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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Becherhandhabungssubsystem für ein automatisiertes
Analysiersystem für
die klinische Chemie und insbesondere einen Probenbecher und eine
Vorrichtung zum Halten und zur individuellen Ausgabe einer Vielzahl der
Probenbecher.
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Hintergrund
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Automatisierte
Analysiersysteme für
die klinische Chemie, die Körperflüssigkeitsproben
wie behandeltes Vollblut, Blutserum, Blutplasma und Urin analysieren,
sind mit der Befähigung
zur Durchführung
mehrfacher analytischer Aufgaben in Art einer Zusammenbaulinie entwickelt
werden, wie diese in
US 5,268,147 und
5,399,997 detailliert beschrieben ist,
deren Inhaberin die hier auftretende Anmelderin ist. Bestimmte derartiger
Systeme führen
mehrfache analytische Tests in hoher Geschwindigkeit automatisch
durch Bereitstellung eines Stroms von Proben-Testpaketen aus, die
durch ein Gas wie Luft abgetrennt sind und durch das System in einer
fluiden Leitung mit kleinem Durchmesser fließen. Beim Durchfluss des Stroms
der Proben-Testpakete durch das System wird eine Anzahl unterschiedlicher
Testmessungen durchgeführt.
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Die
Automatisierung analytischer Testverfahren weist viele Vorteile
gegenüber
von Hand durchgeführten
Labor-Testverfahren auf. Eine verbesserte Prozesssteuerung führt zu Verbesserungen
der Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Testergebnisse. Außerdem kann
ein automatisiertes Testverfahren die Ergebnisse viel rascher und
preisgünstiger
als von Hand durchgeführte
Testverfahren erstellen.
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In
typischer Weise wird die Probe, vor ihrer Einbringung in den Fließstrom zum
Test, mit einem oder mehreren vorbereiteten Reagenzien oder Verdünnungsmitteln
vermischt. Die Verdünnungsmittel wie
eine wässrige
Salzlösung
werden zur Verringerung der Analyt-Konzentration der Probe verwendet, um
diese auf einen Bereich einzustellen, der vom System gemessen werden
kann. Die Reagenzien werden zur Erzeugung der für bestimmte Testverfahren notwendigen
chemischen Reaktionen verwendet, wie Vitamin B12 und Folat (Folsäure).
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Einige
automatisierte Analysiersysteme für die klinische Chemie schließen eine
Anzahl unterschiedlicher modularer Subsysteme ein. Diese können einen
Vorbehandlungsmodul, worin die oben beschriebenen Probenmischungen
zubereitet und bestimmte chemische Reaktionen erzeugt werden, und verschiedene
analytische Module einschließen,
in denen das tatsächliche
Testverfahren und die Analyse der Probenmischungen durchgeführt werden.
In typischer Weise wird ein Mechanismus, wie ein Roboterarm, zum
Transport der Probenmischungen zwischen den Modulen bereitgestellt.
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US 4,260,581 offenbart eine
automatische Analysenvorrichtung, worin ein Reaktionsgefäß vom Abdampf-Typ
verwendet wird und welche eine bewegbare Reaktionslinie entlang
ihrer Gesamtlänge mit
einem Einsatzteilbereich, der operativ ist, um mit dem Reaktionsgefäß eingesetzt
zu werden, eine Reaktionsgefäß-Nachschubstation,
eine Station zur Messung der Reaktionsflüssigkeit und eine Station zur
Entsorgung des Reaktionsgefäßes umfasst,
wobei alle Stationen entlang der Reaktionslinie angeordnet sind.
Zum Nachschub des Reaktionsgefäßes, das
einen einzelnen Flansch oben aufweist, an das endlose Förderband,
wobei jenes eines nach dem anderen fallen gelassen wird, wird das
oberste Reaktionsgefäß nach unten
auf einen Drückstab
gedrückt. Außerdem ist
ein Solenoid bereitgestellt, das bei Empfang eines Anweisungssignals
zum Nachschub eines Reaktionsgefäßes operativ
ist. Das Solenoid ist mit einem Ausgabeglied versehen, das im Normalfall mittels
einer Feder projektiert ist. Am freien Ende des Ausgabegliedes ist
ein Verbindungsglied mittels eines Bolzens drehbar gelagert. Das
Verbindungsglied ist an einem Bolzen in denjenigen Teilbereich des Verbindungsgliedes
wählbar
montiert, die oberhalb und unterhalb des Bolzens angeordnet und
mit Haltestäben
verbunden sind. Ist das Solenoid an seiner inoperativen Position
angeordnet, wird das Frontende des unteren Haltestabes am Flansch
an der Oberkante des untersten Reaktionsgefäßes angeschlossen, wodurch
verhindert wird, dass dieses Reaktionsgefäß nach unten fallen gelassen
wird. Empfängt das
Solenoid das Anweisungssignal zum Nachschub des Reaktionsgefäßes, wird
das Solenoid eingesetzt, um das Ausgabeglied gegen die Federkraft
der Feder hineinzuziehen, und es wird dadurch das Verbindungsglied
im Uhrzeigersinn um den Bolzen gedreht. Als Ergebnis, wird das Frontende
des Haltestabes, das mit demjenigen Teilstück des Verbindungsgliedes verbunden
ist, welcher oberhalb des Bolzens angeordnet wird, nach rechts verschoben
und mit dem Flansch desjenigen Reaktionsgefäßes zum Einsatz gebracht, das
oberhalb und am nächsten
zum untersten Reaktionsgefäß angeordnet
wird, wodurch alle Reaktionsgefäße gestützt werden,
die oberhalb des Reaktionsgefäßes angeordnet
werden, das an den Haltestab angeschlossen wird. Auf der anderen
Seite wird das Frontende des Haltestabes, das mit demjenigen Teilstück des Verbindungsgliedes
verbunden ist, das unterhalb des Bolzens angeordnet wird, nach links
verschoben und vom Flansch des untersten Reaktionsgefäßes abgetrennt,
wodurch das unterste Reaktionsgefäß durch sein Eigengewicht nach
unten fallen gelassen wird.
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US 3,186,594 betrifft eine
Spender- bzw. Ausgabevorrichtung für Trinkbecher, wie verfügbare Trinkbecher
aus Papier. Die Becher sind im wesentlichen hart und weisen jeweils
einen nach außen
gestülpten
Rand auf. Die Ausgabevorrichtung umfasst ein röhrenförmiges Behältnis, um darin einen Stapel ineinander
gesteckter Becher aufzunehmen, wobei das genannte Behältnisstück eine
Entladungs- bzw. Ausgabeöffnung
am einen Ende davon und Ausgabesteuerungsmittel am genannten offenen
Ende des Behältnisstückes aufweist,
um die Becher einen nach dem anderen durch Schwerkraft auszutragen.
Die genannten Entladungssteuerungsmittel schließen einen Objektträger mit
einer Kreisöffnung,
deren Durchmesser einen Becher gerade durchlässt, wobei der Durchmesser
der Behältnisöffnung größer als
der maximale Becherdurchmesser ist, und wobei der genannte Objektträger größer als
der maximale Becherdurchmesser ist und quer zur Behältnisachse zwischen
einer Ausgabeposition, worin die Objektträgeröffnung klar zur Ausgabe eines
Bechers ist, und einer Sperrposition gleiten kann, worin die Objektträgeröffnung für eine solche
Entladung blockiert ist, erste Stützoberflächen auf dem Objektträger und
auf der Innenwand des Behältnisses
zur Stützung
des untersten der genannten Becher in der Sperrposition des Objektträgers und
zweite Stützoberflächen auf dem
Objektträger
und der Innenwand des Behältnisses
zur Stützung
des nächstfolgenden
der Becher in der Ausgabeposition des Objektträgers, wobei die Bewegung des
Objektträgers
von der Sperrposition zur Ausgabeposition durch Drücken des
untersten Bechers, der auf den genannten ersten Stützoberflächen der
genannten Oberflächen
getragen wird, zur Entladung durch Schwerkraft durch die Objektträgeröffnung und
die Behältnisöffnung hindurch
erfolgt, wobei die genannten zweiten Stützoberflächen denjenigen Becher stützen, der
auf den einen folgt, der während
dessen Entladung ausgegeben wird, sowie Federmittel ein, die den
Objektträger
in seine Sperrposition verschieben.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Becherhandhabungssubsystem für ein automatisiertes
Analysiersystem für
die klinische Chemie, welches einen zusammensteckbaren Becher zum
Halten von Probenmischungen, einen Becher-Spender- bzw. Ausgabemechanismus zum
Halten und zur Ausgabe des Nachschubes der Becher in eine enthaltene
Proben-Pendelvorrichtung für
deren Transport und einen Inkubator zur Steuerung der Temperatur
des Bechers und seines Inhalts einschließt.
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Einer
der vorliegenden Erfindungsgegenstände ist auf eine erste Ausgestaltung
eines Probenbechers gerichtet, der ein konisches unteres Teilstück und ein
zylindrisches oberes Teilstück
aufweist, das einen Flansch oben, einen Bodenflansch und eine dazwischen
ausgebildete Nut aufweist. Die Mittellinie der konischen und zylindrischen
Teilstücke des
Bechers fällt
zusammen.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung ist auf eine Vorrichtung zum Halten und zur Ausgabe einer
Vielzahl der Probenbecher gerichtet, die eine Nachschubröhre zum
Halten der Becher in einem Stapel, worin der Stapel einen untersten
Becher und einen nächsten
untersten Becher aufweist, der "über dem
untersten Becher angeordnet ist, und ein Gangglied aufweist, das
am unteren Ende der Nachschubröhre
angeordnet ist. Das Gangglied schließt eine Scheibe mit einer darin
ausgebildeten Öffnung,
ein erstes Blatt, das an der Oberseite der Scheibe befestigt ist,
und ein zweites Blatt ein, das an der Unterseite der Scheibe befestigt
ist.
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Das
Gangglied ist zwischen einer ersten Position, in welcher das zweite
Blatt mit der Unterseite des Bodenflansches des untersten Bechers
verbunden wird, und einer zweiten Position verschiebbar, in welcher
das erste Blatt in die Nut des nächst-untersten
Bechers eingesetzt und mit dem Oberflansch des nächst-untersten Bechers verbunden
wird und in welcher das zweite Blatt nicht länger mit dem untersten Becher
verbunden bleibt. In dieser zweiten Position ist der unterste Becher
frei zum Fall durch die in der Scheibe ausgebildete Öffnung.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei der
Lektüre
der nun folgenden detaillierten Beschreibung, zusammen mit den folgenden
Zeichnungen erkennbar, in denen gleiche Bezugsziffern gleiche Teile
bezeichnen und in denen das Folgende dargestellt ist:
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1 ist
eine Querschnittsdarstellung eines Probenbechers gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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1A ist
eine Draufsicht des in 1 dargestellten Probenbechers;
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2 ist
eine Querschnittsdarstellung von zwei Bechern, wie dargestellt in 1,
welche ineinander gesteckt sind;
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3 und 4 sind
isometrische Darstellungen des Becher-Spender- bzw. Ausgabemechanismus gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
ein Diagramm, worin die Führungsfeder
des in 3 und 4 dargestellten Becher-Ausgabemechanismus
dargestellt und dessen Betriebsweise veranschaulicht sind, wenn
der Becher mit seinem konischen untersten Teilstück zuerst eingesetzt ist;
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6 ist
ein Diagramm, worin die Führungsfeder
des in 3 und 4 dargestellten Becher-Ausgabemechanismus
dargestellt und dessen Betriebsweise veranschaulicht sind, wenn
der Becher mit seinem zylindrischen oberen Teilstück zuerst eingesetzt
ist;
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7 ist
eine Draufsicht des Ganggliedes gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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8 ist
die Frontansicht des Ganggliedes gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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9A und 9B sind
isometrische Darstellungen der Proben-Pendelvorrichtung gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung;
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10 bis 13 sind
Querschnittsdarstellungen des Ganggliedes in seinem Gehäuse, welche die
unterschiedlichen Betriebspositionen seiner Becher-Ausgabefunktion
veranschaulichen;
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14 ist
eine isometrische Darstellung des Inkubators gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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15 ist
eine aufgeklappte isometrische Darstellung des in 14 dargestellten
Inkubators;
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16 ist
eine Draufsicht des in 14 dargestellten Inkubators;
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17 ist
eine Querschnittsdarstellung des Inkubators entlang der in 16 eingezeichneten
Linie A-A;
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18 ist
eine Querschnittsdarstellung des Inkubators entlang der in 16 eingezeichneten
Linie B-B;
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19 ist
eine isometrische Darstellung des Becher-Ausgabemechanismus mit
einem drehbaren Satz von Nachschubröhren gemäß einer alternativen Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung; und
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20 und 21 sind
Seiten- bzw. Draufsichten der alternativen Ausgestaltung des in 19 dargestellten
Becher-Ausgabemechanismus.
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Detaillierte Beschreibung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Becherhandhabungssubsystem für ein automatisiertes
Analysiersystem für
die klinische Chemie, welche einen ineinander steckbaren Probenbecher
zum Halten von Probenmischungen, einen Becher-Ausgabemechanismus
zum Halten und zur individuellen Ausgabe des Nachschubs von Bechern
in eine eingeschlossene Proben-Pendelvorrichtung für deren Transport
und einen Inkubator zur Steuerung der Temperatur des Bechers und
seines Inhalts einschließt.
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Bezüglich 1 ist
eine Querschnittsansicht des Bechers 10 dargestellt. 1A zeigt
eine Draufsicht des in 1 dargestellten Bechers 10.
Wie in 1 gezeigt, weist der Becher 10 ein konisches
unteres Teilstück 15 und
ein zylindrisches oberes Teilstück 20 auf. 2 ist
eine Querschnittsansicht von zwei Bechern 10a und 10b,
die ineinander gesteckt sind. Vorzugsweise wird die Höhe des zylindrischen oberen
Teilstücks 20 so
gewählt,
dass die Becher nicht wackeln oder innerhalb der Nachschubröhre 45 rollen,
was weiter unten noch genauer beschrieben wird. In der bevorzugten
Ausgestaltung beträgt
die Minimalhöhe
des zylindrischen oberen Teilstücks 20, mit
welcher ein Wackeln verhindert wird, 6 mm, was ein Gebrauchsvolumen
des Bechers in der Größenordnung
von 100 μL
ergibt, obwohl der Becher 10 auch deutlich mehr Flüssigkeit
aufnehmen kann. In der dargestellten Ausgestaltung sind die Becher
in einem Verhältnis
von 3:1 mit einem Abstand in der Größenordnung von 6 mm ineinander
gesteckt. Je größer das
Steckverhältnis
ist, um so stabiler ist der Stapel der Becher, wenn diese von einem
Anwender knapp außerhalb
der Nachschubröhre
gehandhabt werden. Geeignete entsprechende Bereiche betragen 1,5:1
bis 6:1 und ergeben Abstände
von 2 bis 20 mm. Außerdem
ist die lichte Höhe
zwischen den konischen Oberflächen
der ineinander gesteckten Becher klein genug und beträgt vorzugsweise
0,1 bis 1 und noch bevorzugter ca. 0,2 mm, um eine Stabilität des Stapels
der Becher bei deren Handhabung zu ergeben, was immer noch groß genug
ist, um eine Verkeilung der Becher zu verhindern. Wiederum bezüglich 1 schließt das zylindrische
obere Teilstück 20 des
Bechers 10 einen Bodenflansch 25, einen Oberflansch 30 und
eine Nut 35 zwischen dem Bodenflansch 25 und dem
Oberflansch 30 ein. Die Höhe des oberen Flansches 30 ist
groß genug,
um gut und rasch von einem Greiferarm eines Roboters (nicht dargestellt)
gegriffen zu werden, der eingesetzt wird, um die Becher 10 innerhalb
und zwischen den verschiedenen Subsystemen des automatisierten Analysiersystems
für die
klinische Chemie zu transportieren und manipulieren. Geeignete Abmessungen
des oberen Flansches 30 betragen 1 bis 15 mm. Auch ist, wie
oben angemerkt, die Gesamthöhe
des zylindrischen oberen Teilstücks 20 so
bemessen, dass der Becher 10 nicht wackeln kann oder nicht
in eine Steckanordnung gerät,
wenn er in eine mit einem entsprechend geeigneten Durchmesser versehene Nachschubröhre des
Becher-Ausgabemechanismus eingesetzt wird, was weiter unten im Detail
noch beschrieben wird.
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Bezüglich 3 und 4,
sind Perspektivansichten des Becher-Ausgabemechanismus 40 dargestellt.
Der Becher-Ausgabemechanismus 40 schließt eine zylindrisch geformte
Nachschub- oder Einspeisröhre 45 mit
einem Offenraum 50 entlang seiner Länge so ein, dass die Nachschubröhre 45 die Gestalt
eines C-Kanals annimmt. Die Nachschubröhre 45 wird angeordnet,
um einen ineinander gesteckten Stapel von Bechern 10 aufzunehmen
und zu halten, wobei der ineinander gesteckte Stapel von Bechern 10 in
die Nachschubröhre 45 durch
eine obere Öffnung 55 eingebracht
wird. Ein Betreiber kann somit die Becher 10 ganz leicht
in die Nachschubröhre 45 geben
und diese entweder nach unten gleiten oder in Stellung fallen lassen.
Der Offenspalt in Front der Nachschubröhre 45 ergibt eine
Sichtmöglichkeit, um
das Vorliegen, die Anzahl und Orientation der Becher in der Nachschubröhre 45 zu
bestätigen.
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Um
sicherzustellen, dass der ineinander gesteckte Stapel von Bechern 10 in
die Nachschubröhre 45 in
sauberer Orientation eingebracht wird, und zwar so, dass das konische
untere Teilstück 15 des untersten
Bechers 10 im ineinander gesteckten Stapel in die Nachschubröhre 45 zuerst
eintritt und nach unten gerichtet wird (das kurze Ende des Kegels
ist nach unten gerichtet), ist die Nachschubröhre 45 an ihrem Oberteil
mit einer Führungsfeder 60 versehen, die
eine im wesentlichen flache Schulter 63, die auch als Becher-Stopp
bezeichnet wird, und ein winkelförmiges
Glied 65 aufweist, das auch als Becher-Schieber bezeichnet
wird, der in den inneren Kanal der Nachschubröhre 45 hineinragt,
wie in 3 dargestellt. Ist, wie in 5 veranschaulicht,
der ineinander gesteckte Stapel von Bechern 10 in die Nachschubröhre 45 in
sauberer Orientation eingebracht, d.h. mit den konischen unteren
Teilstücken
zuerst, drückt
das konische untere Teilstück 15 des
untersten Bechers 10 auf den Becher-Schieber 55 und drückt den
Becher-Stopp 63 und
das Reststück
der Führungsfeder 60 aus
dem Weg, wie dies durch die dargestellte Abfolge veranschaulicht
ist. Somit ist der ineinander gesteckte Stapel von Bechern 10 fähig zu gleiten,
oder er ist fähig,
in Stellung zu fallen. Wird allerdings der ineinander gesteckte
Stapel von Bechern 10 in die Nachschubröhre 45 in unsauberer Orientation
eingebracht, d.h. mit dem zylindrischen oberen Teilstück 20 zuerst,
dann wird, wie in 6 veranschaulicht, die Führungsfeder 60 nicht
aus dem Weg gedrückt,
weil das zylindrische obere Teilstück 20 auf dem Becher-Stopp 63 der
Führungsfeder 60 aufgehängt wird.
Als Ergebnis, werden die Becher an der Weiterleitung ge hindert,
und der Betreiber sieht sofort, dass die Becherorientation inkorrekt
war.
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Wiederum
betreffend 3 und 4, schließt der Becher-Ausgabemechanismus 40 ein zylindrisch
geformtes Ganggehäuse 73 ein,
das am unteren Teilstück
der Nachschubröhre 45 fest
angeordnet ist. Das Ganggehäuse 73 beherbergt
das Gangglied 75. Wie in 7 und 8 gezeigt, schließt das Gangglied 75 ein
scheibenförmiges Glied 80 mit
einer Öffnung 83 darin
und eine flache Fläche 84 ein.
Fest angebracht am scheibenförmigen Glied 80 auf
der Oberseite davon ist das obere Blatt 85, und fest angebracht
am scheibenförmigen
Glied 80 an der Bodenseite davon ist das Bodenblatt 90. Weil 7 eine
Draufsicht des scheibenförmigen Gliedes 80 ist,
ist das Teilstück
des Bodenblattes 90, das durch das scheibenförmige Glied 80 verdeckt wird,
in gestrichelten Linien dargestellt. Die Dicke des Bodenblattes 90 wird
so gewahlt, dass sie nicht in die Nuten 35 eines Bechers 10 passt,
und die Dicke des oberen Blattes 85 wird so gewählt, dass
sie in die Nut 35 eines Bechers 10 passt. Die
Bedeutung dieses Merkmals wird noch besser erkennbar, wenn die Betriebsweise
des Ganggliedes 75 weiter unten im Detail noch beschrieben
wird.
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Bezüglich 3 ist
die Nachschubröhre 45 auf
einem Stützträger 100 montiert.
Der Becher-Ausgabemechanismus 40 kann auf dem Stützträger 100 in
solch einer Weise montiert werden, dass eine leichte Entfernung
des Becher-Ausgabemechanismus 40 möglich gemacht wird. Die leichte
Entfernung erleichtert die Wartung des Becher-Ausgabemechanismus
und erlaubt den Zugang zu weiteren Flächen um und hinter dem Becher-Ausgabemechanismus. Wie
in spezifischer Weise in 3 gezeigt, sind Bolzen 102 (nur
1 Bolzen ist dargestellt) mit einem Übermaß in Löcher im Stützträger 100 so eingepasst, dass
sie daran sicher befestigt werden. Bolzen 102 werden auch
mit einem Spiel in Löcher
in der Montageanordnung 103 eingepasst, die an der Pendelanordnung
(nicht dargestellt) eines Subsystems befestigt wird. Außerdem ist
die Montageanordnung 103 mit einem durch eine Feder belasteten
Kugel-Plungerkolben
(nicht dargestellt) zum Einsetzen der Sicherungsbolzen 102 versehen,
wenn diese in die Löcher
der Montageanordnung 103 eingepasst werden. Als Ergebnis,
ist der Becher-Ausgabemechanismus 40 fähig, stark und fest vor Ort
in der Montageanordnung 103 durch Einsatz der Bolzen 102 und
des durch eine Feder belasteten Kugel-Plungerkolbens gehalten zu
werden, wobei er aber auch leicht und rasch mit einem scharfen Zug
in vertikaler Richtung herausgezogen und entfernt werden kann.
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Das
scheibenförmige
Glied 80 ist bewegbar am Stützträger 100 durch eine
Feder 105 und einen Bolzen 110 befestigt. Wegen
der biegsamen Natur der Feder 105 und weil der Durchmesser
der Öffnung 83 größer als
der Durchmesser der Nachschubröhre 45 und
des Ganggehäuses 73 ist,
ist somit das scheibenförmige
Glied 80, das die Blätter 85 und 90 aufweist,
fähig,
sich seitlich bezüglich
der Längsachse der
Nachschubröhre 45 zu
bewegen, wie dies durch die Pfeile in 4 gezeigt
ist. Ferner ist das Ganggehäuse 73 mit Öffnungen
auf seinen gegenüber
liegenden Seiten versehen, die in Linie mit den Blättern 85 bzw. 90 angeordnet
sind. Somit sind, bei seitlicher Bewegung des scheibenförmigen Gliedes 80 bezüglich der
Nachschubröhre 45,
die Blätter 85 und 90 fähig, sich
innerhalb des Ganggehäuses 73 zu
bewegen.
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Das
Becher-Handhabungssystem der vorliegenden Erfindung ist auch mit
einer Proben-Pendelvorrichtung 120 ausgerüstet von
der eine erste Ausgestaltung in 9A dargestellt
ist. Mit einer herkömmlichen
Software-Steuerung
ist die Proben-Pendelvorrichtung 120 fähig, sich automatisch entlang der
Spur 123 unterhalb der Nachschubröhre 45 in den in 4 aufgezeigten
Richtungen hin und her zu bewegen. Wie in 9A dargestellt,
schließt
die Proben-Pendelvorrichtung 120 eine Vielzahl von Proben 125a bis 125e ein.
Die Probenpositionen 125a bis 125e sind ausgestaltet,
um ein Probenbehältnis
wie die Becher 10 oder ein Standard-Teströhrchen aufzunehmen
und zu halten. Ferner ist jede Probenposition mit Einführbolzen 130 versehen,
die den Sitz von Bechern 10 oder 12 erleichtern,
wenn sie in die Probenposition 125 durch z.B. einen Roboter
(nicht dargestellt) gebracht werden. Außerdem ist, wie dies in 9A dargestellt
ist, die Probenposition 125a mit einem zylindrischen Einsatz 135 versehen,
der einen Innendurchmesser aufweist, der nur geringfügig größer als
der oberste Durchmesser des konischen unteren Teilstücks 15 eines
Bechers 10 ist. Mit oben ist dasjenige Teilstück des konischen
unteren Teilstücks 15 gemeint,
das am nächsten
zum Bodenflansch 25 eines Bechers 10 liegt. Wird
ein Becher 10 in eine Probenposition 125a aus
der Nachschubröhre 45 über das
Gangglied fallen gelassen, wie dies weiter unten im Detail noch
beschrieben wird, wird das konische untere Teilstück 15 des
Bechers 10 in den zylindrischen Einsatz 135 eingeleitet,
dessen Durchmesser kleiner als derjenige der Probenposition 125b bis 125e ist.
Außerdem
ergibt die obere Oberfläche
des zylindrischen Einsatzes 135, welche mit der oberen
Oberfläche 140 des
Proben-Pendels 120 abgeglichen ist, eine stabile Stütze für das zylindrische
obere Teilstück 20 des
Bechers 10. Die Proben-Pendelvorrichtung 120 ist
auch mit Auslöse- oder Betätigungsbolzen 145 zwischen
den Probenpositionen 125a und 125b aus gerüstet, deren
weiter unten im Detail noch zu beschreibender Zweck es ist, das
Gangglied 75 zu betätigen,
um einen Becher 10 aus der Nachschubröhre 45 in eine Probenposition 125a fallen
zu lassen. 9B zeigt eine andere Ausgestaltung
der Proben-Pendelvorrichtung 120, worin die individuellen
Einführbolzen 130 durch
eine einzelne integrierte Einführwand 130a auf
jeder entsprechenden Seite ersetzt sind.
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Es
wird nun die Betriebsweise eines Ganggliedes 75 im Zusammenwirken
mit der Proben-Pendelvorrichtung 120 beschrieben. Wie aus 10 bis 13 ersichtlich,
die Querschnittsdarstellungen des Ganggehäuses 73 und des Gangglieds 75 sind, bewegt
sich ein scheibenförmiges
Glied 80 seitlich bezüglich
der Längsachse
der Nachschubröhre 45 zwischen
verschiedenen Positionen, wie dies bereits oben kurz beschrieben
worden ist. Die seitliche Bewegung wird durch die Wechselwirkung
der Proben-Pendelvorrichtung 120 mit dem Ganggliedes 75 bewerkstelligt.
In spezifischer Weise bewegt sich die Proben-Pendelvorrichtung 120 entlang
der Spur 123 so in der in 4 und 9A dargestellten
Richtung A, dass die Betätigungsbolzen 145 die
flache Fläche 84 des
scheibenförmigen
Gliedes 80 zum Einsatz bringen, wodurch dieses gegen die
durch eine Feder 105 bereitgestellte Rückstellspannung gedrückt und seitlich
in die Richtung A bewegt wird. In ähnlicher Weise wird, wenn die
Proben-Pendelvorrichtung 120 in umgekehrter Richtung läuft und
sich entlang der Spur 123 in einer in 4 und 9A dargestellten Richtung
bewegt, das scheibenförmige
Glied seitlich in Richtung B durch die Rückstellkraft einer Feder 105 bewegt,
und es werden gegebenenfalls die Betätigungsbolzen 145 von
der flachen Fläche
des scheibenförmigen
Gliedes 80 entriegelt.
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Die
Funktion des Ganggliedes 75 ist es, lediglich den untersten
Becher 10, der innerhalb der Nachschubröhre 45 angeordnet
wird, aus dem Boden 150 eines Ganggehäuses 73 in eine Probenposition 125a der
Proben-Pendelvorrichtung 120 fallen zu
lassen, und es werden die verbleibenden Becher 10 innerhalb
der Nachschubröhre 45 an
Ort und Stelle gehalten. In 10 bis 13 sind
verschiedene Stufen der Betriebsweise des Ganggliedes 75 im
Zusammenwirken mit einem in 1 dargestellten
Becher 10 dargestellt, welcher diese Funktion bewerkstelligt.
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10 zeigt
das Gangglied 75 in der vollen Rückstellposition vor dem Beginn
der Abfolge zur Freisetzung eines in der Figur mit 10a bezifferten
untersten Bechers. In dieser Position sind die Betätigungsbolzen 145 des
Proben-Pendels 120 noch nicht mit der flachen Fläche 84 des
scheibenförmigen Gliedes 80 zum
Einsatz gelangt. Wie in 10 dargestellt,
sind das obere Blatt 85 außerhalb des Inneren des Ganggehäuses 73 und
das Bodenblatt 90 innerhalb des Inneren des Ganggehäuses 73 angeordnet,
wobei dieses in das Ganggehäuse 73 durch
die Öffnung 155 gelangt
ist. Somit gelangt das Bodenblatt 90 zum Einsatz mit dem
Bodenflansch 25 eines Bechers 10a, wodurch der
gesamte ineinander gesteckte Stapel von Bechern innerhalb der Nachschubröhre 45 gestützt wird.
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In
dem Maße,
wie, betreffend 11, die Betätigungsbolzen 145 des
Proben-Pendels 120 die flache Fläche 84 einsetzen,
wird das scheibenförmige Glied 80 gegen
die Spannung von Feder 105 gedrückt und seitlich bewegt, wie
dies durch die Pfeile aufgezeigt wird. Als Ergebnis, wird auch das
Bodenblatt 90 seitlich bewegt, obwohl es immer noch im Einsatz
mit dem Bodenflansch 25 des untersten Bechers 10a steht
(d.h., der Becherstapel wird immer noch von Blatt 90 gestützt). Gleichzeitig
ist das obere Blatt 85 in das Innere des Ganggehäuses 73 durch Öffnung 160 getreten.
Das obere Blatt 85 ist auch in die Nut 35 des
Bechers 10b, welcher der nächste Becher oberhalb des untersten
Bechers 10a ist, eingetreten, es hat aber noch nicht den
oberen Flansch des Bechers 10b eingesetzt.
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12 zeigt
die volle Vorwärtsposition
des Ganggliedes 75, in welcher der unterste Becher 10a nicht
länger
vom Blatt 90 gestützt
wird und somit frei ist, um in die Probenposition 25a des
Proben-Pendels 120 zu fallen. An diesem Punkt hat sich
das Proben-Pendel 120 so weit wie möglich in Richtung A bewegt.
Mit dem Herabfallen des untersten Bechers 10a fallen die
verbleibenden Becher 10 über dem untersten Becher 10a zusammen,
bis der obere Flansch 30 von Becher 10b das obere
Blatt 85 einsetzt, wodurch die gesamte Aufstapelung der
Becher 10 oberhalb des Bechers 10b gestützt wird.
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Nachdem
der unterste Becher 10a frei aus der Nachschubröhre 45 gefallen
ist, bewegt sich das Proben-Pendel 120 in Richtung B. 13 zeigt
das Gangglied 75, nachdem es zur vollen Rückstellposition
zurückgekehrt
ist. Wie in 13 ersichtlich, ist das Oberblatt 85 aus
dem Inneren des Ganggehäuses 73 herausgetreten,
und das Bodenblatt 90 setzt den Bodenflansch 25 von
Becher 10b ein, welcher jetzt der unterste Becher im Stapel
ist, wodurch der gesamte Stapel gestützt wird. In dieser vollen
Rückstellposition
setzen die Betätigungsbolzen 145 des Proben-Pendels 120 nicht
länger
die flache Fläche 84 ein.
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Wie
oben angemerkt, wird die Dicke des Bodenblattes 90 so gewählt, dass
sie größer als
die Weite der Nut 35 der Becher 10 ist. In anderen
Worten, kann das Bodenblatt 90 nicht in die Nut 35 passen.
Durch dieses Merkmal wird die Gefahr beseitigt, dass das Bodenblatt 90 in
fälschlicher
Weise in die Nut 35 irgendwann während des Betriebs des hierin beschriebenen Ganggliedes
eintritt.
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Der
oben beschriebene Verfahrensablauf wird zu jeder Zeit wiederholt,
zu der es erwünscht
ist, einen neuen Becher 10 in den Proben-Halter 120 an einer
Probenposition 125a zu laden. Somit können die Becher 10 automatisch
und der Reihe nach einer nach dem anderen aus der Nachschubröhre 45 unter Anwendung
bestehender Transportvorrichtungen und ohne die Notwendigkeit zusätzlicher
elektro-mechanischer Gerätschaften
und zusätzlicher
Software-Steuerung für
das System ausgegeben werden. Sobald ein Becher in den Proben-Halter 120 gegeben
wird, können
der Becher mit einer Probe befüllt und
die oben beschriebenen verschiedenen Mischungen selektiv hergestellt
werden.
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Betreffend 4,
ist der Becher-Ausgabemechanismus 40 mit einem reflektiven
optischen Sensor 162 ausgerüstet, der auf der Nachschubröhre 45 montiert
ist, um zu erlassen, wann die Anzahl von Bechern innerhalb der Nachschubröhre 45 unterhalb eine
bestimmte Grenze von z.B. 10 gefallen ist. Insbesondere wird der
reflektive optische Sensor 162 angrenzend an ein Loch montiert,
das in der Nachschubröhre 45 vorgesehen
ist und eine LED zur Ausstrahlung von Licht durch das Loch und einen
Empfänger
zum Nachweis jeglichen Lichts einschließt, das rückreflektiert wird. Werden
Becher innerhalb der Nachschubröhre 45 am
oder über
dem Grenzniveau des Loches gestapelt, wird somit das Licht, das
durch die Reflexion des optischen Sensors 162 ausgestrahlt
wird, reflektiert und vom Empfänger
nachgewiesen. Fällt
allerdings das Grenzniveau der Becher unterhalb das Loch, wird das
vom reflektiven optischen Sensor 162 ausgestrahlte Licht
nicht reflektiert, und der reflektive optische Sensor weist somit einen
niedrigen Becherstand nach und alarmiert die Betreiberperson.
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Außerdem wird
ein reflektiver optischer Sensor (nicht dargestellt), angrenzend
an das Gangglied 75, z.B. auf dem Stützträger 100 oder auf der
Pendel-Anordnung (nicht dargestellt), montiert, um zu bestätigen, dass
ein Becher 10 in die Pendelvorrichtung 120 gegeben
worden ist. In spezifischer Weise schließt, wie oben beschrieben, der
reflektive optische Sensor eine LED zur Ausstrahlung von Licht auf die
Probenposition 125a und einen Empfänger zum Nachweis von jeglichem
Licht ein, das rückreflektiert wird.
Liegt somit ein Becher 10 in der Probenposition 125a vor,
weist der Empfänger
reflektiertes Licht nach, und der Sensor zeigt an, dass ein Becher
ausgegeben worden ist. Ist ein Becher allerdings nicht in eine Probenposition 125a gegeben
worden, weist der Empfänger
kein reflektiertes Licht nach, und der Sensor zeigt an, dass kein
Becher ausgegeben worden ist. Der reflektive optische Sensor kann
auch angewandt werden, bevor das Pendel 120 das Gangglied 75 betätigt, um
zu bestätigen,
dass ein Becher 10 noch nicht in einer Probenposition 125a angeordnet ist,
um eine Verklemmung des Becher-Ausgabemechanismus 40 zu
vermeiden.
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Ferner
kann es, wie oben angemerkt, für
bestimmte Proben erwünscht
sein, die Probe mit einem Reagens oder mit Reagenzien zu vermischen,
um eine chemische Reaktion zu erzeugen. Für viele derartige Reaktionen
ist es notwendig, die Proben- und Reagensmischung auf eine spezifizierte
Temperatur eine spezifizierte Zeit lang zu erwärmen. Zu diesem Zweck ist ein
Inkubator 165, dargestellt in 14 bis 19,
vorgesehen. Wird somit eine Reaktion erwünscht, kann ein Becher 10 in
eine Probenposition 25a eines oben beschriebenen Proben-Pendels 120 gegeben
werden. Die Probe und das Reagens können in den Becher 10 gegeben
und der -Becher 10, der die Mischung enthält, kann
dann durch einen Roboter (nicht dargestellt) in den Inkubator 165 zur
Erwärmung übertragen
werden.
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Betreffend 14 und 15,
sind eine isometrische bzw. eine aufgeklappte isometrische Ansicht
eines Inkubators 165 dargestellt. Wie in 14 und 15 ersichtlich,
schließt
der Inkubator 165 eine Anzahl von Becher-Halterungspositionen 168, z.B.
16, ein, die entworfen sind, um einen Becher 10 aufzunehmen
und zu halten. 16 zeigt die Draufsicht des
Inkubators 165, welche das Layout der Becher-Halterungspositionen 168 veranschaulicht. 17 und 18 sind
Querschnittsdarstellungen des Inkubators 165 entlang der
Linien A-A bzw. B-B, die in 16 eingezeichnet
sind.
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Wie
in 17 und 18 dargestellt, schließt ein Inkubator 165 einen
Stützträger 170 ein, woran
eine Temperatursteuerung 175, wie eine PID- bzw. Proportional-Integrations-Derivat-Steuerung, wovon
ein Beispiel ein Thermologik-Markensteuerungsgerät ist, mit Schrauben 180 und
Abstandsbolzen 185 befestigt ist. Der Inkubator 165 enthält auch einen
Temperatursensor 190, wie einen Thermistor, ein Heizgerät 195,
einen Unterlagen-Isolator 200 und einen Wärmesenke/Isolationsaufbau 205,
welche alle am Stützträger 170 mit
den Schrauben 210 befestigt sind. Der Wärmesenke/Isolationsaufbau 205 schließt eine
Wärmesenke 220 ein,
die von einer Isolationsschale 225 umgeben ist. Eine derartige
Heizanordnung, wie sie soeben beschrieben wurde, ist im Stand der
Technik gut bekannt, weshalb deren Betriebsweise hierin nicht in
weiterem Detail beschrieben zu werden braucht.
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Wie
in 18 dargestellt, schließen die Becher-Halterungspositionen 168 ein
unteres Teilstück 230 und
ein oberes Teilstück 235 ein.
Das untere Teilstück 23O ist
in der Wärmesenke 220 geformt
und so ausges taltet, um Becher 10 rasch und gut aufzunehmen
und zu halten. Insbesondere weist das untere Teilstück 230 eine
konische Gestalt auf, die eng mit dem konischen unteren Teilstück 15 eines
Bechers 10 übereinstimmt.
Das obere Teilstück 235 ist
in der Isolationsschale 225 geformt und mit einem Durchmesser
versehen, der groß genug
ist, um es zu ermöglichen,
dass der Greiferarm eines Roboters in eine Probenposition 168 passt
und Becher 10 oder 12 durch Eingreifen in den
Oberflansch 30 von Bechern 10 ergreift und platziert.
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Der
Inkubator 165 ist auch mit Isolierabdeckungen 240 ausgerüstet, die
in 14, 15 und 18 dargestellt
sind und in Becher-Halterungspositionen 168 gegeben werden,
wenn ein Becher 10 zur Temperatursteuerung darin eingebracht
wird. Die Isolierabdeckungen 240 sind mit einem RoboterGreiferarm
mittels eines Griffs 245 rasch und gut greifbar. In einer
bevorzugten Ausgestaltung ist der Inkubator 165 mit einer
um mindestens 1 und am meisten bevorzugt um genau 1 wenigeren Isolierabdeckung 240 als
die Anzahl von Becher-Halterungspositionen 168 ausgerüstet. Im
in 14 bis 18 dargestellten Beispiel
wären nicht
mehr als 15 und am meisten bevorzugt genau 15 Isolierabdeckungen 240 vorgesehen.
Somit gibt es, in dieser bevorzugten Ausgestaltung, immer mindestens
1 unbedeckte Becher-Halterungsposition 1b8, zu welcher
der Roboter eine besondere Isolierabdeckung 240 bewegen
kann, wenn es notwendig ist, auf einen besonderen Becher 10 zuzugehen.
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Der
Inkubator 165 stellt somit eine Temperatur-gesteuerte Umgebung
für Proben
bereit, die eine Reaktion vor einer weiteren Analyse eingehen. Der Becher 10 und
sein Inhalt werden auf eine spezifizierte Temperatur eine spezifizierte
Zeit lang durch Wärmeübergang
durch die Wärmesenke 220 gebracht. Es
wird ein thermischer Kontakt mit dem konischen unteren Teilstück 15 eines
Bechers 10 über
die übereinstimmende
konische Gestalt des unteren Teilstücks 230 einer Becher-Halterungsposition 168 hergestellt.
Der Becher 10 wird vor schwankenden Umgebungstemperatur-
und Feuchtigkeitsbedingungen durch die Abdeckung 240 geschützt, die über dem Becher 10 während seiner
gesamten Verweildauer im Inkubator 165 bleibt. Die Abdeckungen 240 tragen auch
dazu bei, eine Verdampfung zu minimieren.
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Betreffend 19,
ist eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung dargestellt,
worin, anstatt einer einzelnen Nachschubröhre 45, mehrfache
Nachschubröhren
auf einem Drehtürmchen vorgesehen
sind. In 19 sind die Nachschubröhren 45a, 45b, 45c und 45d zur
Veranschaulichung dargestellt, obwohl mehr oder weniger davon vorgesehen
sein können,
ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. 20 und 21 sind Seiten-
bzw. Draufsichten der in 19 dargestellten Ausgestaltung.
Somit wird es durch die sich drehende Türmchenanordnung ermöglicht,
dass eine Nachschubröhre 45a angewandt,
Nachschubröhren 45b und 45c gefüllt und
verfügbar
gemacht und eine Nachschubröhre 45d zum
erneuten Befüllen
zugänglich
gemacht werden.
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Wie
in 19 und 20 dargestellt, schließt der sich
drehende Türmchenaufbau
eine stationäre
Plattform 250 ein, die am Stützträger 255 befestigt
ist. Befestigt an der stationären
Plattform 250 sind das Ganggehäuse 73 und der Gangmechanismus 75,
deren Struktur und Betriebsweise wie oben beschrieben ausgestaltet
sind. Ferner sind über der
stationären
Plattform 250 die Nachschubröhrchen 45a, 45b, 45c und 45d drehbar
befestigt. Im in den 19 bis 21 dargestellten
Beispiel sind die Nachschubröhren 45a, 45b, 45c und 45d so
vorgesehen, dass sie sich um 360° um
eine Angelpunktlagerung 260 drehen. Ferner sind die Nachschubröhren 45a, 45b, 45c und 45d um
90° von
einander getrennt, obwohl die Röhren 45 nicht
in gleichem Abstand um das Türmchen
angeordnet zu sein brauchen. In der in 19 bis 21 dargestellten
Ausgestaltung sind ein Stufen-Motor 265, der an einen Gurt
(nicht dargestellt) gekoppelt ist, und eine Riemenscheibe 270 zur
selektiven Drehung des Türmchenaufbaus
und somit zur selektiven Positionierung der Röhren 45 über dem
Gangmechanismus 75 vorgesehen. Weitere Mittel zur Drehung
des Türmchenaufbaus
sind ebenfalls möglich.
Beispielsweise kann das Pendel 120, das sich entlang der
Spur 123 bewegt, angewandt werden, um den Türmchenaufbau selektiv
zu drehen.
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Wie
in 19 dargestellt, ist somit die Nachschubröhre 45a (die
Röhre "im Einsatz") über dem Gangmechanismus 75 zentriert.
Die ineinander gesteckten Becher 10 in der Nachschubröhre 45a erstrecken
sich durch ein Loch in der stationären Platte 250 und
in den Gangmechanismus 75. Der Gangmechanismus 75 wird
durch die Proben-Pendelvorrichtung 120 betätigt, wie
dies oben beschrieben wurde. Bei vollständiger Entleerung der Nachschubröhre 45a von
den Bechern 10 kann das Türmchen gedreht werden, um die
Nachschubröhre 45b über dem Gangmechanismus 75 anzuordnen.
Nach Entleerung und Wegdrehung aus dem Gangmechanismus 75 ist
die Nachschubröhre 45a verfügbar, um
erneut befüllt
zu werden. Eine weitere Drehung bringt die Nachschubröhre 45c über dem
Gangmechanismus 75 in Stellung und platziert die Nachschubröhre 45d in
Linie, um eingesetzt zu werden, usw..
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Der
Fachmann erkennt, dass die vorliegende Erfindung auch durch weitere
und andere als die beschriebenen Ausgestaltungen erfolgreich ausge führt werden
kann, die lediglich zur Veranschaulichung und nicht nur Beschränkung angegeben
sind.