CH713385B1 - Lagerungsvorrichtung für Laborobjekte, umfassend eine statische Basis und mindestens einen Lagerungsturm, der abnehmbar an der statischen Basis befestigt ist. - Google Patents

Abstract

Die Lagerungsvorrichtung umfasst eine Vielzahl von entnehmbaren Lagerungstürmen (11), wobei jeder davon eine Vielzahl von Lagerungspositionen (12) zur Aufnahme eines Laborobjektes vertikal übereinander bildet. Ein Roboter ist für den Zugang zu den Lagerungspositionen vorgesehen. Die Lagerungspositionen (12) sind von schwenkbaren Trägern (24) gebildet. Ein Antrieb ist mit allen Trägern (24) verbunden. Ein Kippantrieb (28) ist zum Antreiben des Antriebs und dadurch zum Kippen aller Träger (24) auf wiederholender Weise verbunden.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft eine Lagerungsvorrichtung für Laborobjekte, umfassend eine statische Basis und mindestens einen Lagerungsturm, der abnehmbar an der statischen Basis befestigt ist. Die Lagerungsvorrichtung ist derart ausgestattet, dass sie die Laborobjekte automatisch schüttelt.

Stand der Technik

[0002] US 2011/0085409 und US 8192133 beschreiben beide Klimaschränke mit Lagerungsregalen, die zur Aufnahme einer Vielzahl von Laborobjekten in einer vertikalen Reihe ausgestaltet sind. Die Vorrichtungen sind zum Schütteln der Objekte ausgestaltet, indem die gesamten Regale geschüttelt werden.

[0003] Eine Anzahl von Anwendungen erfordern Schüttelmechanismen zur wiederholten Bewegung der Laborobjekte während der Lagerung. Solche Bewegungen können z.B. einen Blutfluss in biologischen Proben simulieren.

Beschreibung der Erfindung

[0004] Das von der vorliegenden Erfindung zu lösende Problem ist daher die Bereitstellung einer Lagerungsvorrichtung dieses Typs, welche ein kontrolliertes Schütteln der Laborobjekte erlaubt.

[0005] Dieses Problem wird mittels der Lagerungsvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.

[0006] Demgemäss umfasst die Lagerungsvorrichtung eine statische Basis und mindestens einen Lagerungsturm, der abnehmbar an der statischen Basis befestigt ist. In diesem Kontext bedeutet der Begriff „statisch“ dass die Basis nicht an der Kippbewegung der Träger teilnimmt, wie unten erläutert. Und „entnehmbar“ beschreibt die Tatsache dass der Lagerungsturm von der Vorrichtung entnehmbar und wieder darin einführbar ist, bevorzugt ohne die Verwendung von Werkzeugen, oder zumindest von anderen Werkzeugen als ein Schraubenzieher.

[0007] Der mindestens eine Lagerungsturm umfasst: eine Vielzahl von Trägern, die vertikal übereinander befestigt sind. Jeder Träger bildet eine Lagerungsposition zur Aufnahme eines Laborobjektes und ist um eine horizontale Schwenkachse schwenkbar, einen Antrieb, der mit allen Trägern verbunden ist, einen Kippantrieb, der zum Antreiben mit dem Antrieb und dadurch zum Kippen aller Träger des Regals verbunden ist, um sie zu kippen.

[0008] Folglich ist jeder Lagerungsturm mit einem gemeinsamen Kippantrieb ausgestattet, der zur Generierung einer Kippbewegung mittels des Antriebs ausgestaltet ist, um die auf den Trägern angeordneten Laborobjekte zu schütteln.

[0009] Mit Vorteil umfasst die Lagerungsvorrichtung einen Roboter zum automatischen Ablegen oder Entnehmen von Laborobjekten auf die Träger bzw. von den Trägern. Der Roboter umfasst einen Wagen der automatisch vertikal entlang dem mindestens einen Lagerungsturm der Vorrichtung verschoben werden kann. Der Wagen ist mit einem horizontal in Richtung jedes Trägers automatisch verschiebbaren Manipulator ausgestattet, um darauf ein Laborobjekt abzulegen oder ein Laborobjekt davon zu entnehmen. Die Lagerungsvorrichtung ist weiter dazu ausgestaltet, den Träger vor einem Zugriff des Manipulators in eine vordefinierte Kippposition zu bringen, wodurch ein automatischer Zugriff vereinfacht wird.

[0010] Die Lagerungsvorrichtung wird bevorzugt in einem Klimaschrank verwendet, aber sie kann auch als eigenständige Vorrichtung verwendet werden.

[0011] Andere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen sowie in der nachfolgenden Beschreibung aufgelistet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0012] Die Erfindung wird besser verstanden und weitere Aufgaben als die oben beschriebenen Aufgaben werden im Zuge der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich. Die Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen, wobei: Fig. 1 einen Klimaschrank mit einer Lagerungsvorrichtung zeigt, wobei seine Tür offen ist und ein Teil seiner Wand entfernt ist, Fig. 2 den Klimaschrank aus Fig. 1 zeigt, wobei einer der Lagerungstürme entfernt ist, Fig. 3 den Objektlagerungsplatz der Lagerungsvorrichtung von der Rückseite zeigt, Fig. 4 einen einzelnen Lagerungsturm zeigt, und Fig. 5 eine schematische Teilschnittansicht des Kippantriebs des Lagerungsturms ist.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Definitionen

[0013] Der Begriff „schütteln“ beschreibt eine wiederholte Bewegung der Laborobjekte um Ihren Inhalt zu schütteln. Bevorzugt ist „das Schütteln“ eine wiederholte hin und her Kippbewegung.

Lagerungsvorrichtung

[0014] Die Lagerungsvorrichtung aus Fig. 1 und 2 umfasst ein Gehäuse 1 das eine Kammer 2 umschliesst. Die Kammer 2 ist durch eine Vordertür 3 sowie durch eine automatisierte Rückseitentür 4 (Fig. 2) zugänglich.

[0015] Die Vorrichtung ist mit einer Klimaeinheit 5 ausgestattet, die zur Aufrechterhaltung einer definierten Temperatur und Atmosphäre in der Kammer 2 ausgestaltet und strukturiert ist. Zum Beispiel ist die Temperatur über 0°C, z.B. 37°C, und die Luftfeuchtigkeit ist hoch, z.B. mindestens 80% relative Luftfeuchtigkeit.

[0016] Ein Objektspeicher 6 ist in der Kammer 2 angeordnet. Fig. 3 zeigt den Objektspeicher detaillierter.

[0017] Der Objektspeicher umfasst eine stationäre Basis 10 welche am Boden der Kammer 2 befestigt ist.

[0018] Die Basis 10 trägt einen oder mehrere Lagerungstürme 11. In der gezeigten Ausführungsform sind zwei Lagerungstürme 11 auf der Basis 10 angeordnet.

[0019] Jeder Lagerungsturm 11 stellt eine Vielzahl von Lagerungspositionen 12 bereit, wobei jede zur Aufnahme eines Laborobjekts geformt ist. Beispiele für Laborobjekte sind Mikrotiterplatten, Petrischalen oder Reagenzglasgestelle.

[0020] Weiter trägt die Basis 10 einen Roboter 14, der zur Bewegung der Laborobjekte zwischen den Lagerungspositionen 12 und der Rückseitentür 4 ausgestaltet und strukturiert ist. Dafür umfasst er einen Wagen 15, der vertikal entlang einer Hebeführung 13 verschiebbar ist.

[0021] Der Wagen 15 hält einen Manipulator 16, der um eine vertikale Achse drehbar ist, um wahlweise mit jedem der Lagerungstürme 11 sowie mit der Rückseitentür 4 ausgerichtet zu sein.

[0022] Der Manipulator 16 umfasst eine Schaufel 17 welche in Fig. 3 in ihrer ausgefahrenen Position gezeigt ist. Die Schaufel 17 kann horizontal ausgefahren werden, um in die Lagerungspositionen 12 einzudringen oder um durch die Rückseitentür 4 zu fahren.

[0023] Um ein Objekt von einer Lagerungsposition 12 zu entnehmen wird die Schaufel 17 darunter ausgefahren, angehoben, um es zu beaufschlagen, und anschliessend zurückgezogen. Um ein Objekt einzulegen werden diese Schritte in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt.

[0024] Die Bedienung des Roboters 14 entspricht im Grunde derjenigen des in US 6 478 524 beschriebenen Manipulators und wird deshalb hier nicht im Detail erläutert.

Lagerungsturm

[0025] Fig. 4 zeigt einen einzelnen Lagerungsturm 11. Er umfasst einen Rahmen 20, 21, 22 mit zwei vertikalen Seitenplatten 20 welche an ihren oberen Enden mittels einer Oberplatte 21 und an ihren unteren Enden mittels einer Basisplatte 22 verbunden sind.

[0026] Eine Vielzahl von Trägern 24 sind im Rahmen 20 - 22 gehalten, wobei jeder Träger 24 eine der Lagerungspositionen 12 bildet.

[0027] Jeder Träger 24 ist schwenkbar zwischen den Seitenplatten 20 angeordnet, so dass er bezogen darauf um eine horizontale Schwenkachse geschwenkt werden kann. Eine der Schwenkachsen ist in Fig. 4 mit der Referenznummer 26 gezeigt.

[0028] Ein Kippantrieb 28 ist am Rahmen 20 - 22 befestigt. Er ist mit einem Antrieb 29 verbunden, um die Träger 24 um ihre Schwenkachse 26 in einer gemeinsamen Bewegung zu kippen.

[0029] Der Kippantrieb 28 umfasst einen Schrittmotor 30, der auf dem Rahmen 20 - 22 befestigt ist, bevorzugt auf der Oberplatte 21.

[0030] Wie am besten in Fig. 5 ersichtlich, erstreckt sich eine Spindel 31, die vom Motor 30 kontrolliert drehbar ist, in eine Kupplung 33. Die Kupplung 33 ist ihrerseits mit einer Stange 34 verbunden, die sich vertikal entlang der Träger 24 erstreckt und die schwenkbar mit jedem davon verbunden ist.

[0031] Wenn die Träger 24 ihre Kippbewegung durchführen, bewegt sich die Stange 34 entlang einem im Wesentlichen vertikalen aber leicht gebogenen Pfad, wie vom Pfeil 36 in Fig. 4 und 5 gezeigt.

[0032] Die Kupplung 33 umfasst eine erste Sektion 38, die mit der Stange 34 verbunden ist und eine zweite Sektion 39 die mit dem Kippantrieb 28 verbunden ist und ein Verbindungsglied 40 zwischen der ersten und der zweiten Sektion 38, 39.

[0033] Die Spindel 31 ist in einem Gewindelager 41 der zweiten Sektion 39 derart beaufschlagt, dass die Sektion 39 nach oben und nach unten entlang dem Pfeil 44 bewegt werden kann, indem der Motor 30 betätigt wird.

[0034] Das Verbindungsglied 40 ist dazu ausgestaltet und strukturiert, dass es eine seitliche Bewegung zwischen der ersten und der zweiten Sektion 38, 39 erlaubt, während es den vertikalen Abstand zwischen ihnen im Wesentlichen konstant hält. In diesem Kontext bedeutet „im Wesentlichen konstant“ bevorzugt dass sich der vertikale Abstand während der Kippbewegung zwischen der ersten und der zweiten Sektion 38, 39 nicht um mehr als 25%, insbesondere nicht um mehr als 10%, ändert.

[0035] Das Verbindungsglied 40 kann mittels jeder Struktur, welche eine viel höhere Steifheit in vertikaler Richtung als in horizontaler Richtung hat, implementiert werden.

[0036] Vorzugsweise umfasst das Verbindungsglied 40 mindestens eine Tellerfeder 42, die sich im Wesentlichen vertikal zwischen der ersten und der zweiten Sektion 38, 39 erstreckt. In der Ausführungsform nach Fig. 5 gibt es mindestens zwei voneinander beabstandete, parallele Tellerfedern 42, die sich zwischen der ersten und der zweiten Sektion 38, 39 erstrecken, um eine definierte Ausrichtung der ersten Sektion 38 bezogen auf die zweite Sektion 39 beizubehalten.

[0037] Der Kippantrieb 28 ist dazu ausgestaltet, die zweite Sektion 39 wiederholt nach oben und nach unten zu bewegen, wie vom Pfeil 44 gezeigt. Dies zwingt seinerseits die erste Sektion 38 dazu, sich auch nach oben und nach unten zu bewegen, während sie ihren leicht gebogenen Pfad 36 folgt und die Träger 24 hin und her kippt.

[0038] Um die Träger 24 in eine definierte, bevorzugt horizontale Lage zu versetzen, bevor der Roboter 14 auf die Lagerungspositionen 12 zugreift, ist der Lagerungsturm 11 mit einem Positionssensor 46 ausgestattet, um die Schwenkposition der Träger 24 zu detektieren.

[0039] In der gezeigten Ausführungsform umfasst der Positionssensor 46 eine Lichtschranke 48 und einen Finger 50, wobei die Lichtschranke 48 oder der Finger 50 statisch zum Rahmen 20 - 22 ist, während sich das jeweils andere Teil zusammen mit der zweiten Sektion 39 bewegt. Wenn sich die zweite Sektion 39 nach oben und nach unten bewegt, dringt der Finger 50 in die Lichtschranke 48 ein und verlässt diese, um ein Signal in einer vordefinierten Position zu generieren. Dieses Signal kann zur Detektion der Kippposition der Träger 24 verwendet werden.

[0040] In der Ausführungsform nach Fig. 4 ist der Finger 50 an einer zweiten Sektion 39 befestigt, während die Schranke 48 am Rahmen 20 - 22 befestigt ist.

[0041] Wie am besten in Fig. 4 zu sehen ist, umfasst jeder Träger 24 ein Nest 52 zur Aufnahme eines Laborobjekts.

[0042] In der gezeigten Ausführungsform ist das Nest 52 von zwei seitlichen Trägerleisten 54 gebildet, welche derart positioniert sind, dass sie das Laborobjekt von unten entlang paralleler Abschnitte davon tragen. Der Abstand zwischen den seitlichen Trägerleisten 54 ist dafür ausreichend dass die Schaufel 17 zwischen ihnen eingeführt wird, um das Laborobjekt (cf. Fig. 3) zu heben und abzulegen.

[0043] Die Führungsorgane 56 sind an jedem Träger 24 befestigt, z.B. an den seitlichen Trägerleisten 54, und umgeben das Nest 52. Sie bilden eine Vielzahl von Führungsflächen 58, die in Richtung des Nests 52 gekippt sind und dieses umgeben, um ein hinunterkommendes Laborobjekt in das Nest zu führen und denselben während der Kippbewegung des Trägers 24 seitlich zu halten.

[0044] Bemerkungen: In den obigen Ausführungsformen ist der Manipulator 16 mit einer Schaufel oder einem Löffel 17 ausgestattet, um die Laborobjekte zu heben. Alternativ kann er mit einer Klemme oder einem Greifer ausgestattet sein, um diese zu halten.

[0045] In den gezeigten Ausführungsformen sind die Lagerungstürme 11 direkt an der statischen Basis 10 befestigt. Alternativ können sie auch auf einem Karussell angeordnet sein, das auf der Basis 10 ruht, so wie es z.B. in Fig. 1 und 2 aus US2004115101 gezeigt ist.

[0046] Die hier gezeigte Vorrichtung kann mit einer Steuervorrichtung zum Steuern der vom Motor 30 generierten Schüttelbewegungen ausgestattet sein. Die Steuervorrichtung kann derart ausgestaltet sein, dass sie dem Benutzer erlaubt, die Amplitude sowie die Frequenz der Kippbewegung und/oder andere Parameter davon zu wählen.

[0047] Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist und auf andere Weisen im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche realisiert werden kann.

Claims (11)

1. Lagerungsvorrichtung für Laborobjekte, insbesondere für einen Klimaschrank, umfassend eine statische Basis (10) und mindestens einen Lagerungsturm (11), der abnehmbar an der statischen Basis (10) befestigt ist, wobei der Lagerungsturm (11) folgendes umfasst: eine Vielzahl von Trägern (24), die vertikal übereinander befestigt sind, wobei jeder Träger (24) eine Lagerungsposition (12) zur Aufnahme eines Laborobjektes bildet und um eine horizontale Schwenkachse schwenkbar ist, einen Antrieb (29), der mit allen Trägern (24) verbunden ist, und einen Kippantrieb (28), der zum Antreiben mit dem Antrieb (29) und dadurch zum Kippen aller Träger (24) verbunden ist.

2. Lagerungsvorrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend einen Roboter (14), der einen entlang dem mindestens einen Lagerungsturm (11) vertikal verschiebbaren Wagen (15) umfasst, wobei der Wagen (15) einen horizontal in Richtung jedes Trägers (24) verschiebbaren Manipulator (16) umfasst, um darauf ein Laborobjekt abzulegen oder ein Laborobjekt davon zu entnehmen, wobei die Lagerungsvorrichtung dazu ausgestaltet ist, den Träger (24) vor einem Zugriff des Manipulators (16) in eine vordefinierte Kippposition, insbesondere in eine horizontale Position, zu bringen.

3. Lagerungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Antrieb (29) eine Stange (34) umfasst, die sich vertikal entlang der Träger (24) erstreckt und die mit jedem Träger (34) schwenkbar verbunden ist.

4. Lagerungsvorrichtung nach Anspruch 3, umfassend eine Kupplung (33) zwischen dem Kippantrieb (28) und der Stange (34), wobei die Kupplung (33) eine erste Sektion (38), die mit der Stange (34) verbunden ist, eine zweite Sektion (39), die mit dem Kippantrieb (28) verbunden ist und ein Verbindungsglied (40) zwischen der ersten und der zweiten Sektion (38, 39) umfasst, wobei das Verbindungsglied (40) eine seitliche Bewegung zwischen der ersten und der zweiten Sektion (38, 39) erlaubt, während es einen vertikalen Abstand zwischen der ersten und der zweiten Sektion (38, 39) im Wesentlichen konstant hält, und wobei der Kippantrieb (28) dazu ausgestaltet ist, die zweite Sektion (39) wiederholt vertikal nach oben und nach unten zu bewegen.

5. Lagerungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Verbindungsglied (40) mindestens eine Tellerfeder (42), die sich zwischen der ersten und der zweiten Sektion (38, 39) erstreckt, insbesondere mindestens zwei parallele, voneinander beabstandete Tellerfedern (42), die sich zwischen der ersten und der zweiten Sektion (38, 39) erstrecken, umfasst.

6. Lagerungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiter umfassend einen Positionssensor (46), der zur Detektion einer Schwenkposition des Trägers (24) ausgestaltet ist.

7. Lagerungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Lagerungsturm (11) einen Rahmen (20, 21, 22) umfasst, wobei jeder Träger (24) schwenkbar auf dem Rahmen (20, 21, 22) befestigt ist.

8. Lagerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5 und nach den Ansprüchen 6 und 7, wobei der Positionssensor (46) eine Lichtschranke (48) und einen Finger (50) umfasst, wobei die Lichtschranke (48) oder der Finger (50) statisch zum Rahmen (20, 21, 22) ist, während sich das jeweils andere Teil zusammen mit der zweiten Sektion (39) bewegt.

9. Lagerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei der Kippantrieb (28) am Rahmen (20, 21, 22) befestigt ist.

10. Lagerungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jeder Träger (24) ein Nest (52) zur Aufnahme eines Laborobjektes und eine Vielzahl von Führungsflächen (58) umfasst, die in Richtung des Nestes (52) gekippt sind und dieses umgeben, um das Laborobjekt in das Nest (52) zu führen.

11. Klimaschrank umfassend die Lagerungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche.