophoretisch zu behandelnden Probe vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen Elektrophorese-Träger, der eine in Querrichtung verlaufende Reihe von Mulden aufweist, die im Elektrophoresemedium angeordnet sind,
durch eine Robotik-Anordnung zum Einbringen einer Flüssigkeitsprobe in jede Mulde der querverlaufenden Muldenreihe im Träger,
durch eine Probenplatte mit einer querverlaufenden Reihe von Mulden mit Flüssigkeitsproben, die in Längsrichtung und von der Auftragplatte getrennt auf dem Unterteil angeordnet ist,
durch eine erste und zweite Schiene, die am Unterteil befestigt sind und parallel zueinander verlaufen,
durch eine Pipettenanordnung mit einer querverlaufenden Reihe von Pipetten in einem gegenseitigen Abstand entsprechend der querverlaufenden Reihe von Probenmulden auf der Probenplatte und der Mulden auf dem Träger,
duch ein Robotik-Gestell zur Halterung der Pipettenanordnung,
durch eine erste und eine zweite Radanordnung, die an gegenüberliegenden Seiten des Gestells angeordnet sind, es auf der ersten und der zweiten Schiene abstützen und ein Verfahren der Pipettenreihe in Längsrichtung zwischen der querverlaufenden Reihe von Probenmulden der Probenplatte und der querverlaufenden Reihe von Probenmulden auf dem Träger erlauben,
durch eine Antriebseinrichtung, mit der das Robotik-Gestell zwischen der Proben- und der Auftragplatte hin- und herfahrbar ist, und
durch eine Federanordnung, die die erste Radanordnung auf die erste Schiene drückt, um Schwankungen der Reibung zwischen dem Rad und der Schiene abzuschwächen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell gegenüberliegende Querseiten aufweist, daß die erste Radanordnung ein erstes und ein zweites Rad aufweist, die in Längsrichtung beabstandet auf einer der Querseiten des Gestells angeordnet sind und eine Außenkante der ersten Schiene kontaktieren, daß die zweite Radanordnung ein drittes und ein viertes Rad aufweist, die in Längsrichtung beabstandet auf der anderen Querseite des Gestells angeordnet sind, und daß die Federanordnung eine erste und zweite Feder aufweist, die das erste bzw. das zweite Rad einwärts auf die Außenkante der ersten Schiene drücken.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, gekennzeichnet
durch eine Einrichtung, mit der eine Flüssigkeitsprobe auf den Träger aufbringbar ist, während dieser sich in der Sollage auf der Auftragplatte befindet,
durch eine Einrichtung, mit der ein Elektrophoresestrom an den Träger anlegbar ist, während er in seiner Sollage auf der Auftragplatte festgehalten ist, und
durch eine Robotik-Anordnung zum Aufbringen eines Anfärbemittels auf den Träger, während dieser in seiner Sollage auf der Auftragplatte festgehalten ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Auftragen eines Anfärbemittels auf den Träger aufweist
eine am Unterteil befestigte Schienenanordnung,
ein von der Schienenanordnung gelagertes Robotik-Gestell, das über den Träger fahrbar ist,
einen Flaschenhalter, der um eine im Gestell gelagerte Welle drehbar ist,
mindestens eine vom Flaschenhalter gehalterte Flasche mit einer Menge eines Anfärbemittels, sowie
eine Einrichtung, mit der der Flaschenhalter um die Welle drehbar ist, wenn der Flaschenhalter auf dem Gestell sich über dem Träger befindet, wodurch das Anfärbemittel aus der Flasche auf den Träger schüttbar ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Robotik-Anordnung zum Aufbringen eines Anfärbemittels auf den Träger eine am Unterteil befestigte Schienenanordnung, ein von der Schienenanordnung gelagertes Robotik-Gestell, das über den Träger fahrbar ist, und eine Spritzeinrichtung aufweist, um das Anfärbemittel auf den Träger aufzuspritzen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, mit der das Robotikgestell über dem Träger verfahrbar ist, während die Spritzeinrichtung Anfärbemittel auf ihn aufspritzt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Robotik-Anordnung zum Auftragen des Anfärbemittels auf den Träger aufweist
eine am Unterteil befestigte Schienenanordnung,
ein von der Schienenanordnung gelagertes Robotik-Gestell, das über den Träger fahrbar ist,
einen ersten Flaschenhalter, der um eine am Gestell gelagerte erste Welle drehbar ist,
einen zweiten Flaschenhalter, der um eine am Gestell gelagerte zweite Welle drehbar ist,
mindestens eine am ersten Flaschenhalter gehalterte erste Flasche zur Aufnahme eines ersten Anfärbemittels,
mindestens eine am zweiten Flaschenhals gehalterte zweite Flasche zur Aufnahme eines zweiten Anfärbemittels, und
eine Einrichtung zum Drehen des ersten Flaschenhalters um die erste Welle oder des zweiten Flaschenhalters um die zweite Welle unabhängig voneinander, wenn das Gestell sich über dem Träger befindet, wodurch das erste oder das zweite Anfärbemittel oder beide auf den Träger schüttbar sind.