EP3890889A1 - Automatisierbare temperiervorrichtung - Google Patents

Automatisierbare temperiervorrichtung

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EP3890889A1
EP3890889A1 EP19812977.7A EP19812977A EP3890889A1 EP 3890889 A1 EP3890889 A1 EP 3890889A1 EP 19812977 A EP19812977 A EP 19812977A EP 3890889 A1 EP3890889 A1 EP 3890889A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sample carrier
heating
movement
designed
intermediate position
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19812977.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Claus Knippschild
Jan Kaiser
Robert MÖLLER
Christian Paulenz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Analytik Jena Gmbh+co Kg
Original Assignee
Analytik Jena GmbH Analysenmessgeraete und Laboreinrichtungen
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Filing date
Publication date
Application filed by Analytik Jena GmbH Analysenmessgeraete und Laboreinrichtungen filed Critical Analytik Jena GmbH Analysenmessgeraete und Laboreinrichtungen
Publication of EP3890889A1 publication Critical patent/EP3890889A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G01N2035/0496—Other details
    • G01N2035/0498—Drawers used as storage or dispensing means for vessels or cuvettes

Definitions

  • the present invention relates to a device for tempering a sample carrier and to an automated laboratory work station with a device according to the invention.
  • Microtiter plates offer the possibility of arranging a large number of samples in a sample carrier and examining them together. Further approaches to counter the steadily growing sample volume exist in the increasing
  • thermocyclers are used, for example, which are capable of automatically and automatically, the different thermocyclers
  • thermoshakers Carry out temperature cycles of a polymerase chain reaction independently.
  • Realtime thermal cyclers are also equipped with optical systems for fluorescence measurement.
  • Further examples of such temperature control devices are, for example, the thermoshakers, microtiter plate readers also known from the prior art, or also incubators.
  • the respective sample carrier for example a microtiter plate
  • the respective device for example a thermal cycler
  • various, at least partially automated, solutions in connection with temperature control devices have also become known.
  • a receiving position is again provided in which the respective sample carrier can be inserted into the device or removed from it.
  • the respective Device retractable or swiveling sample receptacles become known.
  • Sample holder described in the form of a drawer which can be moved horizontally out of the device.
  • Other devices have ejection mechanisms which are arranged in the area of the sample block and serve to be able to eject the respective sample carrier in the vertical direction relative to the device.
  • the movement mechanisms made available typically take up a relatively large amount of space.
  • the present invention is based on the object
  • Specify a device for tempering a sample which is characterized by a simple and reliable movement mechanism for inserting or removing sample carriers into and out of the device.
  • a device for tempering a sample carrier comprising a
  • Heating device with a radiator which has a receiving area for receiving the sample holder, and a movable heating cover, which is arranged above the receiving area of the radiator and designed for this purpose
  • Transport device a loading unit, which loading unit has a receiving unit for receiving the sample holder, and is movable along a horizontal axis between the insertion position and an intermediate position in which the sample holder is located within the device and above the receiving area of the radiator.
  • the transport device is arranged and / or configured in such a way that at least the sample holder can be moved from the intermediate position into the heating position by means of a movement of the heated lid, and has at least one
  • Return element which is designed to move at least the sample holder from the heating position back into the intermediate position.
  • the heating element is, for example, a heating block in which the sample holder can be inserted or adapted.
  • the heated lid is preferably arranged and configured in such a way that in the event that the heated lid is in the heating position, the sample carrier is preferably in the
  • Heated lid is applied or is adapted.
  • a movement of the sample carrier within the device is advantageously conveyed by a movement of the heating cover of the heating device.
  • the sample carrier is first moved from an insertion position into a
  • the heated lid can be moved back and forth between a rest position and the heating position, in particular along a vertical axis.
  • the vertical axis refers to a longitudinal axis through the device.
  • the sample holder In the intermediate position, the sample holder is arranged between the rest position and the heating position of the heated lid.
  • the heated lid, the sample holder and the heating element, in particular the receiving area of the heating element are advantageously aligned with one another.
  • the loading unit is designed to carry out a movement along a horizontal axis between the insertion position and the intermediate position.
  • the loading unit can have a suitable movement device.
  • the sample carrier is accordingly first conveyed into the interior of the device by a horizontal movement before it is transferred from the intermediate position into the heating position by a vertical movement of the heated lid.
  • Movement mechanism for back and forth movement of the sample carrier between the insertion position and the intermediate position is required.
  • the further movement within the device takes place by means of the movement of the heated lid, which is provided in any case within the device, or via the at least one return element. Consequently
  • a particularly compact and simply constructed, robust temperature control device is provided, which is ideally suited for automated operation.
  • the device comprises at least one
  • Movement device for moving the heated lid also serves to move the sample carrier from the intermediate position into the heating position.
  • the movement device for moving the heated lid also serves to move the sample carrier from the intermediate position into the heating position.
  • the movement device comprises an, in particular electrical, motor, for example a servo or stepper motor.
  • the movement device comprises a cable pull.
  • the loading unit can also have a movement device for moving the
  • the device comprises a first movement device for moving the heated lid and a second movement device for moving the receiving unit of the loading unit.
  • the movement unit of the loading unit can also comprise a, in particular electrical, motor, for example a servo or stepper motor and / or a cable pull.
  • the return element comprises at least one magnet. If the heated lid is moved from the heating position back to the rest position, the sample holder can be moved back to the intermediate position by a magnetic force.
  • Return element comprises at least one resilient element, in particular at least one mechanical spring.
  • the at least one resilient element is deflected from a rest position by a vertical movement of at least the sample carrier from the intermediate position into the heating position in such a way that a predeterminable restoring force is at least applied to the sample carrier by the resilient element is exercised.
  • the heating position acts on the Sample holder then on the one hand the contact pressure, which is conveyed by the contact pressure of the heated lid, which holds the sample holder in the heating position, and also the restoring force, which is conveyed by the at least one resilient element.
  • the restoring force is smaller than the contact pressure.
  • the restoring force is therefore preferably greater than a weight force of at least the sample carrier or the components of the
  • Transport device which are moved by the return element.
  • the resilient element is designed in such a way that the restoring force is at least twice as large as an adhesive force which acts between the heating element and the sample carrier after the temperature of the sample carrier. After a heating process, the sample holder adheres to the radiator. The restoring force must therefore be greater than the adhesive force and the weight.
  • the device comprises a
  • Detection unit for detecting the presence of a sample carrier in the device, in particular in the loading unit.
  • the device has a possibility of detecting errors in the course of a heating process in the temperature control device, or an error in the movement sequences within the device.
  • the detection unit comprises a position switch, in particular a position limit switch.
  • the position switch is preferably designed and arranged in such a way that a change in the vertical position of at least the sample holder or the components of the transport device, which are moved by means of the heated lid or the return element, can be detected.
  • the device is a thermal cycler, a real-time thermal cycler, a thermal shaker, a microtiter plate reader, or an incubator.
  • Fig. 1 a schematic drawing of a temperature control device in the form of a
  • Fig. 2 two perspective views of an inventive
  • Fig. 3 three sectional view of a device according to the invention with a
  • Detection unit for detecting the presence of a sample carrier, a sample carrier being present in each of FIGS. 3a and 3b, while the sample carrier is missing in FIG. 3c.
  • the device 1 shows a schematic drawing of a temperature control device 1 in the form of a thermal cycler.
  • the device comprises a heating device 2 in the form of a so-called lid heater with a heating element 3 and a movable heating lid 6.
  • the heating element 3 has a receiving area 3a for receiving a sample holder 4.
  • the sample carrier 4 is designed here in the form of a microtiter plate with a large number of cavities 5 for receiving a large number of samples.
  • the device 1 also has a movement device 7, which is designed to move the heated lid 6 back and forth between a rest position R and a heating position H. For the embodiment shown here, the movement of the heated lid 6 takes place along a vertical axis with respect to a longitudinal axis through the device 1.
  • the device 1 also has a transport device 8, by means of which the sample carrier can be transferred from an insertion position E outside the device 1 into the device 1.
  • FIG. 2a A preferred embodiment of a transport device 8 according to the invention is shown in FIG. 2.
  • the transport device 8 comprises a loading unit 9, which in FIG. 2a is in an insertion position E in which the sample holder is arranged outside the device 1, and in FIG. 2b in an intermediate position Z in which the sample holder 4 is arranged inside the device , is located.
  • the charging unit 9 includes one Recording unit 10 for receiving the sample carrier. The movement of the
  • Insert position E in the intermediate position Z takes place along a horizontal axis.
  • the loading unit 9 can have another
  • the transport device 8 also has a return element 11, which for the present exemplary embodiment comprises four resilient elements 11a-11d in the form of mechanical springs.
  • a return element 11 which for the present exemplary embodiment comprises four resilient elements 11a-11d in the form of mechanical springs.
  • the sample holder is arranged between the heated lid 6 and the heating element 3, such that the sample holder 4, the heated lid and the receiving area 3a of the heating element 3 are aligned with one another.
  • the movement sequences mediated by the transport device 8 are further illustrated in FIG. 3.
  • a movement of the heated lid 6 mediates at least the sample carrier 4 from the intermediate position Z to the heating position H.
  • the sample carrier 4 is moved through the heated lid 6, but rather also that
  • Loading unit 9 Only a base plate 8a of the transport device 8, to which various components of the transport device 8 are attached, remains in its original position relative to the device 1.
  • the device 1 further comprises a detection unit 12 for detecting the
  • the detection unit 12 has a position limit switch 13 for the example shown here
  • Position limit switch is designed to detect a movement of the sample carrier 4 from the intermediate position Z to the heating position H.
  • a projection 14 is attached to one of the resilient elements 1 1a, the position of which can be detected by the position limit switch 13.
  • Fig. 3b the sample carrier 4 and the heated lid 6 are in the heating position H.
  • the transfer to the heating position H is carried out by a
  • Movement device 7 mediates vertical movement of the heated cover 6. As already mentioned, for the exemplary embodiment shown here the entire transport device 8 is moved by the movement of the heated cover 6. This results in a deflection A of the resilient elements 1 1 a-11 d from their rest position.
  • the vertical movements of the heated lid 6, the sample holder, and any optical components, such as those present in real-time thermal cyclers, can be used to move the
  • Heated lid are conveyed.
  • the return movement of the sample carrier 4 or the transport device 8 also results from the restoring force of the springs 11 a-11 d.
  • the vertical movement of the transport unit 8 including the loading unit 9 can therefore be accomplished solely by integrating the return element 11.
  • the return element 11 can comprise at least one magnet, or more or less than four resilient elements.
  • the detection unit 12 can also be designed differently. It is only designed to enable a conclusion to be drawn about the presence of a sample carrier 4 in the device 1 on the basis of a vertical movement of the heated lid 6.
  • the present invention is in no way limited to a temperature control device in the form of thermal cyclers.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Temperierung eines Probenträgers (2) sowie einen automatisierbaren Laborarbeitsplatz mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (1). Die Vorrichtung umfasst eine Heizeinrichtung (2) mit einem Heizkörper (3) und einem beweglichen Heizdeckel (6), welcher über dem Aufnahmebereich des Heizkörpers (3) angeordnet und dazu ausgestaltet ist, den Probenträger (4) in einer Heizposition (H) mit einem vorgebbaren Anpressdruck in den Aufnahmebereich (3a) des Heizkörpers (3) zu drücken, und eine Transporteinrichtung (8), welche dazu ausgestaltet ist, den Probenträger (3) von einer Einlegeposition (E) außerhalb der Vorrichtung (1) in die Vorrichtung (1) einzubringen. Erfindungsgemäß umfasst die Transporteinrichtung (8) eine Ladeeinheit (9),welche eine Aufnahmeeinheit (10) zur Aufnahme des Probenträgers (4) aufweist und zwischen der Einlegeposition (E) und einer Zwischenposition (Z), in welcher sich der Probenträger (4) innerhalb der Vorrichtung (1) und oberhalb des Aufnahmebereichs (3a) des Heizkörpers (3) befindet, bewegbar ist. Dabei ist die Transporteinrichtung (8) derart angeordnet und/oder ausgestaltet, dass zumindest der Probenträger (4) vermittels einer Bewegung des Heizdeckels (6) von der Zwischenposition (Z) in die Heizposition (H) bewegbar ist. Zudem umfasst die Transporteinrichtung (8) zumindest ein Rückholelement (11), welches dazu ausgestaltet ist, zumindest den Probenträger (4) von der Heizposition (H) in die Zwischenposition (Z) zurück zu bewegen.

Description

Automatisierbare Temperiervorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Temperierung eines Probenträgers sowie einen automatisierten Laborarbeitsplatz mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Im Bereich der Biotechnologie und Molekularbiologie ist in der Regel eine Vielzahl von Proben, insbesondere gleichzeitig, zu untersuchen. Probenträger in Form von
Mikrotiterplatten bieten die Möglichkeit, eine Vielzahl von Proben in einem Probenträger anzuordnen und gemeinsam zu untersuchen. Weitere Ansätze, um dem stetig wachsenden Probenaufkommen zu begegnen, bestehen in der zunehmenden
Automatisierung der jeweils notwendigen Arbeitsschritte für die Probenanalyse.
Viele Standardtechniken in den genannten Gebieten erfordern die Durchführung von thermisch kontrollierten Prozessschritten, für welche spezielle Temperiervorrichtungen eingesetzt werden. Für die wohlbekannte Polymerase-Kettenreaktion (eng. Polymerase chain reaction, kurz PCR) werden beispielsweise Thermocycler verwendet, die selbstständig und automatisiert dazu in der Lage sind, die unterschiedlichen
Temperaturzyklen einer Polymerase-Kettenreaktion selbstständig durchzuführen. Realtime Thermocycler sind darüber hinaus mit optischen Systemen zur Fluoreszenzmessung ausgestattet. Weitere Beispiele für solche Temperiervorrichtungen sind beispielsweise die ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannten Thermoshaker, Mikrotiterplatten-Reader, oder auch Inkubatoren.
Im einfachsten Falle wird der jeweilige Probenträger, beispielsweise eine Mikrotiterplatte, manuell in die jeweilige Vorrichtung, beispielsweise einen Thermocycler, eingebracht und auch manuell aus demselben entfernt. Es sind aber auch verschiedenste zumindest teilweise automatisierte Lösungen in Zusammenhang mit Temperiervorrichtungen bekannt geworden.
Bei Vorrichtungen, die zur Integration in Roboterplattformen oder zur Verwendung in automatisierten Laborarbeitsplätzen vorgesehen sind, gilt es, eine Möglichkeit bereitzustellen, die es erlaubt, den jeweiligen Probenträger, insbesondere mittels eines Roboters, in die Vorrichtung einzusetzen und aus dieser zu entfernen.
Im Falle einer Temperiervorrichtung mit einer sogenannten Deckelheizung wird häufig eine, insbesondere automatisierte, Möglichkeit bereitgestellt, um den Deckel zeitweilig vom jeweiligen Heizkörper zu entfernen.
Bei anderen Vorrichtungen wird wiederum eine Aufnahmeposition bereitgestellt, in welcher der jeweilige Probenträger in die Vorrichtung eingesetzt oder aus derselben entfernt werden kann. In diesem Zusammenhang sind beispielsweise aus der jeweiligen Vorrichtung herausfahrbare oder herausschwenkbare Probenaufnahmen bekannt geworden. In der US6197572B1 ist beispielsweise ein Thermocycler mit einer
Probenaufnahme in Form einer Lade beschrieben, welche horizontal aus der Vorrichtung herausfahrbar ist. Andere Vorrichtungen verfügen über Auswerfmechanismen, welche im Bereich des Probenblocks angeordnet sind und dazu dienen, den jeweiligen Probenträger in vertikaler Richtung relativ zur Vorrichtung auswerfen zu können.
Typischerweise nehmen die jeweils zur Verfügung gestellten Bewegungsmechanismen relativ viel Platz ein. Zudem kommt es im Falle von Temperiervorrichtungen häufig zu einer Haftung zwischen dem Probenkörper und der Heizeinheit nach dem jeweiligen Heizvorgang. Der Mechanismus muss dann jeweils in der Lage sein, diese Haftkraft zu überwinden.
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung zur Temperierung einer Probe anzugeben, welche sich durch einen möglichst einfachen und zuverlässigen Bewegungsmechanismus zum Einbringen bzw. Entfernen von Probenträgern in die bzw. aus der Vorrichtung auszeichnet.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 , sowie durch den automatisierten Laborarbeitsplatz nach Anspruch 15.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur Temperierung eines Probenträgers, umfassend eine
Heizeinrichtung mit einem Heizkörper, welcher einen Aufnahmebereich zur Aufnahme des Probenträgers aufweist, und einem beweglichen Heizdeckel, welcher über dem Aufnahmebereich des Heizkörpers angeordnet und dazu ausgestaltet ist, den
Probenträger in einer Heizposition mit einem vorgebbaren Anpressdruck in den
Aufnahmebereich des Heizkörpers zu drücken, und eine Transporteinrichtung, welche dazu ausgestaltet ist, den Probenträger von einer Einlegeposition außerhalb der
Vorrichtung in die Vorrichtung einzubringen. Erfindungsgemäß umfasst die
Transporteinrichtung eine Ladeeinheit, welche Ladeeinheit eine Aufnahmeeinheit zur Aufnahme des Probenträgers aufweist, und entlang einer horizontalen Achse zwischen der Einlegeposition und einer Zwischenposition, in welcher sich der Probenträger innerhalb der Vorrichtung und oberhalb des Aufnahmebereichs des Heizkörpers befindet, bewegbar ist. Die Transporteinrichtung ist dabei derart angeordnet und/oder ausgestaltet, dass zumindest der Probenträger vermittels einer Bewegung des Heizdeckels von der Zwischenposition in die Heizposition bewegbar ist, und weist zumindest ein
Rückholelement auf, welches dazu ausgestaltet ist, zumindest den Probenträger von der Heizposition in die Zwischenposition zurück zu bewegen. Es handelt sich erfindungsgemäß also um eine Temperiervorrichtung mit einer sogenannten Deckelheizung. Bei dem Heizkörper handelt es sich beispielsweise um einen Heizblock, in welchen der Probenträger einbringbar oder adaptierbar ist. Der Heizdeckel ist vorzugsweise derart angeordnet und ausgestaltet, dass im Falle, dass sich der Heizdeckel in der Heizposition befindet, der Probenträger vorzugsweise im
Wesentlichen vollständig von der Heizeinrichtung umschlossen ist, oder an den
Heizdeckel anliegt bzw. adaptiert ist.
Vorteilhaft wird durch eine Bewegung des Heizdeckels der Heizvorrichtung eine Bewegung des Probenträgers innerhalb der Vorrichtung vermittelt. Zum Einbringen in die Vorrichtung wird der Probenträger zuerst von einer Einlegeposition in eine
Zwischenposition überführt. Danach erfolgt eine weitere Bewegung von der
Zwischenposition in die Heizposition. Zur Ausführung der zweiten Bewegung bedarf es vorteilhaft keiner separaten Einrichtung, da diese Bewegung durch den Heizdeckel vermittelt wird
Es ist von Vorteil, wenn der Heizdeckel, insbesondere entlang einer vertikalen Achse, zwischen einer Ruheposition und der Heizposition hin und her bewegbar ist. Die vertikale Achse bezieht sich dabei auf eine Längsachse durch die Vorrichtung. In der
Zwischenposition ist der Probenträger zwischen der Ruheposition und der Heizposition des Heizdeckels angeordnet. Vorteilhaft fluchten in diesem Falle der Heizdeckel, der Probenträger und der Heizkörper, insbesondere der Aufnahmebereich des Heizkörpers, miteinander.
Es ist ebenfalls von Vorteil, wenn die Ladeeinheit zur Ausführung einer Bewegung entlang einer horizontalen Achse zwischen der Einlegeposition und der Zwischenposition ausgestaltet ist. Hierzu kann die Ladeeinheit über eine geeignete Bewegungseinrichtung verfügen.
Der Probenträger wird demnach zuerst durch eine horizontale Bewegung ins Innere der Vorrichtung hinein befördert, bevor er durch eine vertikale Bewegung des Heizdeckels in vertikaler Richtung von der Zwischenposition in die Heizposition überführt wird. Damit wird ein besonders einfacher und zuverlässiger Bewegungsmechanismus bereitgestellt, der auf die Integration von Robotern oder komplizierten Anordnungen verzichtet.
Für die erfindungsgemäße Transporteinrichtung wird vielmehr lediglich ein
Bewegungsmechanismus zur hin und her Bewegung des Probenträgers zwischen der Einlegeposition und der Zwischenposition benötigt. Die weitere Bewegung innerhalb der Vorrichtung erfolgt vermittels der Bewegung des Heizdeckels, welche ohnehin innerhalb der Vorrichtung bereitgestellt ist, bzw. über das zumindest eine Rückholelement. Somit wird erfindungsgemäß eine besonders kompakte und einfach aufgebaute, robuste Temperiervorrichtung bereitgestellt, welche für einen automatisierten Betrieb bestens geeignet ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung zumindest eine
Bewegungseinrichtung zur Bewegung des Heizdeckels. Erfindungsgemäß dient die Bewegungseinrichtung zur Bewegung des Heizdeckels gleichzeitig zur Bewegung des Probenträgers von der Zwischenposition in die Heizposition. Dabei ist es einerseits denkbar, dass vermittels der Bewegungseinrichtung ausschließlich der Probenträger bewegt wird. Es ist aber ebenso denkbar, dass vermittels der Bewegungseinrichtung mehrere, insbesondere sämtliche, Komponenten der Transporteinrichtung bewegt werden.
Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Bewegungseinrichtung einen, insbesondere elektrischen, Motor, beispielsweise einen Servo- oder Schrittmotor umfasst. Alternativ oder zusätzlich ist ebenfalls denkbar, dass die Bewegungseinrichtung einen Seilzug umfasst.
Auch die Ladeeinheit kann über eine Bewegungseinrichtung zur Bewegung des
Probenträgers zwischen der Einlegeposition und der Zwischenposition umfassen. In diesem Fall umfasst die Vorrichtung eine erste Bewegungseinrichtung zur Bewegung des Heizdeckels und eine zweite Bewegungseinrichtung zur Bewegung der Aufnahmeeinheit der Ladeeinheit. Auch die Bewegungseinheit der Ladeeinheit kann einen, insbesondere elektrischen, Motor, beispielsweise einen Servo- oder Schrittmotor und/oder einen Seilzug umfassen.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung beinhaltet, dass das Rückholelement zumindest einen Magneten umfasst. Wird der Heizdeckel von der Heizposition zurück in die Ruheposition bewegt, so kann durch eine Magnetkraft eine Bewegung des Probenträgers zurück in die Zwischenposition erreicht werden.
Eine alternative bevorzugte Ausgestaltung beinhaltet wiederum, dass das
Rückholelement zumindest ein federndes Element, insbesondere zumindest eine mechanische Feder, umfasst.
Hinsichtlich eines Rückholelements mit einem federnden Element ist es von Vorteil, wenn das zumindest eine federnde Element durch eine vertikale Bewegung zumindest des Probenträgers von der Zwischenposition in die Heizposition derart aus einer Ruhestellung ausgelenkt wird, dass eine vorgebbare Rückstellkraft durch das federnde Element zumindest auf den Probenträger ausgeübt wird. In der Heizposition wirkt auf den Probenträger dann einerseits die durch den Anpressdruck des Heizdeckels vermittelte Anpresskraft, welche den Probenträger in der Heizposition hält, als auch die durch das zumindest eine federnde Element vermittelte Rückstellkraft. Die Rückstellkraft ist dabei kleiner als die Anpresskraft.
Es ist hierbei ferner von Vorteil, wenn zumindest der Probenträger vermittels der durch das federnde Element ausgeübten Rückstellkraft von der Heizposition in die
Zwischenposition bewegbar ist. Die Rückstellkraft ist demnach vorzugsweise größer als eine Gewichtskraft zumindest des Probenträgers, bzw. der Komponenten der
Transporteinrichtung, welche durch das Rückholelement bewegt werden.
Schließlich ist es von Vorteil, wenn das federnde Element derart ausgestaltet ist, dass die Rückstellkraft mindestens doppelt so groß ist wie eine Haftkraft, welche nach der Temperierung des Probenträgers zwischen dem Heizkörper und dem Probenträger wirkt. Nach einem Heizvorgang haftet der Probenträger am Heizkörper an. Die Rückstellkraft muss demnach größer sein als die Haftkraft und die Gewichtskraft.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung eine
Detektionseinheit zur Detektion des Vorhandenseins eines Probenträgers in der Vorrichtung, insbesondere in der Ladeeinheit. In diesem Fall verfügt die Vorrichtung über eine Möglichkeit, Fehler beim Ablauf eines Heizvorgangs in der Temperiervorrichtung, bzw. einen Fehler bei den Bewegungsabläufen innerhalb der Vorrichtung, zu detektieren.
Es ist von Vorteil, wenn die Detektionseinheit einen Positionsschalter, insbesondere einen Lagenendschalter umfasst.
Bevorzugt ist der Positionsschalter derart ausgestaltet und angeordnet, dass eine Veränderung der vertikalen Position zumindest des Probenträgers bzw. der Komponenten der Transporteinrichtung, welche vermittels des Heizdeckels bzw. des Rückholelements bewegt werden, detektierbar ist.
Noch eine Ausgestaltung der Vorrichtung beinhaltet schließlich, dass es sich bei der Vorrichtung um einen Thermocycler, einen Realtime-Thermocycler, einen Thermoshaker, einen Mikrotiterplatten-Reader, oder einen Inkubator handelt.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch einen
automatisierten Laborarbeitsplatz mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Es sei darauf verwiesen, dass sich die in Zusammenhang mit der Vorrichtung beschriebenen Ausgestaltungen sich mutatis mutandis auch auf den automatisierten Laborarbeitsplatz anwenden lassen.
Die Erfindung sowie ihre vorteilhaften Ausgestaltungen werden anhand der
nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Zeichnung einer Temperiervorrichtung in Form eines
Thermocyclers,
Fig. 2: zwei perspektivische Ansichten einer erfindungsgemäßen
Transporteinrichtung, wobei sich die Ladeeinheit (a) in der Einlegeposition und (b) in der Zwischenposition befindet, und
Fig. 3: drei Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer
Detektionseinheit zur Detektion des Vorhandenseins eines Probenträgers, wobei in Fig. 3a und 3b jeweils ein Probenträger vorhanden ist, während in Fig. 3c der Probenträger fehlt.
In Fig. 1 ist eine schematische Zeichnung eines Temperiervorrichtung 1 in Form eines Thermocyclers gezeigt. Die Vorrichtung umfasst eine Heizeinrichtung 2 in Form einer sogenannten Deckelheizung mit einem Heizkörper 3 und einem beweglichen Heizdeckel 6. Der Heizkörper 3 weist einen Aufnahmebereich 3a zur Aufnahme eines Probenträgers 4 auf. Der Probenträger 4 ist hier in Form einer Mikrotiterplatte mit einer Vielzahl von Kavitäten 5 zur Aufnahme einer Vielzahl von Proben ausgestaltet. Die Vorrichtung 1 verfügt ferner über eine Bewegungseinrichtung 7, welche dazu ausgestaltet ist, den Heizdeckel 6 zwischen einer Ruheposition R und einer Heizposition H hin und herzubewegen. Für die vorliegend gezeigte Ausführung erfolgt die Bewegung des Heizdeckels 6 entlang einer vertikalen Achse bezogen auf eine Längsachse durch die Vorrichtung 1.
Die Vorrichtung 1 verfügt ferner über eine Transporteinrichtung 8, mittels welcher der Probenträger von einer Einlegeposition E außerhalb der Vorrichtung 1 in die Vorrichtung 1 überführt werden kann.
Eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Transportvorrichtung 8 ist in Fig. 2 dargestellt. Die Transportvorrichtung 8 umfasst eine Ladeeinheit 9, welche sich in Fig.2a in einer Einlegeposition E, in welcher der Probenträger außerhalb der Vorrichtung 1 angeordnet ist, und in Fig. 2b in einer Zwischenposition Z, in welcher der Probenträger 4 innerhalb der Vorrichtung angeordnet ist, befindet. Die Ladeeinheit 9 umfasst eine Aufnahmeeinheit 10 zur Aufnahme des Probenträgers. Die Bewegung von der
Einlegeposition E in die Zwischenposition Z erfolgt entlang einer horizontalen Achse. Zur Durchführung der Bewegung kann die Ladeeinheit 9 über eine weitere
Bewegungseinrichtung [hier nicht separat dargestellt] verfügen.
Die Transporteinrichtung 8 verfügt ferner über ein Rückholelement 1 1 , welches für das vorliegende Ausführungsbeispiel vier federnden Elemente 11 a-11 d in Form von mechanischen Federn umfasst. In der Zwischenposition Z ist der Probenträger zwischen dem Heizdeckel 6 und dem Heizkörper 3 angeordnet, derart, dass der Probenträger 4, der Heizdeckel und der Aufnahmebereich 3a des Heizkörpers 3 miteinander fluchten.
Die durch die Transporteinrichtung 8 vermittelten Bewegungsabläufe sind ferner in Fig. 3 illustriert. Nach der Überführung des Probenträgers 4 in die Zwischenposition Z wird mittels einer Bewegung des Heizdeckels 6 eine Bewegung zumindest des Probenträgers 4 von der Zwischenposition Z in die Heizposition H vermittelt. Vorliegend wird nicht nur der Probenträger 4 durch den Heizdeckel 6 bewegt, sondern vielmehr auch die
Ladeeinheit 9. Lediglich eine Basisplatte 8a der Transporteinrichtung 8, an welcher verschiedene Komponenten der Transporteinrichtung 8 befestigt sind, verbleibt in ihrer ursprünglichen Position relativ zur Vorrichtung 1.
In Fig. 3a befindet sich der Probenträger 4 in der Zwischenposition Z in der
Aufnahmeeinheit 10 der Ladeeinheit 9. Der Heizdeckel 6 befindet sich in der
Ruheposition R.
Die Vorrichtung 1 umfasst ferner eine Detektionseinheit 12 zur Detektion des
Vorhandenseins eines Probenträgers 4 in der Vorrichtung 1. Die Detektionseinheit 12 verfügt für das hier gezeigte Beispiel über einen Lageendschalter 13. Dieser
Lageendschalter ist dazu ausgestaltet eine Bewegung des Probenträgers 4 von der Zwischenposition Z in die Heizposition H zu detektieren. Zu diesem Zweck ist an einem der federnden Elemente 1 1a ein Vorsprung 14 angebracht, dessen Position durch den Lageendschalter 13 detektierbar ist.
In Fig. 3b befinden sich der Probenträger 4 und der Heizdeckel 6 in der Heizposition H. Die Überführung in die Heizposition H erfolgt dabei durch eine durch die
Bewegungseinrichtung 7 vermittelte vertikale Bewegung des Heizdeckels 6. Wie bereits erwähnt, wird für das hier gezeigte Ausführungsbeispiel die gesamte Transporteinrichtung 8 durch die Bewegung des Heizdeckels 6 bewegt. Hierdurch kommt es zu einer Auslenkung A der federnden Elemente 1 1 a-11 d aus ihrer Ruhestellung.
Die Auslenkung A aus der Ruheposition der Federn 11 a-11 d führt wiederum zu einer Veränderung der Position des Vorsprungs 14, welche durch den Lageendschalter 13 erkannt wird. Mit anderen Worten: Wenn eine Vertikalbewegung des Heizdeckels zu einer Änderung der Position des Vorsprungs 14 führt, befindet sich ein Probenträger 4 in der Vorrichtung 1.
Befindet sich kein Probenträger 4 in der Vorrichtung 1 , so kommt es dagegen zu einem Zeitpunkt, zu welchem der Heizdeckel 6 in einen vorgebbaren Bereich um die
Zwischenposition herum, gelangt, nicht zu einer Änderung der Position des Vorsprungs 14, wie in Fig. 3c illustriert. Wird also bei einem Durchlaufen der Zwischenposition Z durch den Heizdeckel keine Positionsänderung des Vorsprungs 14 detektiert, so befindet sich kein Probenträger 4 in der Vorrichtung.
Wird der Heizdeckel 6 mittels der Bewegungseinrichtung 7 von der Heizposition H zurück in die Ruheposition R, so wird auch die Transporteinrichtung 8 zurück in die
Zwischenposition Z bewegt. Die vertikale Rückbewegung der Transporteinrichtung 8 in die Zwischenposition wird allerdings durch die durch die Federn 1 1 a-11 d vermittelte Rückstellkraft bewirkt. Die Transporteinrichtung 8 gemäß der vorliegenden Erfindung benötigt also keine weitere, bzw. separate, Bewegungseinrichtung zur Durchführung einer Vertikalbewegung zwischen der Zwischenposition Z und der Heizposition H.
Die vertikalen Bewegungen des Heizdeckels 6, des Probenträgers, sowie etwaiger optischer Komponenten, wie sie beispielsweise in Realtime-Thermocyclern vorhanden sind, können mittels einer einzigen Bewegungseinrichtung 7 zur Bewegung des
Heizdeckels vermittelt werden. Die Rückbewegung des Probenträgers 4, bzw. der Transporteinrichtung 8, resultiert darüber hinaus aus der Rückstellkraft der Federn 11 a- 11 d. Die vertikale Bewegung der Transporteinheit 8 inklusive der Ladeeinheit 9 kann also einzig und allein durch die Integration des Rückholelements 11 bewerkstelligt werden.
Es sei darauf verwiesen, dass neben den hier gezeigten Ausführungsbeispielen zahlreiche weitere Varianten für die erfindungsgemäße Transporteinrichtung denkbar sind, welche ebenfalls unter die vorliegende Erfindung fallen. Beispielsweise kann das Rückholelement 11 zumindest einen Magneten, oder mehr oder weniger als vier federnde Elemente umfassen. Ebenso kann die Detektionseinheit 12 anders ausgeführt sein. Sie ist lediglich dazu ausgestaltet anhand einer Vertikalbewegung des Heizdeckels 6 einen Rückschluss auf das Vorhandensein eines Probenträgers 4 in der Vorrichtung 1 zu ermöglichen. Zudem ist die vorliegende Erfindung keineswegs auf Temperiervorrichtung in Form von Thermocyclern beschränkt. Bezugszeichen
1 T em periervorrichtu ng
2 Heizeinrichtung
3 Heizkörper
3a Aufnahmebereich des Heizkörpers
4 Probenträger
5 Kavitäten im Probenträger
6 Heizdeckel
7 Bewegungseinrichtung für den Heizdeckel
8 Transporteinrichtung
8a Basisplatte
9 Ladeeinheit
10 Aufnahmeeinheit
1 1 Rückholelement
1 1 a- 1 1 d federnde Elemente
12 Detektionseinheit
13 Lageendschalter
14 Vorsprung
H Heizposition
Z Zwischenposition
E Einlegeposition
A Auslenkung der federnden Elemente

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1 ) zur Temperierung eines Probenträgers (4),
umfassend
eine Heizeinrichtung (2) mit
einem Heizkörper (3), welcher einen Aufnahmebereich (3a) zur Aufnahme des Probenträgers (4) aufweist, und einem beweglichen Heizdeckel (6), welcher über dem
Aufnahmebereich des Heizkörpers (3) angeordnet und dazu ausgestaltet ist, den Probenträger (4) in einer Heizposition (H) mit einem vorgebbaren Anpressdruck in den Aufnahmebereich (3a) des Heizkörpers (3) zu drücken, und
eine Transporteinrichtung (8),
welche dazu ausgestaltet ist, den Probenträger (4) von einer
Einlegeposition (E) außerhalb der Vorrichtung (1 ) in die Vorrichtung (1 ) einzubringen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Transporteinrichtung (8) eine Ladeeinheit (9) umfasst,
welche Ladeeinheit (9) eine Aufnahmeeinheit (10) zur Aufnahme des Probenträgers (3) aufweist und zwischen der Einlegeposition (E) und einer Zwischenposition (Z), in welcher sich der Probenträger (4) innerhalb der Vorrichtung (1 ) und oberhalb des Aufnahmebereichs (3a) des Heizkörpers (3) befindet, bewegbar ist,
wobei die Transporteinrichtung (8) derart angeordnet und/oder ausgestaltet ist, dass zumindest der Probenträger (4) vermittels einer Bewegung des Heizdeckels (6) von der Zwischenposition (Z) in die Heizposition (H) bewegbar ist, und wobei die Transporteinrichtung (8) zumindest ein Rückholelement
(11 ) aufweist,
welches dazu ausgestaltet ist, zumindest den Probenträger (4) von der
Heizposition (H) in die Zwischenposition (Z) zurück zu bewegen.
2. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 ,
wobei der Heizdeckel (6), insbesondere entlang einer vertikalen Achse, zwischen einer Ruheposition (R) und der Heizposition (H) hin und her bewegbar ist.
3. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Ladeeinheit (9) zur Ausführung einer Bewegung entlang einer horizontalen Achse zwischen der Einlegeposition (E) und der Zwischenposition (Z) ausgestaltet ist.
4. Vorrichtung (1 ) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,
umfassend zumindest eine Bewegungseinrichtung (7) zur Bewegung des Heizdeckels (3). 5. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 4,
wobei die Bewegungseinrichtung (7) einen, insbesondere elektrischen, Motor, beispielsweise einen Servo- oder Schrittmotor umfasst.
6. Vorrichtung (1 ) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,
wobei das Rückholelement (11 ) zumindest einen Magneten umfasst.
7. Vorrichtung (1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 1 -5,
wobei das Rückholelement (11 ) zumindest ein federndes Element (11 a-1 1 d, insbesondere zumindest eine mechanische Feder, umfasst.
8. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 7,
wobei das zumindest eine federnde Element (1 1 a-11 d) durch eine vertikale Bewegung zumindest des Probenträgers (4) von der Zwischenposition (Z) in die Heizposition (H) derart aus einer Ruhestellung ausgelenkt wird, dass eine vorgebbare Rückstellkraft durch das federnde Element (1 1 a-11 d) zumindest auf den Probenträger (4) ausgeübt wird.
9. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 8,
wobei zumindest der Probenträger (4) vermittels der durch das federnde Element (1 1 a-1 1 d) ausgeübten Rückstellkraft von der Heizposition (H) in die
Zwischenposition (Z) bewegbar ist.
10. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 8 oder 9,
wobei das federnde Element (1 1 a-1 1 d) derart ausgestaltet ist, dass die
Rückstellkraft mindestens doppelt so groß ist wie eine Haftkraft, welche nach der
Temperierung des Probenträgers (4) zwischen dem Heizkörper (3) und dem Probenträger (4) wirkt.
1 1. Vorrichtung (1 ) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,
umfassend eine Detektionseinheit (12) zur Detektion des Vorhandenseins eines
Probenträgers (3) in der Vorrichtung (1 ), insbesondere in der Ladeeinheit (8).
12. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 1 ,
wobei die Detektionseinheit (12) einen Positionsschalter (13), insbesondere einen Lagenendschalter, umfasst.
13. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 12,
wobei der Positionsschalter (13) derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass eine Veränderung der vertikalen Position zumindest des Probenträgers (4) detektierbar ist.
14. Vorrichtung (1 ) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche,
wobei es sich bei der Vorrichtung (1 ) um einen Thermocycler, einen Realtime- Thermocycler, einen Thermoshaker, einen Mikrotiterplatten-Reader, oder einen Inkubator handelt.
15. Automatisierter Laborarbeitsplatz mit einer Vorrichtung (1 ) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche.
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