DE60125038T2

DE60125038T2 - Vorrichtung und verfahren für den transport von titierplatten

Info

Publication number: DE60125038T2
Application number: DE60125038T
Authority: DE
Inventors: E. Jessica Alexandria BARZILAI; R. Donald San Jose SANDELL
Original assignee: Applera Corp
Current assignee: Applied Biosystems LLC
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2021-06-29
Also published as: CA2382513A1; JP3727306B2; JP2004502181A; WO2002002235A2; US20040166022A1; EP1294486A2; US6719949B1; DE60125038D1; ATE347444T1; EP1294486B1; US20110300622A1; CA2382513C; WO2002002235A3; US20160266159A1; AU7302501A; AU762131B2; US9347963B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Transport von Probenbehälter-Tabletts. Bei bestimmten Ausführungsformen bringt die Vorrichtung Probenbehälter-Tabletts in eine Heizvorrichtung und entfernt die Probenbehälter-Tabletts aus dieser.
Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Das biologische Testen ist zu einem wichtigen Werkzeug bei der Feststellung und Überwachung von Krankheiten geworden. Auf dem biologischen Testgebiet wird in vielen Fällen eine periodische thermische Beaufschlagung verwendet, um Nukleinsäuren zu verstärken, beispielsweise um Polymerase-Kettenreaktionen (PCR) und andere Reaktionen auszuführen.
Es ist wünschenswert, den Durchsatz derartiger biologischer Tests zu vergrößern. Ein Verfahren zur Vergrößerung des Durchsatzes besteht in einer Echtzeit-Detektions-Fähigkeit während der periodischen thermischen Beaufschlagung. Die Bereitstellung einer Echtzeit-Detektion vergrößert den Wirkungsgrad des biologischen Testens, weil die Proben getestet werden können, während sie sich in der Vorrichtung zur periodischen thermischen Beaufschlagung befinden und daher keine Entfernung des Probenbehälter-Tabletts vor dem Testen der Proben erforderlich ist. Ein zusätzliches Verfahren zur Vergrößerung des Durchsatzes von biologischen Testverfahren besteht in dem automatischen Laden von Probenbehälter-Tabletts in die Heizvorrichtung der Durchführung eines Heizvorganges, wie zum Beispiel der periodischen thermischen Beaufschlagung, und der nachfolgenden automatischen Entfernung des Probenbehälter-Tabletts unter Verwendung eines Roboter-Mechanismus. Vorhandene Roboter-Mechanismen sind jedoch nicht besonders für Vorrichtungen mit periodischer thermischer Beaufschlagung mit Echtzeit-Detektions-Einheiten geeignet. Insbesondere sind vorhandene Roboter-Mechanismen nicht besonders für den Zugang an die Vorrichtung zur periodischen thermischen Beaufschlagung ohne Störung der Detektions-Einheiten konfiguriert.
Es ist wünschenswert, eine Probenbehälter-Tablett-Manipulations-Vorrichtung und ein Probenbehälter-Tablett-Manipulations-Verfahren zu schaffen, das zur Verwendung mit Vorrichtungen zur periodischen thermischen Beaufschlagung mit Echtzeit-Detektionen geeignet ist, um den Durchsatz zu vergrößern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Vorteile und Zwecke der Erfindung werden teilweise in der folgenden Beschreibung ausgeführt und sind teilweise aus der Beschreibung ersichtlich, oder sie können durch eine praktische Ausführung der Erfindung festgestellt werden. Die Vorteile und Zwecke der Erfindung werden mit Hilfe der Elemente und Kombinationen verwirklicht und erreicht, die insbesondere in den beigefügten Ansprüchen dargelegt sind.
Die Erfindung schließt eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 zum Transport von Probenbehälter-Tabletts gegenüber einer Heizvorrichtung ein. Die Vorrichtung schließt unter anderem einen Probenbehälter-Tablett-Halter, ein Drehstellglied und einen Vorspann-Mechanismus ein. Der Probenbehälter-Tablett-Halter schließt eine Platte ein, in der ein Probenbehälter-Tablett angeordnet werden kann. Der Probenbehälter-Tablett-Halter ist so konfiguriert, dass er sich um eine erste Drehachse dreht. Das Drehstellglied ist so konfiguriert, dass es den Probenbehälter-Tablett-Halter um die erste Drehachse dreht. Der Vorspann-Mechanismus ist so konfiguriert, dass er den Probenbehälter-Tablett-Halter in einer allgemein nach oben gerichteten Richtung entlang der ersten Drehachse vorspannt.
In einem anderen Gesichtspunkt schließt die Erfindung einen Roboter-Manipulator zum Transport von Probenbehälter-Tabletts zwischen zumindest zwei Positionen ein. Der Roboter-Manipulator schließt einen Roboter-Arm, einen Drehmechanismus und einen Vorspann-Mechanismus ein. Der Roboter-Arm schließt einen Probenbehälter-Tablett-Halter ein, der zur Halterung eines Probebehälter-Tabletts in diesem konfiguriert ist. Der Probenbehälter-Tablett-Halter schließt eine Ausnehmung für das Probenbehälter-Tablett ein. Der Drehmechanismus ist so konfiguriert, dass er dem Roboter-Arm eine Drehbewegung erteilt, und er schließt einen Motor ein. Der Vorspann-Mechanismus ist so konfiguriert, dass er eine Kraft auf den Probenbehälter-Tablett-Halter in einer Richtung von einem benachbarten Probenblock fort ausübt.
In einem weiteren Gesichtspunkt schließt die Erfindung ein Verfahren gemäß Anspruch 27 zur Manipulation von Probenbehälter-Tabletts ein. Das Verfahren schließt unter anderem den Schritt der Anordnung des Probenbehälter-Tabletts in einem Probenbehälter-Tablett-Halter eines ersten Roboter-Mechanismus ein, der sich an einer ersten Position befindet. Das Verfahren schließt weiterhin den Schritt des Drehens des Probenbehälter-Tablett-Halters des ersten Roboter-Mechanismus um eine Drehachse in einer ersten Drehrichtung zum Einsetzen des Probenbehälter-Tablett-Halters in eine Heizvorrichtung an einer zweiten Position ein. Der Probenbehälter-Tablett-Halter wird in Richtung auf einen Probenblock der Heizvorrichtung abgesenkt, so dass das Probenbehälter-Tablett gut mit dem Probenblock in Eingriff kommt. Nach dem Druchlaufen einer periodischen thermischen Beaufschlagung oder anderer Operationen wird das Probenbehälter-Tablett von dem Probenblock getrennt, sodass das Probenbehälter-Tablett nicht direkt mit dem Probenblock in Eingriff steht. Das Verfahren schließt weiterhin das Anheben des Probenbehälter-Tablett-Halters und des Probenbehälter-Tablett aus der Heizvorrichtung durch einen Vorspann-Mechanismus ein, sodass das Probenbehälter-Tablett von dem Probenblock und der Heizvorrichtung ohne Störung fort gedreht werden kann worauf der Probenbehälter-Halter des ersten Roboter-Mechanismus in einer zweiten Drehrichtung in Richtung auf die erste Position gedreht wird, um den Probenbehälter-Tablett-Halter aus der Heizvorrichtung zu entfernen. Das Probenbehälter-Tablett kann dann aus dem Probenbehälter-Tablett-Halter entfernt werden. Das Verfahren schließt weiterhin vor dem Anordnen des Probenbehälter-Tabletts in einem Probenbehälter-Tablett-Halter die Schritte des Aufnehmens eines Probenbehälter-Tabletts mit einem zweiten Roboter-Mechanismus, wie zum Beispiel einem Dreh-Roboter, und die Drehung des Probenbehälter-Tabletts ein, um das Probenbehälter-Tablett auf die erste Position zu bringen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen, die in diese Beschreibung eingefügt sind und einen Teil hiervon bilden, zeigen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Probenbehälter-Tablett-Handhabungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
2 eine Draufsicht auf die Probenbehälter-Tablett-Handhabungsvorrichtung nach 1;
3 eine Schnittansicht der Probenbehälter-Tablett-Handhabungsvorrichtung entlang der Linie III-III nach 2;
4 eine perspektivische Ansicht eines Probenbehälter-Tablett-Halters der Probenbehälter-Tablett-Handhabungsvorrichtung nach 1;
5 eine Draufsicht auf ein System, das die Probenbehälter-Tablett-Handhabungsvorrichtung nach 1 zusätzlich zu einer Heizvorrichtung und einem Roboter zeigt, wobei sich die Probenbehälter-Tablett-Handhabungsvorrichtung in einer ersten Position zur Übertragung des Probenbehälter-Tabletts von dem Roboter befindet;
6 eine Draufsicht des Systems nach 5, wobei die Probenbehälter-Tablett-Handhabungsvorrichtung gegenüber der ersten Position nach 5 so gedreht wurde, dass sich das Probenbehälter-Tablett in der Heizvorrichtung befindet;
7 eine Seitenansicht eines Druck-Mechanismus, der auf einer Boden-Oberfläche des Probenbehälter-Tablett-Halters nach 1 angeordnet ist;
8 eine Unteransicht des Druck-Mechanismus nach 7;
9A eine schematische Schnittansicht, die eine Abdeckung und ein Probenbehälter-Tablett in einer offenen Position zeigt; und
9B eine schematische Schnittansicht, die die Abdeckung und das Probenbehälter-Tablett nach 9A in einer geschlossenen Stellung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es wird nunmehr im einzelnen auf die derzeit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind. Soweit wie möglich werden die gleiche Bezugsziffern in allen Zeichnungen verwendet, um die gleichen oder ähnliche Teile zu bezeichnen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Transport von Probenbehäler-Tabletts bezüglich einer Heizvorrichtung geschaffen. Die Vorrichtung schließt einen Probenbehälter-Tablett-Halter, ein Drehstellglied, das so konfiguriert ist, dass es den Probenbehälter-Tablett-Halter dreht, und einen Vorspann-Mechanismus ein, der so konfiguriert ist, dass er den Probenbehälter-Tablett-Halter allgemein nach oben drückt. Bei bestimmten Ausführungsformen ist die Erfindung auf ein System gerichtet, das zusätzlich eine Roboter-Vorrichtung zum Transport eines Probenbehälter-Tabletts zu dem Probenbehälter-Tablett-Halter und eine Heizvorrichtung mit einer Öffnung zur Aufnahme eines Probenbehälter-Tabletts in dieser einschließt. Wie dies hier verwirklicht und in den 1 bis 9 gezeigt ist, schließt die Handhabungsvorrichtung 10 zum Transport von Probenbehälter-Tabletts einen Probenbehälter-Tablett-Halter 12, ein Drehstellglied 14 und einen Vorspann-Mechanismus 16 ein.
Die Handhabungsvorrichtung 10 kann dazu verwendet werden, Probenbehälter-Tabletts in eine große Vielzahl von Arten von Heizvorrichtungen zu laden und aus diesen zu entladen. Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Heizvorrichtung ein PE-Biosystems 5700 und 7700 Detektions-Gerät sowie eine Vielzahl von anderen Arten von Instrumenten sein. Beispielsweise ist eine geeignete Heizvorrichtung in dem US Patent 5 928 907 auf den Namen von Woudenberg et al. beschrieben, das auf den Erwerber der vorliegenden Erfindung übertragen wurde. Die in den 5–6 gezeigte Heizvorrichtung 100 ist vorzugsweise für die Verwendung mit Probentabletts mit 96 Behältern und 384 Behältern konfiguriert, zusätzlich zu Mikrokarten-Proben-Tabletts. Ein Beispiel für ein Probentablett mit 384 Probenbehältern ist in den 9A und 9B als Probenbehälter-Tablett 208 mit einer Vielzahl von Probenbehältern 210 gezeigt. Beispiele von Probenbehälter-Tabletts, die zur Verwendung in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind in der WO00/25922 auf den Namen von Moring et al. beschrieben, die auf den Erwerber der vorliegenden Erfindung übertragen wurde, und deren Inhalt durch diese Bezugnahme für jeden Zweck hier eingefügt werden. Beispiele von Mikrokarten-Proben-Tabletts, die zur Verwendung in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind in der WO97/36681 auf den Namen von Woudenberg et al. beschrieben, die auf den Erwerber der vorliegenden Erfindung übertragen wurde und deren Inhalt hier durch diese Bezugnahme für jeden Zweck aufgenommen wird. Probenbehälter-Tabletts, die irgendeine Anzahl von Probenbehältern und Probenbehälter-Größen haben, können ebenfalls verwendet werden. In dem in den Figuren gezeigten Beispiel kann sich das Volumen der Probenbehälter zwischen 0,01 μl bis zu Tausenden von Mikrolitern (μl) ändern, wobei ein Volumen zwischen 10–500 μl typisch ist. Das Detektions-Instrument kann für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, beispielsweise ohne Beschränkung für die Fluoreszenz-PCR-basierte Detektion.
Wie sie hier verwirklicht und in den 5, 6, 9A und 9B gezeigt ist, schließt die Heizvorrichtung 100 einen Probenblock 102 oder eine andere Art von Oberfläche zur Aufnahme eines Probenbehälter-Tabletts, wie zum Beispiel des Probenbehälter-Tabletts 208 von der Handhabungsvorrichtung 10 ein. Wie dies in den 5, 6, 9A und 9B gezeigt ist, schließt der Probenblock 102 eine Vielzahl von Öffnungen 104 in einem oberen Teil hiervon zur Aufnahme von Probenbehältern 210 des Probenbehälter-Tabletts ein. Jede der Probenblock-Öffnungen 104 kann eine konische Form aufweisen, die so bemessen ist, dass sie zu einem Probenbehälter eines Probenbehälter-Tabletts passt. Die Probenblock-Öffnungen können andere Formen haben, wie zum Beispiel zylindrisch oder halbkugelförmig, in Abhängigkeit von der Form der passenden Probenbehälter. Probenblöcke sind in der Technik gut bekannt. Der Probenblock hat typischerweise eine Anzahl von Öffnungen, die an die Anzahl von Probenbehältern des Probenbehälter-Tabletts angepasst ist.
Der in 5 gezeigte Probenblock hat 384 Öffnungen, die in einer 16 × 24-Anordnung angeordnet sind, doch kann irgendeine Anzahl von Öffnungen vorgesehen sein. Andere übliche Konfigurationen schließen Probenblöcke für 96 und 60 Probenbehälter ein, obwohl die vorliegende Erfindung für Probenbehälter-Tabletts geeignet ist, die einen Probenbehälter bis zu mehreren Tausend Probenbehältern aufweisen. Der Probenblock ist vorzugsweise aus einem wärmeleitenden Material, wie zum Beispiel vergoldetem Silber und Aluminium hergestellt, obwohl auch andere übliche Materialien geeignet sein können.
In gleicher Weise ist, obwohl die Beschreibung Tabletts mit Probenbehältern erläutert, die vorliegende Erfindung zur Verwendung mit Probentabletts geeignet, die keine Behälter einschließen. Diese Tabletts können eine ebene Oberfläche aufweisen, auf die eine Probe von biologischem Material aufgebracht wird. Die ebene Oberfläche, auf die die Probe aufgebracht wird, kann ähnlich einem Mikroskop-Objektträger für eine Probe sein. Bei dieser Art von Probentablett kann eine Flüssigkeit auf das Tablett an einer Vielzahl von Positionen getropft werden, und dann kann ein Film oder eine Abdeckung auf der oberen Oberfläche des Tabletts über den Proben angeordnet werden. Alternativ kann ein Probentablett ein poröses Material wie zum Beispiel eine Fritte auf der oberen Oberfläche anstelle der Probenbehälter zum Halten von Proben von biologischen Material einschließen. Daher sollte es verständlich sein, dass obwohl sich die Beschreibung insgesamt auf Probenbehälter-Tabletts bezieht, die vorliegende Erfindung auch für Probentabletts geeignet ist, die keine Probenbehälter aufweisen.
Die Heizvorrichtung 100 schließt weiterhin eine Abdeckung ein, die absenkbar ist und einen Druck auf die Oberseite des Probenbehälter-Tabletts ausübt, nachdem das Probenbehälter-Tablett in die Heizvorrichtung eingeführt wurde. In dem in den 9A und 9B gezeigten Ausführungsbeispiel schließt eine geheizte Abdeckung 150 einen in der Mitte liegenden Abdeckungsteil 152 und einem äußeren Abdeckungsteil 154 ein. Bei der in den 9A und 9B gezeigten Ausführungsform weist der in der Mitte liegende Abdeckungsteil 152 eine Vielzahl von Öffnungen 156 für die optische Detektion von Reaktionen auf, die in den Probenbehältern des Probenbehälter-Tabletts auftreten. Die vorliegende Erfindung ist auch zur Verwendung in einer thermischen Vorrichtung mit periodischer Temperaturänderung oder einer anderen Heizvorrichtung ohne optische Detektions-Fähigkeiten geeignet. Bei einer Ausführungsform ist der äußere Abdeckungsteil 154 in einer Aufwärts- und Abwärts-Richtung gegenüber dem in der Mitte liegenden Abdeckungsteil 152 beweglich. Die Abdeckung kann von irgendeiner einer Vielzahl von Arten sein. Beispielsweise wird die Abdeckung bei bestimmten Ausführungsformen mechanisch in Richtung auf eine geschlossene Stellung und von dieser fort durch einen Motor betätigt. In anderen Ausführungsformen wird die Abdeckung durch manuelle körperliche Kraftausübung in eine geschlossene Stellung und aus dieser heraus verschoben. Die Abdeckung kann weiterhin zumindest eine (nicht gezeigte) Heizplatte zum Drücken gegen die obere Oberfläche der Probenbehälter-Tabletts einschließen, um das Auftreten einer Kondensation auf den Probenbehälter-Tabletts zu verringern.
Die Handhabungsvorrichtung 10 kann die Probenbehälter-Tabletts entweder manuell oder automatisch empfangen. Bei bestimmten Ausführungsformen empfängt die Handhabungsvorrichtung 10 Probenbehälter-Tabletts von einem Roboter, wie zum Beispiel dem Roboter 200, der in den 5 und 6 gezeigt ist.
Der Roboter 200 kann irgendeine Art von Roboter sein, wie zum Beispiel ein Dreh-Roboter, der sich um eine einzige Achse 202 dreht. Beispielsweise ist ein Dreh-Roboter, der zur Verwendung mit der Handhabungsvorrichtung 10 geeignet ist, ein Zymark^TM Twister Roboter. Bei bestimmten Ausführungsformen schließt der Roboter 200 einen Arm 204 und eine Roboter-Hand 206 zum Ergreifen eines Probenbehälter-Tabletts 208 ein. Der Dreh-Roboter nimmt ein einzelnes Probenbehälter-Tablett 208 auf und dreht sich dann um die Drehachse 202, um das Probenbehälter-Tablett auf die in 5 gezeigte Position zu bringen. In der in 5 gezeigten Position kann das Probenbehälter-Tablett 208 zu der Handhabungsvorrichtung 100 überführt werden. Die Handhabungsvorrichtung 10 setzt dann das Probenbehälter-Tablett in den Probenblock 102 der Heizvorrichtung 100 ein, wie dies in 6 gezeigt ist, und die Proben in dem Probenbehälter-Tablett werden einer periodischen thermischen Beaufschlagung unterworfen. Die Handhabungsvorrichtung entfernt das Probenbehälter-Tablett aus der Heizvorrichtung und dreht sich zurück auf die Stellung nach 5, sodass das Probenbehälter-Tablett von der Handhabungsvorrichtung durch den Roboter 200 aufgenommen werden kann. Die Heizvorrichtung kann von irgendeiner in der Technik bekannten Art sein. Die speziellen Heizvorrichtungen, die bezüglich der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, werden lediglich zu Erläuterungszwecken beschrieben.
Die vorliegende Erfindung ist auf die Handhabungsvorrichtung sowie das Gesamtsystem gerichtet. Gemäß der vorliegenden Erfindung schließt die Handhabungsvorrichtung einen Probenbehälter-Tablett-Halter 12 zur Halterung eines Probenbehälter-Tabletts in diesem ein. Wie dies hier verwirklicht und in den 1–4 gezeigt ist, weist der Probenbehälter-Tablett-Halter 12 die Form einer ebenen Platte mit einem Haupt-Körperteil 20 und einem Arm-Teil 22 auf. In dem in den Figuren gezeigten Beispiel weist der Haupt-Körperteil 20 eine rechtwinklige Form auf. Der Haupt-Körperteil 20 umgrenzt eine rechtwinklige Öffnung oder Ausnehmung 24, die für die Aufnahme eines Probenbehälter-Tabletts bemessen und geformt ist. Der Probenbehälter-Tablett-Halter besteht vorzugsweise aus einem Material mit einer schlechten Wärmeleitfähigkeits-Charakteristik und einer geringen thermischen Masse. Bei manchen Ausführungsformen ist das für den Probenbehälter-Tablett-Halter ausgewählte Material ein Polycarbonat. Andere geeignete Materialien sind ebenfalls annehmbar, unter Einschluss eines Hybrid- Metall/Kuststoff-Probenbehälter-Tablett-Halters.
Die rechtwinklige Öffnung 24 des Probenbehälter-Tablett-Halters ist so konfiguriert, dass das Probenbehälter-Tablett 208 auf dem Probenbehälter-Tablett-Halter ruhen kann. Die rechtwinklige Öffnung 24 ist durch eine sich verjüngende Wand 26 begrenzt, die sich von der oberen Fläche 28 des Probenbehälter-Tablett-Halters 12 aus nach unten verjüngt. Die verjüngte Wand 26 verjüngt sich, bis sie auf einen Bodenteil 30 trifft, der sich von der verjüngten Wand aus erstreckt. Der Bodenteil 30 erstreckt sich allgemein entlang einer Bodenfläche, des Probenbehälter-Tablett-Halters. Der Bodenteil 30 umgrenzt eine rechtwinklige Öffnung, die kleiner als die Größe des Probenbehälter-Tabletts ist. Wenn daher ein Probenbehälter-Tablett in die rechtwinklige Öffnung 24 eingesetzt wird, so ruht eine Bodenfläche 212 der Außenseiten-Wände 214 des Probenbehälter-Tabletts 208 auf einer oberen Oberfläche des Bodenteils 30, wie dies am besten in 9A gezeigt ist. Die Verwendung der verjüngten Wand 26 ermöglicht es dem Probenbehälter-Tablett 208, sich selbst in der rechtwinkligen Öffnung 24 zu zentrieren, wenn das Probenbehälter-Tablett in die rechtwinklige Öffnung eingesetzt wird.
Bei manchen Ausführungsformen springt der Arm-Teil 22 des Probenbehälter-Tablett-Halters 12 in der gleichen Ebene vor, wie der Haupt-Körperteil 20. Bei der in der in den 1–9 gezeigten Ausführungsform schließt der Arm-Teil eine Anzahl von Befestigungsmitteln 32, wie zum Beispiel Schrauben, zur Befestigung des Probenbehälter-Tablett-Halters 12 an einem Verlängerungsarm 34 ein, der mit dem Drehstellglied 14 und dem Vorspann-Mechanismus 16 verbunden ist. Wie dies in 3 gezeigt ist ist der Verlängerungsarm eine ebene Platte mit einem dünneren unteren Abschnitt 36, auf dem der Arm-Teil 22 des Probenbehälter-Tablett-Halters befestigt werden kann. Die Befestigungsmittel 32 durchlaufen den Arm-Teil 22 des Probenbehälter-Tablett-Halters 12 in einen Gewindeanschluss 38 auf dem dünnen unteren Abschnitt 36 des Verlängerungsarms. Der Arm-Teil 22 des Probenbehälter-Tablett-Halters 12 und der Verlängerungsarm 34 sind vorzugsweise so konfiguriert, dass sich eine minimale Bewegung zwischen dem Arm-Teil 22 und dem Verlängerungsarm 34 ergibt. Bei bestimmten Ausführungsformen sind die Enden des Arm-Teils 22 und des Verlängerungsarms 34 ebene Oberflächen, die gegeneinander anliegen, wie dies in 2 gezeigt ist. Zusätzlich kann bei bestimmten Ausführungsformen der Probenbehälter-Tablett- Halter eine oder mehrere Bohrungen einschließen, die mit Stiften in dem dünneren unteren Abschnitt 36 des Verlängerungsarms 34 in Eingriff kommen. Bei einer Ausführungsform, die beispielsweise in den 1 und 2 gezeigt ist, schließt der Probenbehälter-Tablett-Halter eine Positionierbohrung 29 und einen Positionierschlitz 31 für den Eingriff mit Stiften ein, die von der oberen Oberfläche des dünnen unteren Abschnittes 36 des Verlängerungsarms 34 vorspringen. Alternativ könnten der Arm-Teil 22 und der Verlängerungsarm 34 ein einstückiges Teil sein, wodurch die Anzahl der Teile für die Vorrichtung verringert wird.
Bei anderen Ausführungsformen kann die Verbindung zwischen dem Arm-Teil 22 und dem Verlängerungsarm 34 so konfiguriert sein, dass der Arm-Teil 22 auf dem Verlängerungsarm 34 einstellbar ist. In derartigen Konfigurationen könnte der Arm-Teil oder der Verlängerungsarm zwei parallele Schlitze für ein Verbindungsmittel einschließen, sodass der Armabstand eingestellt werden kann.
Der Probenbehälter-Tablett-Halter 12 kann weiterhin einen Druck-Mechanismus einschließen, um das Probenbehälter-Tablett von dem Probenblock beim Öffnen der Abdeckung fort zu drücken. Wie dies hier verwirklicht und in 3 gezeigt ist, kann der Druck-Mechanismus irgendeine geeignete Art von Mechanismus einschließen, wie zum Beispiel eine Federeinrichtung zum Drücken des Probenbehälter-Tablett-Halters und des Probenbehälter-Tabletts nach oben, wenn die Abdeckung geöffnet wird. Bei dem in den 1–8 gezeigten Beispiel schließt der Druck-Mechanismus eine Anzahl von Federn 40 ein, die auf der Bodenoberfläche 42 des Probenbehälter-Tablett-Halters 12 angeordnet sind. Wie dies in den 3, 7 und 8 gezeigt ist, können die Federn 40 in einem Beispiel durch einen Streifen von gebogenen Federn gebildet sein, die üblicherweise als Hochfrequenz-Dichtungen bezeichnet werden und in paralleler Beziehung zueinander angeordnet sind. Die Basis 44 jeder derartigen Feder kann an der Bodenfläche 42 des Probenbehälter-Tablett-Halters 12 durch ein Klebemittel 46 oder durch ein anderes geeignetes Befestigungsverfahren befestigt sein. Der Federabschnitt 48 der Feder 40 schließt ein gekrümmtes Bauteil ein, das eine nach oben gerichtete Kraft auf den Probenbehälter-Tablett-Halter 12 ausübt, wenn der zusammengedrückt wird.
Obwohl der Druck-Mechanismus so gezeigt ist, als ob er eine Hochfrequenz-Dichtung in den Figuren ist, kann irgendeine andere Art eines geeigneten Vorspann-Mechanismus alternativ verwendet werden. Beispiele anderer Arten vor Vorspann-Mechanismen sind in der WO-A-01/56697 gezeigt, die der EP-A-1 165 237 entspricht. Der Druck-Mechanismus der vorliegenden Erfindung kann aus irgendeiner Vielzahl von eine Kraft ausübenden Einrichtungen hergestellt sein, wie zum Beispiel einer oder mehreren Schraubenfedern, Blattfedern, hydraulischen Dämpfungseinrichtungen, Elastomer-Federn oder anderen üblichen Federelementen. Der Druck-Mechanismus ist typischerweise so ausgelegt, dass er eine ausreichende Kraft ausübt, um eine Klebekraft zwischen dem Probenbehälter-Tablett und dem Probenblock beim Öffnen der Abdeckung der Heizvorrichtung zu überwinden. Ein Kleben kann sich aufgrund einer Verformung des Probenbehälter-Tabletts beim Erhitzen ergeben. In einem Beispiel übt der Druck-Mechanismus eine nach oben gerichtete Kraft auf den Probenbehälter-Tablett-Halter von ungefähr 15–20 lbs (6,8–9,07 kg) aus. Die Größe der erforderlichen Kraft hängt von der speziellen Anwendung ab. Der Druck-Mechanismus sollte vorzugsweise das Probenbehälter-Tablett aus dem Probenblock lösen, sodass das Probenbehälter-Tablett sehr einfach entweder durch einen Roboter oder von Hand entfernt werden kann.
Bei bestimmten Ausführungsformen, insbesondere bei denen, bei denen die Probenbehälter relativ kleine Volumen haben, kann es wünschenswert sein, eine dünne nachgiebige (nicht gezeigte) Abdeckung zwischen dem zentralen Abdeckteil 152 und der Oberseite des Probenbehälter-Tabletts 208 anzuordnen. Ein Beispiel einer geeigneten nachgiebigen Abdeckung ist in der Beschreibung und den Figuren (11–13) der WO-A-01/56697 gezeigt. Die nachgiebige Abdeckung schließt typischerweise Detektionsbohrungen ein, die mit jedem der Probenbehälter 210 des Probenbehälter-Tabletts ausgerichtet sind. Die nachgiebige Abdeckung kann die gleichförmige Verteilung der nach unten gerichteten Kraft unterstützen, die von der Abdeckung auf das Probenbehälter-Tablett ausgeübt wird. Bei Ausführungsformen mit einer nachgiebigen Abdeckung kann es hilfreich sein, einen (nicht gezeigten) Vorsprung oder eine Rippe auf der oberen Oberfläche 28 des Haupt-Körperteils 20 des Probenbehälter-Tablett-Halters 12 für einen Eingriff mit der unteren Oberfläche des äußeren Abdeckteils 154 vorzusehen, wenn der äußere Abdeckteil 154 gegenüber den in der Mitte liegenden Abdeckteil 152 abgesenkt wird. Ein Beispiel eines geeigneten Vorsprunges oder einer Rippe, der bzw. die in Verbindung mit der nachgiebigen Abdeckung verwendet werden kann, ist in der Beschreibung und den Figuren (11–13) der WO-A-01/56697 gezeigt. Die nach unten gerichtete Bewegung des äußeren Abdeckteils 154 führt dazu, dass der äußere Abdeckteil 154 nach unten auf den Haupt-Körperteil 20 des Probenbehälter-Tablett-Halters 12 drückt, sodass die obere Oberfläche des Bodenteils 30 des Probenbehälter-Tablett-Halters in einem Abstand von der Bodenfläche 212 des Probenbehälter-Tabletts 208 angeordnet wird. Dieser Abstand zwischen den Probenbehälter-Tablett und der Oberfläche des Bodenteils des Probenbehälter-Tablett-Halters isoliert das Probenbehälter-Tablett 208 von der Federkraft, die von den Federn 40 des Druck-Mechanismus ausgeübt wird. Bei manchen Ausführungsformen unterstützt diese Konfigurationen die Beseitigung der nach oben gerichteten Kraft der Federn 40 von dem Probenbehälter-Tablett, um das Ausmaß des Volumenverlustes aufgrund der Biegung des Probenbehälter-Tabletts zu verringern.
Bei bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung entfernt die Handhabungsvorrichtung 10 das Probenbehälter-Tablett mit Hilfe eines Roboters, nachdem der Druck-Mechanismus das Probenbehälter-Tablett von dem Probenblock gelöst hat. Alternativ könnten bei bestimmten Ausführungsformen Druck-Mechanismen der vorstehend beschriebenen Art an dem Probenblock anstelle an der unteren Oberfläche des Probenbehälter-Tablett-Halters angebracht sein. Der Druck-Mechanismus kann vollständig fortgelassen werden, weil der Vorspann-Mechanismus 16 (der weiter unten ausführlicher Beschrieben wird) eine ausreichende Kraft zum Lösen des Probenbehälter-Tabletts von dem Probenblock liefert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung schließt die Handhabungsvorrichtung 10 ein Drehstellglied zum Drehen des Probenbehälter-Tablett-Halters um eine erste Drehachse und einen Vorspann-Mechanismus ein, der zum Drücken des Probenbehälter-Tablett-Halters in einer allgemein nach oben gerichteten Richtung entlang der ersten Drehachse konfiguriert ist. Wie dies hier verwirklicht und in den 1–8 gezeigt ist, ist ein Drehstellglied 14 zum Drehen des Probenbehälter-Tabletts um eine Drehachse 50 vorgesehen. Wie dies in den 1–9 gezeigt ist, schließt das Drehstellglied 14 einen Motor 52, eine Nuten-Welle 54 und eine Nuten-Hülse 56 ein. Das Drehstellglied ermöglicht es der Handhabungsvorrichtung 10, um eine Achse gedreht zu werden, sodass das Probenbehälter-Tablett zwischen zumindest zwei vorgegebenen Positionen transportiert werden kann.
In dem in den 1–9 gezeigten Beispiel kann der Motor 52 irgendeine Art von Motor sein, die in der Lage ist, eine ausreichende Kraft zu liefern, um den Probenbehälter-Tablett-Halter 12 über eine Drehung von ungefähr 90 Grad zu drehen. Bei manchen Ausführungsformen ist der Motor ein Schrittmotor. Andere Arten von eine Drehkraft erzeugenden Einrichtungen, wie zum Beispiel Servomotoren (mit einem Codierer), Drehmagnete, federbelastete Einrichtungen usw. können ebenfalls verwendet werden. In einem Beispiel ist der Motor ein 5 V-, 1 A-Schrittmotor mit 200 Schritten pro Umdrehung, der mit Mikroschritten angesteuert werden kann um 1600 Schritte pro Umdrehung zu erreichen. Es wird bevorzugt, dass der Motor genau gesteuert wird, sodass er eine präzise Drehung des Probenbehälter-Tablett-Halters von einer ersten Position auf eine zweite Position und zurück auf die erste Position ergibt.
In manchen Ausführungsformen kann eine die Drehstellung messende Einrichtung vorgesehen sein, um die Genauigkeit des Drehstellgliedes zu verbessern. Beispielsweise kann eine Drehstellungs-Messeinrichtung 58, wie zum Beispiel ein Drehgeber verwendet werden, um die Größe der Drehung des Motors zu steuern. Bei manchen Ausführungsformen schließt die Drehstellungs-Messeinrichtung einen Sensor 60 ein, der die Anzahl von Schlitzen 62 auf einer Scheibe 64 feststellt, die an dem Sensor vorbeigelaufen sind. Andere Arten von Drehstellungs-Messeinrichtungen sind in der Technik bekannt und sind bei der vorliegenden Erfindung geeignet.
Wie dies in 3 gezeigt ist, kann die Motor-Ausgangswelle 65 des Motors 52 an einer zweiten Welle angebracht sein, wie zum Beispiel an einer Nuten-Welle 54. In dem gezeigten Beispiel überträgt die Nuten-Welle 54 die Drehbewegung auf eine Nuten-Hülse 56, die um die Nuten-Welle herum angeordnet ist. Die Nuten-Welle 54 überträgt eine Drehung auf die Nuten-Hülse 56, während sie gleichzeitig eine relative Axialbewegung zwischen der Nuten-Hülse und der Nuten-Welle ermöglicht. Die Nuten-Welle und die Nuten-Hülse sind so konfiguriert, dass sich die Nuten-Hülse in Axialrichtung entlang der Nuten-Welle bewegen kann, jedoch in Drehrichtung an der Nuten-Welle festgelegt ist. Bei manchen Ausführungsformen werden Kugel-Nuten-Wellen und -Hülsen verwendet, um das Drehspiel in dem Mechanismus zu einem Minimum zu machen. Andere Konfigurationen, wie eine einfache Nuten-Konfiguration mit einem axialen Vorsprung und einer Nut sind ebenfalls bei der vorliegenden Erfindung geeignet.
Wie dies am besten in 3 gezeigt ist, schließt die Nuten-Hülse 56 ein sich in Axialrichtung erstreckendes zylindrisches Bauteil 66 und einen Flanschteil 68 an einem Ende hiervon ein. In dem gezeigten Beispiel weist der Flanschteil 68 einen Außendurchmesser auf, der größer als der des sich axial erstreckenden zylindrischen Bauteils 66 ist. Bei bestimmten Ausführungsformen schließt der Flanschteil 68 der Nuten-Hülse, der die Form einer Scheibe aufweist, eine Anzahl von Bohrungen 70 zur Aufnahme von Schrauben zur Befestigung der Nuten-Hülse 56 an dem Verlängerungsarm 34 ein. Bei der in den 1–8 gezeigten Ausführungsform schließt die Nuten-Hülse 68 vier Bohrungen 70 ein, durch hindurch die Schrauben 72 in passende Bohrungen 74 in den Verlängerungsarm 34 laufen können. Wie dies in 3 gezeigt ist, ist der Verlängerungsarm 34 so konfiguriert, dass er eine Bohrung 35 mit einem Innendurchmesser einschließt, der dem Aussendurchmesser des sich in Axialrichtung erstreckenden zylindrischen Bauteils 66 der Nuten-Hülse entspricht. Alternativ kann der Verlängerungsarm 34 an der Nuten-Hülse durch irgendeine Anzahl von üblichen Verfahren befestigt werden, oder er könnte einstückig mit der Nuten-Hülse ausgebildet sein.
Wie dies in den 1–3 und 5–6 gezeigt ist, ist ein zylindrischer Anschlagteil 80 an dem Ende der Nuten-Welle 54 befestigt. Der zylindrische Anschlagteil 80 verhindert, dass sich die Nuten-Hülse 56 in Axialrichtung entlang der Drehachse 50 über einen vorgegebenen Punkt hinaus bewegt. Der zylindrische Anschlagteil 80 kann irgendeine Struktur haben, die verhindert, dass sich die Nuten-Hülse 56 in Axialrichtung über einen vorgegebenen Punkt hinaus bewegt. Bei der in den 1–9 gezeigten Ausführungsform ist der zylindrische Anschlagteil ein ringförmiges Bauteil mit einer ringförmigen Ausnehmung oder Senkbohrung 82, die an den Aussendurchmesser der Nuten-Welle 54 angepasst ist. Der zylindrische Anschlagteil 80 kann an dem Ende der Nuten-Welle 56 durch irgendein bekanntes Verfahren, wie zum Beispiel ein Befestigungsmittel, Gewinde, einen Press-Sitz, Klebemittel und dergleichen angebracht werden.
Die Nuten-Hülse kann sich in Axialrichtung auf der Nuten-Welle entlang der Achse 50 nach unten bewegen. Ein Vorspann-Mechanismus 16 ist vorgesehen, um die Nuten-Hülse in einer Aufwärtsrichtung zu drücken, um einer Bewegung der Nuten-Hülse in der Abwärtsrichtung nach 3 Widerstand entgegen zu setzen. Der Vorspann-Mechanismus 16 ist so konfiguriert, dass er den Probenbehälter-Tablett-Halter 12 und das Probenbehälter-Tablett 208 von dem Probenblock 102 fort drückt, wenn die Abdeckung der Heizvorrichtung 100 geöffnet wird. Wie dies hier verwirklicht und schematisch in den 1–3 gezeigt ist, ist ein Federelement, wie zum Beispiel eine Schraubenfeder 84 vorgesehen. Es ist verständlich, dass die Schraubenfeder 84 lediglich zu Erläuterungszwecken schematisch dargestellt ist. Die Schraubenfeder kann eine Vielzahl von Größen und Federkonstanten in Abhängigkeit von den Größen-Zwangsbedingungen und der gewünschten Größe der Kraft aufweisen. Bei einer Ausführungsform weist die Schraubenfeder eine Länge von ungefähr 4,45 cm (1,75 Zoll) und einen Durchmesser von 2,54 cm (1,0 Zoll) auf.
Bei der Ausführungsform in den 1–9 ist die Schraubenfeder 84 konzentrisch zur Drehachse 50 angeordnet und umgibt einen Teil der Länge der Nuten-Welle 54. Ein unterer ringförmiger Anschlagteil 86 ist auf einem dem zylindrischen Anschlagteil 80 gegenüberliegenden Ende der Nuten-Welle 54 angeordnet. Der untere ringförmige Anschlagteil 86 ist auf der Nuten-Welle 54 in der in 3 gezeigten Weise angeordnet, und er weist die Form einer Scheibe mit einer innenliegenden Bohrung auf, die mit der Aussenoberfläche der Nuten-Welle 54 zusammenpasst. Bei der dargestellten Ausführungsform schließt der ringförmige Anschlagteil weiterhin eine Senkbohrung 88 auf seiner oberen Oberfläche für einen Eingriff mit einem Aussenumfang des unteren Teils der Schraubenfeder 84 ein. Die Senkbohrung unterstützt die Schaffung einer zuverlässigen Befestigung des unteren Endes der Schraubenfeder. In ähnlicher Weise schließt die untere Oberfläche des Verlängerungsarms 34 eine Senkbohrung 92 für den Eingriff mit einem Aussenumfang des oberen Endes der Schraubenfeder 84 ein.
Andere Arten von Vorspann-Mechanismen, wie zum Beispiel Elastomer-Hülsen können anstelle von Schraubenfedern verwendet werden. Ein oder mehrere Federelemente, wie zum Beispiel Blattfedern, kegelförmige Schraubenfedern, Elastomere und andere Federn, die axiale Kraft ausüben, wenn sie zusammengedrückt werden, sind ebenfalls bei der vorliegenden Erfindung geeignet. Zusätzlich können andere federartige Bauteile, die zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung geeignet sind, zum Beispiel Druckluftzylinder, Strömungsmittel-Zylinder, Dämpfungseinrichtungen, Tellerfedern und elektrische Magnetspulen einschließen. Die Größe und Art des Federelementes hängt von den speziellen Konstruktionsbedingungen der Handhabungsvorrichtung ab.
Schraubenfedern, die auch als gewickelte Federn bezeichnet werden, wie sie beispielsweise in den Figuren gezeigt sind, sind insbesondere in Anwendungen geeignet, bei denen eine relativ große Länge des Kompressionshubes erwünscht ist, während eine Elastomer-Hülse geeignet sein kann, wenn eine kurze Länge des Kompressionshubes bevorzugt wird. Bei einem Beispiel wird die Schraubenfeder 84 um ungefähr 1,27 cm (0,5 Zoll) zusammengedrückt. Bei Anwendungen mit einem großen Kompressionshub für den Vorspann-Mechanismus kann eine Schraubenfeder besser geeignet sein, als eine Elastomer-Hülse. Der Vorspann-Mechanismus ist typischerweise so konfiguriert, dass das Probenbehälter-Tablett über eine kleine Strecke durch die Abdeckung der Heizvorrichtung heruntergedrückt werden kann, nachdem das Probenbehälter-Tablett mit dem Probenblock ausgerichtet ist. Wie dies beispielsweise in 9B gezeigt ist, drückt die Abdeckung 150 der Heizvorrichtung typischerweise nach unten auf das Probenbehälter-Tablett 208, sodass die Probenbehälter 210 des Probenbehälter-Tabletts fest gegen Oberflächen der Probenblock-Öffnungen 104 in dem Probenblock 102 gedrückt werden.
Wenn der Probenbehälter-Tablett-Halter nach unten gedrückt wird, wird die Schrauben-Feder 84 über eine geringe Strecke zusammengedrückt. Weil die Federkonstante der Schrauben-Feder verglichen mit der nach unten gerichteten Kraft der Abdeckung klein ist, verbiegt die von der Schrauben-Feder ausgeübte nach oben gerichtete Kraft das Probenbehälter-Tablett nicht. Die von der Schrauben-Feder des Vorspann-Mechanismus ausgeübte Kraft ist jedoch ausreichend, um das gelöste Probenbehälter-Tablett von dem Probenblock abzuheben, nachdem der Druck-Mechanismus die Probenbehälter aus den Probenblock-Öffnungen gelöst hat, sodass die Unterseiten der Probenbehälter 210 nicht mehr in die entsprechenden Öffnungen 104 in dem Probenblock eingreifen. 9A zeigt die Position des Probenbehälter-Tabletts, nachdem der Vorspann- Mechanismus das Probenbehälter-Tablett von dem Probenblock abgehoben hat. Bei einem Beispiel übt der Vorspann-Mechanismus eine aufwärts gerichtete Kraft von ungefähr 2,72 Kg (6 lbs) auf den Probenbehälter-Tablett-Halter aus. Der Vorspann-Mechanismus wirkt mit den Federn 40 des Druck-Mechanismus zusammen um das Probenbehälter-Tablett vollständig aus dem Probenblock-Ausnehmungen heraus zu heben, nachdem die Federn 40 des Druck-Mechanismus die Klebekraft zwischen den Probenbehältern und dem Probenblock überwunden haben.
Die Betriebsweise der Handhabungsvorrichtung für eine typische Ausführungsform, die den 1–9 entspricht, wird nun nachfolgend vollständiger beschrieben. Zunächst erfasst ein Roboter, wie zum Beispiel ein Dreh-Roboter 200, der in 5 gezeigt ist, ein Probenbehälter-Tablett 208 mit einer Greif-Vorrichtung, wie zum Beispiel einer Roboter-Hand 206. Der Roboter-Arm 204 und die Roboter-Hand 206 drehen dann das Probenbehälter-Tablett um eine Drehachse 202 auf die in 5 gezeigte Position. Der Dreh-Roboter öffnet die Roboter-Hand 206, um das Probenbehälter-Tablett 208 in die rechtwinklige Öffnung 24 des Probenbehälter-Tablett-Halters 12 der Handhabungsvorrichtung 10 fallen zu lassen. Wie dies in 5 gezeigt ist, befindet sich die Handhabungsvorrichtung 10 in einer ersten Position derart, dass die rechtwinklige Öffnung 24 mit dem Probenbehälter-Tablett 208 in der Roboter-Hand 206 ausgerichtet ist. Vorzugsweise schließt die rechtwinklige Öffnung 24 sich verjüngende Wände ein, sodass das Probenbehälter-Tablett 208 nach unten in die rechtwinklige Öffnung 24 des Probenbehälter-Tablett-Halters 20 gleitet und in der rechtwinkligen Öffnung zentriert wird.
Nachdem das Probenbehälter-Tablett 208 in die rechtwinklige Öffnung 24 des Probenbehälter-Tablett-Halters 12 eingesetzt wurde, dreht das Drehstellglied 14 der Handhabungsvorrichtung 10 den Probenbehälter-Tablett-Halter 12 um die Drehachse 50 von der ersten in 5 gezeigten Position auf eine zweite in 6 gezeigte Position. Bei dem vorstehend beschriebenen Drehstellglied als Beispiel dreht der Motor 52 die Motor-Ausgangs-Welle 65 und die Nuten-Welle 54. Die Nuten-Welle 54 überträgt das Drehmoment auf die Nuten-Hülse 56 und den Verlängerungsarm 34. Der Verlängerungsarm 34 ist mit dem Arm-Teil 22 des Probenbehälter-Tablett-Halters 12 verbunden und überträgt die Drehbewegung auf den Probenbehälter-Tablett-Halter 12. Der Probenbehälter-Tablett-Halter 12 wird über ungefähr 90 Grad um die Drehachse 50 von der ersten in 5 gezeigten Position auf eine zweite in 6 gezeigte Position gedreht. Dies ist eine Drehung im Uhrzeigersinn bei Betrachtung der 5 und 6.
An der zweiten in 6 gezeigten Position ist das Probenbehälter-Tablett 208 grob mit dem Probenblock 102 der Heizvorrichtung ausgerichtet. Jeder Behälter der Vielzahl von Probenbehältern 210 des Probenbehälter-Tabletts ist mit einer entsprechenden Öffnung 104 in dem Probenblock ausgerichtet, wie dies beispielsweise in 9A gezeigt ist. Das Probenbehälter-Tablett 208 ist anfänglich über dem Probenblock 102 an einer ersten Höhe derart angeordnet, dass die Probenbehälter des Probenbehälter-Tabletts einen Abstand oberhalb des Probenblockes haben, sodass der Probenbehälter-Tablett-Halter auf seine Positionen verschwenkt werden. Diese Anfangsstellung ist beispielsweise in 9A gezeigt.
Eine Abdeckung 150 der Heizvorrichtung, die anfänglich über dem Probenbehälter-Tablett angeordnet ist, kann dann abgesenkt werden und drückt gegen die obere Oberfläche des Probenbehälter-Tabletts und des Probenbehälter-Tablett-Halters, sodass die Probenbehälter des Probenbehälter-Tabletts 208 leicht gegen die Vertiefungen des Probenblockes 102 gedrückt werden. Wenn sich der Probenbehälter-Tablett-Halter auf diese zweite Höhe absenkt, wird die Schraubenfeder 84 des Vorspannmechanismus 16 zusammengedrückt. Die Nuten-Hülse 86 wird hierdurch abgesenkt, sodass ein Abstand zwischen der Oberseite der Nuten-Hülse und der unteren Oberfläche des Anschlagteils 80 geschaffen wird. Wenn die Abdeckung 150 weiter abgesenkt wird, werden die Federn 40 des Druckmechanismus dann zusammengedrückt, bis der Probenbehälter-Tablett-Halter 20 eine dritte in 9B gezeigte Höhe erreicht, und die Abdeckung vollständig geschlossen ist. An dieser dritten Höhe gemäß 9B werden die Probenbehälter 200 des Probenbehälter-Tabletts 208 fest gegen die Öffnungen 104 des Probenblockes gedrückt.
Die Heizvorrichtung, wie zum Beispiel eine thermische zyklische Beaufschlagungsvorrichtung 100, erwärmt nachfolgend die Flüssigkeitsprobe in dem Probenbehälter-Tablett, damit diese eine PCR oder andere Art von chemischer Reaktion durchläuft. Nachdem die periodischen thermischen Beaufschlagungen und/oder andere Operationen abgeschlossen sind, wird die Abdeckung 150 geöffnet. Wenn die Abdeckung geöffnet wird, drückt die Abdeckung nicht mehr länger gegen die Oberseite des Probenbehälter-Tabletts. Gleichzeitig üben die Federn 40 des Druckmechanismus eine nach oben gerichtete Kraft auf die untere Oberfläche 42 des Probenbehälter-Tabletts aus, wodurch die Probenbehälter 210 nach oben gedrückt werden, sodass sie nicht mehr länger gegen die Oberfläche der Öffnungen 210 des Probenblockes drücken. Die Federn sollten eine ausreichende Kraft ausüben, damit das Probenbehälter-Tablett von dem Probenblock gelöst wird. An dieser zweiten Höhe befinden sich die Probenbehälter immer noch in den Ausnehmungen des Probenblockes, und entsprechend kann der Probenbehälter-Tablett-Halter nicht von dem Probenblock fort gedreht werden ohne auf den Probenblock zu stoßen.
Die Bereitstellung des Vorspannmechanismus 16 ermöglicht das unmittelbare Anheben des Probenbehälter-Tabletts aus dem Probenblock heraus auf eine Höhe oberhalb der zweiten Höhe. Die Schraubenfeder 84 des Vorspannmechanismus 16 drückt nach oben auf die Nuten-Hülse 56, sodass der Probenbehälter-Tablett-Halter auf seine erste Höhe zurückkehrt (9A). An der ersten Höhe liegt die Oberseite der Nuten-Hülse 56 typischerweise gegen eine untere Oberfläche des Anschlagteils 80 an. Die erste Höhe entspricht einer Höhe, bei der das Probenbehälter-Tablett von dem Probenblock ohne Störung durch diesen fort gedreht werden kann. Dies ist beispielsweise in 9A gezeigt. Entsprechend kann der Probenbehälter-Tablett-Halter 12 nunmehr von der in 6 gezeigten zweiten Position auf die erste in 5 gezeigte Position durch das Drehstellglied gedreht werden. Das Drehstellglied dreht den Probenbehälter-Tablett-Halter in der entgegengesetzten Richtung (im Gegenuhrzeigersinn gemäß den 5 und 6) zu der, in der er vorher gedreht wurde. Wenn der Probenbehälter-Tablett-Halter und das Probenbehälter-Tablett auf die erste in 5 gezeigte Position zurück bewegt wurden, kann die Roboter-Hand 206 des Roboters 200 das Probenbehälter-Tablett 208 ergreifen und es aus dem Probenbehälter-Tablett-Halter 12 entfernen. Danach kann sich der Roboter 200 drehen und das Probenbehälter-Tablett auf eine Aufnahmestellung bringen, beispielsweise eine Position auf dem Roboter. Der Roboter 200 kann dann ein weiteres Probenbehälter-Tablett auf oder benachbart zu dem Roboter innerhalb des Roboter-Armes ergreifen und den vorstehenden Vorgang wiederholen.
Wie dies aus der vorstehenden Beschreibung verständlich ist, schließt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Manipulieren von Probenbehälter-Tabletts ein. Das Verfahren schließt den Schritt der Anordnung des Probenbehälter-Tabletts in einem Probenbehälter-Tablett-Halter eines ersten Roboter-Mechanismus ein, der sich an einer ersten Position befindet. Das Verfahren schließt weiterhin den Schritt des Drehens des Probenbehälter-Tablett-Halters des ersten Roboter-Mechanismus um eine Drehachse in ersten Drehrichtung ein, um den Probenbehälter-Tablett-Halter in eine Heizvorrichtung an einer zweiten Position einzusetzen. Das Probenbehälter-Tablett kommt mit einer Abdeckung der Heizvorrichtung in Eingriff, um den Probenbehälter-Tablett-Halter in einer Richtung auf einen Probenblock der Heizvorrichtung abzusenken, sodass die Probenbehälter des Probenbehälter-Tabletts fest mit den entsprechenden Öffnungen in den Probenblock in Eingriff kommen. Das Probenbehälter-Tablett durchläuft dann eine Heizoperation, wie zum Beispiel eine periodische thermische Beaufschlagung. Nachdem der Heizvorgang abgeschlossen ist, wird die Abdeckung der Heizvorrichtung geöffnet, sodass sich das Probenbehälter-Tablett und die Probenbehälter von dem Probenblock lösen. Als Ergebnis steht das Probenbehälter-Tablett nicht mehr direkt in Kontakt mit dem Probenblock. Das Verfahren schließt weiterhin das Anheben des Probenbehälter-Tablett-Halters und des Probenbehälter-Tabletts aus den Probenblock-Öffnungen durch einen Vorspannmechanismus ein, sodass das Probenbehälter-Tablett von dem Probenblock und der Heizvorrichtung ohne Störung fortgedreht werden kann. Der Probenbehälter-Tablett-Halter wird dann in einer zweiten Drehrichtung in Richtung auf die erste Position gedreht, um den Probenbehälter-Tablett-Halter aus der Heizvorrichtung zu entfernen. Das Verfahren umfasst weiterhin vor der Anordnung des Probenbehälter-Tabletts in einem Probenbehälter-Tablett-Halter die Schritte des Aufnehmens eines Probenbehälter-Tabletts mit einem zweiten Roboter-Mechanismus, wie zum Beispiel einem Drehroboter, und der Drehung des Probenbehälter-Tabletts vom Überführen des Probenbehälter-Tabletts in die erste Position.
Das System und Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann zum Transport einer großen Anzahl von Probenbehälter-Tabletts in eine thermische periodische Beaufschlagungsvorrichtung mit Detektionsfähigkeiten verwendet werden. Dies kann den Durchsatz vergrößern und die Sicherheit für Bedienungspersonen der thermischen periodischen Beaufschlagungsvorrichtung verbessern. Bei einer derartigen Handhabungsvorrichtung ist es unnötig, die Probenbehälter-Tabletts von Hand in die thermische periodische Beaufschlagungseinrichtung zu laden.

Claims

Vorrichtung (10) zum Transport von Probenbehälter-Tabletts (208) gegenüber einer Heizvorrichtung (100), mit: einem Probenbehälter-Tablett-Halter (12), der eine Platte zur Anordnung eines Probenbehälter-Tabletts in dieser umfasst, wobei der Probenbehälter-Tablett-Halter so konfiguriert ist, dass er sich um eine erste Drehachse zwischen einer ersten Position außerhalb der Heizvorrichtung und einer zweiten Position innerhalb der Heizvorrichtung dreht; einem Drehstellglied (14), das einen Motor und eine an dem Motor angebrachte Welle umfasst, wobei der Motor so konfiguriert ist, dass er den Probenbehälter-Tablett-Halter um die erste Drehachse dreht; einen Vorspann-Mechanismus (16), der so konfiguriert ist, dass er den Probenbehälter-Tablett-Halter (12) in einer allgemein nach oben gerichteten Richtung entlang der ersten Drehachse drückt; und wobei die an dem Motor angebrachte Welle eine Nuten-Welle (54) ist, wobei das Drehstellglied (14) weiterhin eine Nuten-Hülse (56) für den Eingriff mit der Nuten-Welle (54) derart umfasst, dass die Nuten-Hülse (56) gegenüber der Nuten-Welle (54) in Drehrichtung festgelegt, jedoch in Axialrichtung beweglich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Motor so konfiguriert ist, dass er den Probenbehälter-Tablett-Halter (12) über ungefähr neunzig Grad dreht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei dem der Motor einen Schrittmotor umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Nuten-Hülse (56) in Drehrichtung fest mit dem Probenbehälter-Tablett-Halter (12) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, die weiterhin einen Verlängerungsarm (34) zur Befestigung der Nuten-Hülse (56) an dem Probenbehälter-Tablett-Halter (12) umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Platte des Probenbehälter-Tablett-Halters (12) eine Ausnehmung (24) zur Positionierung des Probenbehälter-Tabletts (208) in dieser einschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Ausnehmung (24) durch sich verjüngende Seitenwände (26) zur Aufnahme des Probenbehälter-Tabletts (208) begrenzt ist, wobei die sich verjüngenden Seitenwände (26) so konfiguriert sind, dass das Probenbehälter-Tablett (208) auf den sich verjüngenden Seitenwänden (26) ruht.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei der die Ausnehmung (24) rechtwinklig ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der die Platte des Probenbehälter-Tablett-Halters (12) einen ersten Abschnitt, der die Ausnehmung (24) aufweist, und einen zweiten Abschnitt einschließt, der einen Arm (22) zum Verbinden des ersten Abschnittes mit dem Drehstellglied (14) umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei die Ausgangs-Welle des Drehstellgliedes in Drehrichtung gegenüber dem Probenbehälter-Tablett-Halter (12) festgelegt ist, und das Federelement eine Schraubenfeder (84) umfasst, die um die erste Drehachse und die Ausgangs-Welle herum angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Vorspann-Mechanismus (16) eine Schraubenfeder (84) umfasst, die um die erste Drehachse herum angeordnet ist, und einen Teil der Nuten-Hülse (56) umgibt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiterhin eine Heizvorrichtung (100) mit einer Öffnung umfasst, in der das Probenbehälter-Tablett anzuordnen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiterhin eine Heizvorrichtung (100) zur Durchführung einer periodischen thermischen Beaufschlagung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der die periodische thermische Beaufschlagung zur Verwendung bei der Verstärkung der Nukleinsäure bestimmt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vorrichtung (10) zur Verwendung mit einem Probenbehälter-Tablett (208) konfiguriert ist, das 96 Probenbehälter umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Vorrichtung zur Verwendung mit einem Probenbehälter-Tablett (208) konfiguriert ist, das 384 Behälter umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vorrichtung (10) zur Verwendung mit einem Probenbehälter-Tablett (208) konfiguriert ist, das konische Behälter umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Behälter (210) des Probenbehälter-Tabletts (208) so bemessen sind, dass sie ein Flüssigkeitsvolumen im Bereich von 10–500 μl aufweisen.
Roboter-Manipulator (200) zum Transport von Probenbehälter-Tabletts (208) zwischen zumindest zwei Positionen, mit der Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Roboter-Manipulator nach Anspruch 19, wobei der Manipulator (200) so konfiguriert ist, dass er das Probenbehälter-Tablett (208) ergreift und das Probenbehälter-Tablett (208) auf den Probenbehälter-Tablett-Halter (12) transportiert.
Roboter-Manipulator nach Anspruch 19 oder 20, mit einem Roboter-Arm (204), der zur Halterung eines Probenbehälter-Tabletts (208) in diesem konfiguriert ist.
Roboter-Manipulator nach einem der Ansprüche 19 bis 21, bei der Motor so konfiguriert ist, dass er eine Drehbewegung auf den Roboter-Arm (204) ausübt.
Roboter-Manipulator nach einem der Ansprüche 19 bis 22, mit Ausnahme eines der vorhergehenden Ansprüche, die direkt oder indirekt auf Anspruch 14 zurückbezogen sind, bei dem der Vorspann-Mechanismus (16) zumindest eine Schraubenfeder (84) umfasst, die teilweise eine Welle des Drehmechanismus umgibt.
Roboter-Manipulator nach Anspruch 23, der weiterhin ein Hülsenbauteil umfasst, das um die Welle des Drehmechanismus herum angeordnet ist und teilweise von einer Schraubenfeder (84) umgeben ist, wobei das Hülsenbauteil in Drehrichtung gegenüber der Welle des Drehmechanismus festgelegt und in Axialrichtung gegenüber der Welle verschiebbar ist, wobei der Vorspann-Mechanismus (16) so konfiguriert ist, dass er das Hülsenbauteil in einer Richtung von dem benachbarten Probenbehälter-Block (102) fort drückt.
Roboter-Manipulator nach Anspruch 24, bei dem das Hülsenbauteil die Nuten-Hülse (56) umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie mit einer Nutung auf der Welle des Drehmechanismus in Eingriff kommt.
Roboter-Manipulator nach einem der Ansprüche 24 oder 25, der weiterhin ein Anschlagbauteil aufweist, das auf der Welle des Drehmechanismus angeordnet ist, wobei das Anschlagbauteil so konfiguriert ist, dass es das Hülsenbauteil an einer axialen Bewegung über eine vorgegebene Position auf der Welle des Drehmechanismus hinaus hindert.
Verfahren zur Manipulation von Probenbehälter-Tabletts, mit den folgenden Schritten: Anordnen eines Probenbehälter-Tabletts (208) in einem Probenbehälter-Tablett-Halter (12) eines ersten Roboter-Mechanismus, der an einer ersten Position außerhalb einer Heizvorrichtung angeordnet ist; Drehen des Probenbehälter-Tablett-Halters (12) mit einem Drehstellglied des Roboter-Mechanismus um eine Drehachse (50) in einer ersten Drehrichtung, um den Probenbehälter-Tablett-Halter (12) in die Heizvorrichtung (100) an einer zweiten Position einzubringen; Absenken des Probenbehälter-Tablett-Halters (12) in einer Richtung auf einen Probenblock (102) der Heizvorrichtung (100), sodass das Probenbehälter-Tablett (208) mit dem Probenblock (102) in Eingriff kommt; Trennen des Probenbehälter-Tabletts (208) von dem Probenblock (102), sodass das Probenbehälter-Tablett (208) nicht direkt den Probenblock (102) berührt; Anheben des Probenbehälter-Tablett-Halters (12) und des Probenbehälter-Tabletts (208) aus der Heizvorrichtung (100) durch einen Vorspann-Mechanismus (16), der so konfiguriert ist, dass er den Probenbehälter-Tablett-Halter (12) in einer allgemein nach oben gerichteten Richtung drückt, sodass das Probenbehälter-Tablett (208) in der Lage ist, von dem Probenblock (102) und der Heizvorrichtung (100) ohne Störung fort gedreht zu werden; und Drehen des Probenbehälter-Tablett-Halters (12) mit dem Drehstellglied des ersten Roboter-Mechanismus in einer zweiten Drehrichtung in Richtung auf die erste Position, um den Probenbehälter-Tablett-Halter (12) aus der Heizvorrichtung (100) zu entfernen; wobei das Drehstellglied den Probenbehälter-Tablett-Halter mit einem Motor dreht, der eine Nuten-Welle (54) aufweist, die mit einer Nuten-Hülse (56) in Eingriff steht, derart, dass die Nuten-Hülse (56) in Drehrichtung gegenüber der Nuten-Welle (54) festgelegt, jedoch axial gegenüber dieser beweglich ist.
Verfahren nach Anspruch 27, bei dem das Absenken des Probenbehälter-Tablett-Halters (12) das in Eingriff Bringen des Probenbehälter-Tabletts (208) mit einer Abdeckung (150) der Heizvorrichtung (100) umfasst, um den Probenbehälter-Tablett-Halter (12) abzusenken.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 28, das weiterhin vor dem Anordnen des Probenbehälter-Tabletts (208) in den Probenbehälter-Tablett-Halter (12) den Schritt des Aufnehmens eines Probenbehälter-Tabletts mit einem zweiten Roboter-Mechanismus und der Drehung des Probenbehälter-Tabletts zum Überführen des Probenbehälter-Tabletts auf die erste Position umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, bei dem der Vorspann-Mechanismus (16), der den Probenbehälter-Tablett-Halter (12) anhebt, eine Schraubenfeder (84) umfasst, die das Probenbehälter-Tablett (208) von dem Probenblock (102) fort drückt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 30, bei dem der Schritt des Trennens des Probenbehälter-Tabletts (208) von dem Probenblock (102) die Ausübung einer nach oben gerichteten Kraft auf den Probenbehälter-Tablett-Halter (12) durch einen Druckmechanismus einschließt, der zwischen dem Probenbehälter-Tablett-Halter (12) und dem Probenblock (102) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 31, bei dem der Druckmechanismus zumindest ein Federelement (84) umfasst.