DE102009029246B4

DE102009029246B4 - Automatisiertes Laborsystem

Info

Publication number: DE102009029246B4
Application number: DE102009029246.2A
Authority: DE
Inventors: Michael DURCHDEWALD; Herbert Schaffert; Thomas Brinz; Torsten Zech; Karl-Heinz Effenberger; Klaus Prescha; Olaf Eistert; Joachim Kumle; Tobias Burk; Roland Emmerich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Fuell Process Sa Ch
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2020-04-23
Anticipated expiration: 2029-09-09
Also published as: GB2473702B; FR2949863B1; GB201014885D0; US20110085410A1; US8684591B2; CH701815A2; CH701815B1; FR2949863A1; GB2473702A; DE102009029246A1

Abstract

Automatisiertes Laborsystem, umfassend- ein Gefäßzuführmagazin (1) zum Zuführen von Gefäßen (2) in eine Gefäßzufuhrposition (3),- einen bewegbaren Gefäßaufnahmetisch (4) zum Aufnehmen und Bewegen eines Gefäßes (2) von der Gefäßzufuhrposition (3) in eine Gefäßfüllposition (5),- einen über dem Gefäßaufnahmetisch (4) angeordneten, bewegbaren Dosiertisch (6) zum Aufnehmen und Bewegen von mindestens zwei, zur Aufnahme von chemischen Stoffen ausgebildeten Dosierbehältern (7-12), wobei die Dosierbehälter (7-11) zum Einfüllen von chemischen Stoffen in ein Gefäß (2) über der Gefäßfüllposition (5) positionierbar sind,- eine unter der Gefäßfüllposition (5) angeordnete Waage (13) zur Bestimmung einer, in ein Gefäß (2) eingefüllten, Stoffmenge,- einen über der Gefäßfüllposition (5) angeordneten Rührer (14) zum Mischen von in ein Gefäß (2) eingefüllten Stoffen.

Description

Automatisiertes Laborsystem
Die vorliegende Erfindung betrifft ein automatisiertes Laborsystem und ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Laborsystems.
Stand der Technik
Bei der Hochdurchsatztechnologie werden ansonsten manuell durchgeführte Synthesen neuer Materialien, Formulierungen oder Werkstoffe automatisiert. Die hierfür eingesetzten Laborsysteme weisen in der Regel verschiedene Dosier-, Misch- und Prozesseinheiten und ermöglichen die Herstellung unterschiedlich zusammengesetzter Proben.
Die DE 197 495 571 und WO 2006/ 054 964 A1 beschreiben jeweils ein Laborsystem basierend auf dem Einsatz eines Roboterarms, der in verschiedene Funktionseinheiten bewegt wird.
Offenbarung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein automatisiertes Laborsystem, umfassend

- ein Gefäßzuführmagazin zum Zuführen von Gefäßen in eine Gefäßzufuhrposition,
- einen bewegbaren Gefäßaufnahmetisch zum Aufnehmen und Bewegen eines Gefäßes von der Gefäßzufuhrposition in eine Gefäßfüllposition,
- einen über dem Gefäßaufnahmetisch angeordneten, bewegbaren Dosiertisch zum Aufnehmen und Bewegen von mindestens zwei, zur Aufnahme von chemischen Stoffen ausgebildeten Dosierbehältern, wobei die Dosierbehälter zum Einfüllen, insbesondere Dosieren, von chemischen Stoffen in ein Gefäß über der Gefäßfüllposition positionierbar sind,
- eine unter der Gefäßfüllposition beziehungsweise einem in der Gefäßfüllposition befindlichen Gefäß angeordnete Waage zur Bestimmung, insbesondere Kontrolle, einer, in ein Gefäß eingefüllten, Stoffmenge,
- einen über der Gefäßfüllposition beziehungsweise einem in der Gefäßfüllposition befindlichen Gefäß angeordneten Rührer zum Mischen von in ein Gefäß eingefüllten Stoffen.

Vorteilhafterweise kann ein solches Laborsystem eine einfache und kostengünstige Automationslösung zur Hochdurchsatzforschung bieten. Durch den Einsatz von bewegbaren Tischen kann - verglichen mit komplexen Robotern und Achssystemen - vorteilhafterweise eine relativ robuste, störungs-unanfällige und kostengünstige Automationslösung bereitgestellt werden.
Weiterhin erfolgt das Einfüllen/Dosieren, Wiegen und Rühren dabei vorteilhafterweise an einer Stelle. Das Gefäß und die darin herzustellende Probe muss somit vorteilhafterweise vom Beginn bis zum Abschluss des Dosierens und Mischens nicht bewegt werden. Weiterhin kann insbesondere jeweils nur ein Gefäß beziehungsweise nur eine Probe bearbeitet werden. Das heißt eine Probe kann entnommen, bearbeitet und danach abgestellt werden. Dies hat den Vorteil, dass eine Positionsangabe des Gefäßes entfallen kann.
Insbesondere kann ein solches automatisiertes Laborsystem ein automatisiertes Synthesereaktorsystem sein.
Das Laborsystem ist vorzugsweise zum Prozessieren von einzelnen Gefäßen ausgebildet.
Der Dosiertisch kann in eine erste Dosierposition, in der ein erster Dosierbehälter über der Gefäßfüllposition positioniert ist, bewegbar sein. Weiterhin kann der Dosiertisch in eine zweite Dosierposition, in der ein zweiter Dosierbehälter über der Gefäßfüllposition positioniert ist, bewegbar sein. Darüber hinaus kann der Dosiertisch in weitere Dosierpositionen, in denen andere Dosierbehälter über der Gefäßfüllposition positioniert sind, bewegbar sein.
Zum Beispiel kann der Dosiertisch mindestens drei, beispielsweise mindestens vier, insbesondere mindestens fünf, Dosierbehälter zur Aufnahme von chemischen Stoffen umfassen. Dabei kann der Dosiertisch in eine dritte Dosierposition, in der ein dritter Dosierbehälter über der Gefäßposition positioniert ist, und/oder in eine vierte Dosierposition, in der ein vierter Dosierbehälter über der Gefäßposition positioniert ist, und/oder in eine fünfte Dosierposition, in der ein fünfter Dosierbehälter über der Gefäßposition positioniert ist, und so weiter, bewegbar sein.
Grundsätzlich können der Gefäßaufnahmetisch und der Dosiertisch unabhängig voneinander als Rundtisch oder als Lineartisch ausgebildet sein.
Im Rahmen einer Ausführungsform der Erfindung ist der Gefäßaufnahmetisch ein Rundtisch und/oder ist der Dosiertisch ein Rundtisch. Durch eine Kombination von zwei Rundtischen ist, insbesondere mit einfachen Drehtischen, eine voll flexible Dosierung von chemischen Stoffen in beliebiger Reihenfolge und damit die Herstellung unterschiedlichsten Proben möglich.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Laborsystem eine Gefäßöffnungsvorrichtung zum Öffnen eines in einer Gefäßöffnungsposition befindlichen Gefäßes. Der Gefäßaufnahmetisch ist hierfür vorzugsweise zum Aufnehmen und Bewegen eines Gefäßes von der Gefäßzufuhrposition in die Gefäßöffnungsposition und/oder von der Gefäßöffnungsposition in die Gefäßfüllposition ausgebildet.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Laborsystem eine Gefäßverschlussvorrichtung zum Verschließen eines in der Gefäßverschlussposition befindlichen Gefäßes. Der Gefäßaufnahmetisch ist hierfür vorzugsweise zum Aufnehmen und Bewegen eines Gefäßes von der Gefäßfüllposition in die Gefäßverschlussposition ausgebildet.
Weiterhin kann der Gefäßaufnahmetisch zum Aufnehmen und Bewegen eines, insbesondere einzelnen, Gefäßes von der Gefäßfüllposition in einer weiteren Bearbeitungsposition ausgebildet sein. Beispielsweise kann in der weiteren Bearbeitungsposition eine Vorrichtung zum Erhitzen und/oder Kühlen und/oder Analysieren des Inhalts eines, insbesondere einzelnen, Gefäßes, angeordnet sein.
Beispielsweise kann es sich bei einer Vorrichtung zum Analysieren, um eine Vorrichtung zum Messen des pH-Wertes und/oder der Viskosität und/oder der Oberflächenspannung und/oder der Trübung und/oder von Partikeln handeln.
Das Laborsystem kann an ein weiteres automatisiertes Laborsystem, beispielsweise an ein gleichartiges automatisiertes Laborsystem oder ein im Wesentlichen gleichartig aufgebautes automatisiertes Laborsystem, angeschlossen sein.
Zum Beispiel kann das Laborsystem an ein weiteres automatisiertes Laborsystem angeschlossen sein, welches

- einen bewegbaren Gefäßaufnahmetisch zum Aufnehmen, insbesondere eines Gefäßes aus einer Verkettungsposition des vorherigen Laborsystems in eine Gefäßzufuhrposition des weiteren Laborsystems, und zum Bewegen eines Gefäßes von einer Gefäßzufuhrposition in eine Gefäßfüllposition,
- einen über dem Gefäßaufnahmetisch angeordneten, bewegbaren Dosiertisch zum Aufnehmen und Bewegen von mindestens zwei, zur Aufnahme von chemischen Stoffen ausgebildeten Dosierbehältern, wobei die Dosierbehälter zum Einfüllen, insbesondere Dosieren, von chemischen Stoffen in ein Gefäß über der Gefäßfüllposition positionierbar sind,
- eine unter der Gefäßfüllposition beziehungsweise einem in der Gefäßfüllposition befindlichen Gefäß angeordnete Waage zur Bestimmung, insbesondere Kontrolle, einer, in ein Gefäß eingefüllten, Stoffmenge, und
- einen über der Gefäßfüllposition beziehungsweise einem in der Gefäßfüllposition befindlichen Gefäß angeordneten Rührer zum Mischen von in ein Gefäß eingefüllten Stoffen, umfasst.

Der Gefäßaufnahmetisch und der Dosiertisch des weiteren Laborsystems können dabei im ähnlich dem ersten Laborsystem ausgebildet sein. Insbesondere kann es sich bei dem Gefäßaufnahmetisch und dem Dosiertisch des weiteren Laborsystems um Rundtische handeln. Der Gefäßaufnahmetisch des weiteren (zweiten) Laborsystems kann beispielsweise ebenfalls an ein noch weiteres (drittes) automatisiertes Laborsystem, beispielsweise an ein gleichartiges automatisiertes Laborsystem oder ein im Wesentlichen gleichartig aufgebautes automatisiertes Laborsystem, angeschlossen sein, und so weiter.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Gefäßaufnahmetisch zum Aufnehmen und Bewegen eines Gefäßes von der Gefäßfüllposition, optional von der weiteren Bearbeitungsposition, in eine Verkettungsposition ausgebildet ist, wobei aus der Verkettungsposition ein Gefäß in ein weiteres Laborsystem überführbar und/oder aus dem weiteren Laborsystem in die Verkettungsposition des vorherige Laborsystem rückführbar ist.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Laborsystem ein Gefäßausgabemagazin zur Aufnahme und/oder zum Sammeln von einer Gefäßausgabeposition aus ausgegebenen Gefäßen. Der Gefäßaufnahmetisch ist hierfür vorzugsweise zum Aufnehmen und Bewegen eines Gefäßes von der Gefäßfüllposition, optional über die weitere Bearbeitungsposition und/oder optional über die Verkettungsposition und/oder optional über die Gefäßverschlussposition, in die Gefäßausgabeposition ausgebildet.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Dosiertisch mindestens eine austauschbare Dosierbehälteraufnahme zur Aufnahme eines Dosierbehälters. Die austauschbare Dosierbehälteraufnahme kann beispielsweise zur Aufnahme von speziellen Feststoffdosierbehältern, insbesondere Pulverdosierbehältern, oder zur Aufnahme von speziellen Flüssigkeitsdosierbehältern ausgebildet sein. Durch Austausch einer austauschbaren Dosierbehälteraufnahme zur Aufnahme eines speziellen Feststoff- oder Flüssigkeitsdosierbehälters gegen eine andere austauschbare Dosierbehälteraufnahme zur Aufnahme eines anderen speziellen Feststoffdosierbehälters oder Flüssigkeitsdosierbehälters kann das Laborsystem auf einfache Weise auf verschiedene spezielle Feststoff- oder Flüssigkeitsdosierbehälter umgerüstet werden.
Alternativ dazu kann der Dosiertisch jedoch auch mindestens eine fest installierte oder auswechselbare Dosierbehälteraufnahme umfassen, welche an verschiedenartig ausgebildete Feststoffdosierbehälter und/oder Flüssigkeitsdosierbehälter anpassbar ist.
Der Rührer des Laborsystems ist vorzugsweise über der Gefäßfüllposition vertikal beweglich angeordnet. Auf diese Weise kann der Rührer nach dem Positionieren eines Gefäßes in der Gefäßfüllposition in das Gefäß hinein bewegt werden, um in dem Gefäß befindliche chemische Stoffe zu Mischen. Anschließend kann der Rührer wieder aus dem Gefäß hinaus bewegt werden und das Gefäß durch Bewegen des Gefäßaufnahmetisches in eine andere Position bewegt werden.
Weiterhin kann das Laborsystem eine Steuervorrichtung zur Steuerung des Gefäßzuführmagazins, des Gefäßaufnahmetischs, des Dosiertischs, der Dosierbehälter, der Waage, des Rührers, optional der Gefäßöffnungsvorrichtung, optional der Gefäßverschlussvorrichtung, optional der in der weiteren Bearbeitungsposition angeordneten Vorrichtung, optional des weitern automatisierten Laborsystems und/oder optional des Gefäßausgabemagazins umfassen.
Darüber hinaus kann das Laborsystem eine Anzeige- und Bedienungsvorrichtung, insbesondere eine manuell bedienbare Anzeige- und Bedienungsvorrichtung, zum Anzeigen von Prozessparametern und zum Bedienen, insbesondere Programmieren, des Laborsystems, insbesondere des Steuergerätes, umfassen.
Das Laborsystem kann in ein Gehäuse integriert sein. Dabei sind das Gefäßzuführmagazin und das optionale Gefäßausgabemagazin und die optional Anzeige- und Bedienungsvorrichtung vorzugsweise von außerhalb des Gehäuses zugänglich.
Weiterhin kann das Gehäuse eine vertikal bewegliche Haube aufweisen. Eine solche Haube kann zum Beispiel erst vertikal nach oben bewegt werden, um das Gehäuse zu öffnen, beispielsweise um darin befindliche Vorrichtungen, beispielsweise Dosierbehälter und/oder Dosierbehälteraufnahmen, zu warten oder auszutauschen, und anschließend vertikal nach unten bewegt werden, um das Gehäuse wieder zu schließen. Insbesondere kann die Haube aus einem durchsichtigen Material ausgebildet sein. Auf diese Weise kann von außen der Bearbeitungsprozess visuell kontrolliert werden. Weiterhin kann die Haube aus einem explosionsresistiven Material ausgebildet sein. Vorteilhafterweise können dadurch in der Nähe des Laborsystems befindliche Personen vor Verletzungen geschützt werden.
Als Gefäß und/oder als Dosierbehälter kann zum Beispiel eine Dosiervorrichtung mit einem Dosierelement eingesetzt werden, deren Dosierelement ein einseitig geöffnetes Vorratsgefäß zur Aufnahme der zu dosierenden Substanzen und einen Stempel aufweist, der axial beweglich ist und die Öffnung des Vorratsgefäßes reversibel verschließt und der vorzugsweise zentral mindestens eine Dosieröffnung zur Dosierung von im Vorratsgefäß vorgelegten Substanzen aufweist, wobei das Vorratsgefäß und/oder der Stempel eine Aufnahme als Angriffspunkt für eine mechanische Greifvorrichtung umfasst. Zum Beispiel kann der Gefäßaufnahmetisch in diese Aufnahme eingreifen.
Weiterhin kann das Vorratsgefäß auf seiner der Öffnung gegenüberliegenden Begrenzungsfläche eine Aufnahme aufweisen. Der Stempel kann mit einem Kolbenschaft verbunden sein, der eine Dosierleitung zur Dosierung von vorgelegten Substanzen aufweist und an dessen dem Stempel abgewandtem Ende die Aufnahme angebracht ist. Der Kolbenschaft kann an seinem dem Stempel abgewandten Ende mit einer austauschbaren Dosiernadel verbunden sein. Der Kolbenschaft kann mit der Dosiernadel durch einen Luer-Lock-Verschluss verbunden sein. Die Aufnahme kann eine Kodierung zur Erkennung des Volumens oder des Durchmessers des zugehörigen Vorratsgefäßes aufweisen.
Derartige Dosiervorrichtungen werden zum Beispiel in den Druckschriften DE 10 2004 030 155 A1 , GB 2 415 423 A , GB 2 415 423 B und US 7,191,917 B2 beschrieben, deren Offenbarung hiermit explizit durch Bezugnahme aufgenommen wird. Durch derartige Dosiervorrichtungen beziehungsweise Spritzen können vorteilhafterweise hochviskose Stoffe dosiert, hergestellt und appliziert werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen automatisierten Laborsystems, welches die folgenden Verfahrensschritte umfasst:

a) Zuführen eines Gefäßes in die Gefäßzufuhrposition, insbesondere durch das Gefäßzuführmagazin,
b) Aufnehmen und Bewegen des Gefäßes von der Gefäßzufuhrposition in die Gefäßfüllposition, insbesondere durch den Gefäßaufnahmetisch,
c) Positionieren eines Dosierbehälters über dem Gefäß in der Gefäßfüllposition, insbesondere durch Bewegen des Dosiertisches, und Einfüllen von chemischen Stoffen aus dem über dem Gefäß positionierten Dosierbehälter in das Gefäß und Bestimmen der in das Gefäß eingefüllten Stoffmenge, insbesondere durch die Waage
d) Mischen der in das Gefäß eingefüllten Stoffe, insbesondere durch den Rührer.

Dabei können die Verfahrensschritte c) und d) sowohl gleichzeitig als auch nacheinander erfolgen.
Insbesondere kann in dem Verfahren jeweils nur ein einzelnes Gefäß prozessiert werden.
Beim Einfüllen in Verfahrensschritt c) kann gezielt eine bestimmte Stoffmenge eingefüllt also zudosiert werden. Ob die bestimmt Stoffmenge tatsächlich in das Gefäß dosiert wurde kann anschließend durch wiegen kontrolliert werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden daher in Verfahrenschritt c) aus dem über dem Gefäß positionierten Dosierbehälter chemische Stoffe in das Gefäß dosiert und die in das Gefäß dosierte Stoffmenge kontrolliert. Das Dosieren kann dabei gravimetrisch und/oder volumetrisch erfolgen. Vorzugsweise werden alle Dosierprozesse durch die Waage kontrolliert.
Insbesondere kann Verfahrensschritt c) mehrere Verfahrensschritte umfassen:

c1) Positionieren eines ersten Dosierbehälters über dem Gefäß in der Gefäßfüllposition, insbesondere durch Bewegen des Dosiertischs in eine erste Dosierposition und Einfüllen von chemischen Stoffen aus dem über dem Gefäß positionierten, ersten Dosierbehälter in das Gefäß und Bestimmen der in das Gefäß aus dem ersten Dosierbehälter eingefüllten Stoffmenge, insbesondere durch die Waage, und
c2) Positionieren eines zweiten Dosierbehälters über dem Gefäß in der Gefäßfüllposition, insbesondere durch Bewegen des Dosiertischs in eine zweite Dosierposition und Einfüllen von chemischen Stoffen aus dem über dem Gefäß positionierten, zweiten Dosierbehälter in das Gefäß und Bestimmen der in das Gefäß aus dem zweiten Dosierbehälter eingefüllten Stoffmenge, insbesondere durch die Waage.

Darüber hinaus können, insbesondere durch Bewegen des Dosiertisches in andere Dosierpositionen, andere Dosierbehälter über dem Gefäß in der Gefäßfüllposition positioniert werden.
Zum Beispiel kann in folgenden Verfahrensschritten c3), c4), c5), und so weiter ein dritter, vierter, fünfter, und so weiter Dosierbehälter über dem Gefäß in der Gefäßfüllposition, insbesondere durch Bewegen des Dosiertischs in eine dritte, vierte, fünfte, und so weiter Dosierposition positioniert werden und chemische Stoffe aus dem über dem Gefäß positionierten, dritten, vierten, fünften, und so weiter Dosierbehälter in das Gefäß eingefüllt werden und die in das Gefäß aus dem dritten, vierten, fünften, und so weiter Dosierbehälter eingefüllte Stoffmenge, insbesondere durch die Waage, bestimmt werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Gefäß während des Verfahrensschritts b), insbesondere durch eine Gefäßöffnungsvorrichtung, geöffnet. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Gefäß in Verfahrensschritt b) von der Gefäßzufuhrposition über eine Gefäßöffnungsposition in die Gefäßfüllposition bewegt wird, wobei das Gefäß in der Gefäßöffnungsposition geöffnet wird.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren weiterhin den Verfahrensschritt: Weiteres Bearbeiten von in das Gefäß eingefüllten Stoffen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Gefäß, insbesondere durch den Gefäßaufnahmetisch, von der Gefäßfüllposition in eine weitere Bearbeitungsposition bewegt wird, wobei die in das Gefäß eingefüllten Stoffe weiter bearbeitet, beispielsweise erhitzt und/oder gekühlt und/oder analysiert, werden. Beispielsweise kann beim Analysieren der pH-Wert und/oder die Viskosität und/oder die Oberflächenspannung und/oder die Trübung und/oder Partikel gemessen werden.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren weiterhin den Verfahrensschritt e): Überführen des Gefäßes in ein weiteres Laborsystem und/oder Rückführen des Gefäßes aus dem weiteren Laborsystem in das vorherige Laborsystem. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Gefäß, insbesondere durch den Gefäßaufnahmetisch, von der Gefäßfüllposition, optional von der weiteren Bearbeitungsposition, in eine Verkettungsposition bewegt wird, wobei das Gefäß in der Verkettungsposition in ein weiteres Laborsystem überführt und/oder aus dem weiteren Laborsystem in das vorherige Laborsystem rückgeführt wird.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren weiterhin den Verfahrensschritt f): Verschließen des Gefäßes, insbesondere durch eine Gefäßverschlussvorrichtung. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Gefäß, insbesondere durch den Gefäßaufnahmetisch, von der Gefäßfüllposition in eine Gefäßverschlussposition bewegt wird, wobei das Gefäß in der Gefäßverschlussposition verschlossen wird.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren weiterhin den Verfahrensschritt g): Aufnehmen und/oder Sammeln von in einer Gefäßausgabeposition ausgegebenen Gefäßen, insbesondere durch ein Gefäßausgabemagazin. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Gefäß, insbesondere durch den Gefäßaufnahmetisch, von der Gefäßfüllposition, optional über die weitere Bearbeitungsposition und/oder optional über die Verkettungsposition und/oder optional über die Gefäßverschlussposition in die Gefäßausgabeposition bewegt wird, wobei das Gefäß aus der Gefäßausgabeposition durch ein Gefäßausgabemagazin aufgenommen und/oder gesammelt wird.
Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren weiterhin den Verfahrensschritt i): Austauschen einer austauschbaren Dosierbehälteraufnahme zur Aufnahme eines speziellen Feststoff- oder Flüssigkeitsdosierbehälters gegen eine andere austauschbare Dosierbehälteraufnahme zur Aufnahme eines anderen speziellen Feststoffdosierbehälters oder Flüssigkeitsdosierbehälters. Auf diese Weise kann das Laborsystem auf einfache und Weise auf verschiedene spezielle Feststoff- oder Flüssigkeitsdosierbehälter umgerüstet werden.
Figurenliste
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen

1 ein Schema zur Veranschaulichung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laborsystems;
2 ein Schema zur Veranschaulichung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laborsystems;
3a eine schematische, perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laborsystems mit geschlossener Haube;
3b eine schematische, perspektivische Ansicht der in 3a gezeigten, dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laborsystems mit geöffneter Haube;
3c eine schematische Draufsicht auf die in den 3a und 3b gezeigte, dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laborsystems; und
4 eine schematische, perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Dosiertisches mit austauschbaren Dosierbehälteraufnahmen.

1 veranschaulicht eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen, automatisierten Laborsystems, welche ein Gefäßzuführmagazin 1 zum Zuführen von in 1 nicht dargestellten, Gefäßen in eine Gefäßzufuhrposition 3, einen bewegbaren, in Form eines Rundtisches ausgebildeten Gefäßaufnahmetisch 4 zum Aufnehmen und Bewegen eines Gefäßes von der Gefäßzufuhrposition 3 in eine Gefäßfüllposition 5, einen über dem Gefäßaufnahmetisch 4 angeordneten, bewegbaren, in Form eines Rundtisches ausgebildeten Dosiertisch 6 umfasst. 1 zeigt, dass der Dosiertisch 6 sechs Dosierbehältern 7-11 zur Aufnahme von chemischen Stoffen aufnehmen und bewegen kann. Dabei sind die Dosierbehälter 7-11 jeweils nacheinander zum Einfüllen von chemischen Stoffen in ein Gefäß über der Gefäßfüllposition 5 positionierbar. 1 deutet an, dass das Laborsystem weiterhin eine Waage 13 zur Bestimmung einer, in ein Gefäß eingefüllten Stoffmenge und einen Rührer 14 zum Mischen von in ein, Gefäß eingefüllten Stoffen umfasst, wobei die Waage 13 unter der Gefäßfüllposition 5 und der Rührer 14 über der Gefäßfüllposition 5 angeordnet ist. 1 zeigt, dass bei einem derartigen Aufbau in Abhängigkeit von der Drehposition des Dosiertisches jeweils nur ein Dosierbehälter 7-11 über der Gefäßfüllposition 5 angeordnet sein kann. Insbesondere zeigt 1 den Dosiertisch 6 in einer ersten Dosierposition in der ein erster Dosierbehälter 7 über der Gefäßfüllposition 5 positioniert ist.
Durch Bewegen, insbesondere Drehen, des Dosiertisches 6 in eine zweite, dritte, vierte, fünfte oder sechste Dosierposition, kann ein zweiter 8, dritter 9, vierter 10, fünfter 11 beziehungsweise sechser 12 Dosierbehälter über der Gefäßfüllposition 5 positioniert werden.
1 zeigt weiterhin, dass das Laborsystem weiterhin eine Gefäßöffnungsvorrichtung 15 zum Öffnen eines in einer Gefäßöffnungsposition 16 befindlichen Gefäßes umfasst. Der Gefäßaufnahmetisch 4 ist dabei zum Aufnehmen und Bewegen eines Gefäßes von der Gefäßzufuhrposition 3 in die Gefäßöffnungsposition 16 und von der Gefäßöffnungsposition 16 in die Gefäßfüllposition 5 ausgebildet.
1 illustriert weiterhin, dass das Laborsystem eine Gefäßverschlussvorrichtung 17 zum Verschließen eines in einer Gefäßverschlussposition 18 befindlichen Gefäßes 2 umfasst. Der Gefäßaufnahmetisch 4 ist dabei zum Aufnehmen und Bewegen eines Gefäßes von der Gefäßfüllposition 5 in die Gefäßverschlussposition 18 ausgebildet.
1 veranschaulicht weiterhin, dass der Gefäßaufnahmetisch 4 zum Aufnehmen und Bewegen eines Gefäßes von der Gefäßfüllposition 5 in eine weiteren Bearbeitungsposition 17 ausgebildet ist. In der weiteren Bearbeitungsposition kann beispielsweise eine Vorrichtung zum Erhitzen und/oder Kühlen und/oder Analysieren des Inhalts eines Gefäßes angeordnet sein.
Weiterhin zeigt 1, dass das Laborsystem ein Gefäßausgabemagazin 21 zur Aufnahme und zum Sammeln von aus einer Gefäßausgabeposition 22 ausgegebenen Gefäßen umfasst. Der Gefäßaufnahmetisch 4 ist dabei zum Aufnehmen und Bewegen eines Gefäßes von der Gefäßfüllposition 5, über die weitere Bearbeitungsposition 17 und über die Gefäßverschlussposition 19 in die Gefäßausgabeposition 22 ausgebildet.
1 veranschaulicht weiterhin, dass alle Dosierschritte 7-12 sowie das Wiegen 13 und Mischen 14 an einer Stelle durchgeführt werden. Alle Prozesse sind so angeordnet, dass die herzustellende Probe und ihr Gefäß nicht bewegt werden müssen bis die Dosierung und Mischung beendet sind. Dabei könne alle Dosierprozesse durch eine Waage kontrolliert werden.
2 veranschaulicht eine zweite Ausführungsform des Laborsystems, in der das Laborsystem an ein weiteres im Wesentlichen gleichartiges, automatisiertes Laborsystem angeschlossen ist. 2 zeigt, dass der Gefäßaufnahmetisch 4 zum Aufnehmen und Bewegen eines Gefäßes von der Gefäßfüllposition 5, über die weitere Bearbeitungsposition 17 in eine Verkettungsposition 20 ausgebildet ist. Aus der Verkettungsposition 20 wird das Gefäß in die Gefäßzufuhrposition 3' des weiteren Laborsystems überführt. 2 zeigt, dass das weiter Laborsystem ebenfalls einen bewegbaren Gefäßaufnahmetisch 4' zum Aufnehmen des Gefäßes aus einer Verkettungsposition 20 des vorherigen Laborsystems in eine Gefäßzufuhrposition 3' und zum Bewegen des Gefäßes von einer Gefäßzufuhrposition 3' in eine Gefäßfüllposition 5', einen über dem Gefäßaufnahmetisch 4' angeordneten, bewegbaren Dosiertisch 6' zum Aufnehmen und Bewegen von sechs zur Aufnahme von chemischen Stoffen ausgebildeten Dosierbehältern 7'-12', eine unter der Gefäßfüllposition 5' angeordnete Waage 13' zur Bestimmung einer, in das Gefäß eingefüllten Stoffmenge, und einen über der Gefäßfüllposition 5' angeordneten Rührer 14' zum Mischen von in ein Gefäß eingefüllten Stoffen, umfasst. 2 zeigt weiterhin, dass die Dosierbehälter 7'-12' des weitern Laborsystems zum Einfüllen von chemischen Stoffen in ein Gefäß über der Gefäßfüllposition 5' positionierbar sind. Das Gefäß kann nach dem Durchlaufen des weitern Laborsystems wieder in das vorherige Laborsystem zurück geführt werden. Das weitere, automatisierte Laborsystem kann jedoch auch wiederum über eine weitere Verkettungsposition 20' an weitere Laborsysteme angeschlossen sein.
Die 3a bis 3c zeigen eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laborsystems. Die 3a und 3b veranschaulichen dabei, dass das Laborsystem weiterhin ein Gefäßausgabemagazin 21 und eine Anzeige- und Bedienungsvorrichtung 26 aufweist und in ein Gehäuse 27a,27b integriert ist, wobei das Gefäßzuführmagazin 1, das Gefäßausgabemagazin 21 und die Anzeige- und Bedienungsvorrichtung 26 von außerhalb des Gehäuses 27a,27b zugänglich sind. Die 3a und 3b zeigen weiterhin, dass das Gehäuse 27a,27b eine vertikal bewegliche, durchsichtige Haube 27b aufweist, welche nach oben bewegt werden kann, um das Gehäuse 27a,27b zu öffnen und nach unten bewegt werden kann, um das Gehäuse 27a,27b zu schließen. Die 3a und 3b zeigen weiterhin, dass spritzenartige Dosiervorrichtungen als Gefäße 2 eingesetzt werden können. Die Gefäße 2 werden dabei im geschlossenen Zustand durch das Gefäßzuführmagazin 1 zugeführt, dann durch die Gefäßöffnungsvorrichtung 15 geöffnet, beispielsweise aufgeschraubt, und nach Vollendung der Bearbeitung durch eine Gefäßverschlussvorrichtung 18 wieder verschlossen. Damit kann vorteilhafterweise auf eine separate Zuführung von Verschlüssen verzichtet werden.
3c illustriert nochmals detailliert, dass das Gefäßzuführmagazin 1 jeweils einzelne Gefäße 2 in eine Gefäßzufuhrposition 3 zuführt. Der bewegbare Gefäßaufnahmetisch 4 nimmt jeweils ein einzelnes Gefäß 2 auf und bewegt dieses von der Gefäßzufuhrposition 3, insbesondere über eine Gefäßöffnungsposition 16, in der das einzelne Gefäß 2 durch eine Gefäßöffnungsvorrichtung 15 geöffnet wird, in eine Gefäßfüllposition 5. Über dem Gefäßaufnahmetisch 4 ist ein bewegbarer Dosiertisch 6 angeordnet, welcher mindestens drei Dosierbehälter 7,8,9,10 aufweist, die durch Bewegen des Dosiertischs 6 jeweils einzeln über der Gefäßfüllposition 5 zum Einfüllen von chemischen Stoffen in ein, einzelnes in der Gefäßfüllposition 5 befindliches Gefäß 2 positionierbar sind. 3c skizziert weiterhin, dass unter der Gefäßfüllposition 5 eine Waage 13 zur Bestimmung einer, in ein einzelnes, in der Gefäßfüllposition 5 befindliches Gefäß 2 eingefüllten Stoffmenge angeordnet ist. 3c zeigt weiterhin, dass über der Gefäßfüllposition 5 ein Rührer 14 zum Mischen von in ein einzelnes, in der Gefäßfüllposition 5 befindliches Gefäß 2 eingefüllten Stoffen. 3c zeigt weiterhin, dass das Laborsystem eine Gefäßverschlussvorrichtung 18 zum Verschließen eines einzelnen, in einer Gefäßverschlussposition 19 befindlichen Gefäßes 2 umfasst, wobei der Gefäßaufnahmetisch 4 zum Aufnehmen und Bewegen eines einzelnen Gefäßes 2 von der Gefäßfüllposition 5 in die Gefäßverschlussposition 19 ausgebildet ist. Zudem zeigt 3c, dass das Laborsystem ein Gefäßausgabemagazin 21 zur Aufnahme und zum Sammeln von aus einer Gefäßausgabeposition 22 ausgegebenen, einzelnen Gefäßen 2 umfasst, wobei der Gefäßaufnahmetisch 4 zum Aufnehmen und Bewegen eines Gefäßes 2 von der Gefäßfüllposition 5, insbesondere über die Gefäßverschlussposition 19, in die Gefäßausgabeposition 22 ausgebildet ist.
4 eine schematische, perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Dosiertisches 6 mit austauschbaren Dosierbehälteraufnahmen 23,24,25,26,27 zur Aufnahme von speziellen Dosierbehältern 7,8,9,10,11. Die beiden vorderen Dosierbehälter 7 und 8 sind unterschiedlich große (80 ml, 200 ml) Pulverdosierbehälter. Der hintere Dosierbehälter 9 ist eine Flüssigkeitsspritze (300 ml). Durch einfachen Austausch der Dosierbehälteraufnahmeplatten 23,24,25 kann vorteilhafterweise von jeder Position aus beliebigen Dosiermittelbehältern dosiert werden. Zum Beispiel können durch Austauschen der Dosierbehälteraufnahmeplatten 23,24,25 aus der gleichen Position sowohl Flüssigkeiten als auch Pulver dosiert werden. Damit kann die Auswahl der chemischen Stoffe sehr flexibel auf die verschiedenste Probenanforderungen angepasst werden.

Claims

Automatisiertes Laborsystem, umfassend - ein Gefäßzuführmagazin (1) zum Zuführen von Gefäßen (2) in eine Gefäßzufuhrposition (3), - einen bewegbaren Gefäßaufnahmetisch (4) zum Aufnehmen und Bewegen eines Gefäßes (2) von der Gefäßzufuhrposition (3) in eine Gefäßfüllposition (5), - einen über dem Gefäßaufnahmetisch (4) angeordneten, bewegbaren Dosiertisch (6) zum Aufnehmen und Bewegen von mindestens zwei, zur Aufnahme von chemischen Stoffen ausgebildeten Dosierbehältern (7-12), wobei die Dosierbehälter (7-11) zum Einfüllen von chemischen Stoffen in ein Gefäß (2) über der Gefäßfüllposition (5) positionierbar sind, - eine unter der Gefäßfüllposition (5) angeordnete Waage (13) zur Bestimmung einer, in ein Gefäß (2) eingefüllten, Stoffmenge, - einen über der Gefäßfüllposition (5) angeordneten Rührer (14) zum Mischen von in ein Gefäß (2) eingefüllten Stoffen.
Laborsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gefäßaufnahmetisch (4) oder der Dosiertisch (6) ein Rundtisch ist.
Laborsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Laborsystem eine Gefäßöffnungsvorrichtung (15) zum Öffnen eines, in einer Gefäßöffnungsposition (16) befindlichen Gefäßes (2) umfasst, wobei der Gefäßaufnahmetisch (4) zum Aufnehmen und Bewegen eines Gefäßes (2) von der Gefäßzufuhrposition (3) in die Gefäßöffnungsposition (16) oder von der Gefäßöffnungsposition (16) in die Gefäßfüllposition (5) ausgebildet ist.
Laborsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gefäßaufnahmetisch (4) zum Aufnehmen und Bewegen eines Gefäßes (2) von der Gefäßfüllposition (5) in eine Verkettungsposition (20) ausgebildet ist, wobei aus der Verkettungsposition (20) ein Gefäß (2) in ein weiteres Laborsystem überführbar ist.
Laborsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Laborsystem ein Gefäßausgabemagazin (21) zur Aufnahme von einer Gefäßausgabeposition (22) aus ausgegebenen Gefäßen (2) umfasst, wobei der Gefäßaufnahmetisch (4) zum Aufnehmen und Bewegen eines Gefäßes von der Gefäßfüllposition (5) in die Gefäßausgabeposition (22) ausgebildet ist.
Laborsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dosiertisch (6) mindestens eine austauschbare Dosierbehälteraufnahme (23,24,25,26,27) zur Aufnahme eines Dosierbehälters (7,8,9,10,11) umfasst.
Verfahren zum Betrieb eines automatisierten Laborsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 6 umfassend die Verfahrensschritte: a) Zuführen eines Gefäßes (2) in die Gefäßzufuhrposition (3), b) Aufnehmen und Bewegen des Gefäßes (2) von der Gefäßzufuhrposition (3) in die Gefäßfüllposition (5) c) Positionieren eines Dosierbehälters (7-12) über dem Gefäß (2) in der Gefäßfüllposition (5) und Einfüllen von chemischen Stoffen aus dem über dem Gefäß (2) positionierten Dosierbehälter (7-12) in das Gefäß (2) und Bestimmen der in das Gefäß (2) eingefüllten Stoffmenge, und d) Mischen der in das Gefäß (2) eingefüllten Stoffe.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrenschritt c) aus dem über dem Gefäß (2) positionierten Dosierbehälter (7-12) chemische Stoffe in das Gefäß (2) dosiert werden und die in das Gefäß (2) dosierte Stoffmenge kontrolliert wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäß (2) während des Verfahrensschritts b) geöffnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin den Verfahrensschritt e): Überführen des Gefäßes (2) in ein weiteres Laborsystem umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin den Verfahrensschritt f): Verschließen des Gefäßes (2) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin den Verfahrensschritt g): Aufnehmen von aus einer Gefäßausgabeposition (22) ausgegebenen Gefäßen (2) umfasst.