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Abtastmechanismus Die Erfindung betrifft einen Abtastmechanismus
zur Durchführung einer Relativbewegung zwischen einem Abtastkopf und einer zweidimensionalen,
in einem Probenhalter gehaltenen Probe, wobei der Abtastkopf lineare Abtastungen
über eine Anzahl parallel verlaufender Bänder der Probe, welche in Abständen in
einer Richtung quer zur Längsachse der Bänder angeordnet sind, ausführt.
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Der vorbeschriebene Abtastmechanismus ist gekennzeichnet durch eine
erste Antriebseinrichtung zur Durchführung der Relativbewegung zwischen dem Abtastkopf
und dem Probenhalter in einer Richtung parallel zu den Bändern, durch eine zweite
Antriebseinrichtung zur Durchführung einer Relativbewegung zwischen dem Kopf undaem
Probenhalter in der quer dazu verlaufenden Richtung, durch eine Fühleinrichtung,
um während der Betätigung der zweiten Antriebseinrichtung an dem Probenhalter vorgesehene
Bezugseinrichtungen zu fühlen, und durch eine Steuereinrichtung, welche entsprechend
dem Fühlen jeder oder einer ausgewählten Bezugseinrichtung betätigbar ist, um die
mittels der zweiten Antriebseinrichtung durchgeführte Relativbewegung anzuhalten,
und eine Relativbewegung zwischen dem Abtastkopf und dem Probenhalter mit Hilfe
der ersten Antriebseinrichtung einzuleiten, so daß der Kopf eine Abtastung über
dem entsprechenden Band der Probe durchführt.
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Vorzugsweise kann mit der Steuereinrichtung die mittels der ersten
Antriebseinrichtung durchgeführte Relativbewegung angehalten und die Mittels der
zweiten Antriebseinrichtung durchgeführte Relativbewegung am Ende jeder Abtastung
wieder begonnen werden.
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Die Erfindung weist ferner einen Probenhalter für den vorbeschriebenen
Abtastmechanismus auf, wobei der Probenhalter einen Rahmen aufweist, um eine Probe
zu halten, auf welcher
eine Anzahl paralleler Bänder abzasten ist,
und wobei der Rahmen mit einer Anzahl Bezugsangaben bzw. -zeichen versehen ist,
die an den Stellen angebracht sind, welche der Lage der jeweiligen Bänder auf der
probe entsprechen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhalld einer Ausführungsform unter
Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen: Fig.
1 eine schematische Darstellung einer elektrophoretischen Probe mit einer Vielzahl
Bändern, in welcher die Bahn eines photometrischen Abtastkopfes über der Probe dargestellt
ist; Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Probenhalter gemaf der Erfindung; Fig. 3 eine
Seitenansicht des Probenhalters der Fig. 2; Fig. 4 eine schematische, perspektivische
Ansicht des Abtastmechanismus gemäB der Erfindung; und Fig. 5 ein schematisches
Blockdiagramm einer Steuerschaltung für den Abtastmechanismus der Fig. 4.
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Der in den Figuren dargestellte Abtastmechanismus wird zur photometrischen
Abtastung von elektrophoretischen Proben mit einer Vielzahl von Bändern, d.h. von
elektrophoretischen
Streifen, wie dem in Fig. 1 dargestellten Streifen
10, verwendet, auf welchem eine Anzahl Muster oder Proben Bänder 12 belegen, welche
parallel zueinander verlaufen, und in einer Richtung senkrecht zu den Bändern in
Abständen angeordnet sind. Damit der Streifen leichter zu handhaben ist, kann er
zwischen Glasplatten gehaltert sein. Derartige nach verschiedenen Verfahren und
Techniken aufbereitete Proben, beispielsweise Proben, welche auf von verschiedenen
Herstellern gebauten Einrichtungen aufbereitet sind, weisen in der Praxis eine unterschiedliche
Anzahl von Mustern pro Probe sowie unterschiedliche Abstände zwischen den einzelnen
Mustern auf.
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Die ausgezogene Linie 26 in Fig. 1 gibt die gewünschte Bewegungsbahn
eines photometrischen Abtastkopfes über jedes der Bänder 12 wieder.
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Der Abtastmechanismus weist einen Probentisch 30 (Fig. 4) auf, welcher
einen Probenhalter tragen kann. Wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, weist der Probenhalter
14 einen rechteckigen Metallrahmen 16 auf, auf dessen Oberseite zwei federnde Klemmen
oder Halteeinrichtungen 18 befestigt sind, mittels welchen eine Probe in einer bestimmten
Lage auf dem Rahmen gehalten werden kann. Der Rahmen weist zwei Fixierlöcher 20
auf, in welche Zapfen 32 auf dem Tisch 30 passen, wodurch eine genaue Einstellung
und Positionierung des Rahmens auf dem Tisch gewährleistet ist. Auf einer Seite
weist der Rahmen 16 eine Anzahl Schlitze oder Einschnitte 22 auf.
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Die Einschnitte 22 sind so angebracht, daß wenn eine Probe le
auf
dem Rahmen gehalten ist, jeder Einschnitt eines der Musterbänder 12 auf der Probe
ausgerichtet ist. Auf dem Rahmen sind als Markierungen parallele Linien 24 angebracht,
welche jeweils bezüglich einer der Einschnitte 22 ausgerichtet sind, um dadurch
-die Positionierung bzw.
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Anordnung der Probe auf dem Probenhalter zu unterstützen bzw. zu erleichtern.
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Wie in Fig. 4, dargestellt, ist der Probentisch 30 so gehaltert, daß
er bezüglich eines Abtastkopfes 34, von welchem in Fig. 4 ein Teil durch gestrichelte
Linien dargestellt ist, in zwei zueinander senkrechten Richtungen bewegt werden
kann, so daß während des Betriebs der Kopf 34 tatsächlich der Bahn 26 (Fig. 1) folgen
kann. Für eine Bewegung in der X-Richtung, d.h. in einer Richtung parallel zu den
Musterbändern auf einer Probe 10, welche auf einem an dem Tisch 30 angeordneten
Probenhalter 14 gehalten ist, ist der Tisch auf an einem Tragblock 38 befestigten
Stangen 36 verschiebbar. Eine Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit in der X-Richtung
wird über eine Einrichtung 42 mit einer Zahnstange und einem Ritzel mittels eines
Synchron-Elektromotors 40 mit umkehrbarer Drehrichtung bewirkt; hierbei steht die
Zahnstange über Rollen 46 mit einem Teil 44 des Tisches 30 in Anlage, so daß der
Tisch bezüglich der Zahnstange in der Y-Richtung bewegbar ist.
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Die Bewegung des Tisches 30 in der Y-Richtung, d.h. in der zu den
Musterbändern senkrechten Richtung, wird mittels eines Elektromot-ors 48 mit umkehrbarer
Drehrichtung bewirkt, welcher
eine Leitspindel 50 antreibt, mit
welcher eine an den Tragblock 38 gekuppelte Schraubenmutter 52 in -Eingriff steht;
der Block 38 ist auf einer an dem Chassis des Instrument es befestigten Stange 54
verschiebbar. Endschalter 56 und 58 (Fig. 5) sind so angeordnet, daß sie durch den
Tisch 30 jeweils am Ende seiner Bewegung in der X-Richtung betEtigt-werden, um Signale
für die Steuerschaltung des Gerätes zu erzeugen.
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In ähnlicher Weise werden Endschalter 60 und 62 durch den Tisch 30
jeweils am Ende seiner Bewegung in der Y-Richtung betätigt.
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Um die Einschnitte 22 an dem Probenhalter 14 zu fühlen, weist der
Mechanismusveinen Photodetektor 64 (Fig. 4) mit einer Lampe auf, mittels welcher
ein vertikaler Lichtstrahl auf einen Phototransistor gerichtet ist. Die Einrichtung
ist an dem Chassis des Instrumentes in einer solchen Lage befestigt, daß wenn der
Tisch 30 in der X-Richtung bis zu einem Ende bewegt ist, wie in Fig. 4 dargestellt
ist, und wenn ein Probenhalter 14 auf dem Tisch angebracht ist, der Randbereich
des Probenschalters mit der die Einschnitte 22 aufweisenden Kante den Lichtstrahl
unterbricht, wenn nicht einer der Einschnitte in der richtigen Lage zwischen der
Lampe und dem Phototransistor angeordnet ist. Wenn der Tisch in der Y-Richtung bewegt
wird, fällt jedesmal Licht auf den Phototransistor, und wird somit jedesmal ein
Signal an die Steugschaltungen abgegeben, wenn ein Einschnitt bezüglich des Photodetektors
64 ausgerichtet ist. Der Photodetektor 64 is bezüglich des Abtastkopfes 34 so ausgerichtet,
daß
wenn ein Signal von dem Photodetekr anliegt, dies Signal anzeigt,
daß der Kopf 34 bezüglich eines Musterbandes auf einer Probe ausgerichtet ist.
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Das photometrische System des Instrumentes weist eine Lampe, ein (nicht
dargestelltes) Kollimationssystem, welches vorgesehen ist, um einen vertikalen Lichtstrahl
zu schaffen, welcher durch eine in dem Probenhalter 14 an dem Tisch 30 festgeklemmte
Probe hindurchgeht und durch ein Objektivsystem in dem Kopf gesammelt wird, und
eine Schaltungsanordnung auf, um die Absorption des durch die Probe bzw. das Muster
hindurchgehenden Lichtes zu messen.
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Wie in Fig. 5 dargestellt, gibt der Photodetektor 64 seine Signale
an ein Relais 66 ab, welches jedesmal dann betätigt wird, wenn ein Einschnitt auf
dem Probenhalter gefühlt wird.
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Die Steuerschaltung weist eine Schaltung 68 auf, welche von Hand mittels
eines mehrere Schaltstellungen aufweisenden Schalters, welcher durch einen an dem
Instrument angebrachtenKnopf gesteuert wird, in eine Anzahl von Zuständen einstellbar
ist, von welchen der eine, mit "insgesamt" bezeichnete Zustand anzeigt, daß eine
Abtastung aller Musterbänder auf der Probe durchgeführt werden sollte, während die
anderen, mit "einzeln" bezeichneten Zustände anzeigen, daR eine Abtastung nur eines
Bandes durchgeführt werden sollte, das durch eine dem Zustand der Schaltung entsprechende
Zahl gekenneeichnet ist. Wenn der mit "insgesamt" bezeichnete Zustan4gewählt ist,
bewirkt jede Erregung des Relais 66, daß ein
einzelner Impuls an
eine Schaltung 70 zur Steuerung der Bewegung in X- und Y-Richtung angelegt wird.
Wenn einer der mit "einzeln" bezeichneten Zustände gewählt ist, bewirkt jede Erregung
des Relais 66, dal ein Signal einem Zahler 72 zugeführt wird, welcher ein Steuersignal
an die Schaltung 70 abgibt, wenn sein Zählstand gleich der ausgcw}hlten Zahl wird,
welche das gewünschte Musterband darstellt.
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Das der Steuerschaltung 70 zugeführte Signal bewirkt, dal die Steuereinrichtung
74 für die Y-Richtung den Antriebsmotor 40 anhält und die Steuereinrichtung 7G für
die X-iichtun£.; den Motor 48 startet, so da der Tisch 30 sich in der X-Richtung
zu bewegen beginnt, und der Abtastkopf 34 das ausgewählte idiusterband abtasten
kann. Am Ende der Vorwärtbewegung in der X-Richtung kehrt bei einer Betitigung des
ßndschalters 56 die Steuereinrichtung 76 die Drehrichtung des Motors 48 um, so daL
eine Abtastung in umgekehrter Richtung durchgeführt wird. Wenn der Tisch 30 in seine
anfängliche X-Lage zurückgekehrt ist, hält bei einer Betätigung des Endschalters
58 die Steuerschaltung für die X- und Y-Richtung den Antrieb in Y-Richtung an und
startet den Antrieb für die Y-Richtung von neuem, so daß der Tisch 30 seine Bewegung
in der Y-Richtung wieder aufnimmt. Wenn, nachdem jedes Nusterband oder das ausgewählte
Band abgetastet worden ist, der Tisch 30 die Endlage seiner Bewegung in der Y-Richtung
erreicht, kehrt bei einer Betätigung des Endschalters 60 die Steuereinrichtung 74
die Drehrichtung des Motors 40 um, so daß der Tisch 30
in seine
Ausgangslage zurückkehrt und der Motor 40 bei Betätigung des Endschalters 72 angehalten
wird. Bei einer Betätigung des Schalters 60 gibt die Steuereinrichtung 74 ein Rückstellsignal
an den Zähler 72 ab, so daß das Instrument für die nchste Abtastung bereit ist.
Während der RiLckführbewegung des Tisches 30. in der Y-Richtung sperren Signale
von der Steuereinrichtung 74 für die Y-Richtung das Relais 66 und die Steuerschaltung
70 für die X- und die Y-Richtung, um eine Unterbrechung der Rückführbewegung zu
verhindern, wenn die Einschnitte 22 über den Fühler 64 bewegt werden.
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Die Abtastung wird durch ein Signal von der Einrichtung 78 eingeleitet,
welche eine Drucktaste an dem Instrumentengehäuse sein kann.
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Während des Betriebs ist eine Probe 10 auf dem Probenhalter 14 angeordnet;
die Muster- bzw. Probenbänder sind bezüglich der Linien auf dem Rahmen 16 ausgerichtet,
und der Probenhalter ist auf dem Tisch 30 angebracht. Der Knopf, mit welchem die
Schaltungsanordnung G8 für die mit "insgesamt oder einzeln" bezeichneten Zustände
gesteuert wird, wird in die gewünschte Stellung gebracht, und der von Hand zu betätigende
Startknopf wird gedrückt. Der Abtastmechanismus bewegt dannwie oben beschrieben,
den Tisch 30 so, daß der Kopf 34 jeweils eines der ausgewählten Proben- bzw. Musterbänder
12 auf der Probe abtastet, und bewegt dann den Tisch wieder in seine AUSgangS-lage
zurück.
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Der beschriebene Abtastmechanismus könnte einen Teil eines automatischen
Elektrophorese-Auswertungsinstrumentes darstellen, wie es beispielsweise in der
Anmeldung "Einrichtung zur Darstellung einer Kurve einer Funktion" (welche der britischen
Patentanmeldung 16836/73 entspricht) beschrieben ist.
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Wenn die Stellen, an welchen Musterbänder 12 auf einer Probe 10 mittels
eines vorgegebenen Verarbeitungsverfahrens hergestellt sind, bekannt sind, können
genormte Probenhalter 14 verwendet werden, welche Schlitze 22 an den entsprechenden
Stellen des Probenhalters 14 aufweisen. Andererseits können die Probenhalter aus
einem Material, wie beispielsweise einem weichen Kunststoff oder -harz hergestellt
sein, in welchem ohne weiteres Kerben angebracht werden können, so daß die Kerben
an entsprechenden Stellen ausgebildet werden können, nachdem die Probe bereits in
den Probenhalter eingesetzt ist.
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An der vorbeschriebenen Ausführungsform können auch noch weitere Abwandlungen
vorgenommen werden. Beispielsweise können andere Mechanismen zur Bewegung des Probentisches
anstelle der Leitspindel oder der Zahnstange und des Ritzels vorgesehen sein, beispielsweise
eine eine lineare Bewegung bewirkende Kurvenscheibe und-ein Rollen-Mitnehmer; die
Kurvenscheibe wird hierbei mittels eines Elektromotors mit umkehrbarer
Drehrichtung
angetrieben. Es können auch andere Einrichtungen zum Fühlen der Einschnitte an dem
Probenhalter verwendet werden, beispielsweise ein Arm, welcher mit Vorspannung federnd
in Anlage mit dem Probenhalter gehalten ist und einen Mikroschalter betätigt, wenn
der Arm in einen der Einschnitte eingreift. Der Probenhalter könnte auch mit anderen
Einrichtungen als den Einschnitten wie bei der vorbeschriebenen Ausführungsform
versehen sein; er könnte beispielsweise Markierungen, welche photoelektrisch gefühlt
werden können, oder Elemente aufweisen, welche von dem Rahmen des Probehalters vorstehen,
und welche zusammen mit dem Rahmen ausgebildet oder an ihm befestigt sein können,
so daß sie in einer bestimmten Lage einstellbar sind.
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- Patentansprüche -