DE20116511U1 - Automatic pipetting head has pipette needles driven individually up or down by separate drive mechanisms - Google Patents
Automatic pipetting head has pipette needles driven individually up or down by separate drive mechanismsInfo
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Abstract
Description
09/10/200109/10/2001
Deutsches Gebrauchsmuster
MWG-BIOTECHAG
DE-3223German utility model
MWG-BIOTECHAG
DE-3223
Die Erfindung betrifft einen Pipettierkopf für einen Roboter.The invention relates to a pipetting head for a robot.
Ein Roboter im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung mit einem Handhabungsarm, der in allen drei Dimensionen bewegt werden kann. Ein solcher Roboter ist beispielsweise aus der WO 99/26070 bekannt. Mit diesem Roboter können chemische und/oder biologische Reaktionen durchgeführt werden. An dem Handhabungsarm dieses Roboters ist eine Pipettiemadel angeordnet, mit welcher Probenflüssigkeiten pipettiert werden können. Zudem sind an diesem Roboter unterschiedliche weitere Elemente, wie zum Beispiel ein Thermocycler, eine Reinigungsstation für die Pipettiemadel bzw. eine Einrichtung zum Auswechseln von Pipettenspitzen vorgesehen. Derartige Roboter werden mit unterschiedlichsten Konfigurationen vorgesehen.A robot in the sense of the present invention is a device with a handling arm that can be moved in all three dimensions. Such a robot is known, for example, from WO 99/26070. Chemical and/or biological reactions can be carried out with this robot. A pipette needle is arranged on the handling arm of this robot, with which sample liquids can be pipetted. In addition, various other elements are provided on this robot, such as a thermocycler, a cleaning station for the pipette needle or a device for exchanging pipette tips. Such robots are provided with a wide variety of configurations.
Es gibt Roboter, die zur gleichzeitigen Durchführung mehrerer Experimente ausgebildet sind. Derartige Roboter sind am Handhabungsarm mit einem Pipettierkopf versehen, an dem zum Beispiel acht Pipettiernadein angeordnet sind. Diese Pipettiernadein sind parallel liegend nebeneinander am Pipettierkopf vorgesehen. Beim Absenken dieses bekannten Pipettierkopfes tauchen die Pipettiernadein gleichzeitig in dieThere are robots that are designed to carry out several experiments simultaneously. Such robots are equipped with a pipetting head on the handling arm, on which eight pipetting needles are arranged. These pipetting needles are arranged parallel to one another on the pipetting head. When this well-known pipetting head is lowered, the pipetting needles simultaneously dip into the
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Dipl.-Ing. Markus RejiTiajdj.. · ; ; Pajmerf ·; ;.. ;.. Dipl.-Ing. Udo Söllnej ;j .· ; e-0iail:Jnfo@p3tm2n.cCm '. Dipl.-Phys. BernhardtSänaffl lfiterrifet:Vi/wv/(kmftfaorn··*Dipl.-Ing. Markus RejiTiajdj.. · ; ; Pajmerf ·; ;.. ;.. Dipl.-Ing. Udo Söllnej ;j .· ; e-0iail:Jnfo@p3tm2n.cCm '. Dipl.-Phys. BernhardtSänaffl lfiterrifet:Vi/wv/(kmftfaorn··*
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Probenflüssigkeiten der nebeneinander angeordneten Probengefäße ein. Dies ermöglicht das gleichzeitige Pipettieren von mehreren Probenflüssigkeiten.Sample liquids from the sample vessels arranged next to each other. This enables the simultaneous pipetting of several sample liquids.
Mit diesem bekannten Pipettierkopf ist es jedoch nicht möglich, mit nur einem Teil der vorhandenen Pipettiernadeln zu pipettieren. Es sind Roboter bekannt, die mehrere Handhabungsarme aufweisen, die jeweils mit einer Pipettiernadel versehen sind. Diese einzelnen Handhabungsarme sind an einem gemeinsamen Tragarm angeordnet. Dieser gemeinsame Tragarm ist beispielsweise in X-Richtung beweglich ausgebildet und die einzelnen Handhabungsarme sind voneinander unabhängig in Z-Richtung beweglich ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, beispielsweise mit lediglich drei oder fünf von insgesamt acht vorgesehen Pipettiernadeln zu pipettieren, wodurch die Variabilität gegenüber einem Roboter mit dem oben beschriebenen Pipettierkopf erheblich gesteigert wird. Das Vorsehen mehrerer voneinander unabhängig ansteuerbaren Handhabungsarmen ist jedoch aufwendig und verursacht erhebliche Kosten.However, with this known pipetting head it is not possible to pipette with only some of the existing pipetting needles. Robots are known that have several handling arms, each of which is provided with a pipetting needle. These individual handling arms are arranged on a common support arm. This common support arm is designed to be movable in the X direction, for example, and the individual handling arms are designed to be movable independently of one another in the Z direction. This makes it possible to pipette with just three or five of a total of eight pipetting needles, for example, which significantly increases the variability compared to a robot with the pipetting head described above. However, providing several handling arms that can be controlled independently of one another is complex and causes considerable costs.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Pipettierkopf für einen Roboter zu schaffen, mit welchen parallel mehrere Pipettiervorgänge in unterschiedlicher Anzahl durchführbar sind und der dennoch einfach und damit kostengünstiger als Roboter mit mehreren unabhängig voneinander ansteuerbaren Handhabungsarmen ist.The invention is based on the object of creating a pipetting head for a robot with which several pipetting processes can be carried out in parallel in different numbers and which is nevertheless simple and thus more cost-effective than robots with several independently controllable handling arms.
Die Aufgabe wird durch einen Pipettierkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.The object is achieved by a pipetting head with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims.
Der erfindungsgemäße Pipettierkopf für einen Roboter weist mehrere Halterungen zum Aufnehmen jeweils einer Pipettiernadel auf. Die Halterungen sind jeweils am unteren Ende an einem etwa vertikal ausgerichteten Antriebsrohr angeordnet. Erfindungsgemäß sind die Antriebsrohre mit jeweils einem separaten Antriebsmechanismus zum Verfahren derselben in vertikaler Richtung versehen und die Antriebsmechanismen sind unabhängig voneinander ansteuerbar.The pipetting head for a robot according to the invention has several holders for each holding a pipetting needle. The holders are each arranged at the lower end on an approximately vertically aligned drive tube. According to the invention, the drive tubes are each provided with a separate drive mechanism for moving them in a vertical direction and the drive mechanisms can be controlled independently of one another.
Hierdurch können beliebige Antriebsrohre am Pipettierkopf in eine vorbestimmte untere Endstellung abgesenkt werden. Beim Absenken des Pipettierkopfes tauchenThis allows any drive tube on the pipetting head to be lowered to a predetermined lower end position. When lowering the pipetting head,
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dann lediglich die an den sich in den unteren Endstellungen befindlichen Antriebsrohren angeordneten Pipettiemadeln in Probenflüssigkeiten ein, so dass ein Benutzer frei wählen kann, mit welchen Antriebsrohren und den daran vorgesehenen Pipettiernadeln pipettiert wird. Es besteht daher maximale Variabilität bei der Durchführung der Pipettiervorgänge. Das Vorsehen eines Pipettierkopfes mit individuell beweglichen Antriebsrohren ist im Aufbau wesentlich einfacher und kostengünstiger als das Vorsehen eines Roboters mit entsprechend vielen separat ansteuerbaren Handhabungsarmen. then only the pipette needles arranged on the drive tubes in the lower end positions are inserted into sample liquids, so that a user can freely choose which drive tubes and the pipette needles provided on them are used for pipetting. This means that there is maximum variability when carrying out the pipetting processes. Providing a pipette head with individually movable drive tubes is much simpler and more cost-effective in terms of construction than providing a robot with a corresponding number of separately controllable handling arms.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist am Pipettierkopf eine Verriegelungseinrichtung zum Verriegeln der Antriebsrohre vorgesehen, die sich in der unteren Endstellung befinden, wobei durch die Verriegelungseinrichtung eine Bewegung der Antriebsrohre nach oben im Pipettierkopf verhindert wird. Durch diese Verriegelungseinrichtung bildet der Pipettierkopf somit einen Art starren Kamm, wobei jedes in die untere Endstellung abgesenkte Antriebsrohr eine Zacke des Kammes bildet. Die Anordnung der Zacken ist variabel, da im entriegelten Zustand die einzelnen Antriebsrohre nach Belieben nach oben und nach unten bewegt werden können.According to a preferred embodiment of the present invention, a locking device is provided on the pipetting head for locking the drive tubes that are in the lower end position, whereby the locking device prevents the drive tubes from moving upwards in the pipetting head. This locking device thus makes the pipetting head a type of rigid comb, whereby each drive tube lowered into the lower end position forms a tooth of the comb. The arrangement of the teeth is variable, since in the unlocked state the individual drive tubes can be moved up and down as desired.
Die Erfindung wird nachfolgend näher beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. In denen zeigen:The invention is explained in more detail below by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Pipettierkopf, der an einem Handhabungsarm befestigt ist, in perspektivischer Ansicht,Fig. 1 shows a pipetting head according to the invention, which is attached to a handling arm, in perspective view,
Fig. 2 bis 4 jeweils wesentliche Elemente des Pipettierkopfs in perspektivischer Ansicht, undFig. 2 to 4 show essential elements of the pipetting head in perspective view, and
Fig. 5 schematisch einen Roboter mit dem erfindungsgemäßen Pipettierkopf.Fig. 5 shows schematically a robot with the pipetting head according to the invention.
Der erfindungsgemäße Pipettierkopf 1 ist zur Verwendung an einem Roboter 2 (Fig. 5) vorgesehen. Der Roboter weist einen Handhabungsarm 3 auf, der aus einer Tragstange 4 und einer Führungsstange 5 ausgebildet ist. Der vertikal angeordnete Handhabungsarm 3 wird von einem horizontalen Tragarm 6 gehalten. Der Tragarm 6 ist in X-Richtung verfahrbar und der Handhabungsarm 3 kann am Tragarm 6 in Z-The pipetting head 1 according to the invention is intended for use on a robot 2 (Fig. 5). The robot has a handling arm 3, which is formed from a support rod 4 and a guide rod 5. The vertically arranged handling arm 3 is held by a horizontal support arm 6. The support arm 6 can be moved in the X direction and the handling arm 3 can be moved on the support arm 6 in the Z direction.
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Richtung und in Y-Richtung bewegt werden. Am unteren Ende des Handhabungsarmes 3 ist der Pipettierkopf 1 befestigt.direction and in Y direction. The pipetting head 1 is attached to the lower end of the handling arm 3.
Der Pipettierkopf weist einen Tragbügel 7 auf, der an der Tragstange 4 und der Führungsstange 5 befestigt ist (Fig. 2). Der Tragbügel 7 weist an seinen Endbereichen zwei nach unten vorstehende Befestigungsstifte 8 auf, an welchen ein Tragkörper 9 elastisch aufgehängt ist, so dass der Tragkörper 9 bzgl. des Tragbügels 7 um ein vorbestimmtes Spiel gegen die Wirkung einer Feder (nicht dargestellt) nach unten bewegt werden kann. An dem Tragkörper sind seitlich zwei Eingriffselemente 39 befestigt, die jeweils einen nach außen vorstehenden Vorsprung 40 aufweisen. Die Funktion der Eingriffselemente 39 wird unten näher erläutert.The pipetting head has a support bracket 7 which is attached to the support rod 4 and the guide rod 5 (Fig. 2). The support bracket 7 has two downwardly projecting fastening pins 8 at its end areas, on which a support body 9 is elastically suspended so that the support body 9 can be moved downwards with respect to the support bracket 7 by a predetermined amount of play against the action of a spring (not shown). Two engagement elements 39 are attached to the side of the support body, each of which has an outwardly projecting projection 40. The function of the engagement elements 39 is explained in more detail below.
Am Tragkörper 9 ist eine erste Platte 10 befestigt, die sich etwa vom Bereich des unteren Randes des Tragbügels 7 bis ein Stück unterhalb des Tragkörpers 9 und etwa über die gesamte Breite des Tragkörpers 9 erstreckt. An der ersten Platte 10 ist mittels Abstandshalter 11 eine zweite Platte 12 befestigt (Fig. 3).A first plate 10 is attached to the support body 9 and extends approximately from the area of the lower edge of the support bracket 7 to a little below the support body 9 and approximately over the entire width of the support body 9. A second plate 12 is attached to the first plate 10 by means of spacers 11 (Fig. 3).
In dem Bereich zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte sind obere Führungsösen 13 und untere Führungsösen 14 angeordnet (Fig. 2). Die Führungsösen 13, 14 sind an der ersten Platte 10 befestigt. Es sind jeweils acht obere Führungsösen 13 und acht untere Führungsösen 14 vorgesehen. Die oberen und unteren Führungsösen 13, 14 sind in zwei Reihen mit jeweils gleichen Abstand zwischen benachbarten Führungsösen derart angeordnet, dass sich jeweils eine obere Führungsöse 13 in vertikaler Flucht über einer unteren Führungsöse 14 befindet. Es wird jeweils eine obere und eine untere Führungsöse 13, 14 von einem Antriebsrohr 15 durchsetzt, das in den Führungsösen 13, 14 verschieblich gelagert ist. In den Bereichen zwischen jeweils einer oberen und unteren Führungsöse 13, 14 werden die Antriebsrohre 15 jeweils durch eine Rollenanordnung geführt, die aus einem Antriebsrad 16 und einem Führungsrad 17 ausgebildet ist. Die Antriebsrohre 15 werden jeweils im Bereich zwischen einem der Antriebsräder 16 und einem der Führungsräder 17 hindurch geführt, so dass zwischen dem jeweiligen Antriebsrohr 15 und den beiden Rädern 16, 17 ein Reibschluss besteht. Die Antriebsräder 16 und Führungsräder 17In the area between the first plate and the second plate, upper guide eyes 13 and lower guide eyes 14 are arranged (Fig. 2). The guide eyes 13, 14 are fastened to the first plate 10. Eight upper guide eyes 13 and eight lower guide eyes 14 are provided. The upper and lower guide eyes 13, 14 are arranged in two rows with the same distance between adjacent guide eyes in such a way that an upper guide eyelet 13 is in vertical alignment above a lower guide eyelet 14. An upper and a lower guide eyelet 13, 14 is penetrated by a drive tube 15 which is slidably mounted in the guide eyes 13, 14. In the areas between an upper and lower guide eyelet 13, 14, the drive tubes 15 are each guided by a roller arrangement which is formed from a drive wheel 16 and a guide wheel 17. The drive tubes 15 are each guided in the area between one of the drive wheels 16 and one of the guide wheels 17, so that there is a frictional connection between the respective drive tube 15 and the two wheels 16, 17. The drive wheels 16 and guide wheels 17
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sind jeweils auf einer Welle 18 gelagert, die paarweise jeweils von den Bügeln 19 gehalten werden.are each mounted on a shaft 18, which is held in pairs by the brackets 19.
Die Wellen 18 der Antriebsräder 16 erstrecken sich durch Öffnungen in der ersten Platte 10 hindurch (Fig. 3), wobei an den in Richtung zum Tragkörper 9 vorstehenden Enden der Wellen 18 Antriebseinheiten 20 befestigt sind. Die Antriebseinheit 20 ist aus einem Elektromotor 21 und aus einer elastischen Kupplung 22 ausgebildet, die mit einer der Wellen 18 verbunden ist. Diese Antriebseinheiten 20 sind in entsprechenden Bohrungen im Tragkörper 9 angeordnet (Fig. 4). Die Antriebswellen 18 werden jeweils von einem der Elektromotoren 21 über eine der Kupplungen 22 derart angetrieben, dass eines der Antriebsrohre 15 vertikal nach oben oder unten verfahren wird.The shafts 18 of the drive wheels 16 extend through openings in the first plate 10 (Fig. 3), with drive units 20 being attached to the ends of the shafts 18 that protrude in the direction of the support body 9. The drive unit 20 is formed from an electric motor 21 and an elastic coupling 22 that is connected to one of the shafts 18. These drive units 20 are arranged in corresponding holes in the support body 9 (Fig. 4). The drive shafts 18 are each driven by one of the electric motors 21 via one of the couplings 22 in such a way that one of the drive tubes 15 is moved vertically up or down.
Die Antriebsrohre 15 sind jeweils als langgestreckte Röhrchen ausgebildet, die an ihrem oberen Ende mit einem zylinderförmigen Anschlagkörper 23 versehen sind.The drive tubes 15 are each designed as elongated tubes which are provided with a cylindrical stop body 23 at their upper end.
Die Anschlagkörper 23 sind mit einer Bohrung versehen, an der jeweils ein Schlauch 24 mündet. Die Schläuche 24 sind mit einer Pipettierpumpe (nicht dargestellt) zum Pipettieren von Probeflüssigkeiten verbunden. Am unteren Ende der Antriebsrohre 15 ist jeweils eine zylinderförmige Halterung 25 zum Aufnehmen jeweils einer Pipettiernadel 26 befestigt. Parallel zu den Antriebsrohren 15 sind jeweils aus dünnen Draht ausgebildete Führungsbügel 27 vorgesehen, die an ihrem unteren Ende abgewinkelt und mittels einer Öse an der Halterung 25 befestigt sind. Die Führungsbügel sind in entsprechenden Bohrungen im Tragkörper 9 geführt, so dass sie die Antriebsrohre gegen ein Verdrehen beim Verfahren derselben nach oben bzw. unten sichern.The stop bodies 23 are provided with a bore into which a hose 24 opens. The hoses 24 are connected to a pipetting pump (not shown) for pipetting sample liquids. A cylindrical holder 25 for holding a pipetting needle 26 is attached to the lower end of each drive tube 15. Guide brackets 27 made of thin wire are provided parallel to the drive tubes 15, which are angled at their lower end and attached to the holder 25 by means of an eyelet. The guide brackets are guided in corresponding bores in the support body 9 so that they secure the drive tubes against twisting when they are moved up or down.
Die Pipettiernadel 26 und die Führungsbügel 27 sind vorzugsweise aus einem elektrisch leitendem Metall ausgebildet, so dass an sie ein elektrisches Messsignal zum Detektieren der Höhe eines Flüssigkeitspegels angelegt werden kann.The pipetting needle 26 and the guide brackets 27 are preferably made of an electrically conductive metal so that an electrical measuring signal can be applied to them to detect the height of a liquid level.
Die erste und zweite Platte 10, 12 weisen jeweils an ihrem unteren Randbereich benachbart zu jeweils einem Antriebsrohr 15 eine untere Lichtschrankenbohrung 28 auf (Fig. 3). Oberhalb des Bereiches der Antriebseinheiten 20 sind in der ersten und zweiten Platte 10, 12 obere Lichtschrankenbohrungen 29 ausgebildet. Die Bohrun-The first and second plates 10, 12 each have a lower light barrier hole 28 at their lower edge area adjacent to a drive tube 15 (Fig. 3). Above the area of the drive units 20, upper light barrier holes 29 are formed in the first and second plates 10, 12. The holes
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gen 28 und 29 sind in der ersten und zweiten Platte 10, 12 jeweils paarweise einander gegenüberliegend angeordnet, wobei in den Bohrungen der ersten Platte 10 Lichtquellen, wie zum Beispiel Leuchtdioden (nicht dargestellt) und in der zweiten Platte 12 Lichtdetektoren, wie zum Beispiel Fotosensoren (nicht dargestellt), zur Ausbildung jeweils einer Lichtschranke angeordnet sind. Es ist somit für jedes Antriebsrohr 15 eine untere und eine obere Lichtschranke vorgesehen, wobei die Lichtstrahlen der unteren Lichtschranken unterbrochen werden, wenn sich die Halterung 25 des jeweiligen Antriebsrohrs 15 im Bereich der unteren Lichtschranke befindet und die Lichtstrahlen der oberen Lichtschranken werden unterbrochen, wenn sich der Anschlagkörper 23 im Bereich der jeweiligen oberen Lichtschranke befindet.gen 28 and 29 are arranged in pairs opposite one another in the first and second plates 10, 12, with light sources such as light-emitting diodes (not shown) being arranged in the holes in the first plate 10 and light detectors such as photosensors (not shown) being arranged in the second plate 12 to form a light barrier. A lower and an upper light barrier are thus provided for each drive tube 15, with the light beams of the lower light barriers being interrupted when the holder 25 of the respective drive tube 15 is in the area of the lower light barrier and the light beams of the upper light barriers being interrupted when the stop body 23 is in the area of the respective upper light barrier.
Wenn die Antriebsrohre 15 nach unten bewegt werden, wird somit eine untere Endstellung der Antriebsrohre 15 durch Unterbrechung der oberen Lichtschranke mittels des Anschlagkörpers 23 festgestellt. Werden die Antriebsrohre nach oben bewegt, so wird eine obere Endstellung der Antriebsrohre durch Unterbrechung der unteren Lichtschranke mittels der Halterung 25 festgestellt.If the drive tubes 15 are moved downwards, a lower end position of the drive tubes 15 is determined by interrupting the upper light barrier by means of the stop body 23. If the drive tubes are moved upwards, an upper end position of the drive tubes is determined by interrupting the lower light barrier by means of the holder 25.
Zwischen der ersten Platte 10 und der zweiten Platte 12 befindet sich an deren oberen Randbereich ein Verriegelungsschieber 30, der aus einem langgestreckten quaderförmigen Körper ausgebildet ist, wobei an dem Verriegelungsschieber 30 eine sich in Längsrichtung des Verriegelungsschiebers 30 erstreckende Öffnung 31 ausgebildet ist (Fig. 3). Diese Öffnung 31 weist eine minimale lichte Weite auf, die geringfügig größer als die Dicke der Antriebsrohre 15 ist. In regelmäßigen Abständen, die den Abständen zwischen den einzelnen Antriebsrohren 15 entsprechen, weist die Öffnung 31 erweiterte Bereiche 32 auf, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Bohrungen mit einem Durchmesser ausgebildet sind, der etwas größer als der Durchmesser der Anschlagkörper 23 ist. Der Verriegelungsschieber 30 ist mittels Führungskörper 38 in Führungslöchern 37 horizontal verschieblich gelagert. Die Führungslöcher 37 sind in der ersten und zweiten Platte 10, 12 eingebracht. Der Verriegelungsschieber 30 wird von einem weiteren Motor 33 über ein Antriebsrad 34, das mittels eines Exzenterstiftes 35 in ein vertikal am Verriegelungsschieber 30 ausgebildetes Langloch eingreift, angetrieben. Hierdurch kann der Verriegelungsschieber über eine Wegstrecke verschoben werden, die etwa dem halben Abstand zweier be-Between the first plate 10 and the second plate 12, at the upper edge area thereof, there is a locking slide 30 which is formed from an elongated cuboid-shaped body, with an opening 31 extending in the longitudinal direction of the locking slide 30 being formed on the locking slide 30 (Fig. 3). This opening 31 has a minimum clear width which is slightly larger than the thickness of the drive tubes 15. At regular intervals which correspond to the distances between the individual drive tubes 15, the opening 31 has expanded areas 32 which, in the present embodiment, are designed as holes with a diameter which is slightly larger than the diameter of the stop bodies 23. The locking slide 30 is mounted so as to be horizontally displaceable in guide holes 37 by means of guide bodies 38. The guide holes 37 are made in the first and second plates 10, 12. The locking slide 30 is driven by a further motor 33 via a drive wheel 34, which engages by means of an eccentric pin 35 in a slot formed vertically on the locking slide 30. This allows the locking slide to be moved over a distance which is approximately half the distance between two
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nachbarter Antriebsrohre 15 entspricht. In einer ersten Endstellung (entriegelte Stellung) des Verriegelungsschiebers 30 befinden sich die Antriebsrohre 15 jeweils etwa zentrisch in den erweiterten Bereichen 32 und in der anderen Endstellung (verriegelte Stellung) in den Bereichen der Öffnung 31, deren lichte Weite nur geringfügig größer als die Dicke der Antriebsrohre 15 ist.adjacent drive tubes 15. In a first end position (unlocked position) of the locking slide 30, the drive tubes 15 are each located approximately centrally in the expanded areas 32 and in the other end position (locked position) in the areas of the opening 31, the clear width of which is only slightly larger than the thickness of the drive tubes 15.
In der entriegelten Stellung des Verriegelungsschiebers 30 können die Anschlagkörper 23 die Öffnungen 31 durch jeweils einen erweiterten Bereich 32 passieren. In der verriegelten Stellung des Verriegelungsschieber 30 können die Anschlagkörper 23 die Öffnungen 31 nicht passieren, da der Durchmesser der Anschlagkörper 23 größer als die minimale lichte Weite der Öffnung 31 ist.In the unlocked position of the locking slide 30, the stop bodies 23 can pass through the openings 31 through an enlarged area 32. In the locked position of the locking slide 30, the stop bodies 23 cannot pass through the openings 31 because the diameter of the stop bodies 23 is larger than the minimum clear width of the opening 31.
In der unteren Endstellung der Antriebsrohre 15 befinden sich die Anschlagkörper 23 jeweils unmittelbar unterhalb des Verriegelungsschiebers 30. Ist der Verriegelungsschieber 30 in der verriegelten Stellung angeordnet, so sind die Antriebsrohre 15 gegen eine Bewegung nach oben verriegelt.In the lower end position of the drive tubes 15, the stop bodies 23 are each located directly below the locking slide 30. If the locking slide 30 is arranged in the locked position, the drive tubes 15 are locked against an upward movement.
Die Antriebseinheiten 20 des erfindungsgemäßen Pipettierkopfes 1 sind individuell ansteuerbar, so dass beliebige Antriebsrohre in die untere Endstellung verfahren werden können. In der unteren Endstellung werden sie von dem oben erläuterten Verriegelungsmechanismus verriegelt. Diese in der unteren Endstellung verriegelten Antriebsrohre stehen mit ihren Pipettiemadeln wesentlich weiter nach unten vor als die Pipettiemadeln 26 der übrigen Antriebsrohre, die vorzugsweise in der oberen Endstellung angeordnet sind. Beim Absenken des Pipettierkopfes 1 zum Pipettieren von Probenflüssigkeit tauchen somit lediglich die Pipettiemadeln 26 der sich in der unteren Endstellung befindlichen Antriebsrohre 15 in die jeweiligen Probenflüssigkeiten enthaltenden Probengefäße ein. Diese Probengefäße sind üblicherweise als Ausnehmungen in Mikrotiterplatten ausgebildet, die alle auf gleicher Höhe angeordnet sind.The drive units 20 of the pipetting head 1 according to the invention can be controlled individually, so that any drive tubes can be moved to the lower end position. In the lower end position they are locked by the locking mechanism explained above. These drive tubes locked in the lower end position protrude with their pipette needles significantly further downwards than the pipette needles 26 of the other drive tubes, which are preferably arranged in the upper end position. When the pipetting head 1 is lowered to pipette sample liquid, only the pipette needles 26 of the drive tubes 15 in the lower end position dip into the respective sample vessels containing sample liquids. These sample vessels are usually designed as recesses in microtiter plates, which are all arranged at the same height.
Mit dem erfindungsgemäßen Pipettierkopf können somit die acht Pipettiemadeln 26 individuell zu einem Kamm mit eins bis acht Spitzen eingestellt werden. Der erfindungsgemäße Pipettierkopf 1 ist sehr vorteilhaft, da er an bestehende Roboter, dieWith the pipetting head according to the invention, the eight pipetting needles 26 can be individually adjusted to form a comb with one to eight tips. The pipetting head 1 according to the invention is very advantageous because it can be adapted to existing robots that
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lediglich einen Handhabungsarm aufweisen, einfach nachgerüstet werden kann und deren Funktionalität erheblich erweitert. Zudem ist das Vorsehen eines erfindungsgemäßen Pipettierkopfes wesentlich günstiger als die Ausbildung eines Roboters mit mehreren voneinander unabhängigen angetriebenen Handhabungsarmen. Dies gilt insbesondere, wenn eine größere Anzahl, wie zum Beispiel acht Handhabungsarme vorzusehen wärenonly have one handling arm, can be easily retrofitted and their functionality is significantly expanded. In addition, the provision of a pipetting head according to the invention is much cheaper than the design of a robot with several independently driven handling arms. This applies in particular if a larger number, such as eight handling arms, are to be provided.
Das oben beschrieben Ausführungsbeispiel weist Pipettiernadeln 26 auf, die für einen mehrfachen Gebrauch vorgesehen sind. Diese Pipettiernadeln werden zwischen den einzelnen Pipettiervorgängen gewaschen. Anstelle dieser Pipettiernadeln können an den Halterungen 25 Adapter zum Aufnehmen von Pipettenspitzen befestigt werden, wobei diese Pipettenspitzen nach jedem Pipettiervorgang automatisch ausgewechselt werden.The embodiment described above has pipetting needles 26 which are intended for multiple use. These pipetting needles are washed between the individual pipetting processes. Instead of these pipetting needles, adapters for holding pipette tips can be attached to the holders 25, with these pipette tips being automatically replaced after each pipetting process.
Zum Auswechseln der Pipettenspitzen werden zunächst Pipettenspitzen mit einer an sich bekannten Abstreifeinrichtung von den jeweiligen Adaptern abgestreift. Danach werden auf die freien Adapter saubere Pipettenspitzen aufgesetzt, wobei dies durch Absenken der Adapter in entsprechende Pipettenspitzen erfolgt.To replace the pipette tips, the pipette tips are first stripped from the respective adapters using a known stripping device. Clean pipette tips are then placed on the free adapters by lowering the adapters into the corresponding pipette tips.
Das Absenken der Adapter kann auf zwei verschiedene Methoden erfolgen. Gemäß der ersten Methode wird der Pipettierkopf 1 durch eine entsprechende Bewegung des Handhabungsarmes 3 abgesenkt, bis die Adapter in entsprechend angeordnete Pipettenspitzen eintauchen. Da jedoch zum Eintauchen bzw. Einstecken der Adapter in die Pipettenspitzen erhebliche Kräfte notwendig sind, die proportional zur Anzahl der auszuwechselnden Pipettenspitzen sind, könnten beim Aufstecken mehrerer Pipettenspitzen auf den Handhabungsarm Kräfte ausgeübt werden, die dessen Betrieb beeinträchtigen würden. Deshalb wird die erste Methode nur zum Aufstecken einer geringen Anzahl von Pipettenspitzen verwendet, vorzugsweise lediglich zum Aufstekken von einer einzigen Pipettenspitze.The adapters can be lowered in two different ways. According to the first method, the pipetting head 1 is lowered by a corresponding movement of the handling arm 3 until the adapters are immersed in correspondingly arranged pipette tips. However, since immersing or inserting the adapters into the pipette tips requires considerable forces that are proportional to the number of pipette tips to be replaced, attaching several pipette tips could exert forces on the handling arm that would impair its operation. Therefore, the first method is only used for attaching a small number of pipette tips, preferably only for attaching a single pipette tip.
Gemäß der zweiten Methode wird der Pipettierkopf mit den Adaptern zunächst unmittelbar oberhalb von sauberen Pipettenspitzen durch eine Bewegung des Handhabungsarmes 3 angeordnet. Danach wird mittels einer Betätigungseinrichtung, die anAccording to the second method, the pipetting head with the adapters is first positioned directly above clean pipette tips by a movement of the handling arm 3. Then, by means of an actuating device, which is attached to
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den Vorsprüngen 40 der Eingriffselemente 39 angreift der Tragkörper 9 derart abgesenkt, dass die Adapter in die Pipettenspitzen eintauchen. Hierbei wird der Tragkörper 9 durch das oben beschriebene Spiel gegenüber dem Tragbügel 8 bewegt, wobei der Tragarm mit lediglich geringen Kräften beaufschlagt wird. Dieses Verfahren ist in der Deutschen Patentanmeldung DE 100 40 849 bzw. in der internationalen Patentanmeldung PCT/EP 01/08714 beschrieben. Auf diese beiden Anmeldung wird vollinhaltlich Bezug genommen.the projections 40 of the engagement elements 39 engage the support body 9 is lowered in such a way that the adapters dip into the pipette tips. The support body 9 is moved relative to the support bracket 8 by the play described above, with only small forces being applied to the support arm. This method is described in the German patent application DE 100 40 849 and in the international patent application PCT/EP 01/08714. Reference is made to both of these applications in their entirety.
Die erste Methode wird verwendet, um einzelne bestimmte Pipettenspitzen aufzunehmen, die beliebig verteilt in einem vorbestimmten Lager von Pipettenspitzen angeordnet sein können. Hierbei wird die Kraft, mit welcher der Adapter in die Pipettenspitze gesteckt wird, im wesentlichen durch das Gewicht des Tragkörpers erzeugt. Die zweite Methode wird angewandt, um mehrere Pipettenspitzen aufzunehmen.The first method is used to accommodate individual pipette tips, which can be randomly distributed in a predetermined storage of pipette tips. The force with which the adapter is inserted into the pipette tip is essentially generated by the weight of the support body. The second method is used to accommodate several pipette tips.
Der Abstand der einzelnen Antriebsrohre 15 entspricht dem üblichen Abstand der Probengefäße einer Pipettierplatte. Im Rahmen der Erfindung ist es selbstverständlich auch möglich, den Pipetterkopf 1 mit einer Verstelleinrichtung zu versehen, mit welcher der Abstand der einzelnen Antriebsrohre verstellt werden kann. Eine solche Verstelleinrichtung ist beispielsweise aus der PCT/EP 01/00811 bekannt, auf die vollThe distance between the individual drive tubes 15 corresponds to the usual distance between the sample vessels of a pipetting plate. Within the scope of the invention, it is of course also possible to provide the pipette head 1 with an adjustment device with which the distance between the individual drive tubes can be adjusted. Such an adjustment device is known, for example, from PCT/EP 01/00811, to which full
20 inhaltlich Bezug genommen wird.20 is referred to in terms of content.
Die Erfindung ist oben anhand eines Ausführungsbeispiels mit acht Antriebsrohren beschrieben. Im Rahmen der Erfindung ist es selbstverständlich auch möglich, einen erfindungsgemäßen Pipettierkopf mit mehr oder weniger als acht Antriebsrohre vorzusehen. Als Detektoren zum Feststellen der unteren und der oberen Endstellung werden bei dem oben beschrieben Ausführungsbeispiel Lichtschranken verwendet. Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, mechanische Schalter, die durch entsprechende an den Antriebsrohren vorgesehene Anschläge betätigt werden, zu verwenden. The invention is described above using an embodiment with eight drive tubes. Within the scope of the invention, it is of course also possible to provide a pipetting head according to the invention with more or fewer than eight drive tubes. In the embodiment described above, light barriers are used as detectors for determining the lower and upper end positions. Within the scope of the invention, it is also possible to use mechanical switches that are actuated by corresponding stops provided on the drive tubes.
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Claims (9)
mehreren Halterungen (25) zum Aufnehmen jeweils einer Pipettiernadel (26), wobei die Halterungen (25) jeweils am unteren Ende an eines etwa vertikal ausgerichteten Antriebsrohr (15) angeordnet sind, und
die Antriebsrohre (15) jeweils mit einem Antriebsmechanismus (16, 20) zum Verfahren derselben in vertikaler Richtung versehen sind und die Antriebsmechanismen (16, 20) unabhängig voneinander ansteuerbar sind. 1. Pipetting head for a robot, with
a plurality of holders ( 25 ) for each receiving a pipetting needle ( 26 ), wherein the holders ( 25 ) are each arranged at the lower end of an approximately vertically aligned drive tube ( 15 ), and
the drive tubes ( 15 ) are each provided with a drive mechanism ( 16 , 20 ) for moving them in the vertical direction and the drive mechanisms ( 16 , 20 ) can be controlled independently of one another.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE20116511U DE20116511U1 (en) | 2001-10-09 | 2001-10-09 | Automatic pipetting head has pipette needles driven individually up or down by separate drive mechanisms |
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| DE20116511U DE20116511U1 (en) | 2001-10-09 | 2001-10-09 | Automatic pipetting head has pipette needles driven individually up or down by separate drive mechanisms |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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