DE2632035A1

DE2632035A1 - Vorrichtung zum automatischen foerdern von zu untersuchenden, in reagenzglaesern enthaltenen proben

Info

Publication number: DE2632035A1
Application number: DE19762632035
Authority: DE
Inventors: Frank Albert Litz; Einar Skau Mathisen; Jun Paul August Schumann; Carl Robert Valentino
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1975-09-05
Filing date: 1976-07-16
Publication date: 1977-03-17
Also published as: JPS5232626A; DE2638652A1; JPS5534537B2; US4004842A

Description

Vorrichtung zum automatischen Fördern von zu untersuchenden, in Reagenzgläsern enthaltenen Proben \

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für den automatischen Transport von Proben und insbesondere eine Vorrichtung bei der jedesmal eine Anzahl von zu untersuchenden, in Reagenzgläsern j enthaltenen Proben automatisch und selektiv einer Prüfsonde für eine Analyse durch ein mit der Sonde verbundenes Instrument zugeführt werden können. ; -.;

•Es gibt derzeit eine große Anzahl verschiedener analytischer In-,strumente mit Prüfsonden zum Auffinden von irgendwelchen besonderen Eigenschaften einer Probe, welche dann ein dieser Eigen-) schaft proportionales Analogsignal abgeben.. Ein typisches Bei-[spiel ist ein Spektrophotometer mit einer Faseroptik, mit deren Hilfe Licht auf oder durch eine Probe gerichtet wird und die Reflexion oder Lichtdurchlässigkeit der Probe über ein Spektrum verschiedener oder mit diskreten Wellenlängen gemessen wird.

In der Vergangenheit hat man diese Instrumente so aufgebaut, daß jeweils eine zu untersuchende Probe von Hand angesetzt und anschließend mit Hilfe der Prüfsonde untersucht wurde. In neuerer Zeit ging man mehr und mehr dazu über, automatische Fördervorrichtungen einzusetzen, die gleichzeitig eine Anzahl oder Vielzahl

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. von su untersuchenden Proben verarbeiten können, die zuvor für eine Analyse angesetzt worden sind. In einem solchen System wird es i durch die automatische Beförderung möglich, daß die verschiedenen Untersuchungen und Prüfungen mit einer relativ hohen Durchsatzgeschwindigkeit durchgeführt v/erden können. Manche dieser ι Systeme enthalten eine programmgesteuerte digitale elektronische j Steueranordnung, die die Arbeitsweise der Fördereinrichtung unter j Verwendung von Schrittschaltmotoren steuert, die die zu unter-I suchenden Proben selektiv durch die Prüfstation hindurch fördern.

Obgleich derartige Instrumente zur Untersuchung einer großen Viel· j zahl von Materialien geeignet sind, benutzt man doch derartige i Instrumente vielfach für die Analyse von flüssigen Proben, bei I denen die Probe in einem Reagenzglas enthalten ist. Im allge-, meinen werden derartige Flüssigke-itsproben in zwei Phasen unter-I sucht, nämlich das Ansetzen der Probe und die tatsächliche Un-I tersuchung. Ein besonderes Beispiel zur Darstellung der beiden j Phasen stellt beispielsweise die Verwendung von kolor!metrischen ! Reagenzien dar, mit der die Konzentration einer Substanz innerj halb der Flüssigkeit festgestellt oder gemessen werden kann. Bei j der Vorbereitung der Probe wird in diesem Fall das Reagens in die Probe eingegeben. Nachdem das Reagens ausreichend Zeit hatte, mit der Probe zu reagieren und einen stabilen Zustand zu erreichen, wird die resultierende Probe anschließend zur Bestimmung der Farbeigenschaften durch ein Spektrophotometer analysiert. Diese Farbeigenschaften sind dabei proportional der Konzentration der zu analysierenden Substanz. Analysen und Untersuchungen dieser Art sind allgemein bekannt und sind in der Literatur beschrieben. Vergleiche beispielsweise "Instrumental Methods of Analysis" fünfte Ausgabe von H. H. Willard und andere, veröffentlicht bei D. VanNostrand Co., New York. Ein Beispiel eines auto- '■ matisch arbeitenden spektrophotometrischen Prüfsystem ist bei-ι spielsweise in der US-Patentschrift 3 704 953 veröffentlicht.

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Beispiele von automatischen Vorrichtungen zum Transport von Reagenzgläsern oder zur Behandlung von Reagenzgläsern finden sich in den US-Patentschriften 3 687 632 und 3 768 526.

Im Zusammenhang mit einer automatischen Fördervorrichtung für j Proben gibt es verschiedene wünschenswerte Einzelheiten, die durch;

i die vorliegende Erfindung geschaffen werden sollen. Dabei besteht j

die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, eine Förder- '

i - ■ '

!vorrichtung für die Behandlung von Proben zu schaffen, durch wel- ' j ehe eine zu untersuchende Probe oder ein zu untersuchendes Material an einer Arbeitsstation entweder für das Ansetzen der Probe oder zum Prüfen und Analysieren selektiv in Position gebracht wird. Insbesondere soll diese Vorrichtung dabei mit unterschiedlichen Prüfsonden arbeiten können, wobei für diese unterschiedlichen Prüfsonden und Prüfverfahren keine oder nur geringfügige !Änderungen erforderlich sind. Vorzugsweise soll sich diese neue Vorrichtung für eine Programmsteuerung eignen, mit deren Hilfe • selektiv eine von mehreren zu untersuchenden Proben einer Prüfstation zur Analyse zugeführt werden kann. Daraus erhält man dann jeinen hohen Durchsatz, wenn die einzelnen Proben in einem Magazin oder in einem Ständer untergebracht werden, aus dem einzelne zu untersuchende Proben ausgewählt werden können.

Zu diesem Zweck wird ein Magazin vorgesehen, das eine Anzahl von Probenhalterungen enthält, deren jede eine Anzahl von Behältern für zu untersuchende oder analysierende Proben enthält. Das Magazin wird dabei längs einer vorbestimmten Bahn programmgesteuert weiterbewegt, so daß die einzelnen Halterungen einer Entnahme-I station zugeführt werden, wo die Halterung entnommen Und später wieder in das Magazin eingeführt wird. Eine zweite Fördervorrichtung entnimmt die Halterung aus dem Magazin und fördert sie, pro- _;grammgesteuert längs einer vorbestimmten Bahn zu einer Arbeitsoder Prüfstation, so daß vorbestimmte Proben bearbeitet werden können.

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Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Figuren im einzelnen beschrieben. Die unter Schuvz zu stellenden Merkmale der Erfindung finden sich in den ebenfalls beigefügten Patentansprüchen.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 schematisch eine perspektivische Ansicht, teil

weise im Schnitt, einer automatischen Fördervorrichtung gemäß der Erfindung und

j Fig. 2 eine Schnittansicht einer Einzelheit der in

Fig. 1 gezeigten Vorrichtung.

! Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung enthält ein Magazin 10, das eine Anzahl von Probenhaiterungen, in diesem Falle von Reagenzglasständern 11 enthält, in denen jeweils eine Anzahl von Reagenzgläsern 12 eingesetzt ist. Eine erste Fördervorrichtung 14 bewegt das Magazin mit vorbestimmter Ausrichtung längs einer ersten Bahn, die durch eine Entnahmestation 16 verläuft, in der der jeweils dort liegende Ständer 11 aus dem Magazin 10 entnommen oder in dieses eingesetzt werden kann. Eine zweite Fördervorrichtung 18 bewegt dann selektiv einen Ständer 11 aus dem Magazin und bietet selektiv ein darin enthaltenes Reagenzglas der Prüf- oder Teststation 20 dar, bei der eine Prüfsonde in das Reagenzglas eingetaucht werden kann. Eine Steuervorrichtung 23 arbeitet unter Steuerung eines Programms 24 und liefert die Betriebssignale für die Motoren und Elektromagnete, wie dies noch beschrieben wird.

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Ganz allgemein bewegt im Betrieb die Fördervorrichtung 14 das Magazin soweit, bis der gewünschte Ständer 11 sich in der Entnahmestation ΐ6 befindet. Anschließend wird die .Fördervorrichtung 18 betätigt, die den Ständer 11 aus dem Magazin 10 entnimmt _e bis das gewünschte Reagenzglas an der Prüf station 20 angekommen ist. Die Sonde 22 wird dann in das in der Prüfstation befindliche Reagenzglas in die Flüssigkeit eingetaucht, so daß die Messungen durchgeführt werden können. Anschließend wird die Sonde herausgezogen und die Fördereinrichtung kann wieder betätigt werden, um ein weiteres Reagenzglas des gleichen Ständers mit der Sonde auszurichten oder aber um den Ständer in das Magazin 10 zurückzuführen und einen anderen Ständer auszuwählen.

Das Magazin 10 hat die Form eines an fünf Seiten geschlossenen und an einer Seite offenen Kastens und dient der Aufnahme der Ständer 11. Das Magazin 10 besteht aus flachen Endwänden 26, einer Oberseite 28, einer Unterseite 30 und einer Rückwand 32. Das Magazin 10 enthält dabei eine vorbestimmte Anzahl von Ständern 11 * Selbstverständlich können Magazine unterschiedlicher Größe für Proben- . halterungen oder Ständer unterschiedlicher Abmessungen benutzt werden und die Halterungen oder Ständer eines Magazin können sich sehr wohl von denen eines anderen Magazins unterscheiden»

Für jeden der Ständer 11 enthält das Magazin eine auslösbare Verriegelungsvorrichtung 34. Diese ist dadurch gebildet, daß die obere linke Kante in Fig. 1 des Magazins 10 mit einer Reihe von Schlitzen 35 versehen ist, wodurch man eine Reihe von freitragender Arme 36 erhält, deren Unterkante zu einer Sperrklinke 38 geformt ist, die mit einer entsprechenden Ausnehmung 40 in der Rückseite des Ständers vorgesehen ist. Wenn ein Ständer in das Magazin 10 eingeschoben wird, dann rastet die Sperrklinke 38 in die Ausnehmung 40 ein und verhindert damit ein Herausnehmen des Ständers. Die Form der Ausnehmung und des Armes kann dabei so gewählt werden, daß sich eine positive Verriegelung ergibt oder

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kann beispielsweise so ausgestaltet sein, daß eine vorbestimmte Kraft zur Überwindung des Freigabemechanismus erforderlich ist.' Verschiedene andere Sperren können ebenfalls benutzt werden. Beispielsweise kann man in jedem der Ständer einen kleinen Magneten anbringen, der mit einer Platte auf der Innenseite des Magazins zusammenwirkt, so daß nur die magnetische Anziehungskraft überwunden werden muß. Die Sperre erleichert die Handhabe des gefüllten Magazins, da die Ständer 11 nicht aus dem Magazin herausgleiten können, falls dieses geneigt oder gekippt wird.

über der Bewegungsbahn des Magazins 10 ist ein mit der Entnahmestation 16 ausgerichteter Elektromagnet 42 angeordnet. Dieser Elektromagnet 42 weist einen Anker 44 auf, der bei Betätigung des Elektromagneten sich um einen festen Abstand nach unten bewegt und den Arm 36 nach unten drückt, so daß die Sperrklinke 38 aus der Vertiefung 40 herausgeführt und der Ständer dann leicht entnommen werden kann. Sobald ein Ständer herausgezogen ist, kann der Elektromagnet aberregt werden und vorzugsweise gelangen Sperrklinke und Ausnehmung beim Wiedereinführen des Ständers in das Magazin durch die Transportvorrichtung 18 mechanisch wieder in Eingriff. Es sollte doch darauf hingewiesen werden, daß in Abhängigkeit von der Form des Sperrmechanismus es nötig sein kann, den Elektromagnet 42 erneut zu erregen, so daß die Sperre wieder, in Eingriff kommen kann.

Die Transportvorrichtung 14 besteht aus einem üblichen, richtungsumsteuerbaren Schrittschaltmotor 46, der durch entsprechende, von der Steuerschaltung 23 kommende Steuerimpulse betätigt wird und ein Paar Riemenscheiben 47 antreibt, die ihrerseits zwei Förderbänder 48 antreiben, die auf ihrer Außenfläche mit Zähnen versehen sind, die mit entsprechenden, auf der Unterseite des Magazins vorgesehenen (nicht gezeigten) Zähnen in Eingriff kommen. Eine Gleitschiene 50 ist auf einer Grundplatte 52 befestigt und greift in eine entsprechende auf der Unterseite des Magazins vorgesehene Nut 54 ein und bestimmt damit die Bewegungsbahn des Magazins. Damit das Programm 24 die Bewegung des Magazins 10

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steuern kann, müssen die Positionen des Magazins bekannt oder feststellbar sein. Somit könnte beispielsweise ein Art Detektor benutzt werden oder die Förderbänder 48 und das Magazin könnten so konstruktiv ausgestaltet sein, daß das Magazin eine vorbestimmte Position auf den Förderbändern 48 einnimmt. Der Schrittschaltmotor 46 kann dabei das Magazin in beiden Richtungen längs einer vorgegebenen Bahn bewegen. ·

Die Transportvorrichtung 18 enthält einen in seiner Drehrichtung umsteuerbaren Schrittschaltmotor 56, der ebenfalls durch von der Steuerschaltung kommende Steuersignale betätigt wird und über eine Riemenscheibe 58 ein Transportband 59 antreibt. An dem Transportband 59 ist ein Stift 60 befestigt, der in einen Schlitz 62 im Ständer 11 paßt. Wenn der Stift 60 mit dem Schlitz 62 im Ständer 11 in Eingriff ist, dann bewirkt die Betätigung des Motors 56, das der mit dem Stift 60 in Eingriff befindliche Ständer 11 längs einer zweiten Bahn bewegt wird, die sich vorzugsweise senkrecht zur Bewegungsrichtung des Magazins 10 erstreckt. Ein Paar Führungsschienen 64 sind mit der Entnahmestation 16 ausgerichtet, so daß ein aus dem Magazin 10 herausgenommener Ständer 11 sich längs dieser Führungsschienen 54 bewegt. Der Stift 60 kann aus einer Entnahmeposition heraus bewegt werden, in der er in einen Schlitz 62 eines Ständers 11 eingreift, wenn sich das Magazin längs der ersten Bahn bewegt. Wenn ein vorbestimmter Ständer in der Entnahmestation 16 angelangt ist, kann der Motor 56 betätigt werden, so daß der Stift 60 den Ständer aus dem Magazin herauszieht und ein ausgewähltes Reagenzglas in dem Ständer in die Prüfstation 20 befördert. Eine Betätigung des Motors 56 in umgekehrter Richtung befördert den Ständer wieder in Richtung auf das Magazin und in das Magazin hinein.

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Die Sonde 22 ist eine Faseroptiksonde mit einem reflektierenden Spiegel 66, der mit einem feststehenden Abstand unterhalb der Enden zweier faseroptischer Lichtleiter 68 und 70 angeordnet ist. Das von dem Instrument kommende Licht durchläuft das Lichtleiterkabel 68 und wird von dem Spiegel 66 in das untere Ende des Lichtleiterkabels 70 zurückreflektiert und nach einem Abfühl- oder Wandlerelement in dem Instrument zurückgeleitet. Die Sonde 22 kann aus einer Eintauchposition in dem Reagenzglas für eine Analyse des Inhalts des Reagenzglases in eine andere Position in einer Waschvorrichtung 72 bewegt werden, so daß die Sonde zwischen den Messungen gereinigt werden kann. Für diese Bewegung ist eine Tragevorrichtung 74 für die Sonde vorgesehen, in der die Sonde 22 an einem Arm 71 aufgehängt ist. Ein Paar senkrecht stehender Führungsstangen 76 ist fest auf der Grundplatte 52 befestigt. Ein sich quer erstreckender Stab 78 ist mit seinen Enden an in Blöcken 80 untergebrachten Gleitlagern befestigt, die auf den Führungsstangen 76 gleiten können. Der die Sonde tragende Arm 71 ist an einem Gleitlager 82 befestigt, das an dem sich quer erstreckenden Stab 78 gleiten kann. Ein Stift 83 ist an dem Gleitlager 72 angebracht und mit einem Antriebsriemen verbunden, der über eine Anzahl von Antriebsrollen 86 läuft. Ein Schrittschaltmotor 88 treibt eine der Antriebsrollen 86 an und bewegt damit den Treibriemen 84 mit dem Stift 83. Die Antriebsrollen 86 sind dabei so angeordnet, daß der Stift 83 eine Bahn beschreibt, die die Sonde in einer Bahn bewegt, die zwischen der Eintauchposition in einem Reagenzglas und der Eintauchposition in einer Waschvorrichtung 72 verläuft. Während dieser Bewegung gestatten die Gleitstücke 30 eine Bewegung in senkrechter Richtung, während das Gleitstück 82 eine waagrechte Bewegung des Stiftes 83 in eine entsprechende Bewegung der Sonde 22 umsetzt.

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Da die Fördervorrichtung in ihrer Bewegungsrichtung umkehrbar ist, müssen die Reagenzgläser nicht nacheinander an der Prüf- oder Teststation eingestellt werden. Vielmehr können die Reagenzgläser in beliebiger Folge in die Prüfstation eingebracht werden. ^; ------■-__-

Man sieht, daß die beschriebene Transportvorrichtung doch in vielfacher Weise in Einzelheiten abgewandelt oder geändert werden kann, ohne dabei vom Schutzumfang der Erfindung .abzuweichen. Die Erfindung liegt dabei in der allgemeinen Kombination, wie sie in den Ansprüchen dargestellt ist, und nicht in den Einzelheiten der Elemente, die an sich durch Einsatz anderer bekannter Bauelemente und mechanischer Vorrichtungen veränderbar sind. Man könnte beispielsweise die Transportvorrichtung 14 viel länger ausführen, um damit mehr als ein Magazin auf der Transportvorrichtung unterzubringen. Ferner könnte man auch die Transportvorrichtung 18 langer ausführen, so daß man mehrere Entnahmevorrichtungen und zusätzliche Prüf- oder ArbeitsStationen vorsehen könnte, so daß gleichzeitig mit mehr als einer Halterung oder einem Ständer gearbeitet v/erden kann. Selbstverständlich kann man auch andere Sonden verwenden, beispielsweise eine stationäre Sonde, die längs der Bahn angeordnet ist und Licht durch die Probenhalterung in der Prüf- oder Teststation hindürehprojiziert. Die Reagenzgläser selbst könnten aus den Halterungen herausgezogen werden. Statt einer Prüfsonde könnte auch eine Vorrichtung zum Ansetzen der Proben benutzt werden, wie z.B. eine Vorrichtung zur Abgabe von Reagenzien, so daß die Gesamtvorrichtung statt für eine Untersuchung von Proben beim Ansetzen der Proben benutzt werden kann. Ferner sollte es klar sein, daß auch Probenhalterungen unterschiedlicher Größe sowie Reagenzgläser verschiedener Größen benutzt werden können, wobei die verschiedenen Größen in dem Programm 24 Berücksichtigung finden können, das die Gesamtarbeitsweise des Systems steuert.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Vorrichtung zum automatischen Fördern von zu untersuchenden, in Reagenzgläsern enthaltenen Proben nach und von einer Arbeitsposition, gekennzeichnet durch ein der Aufnahmje von mehreren jeweils mehrere Reagenzgläser (12) enthaltenden Ständern {11} dienendes Magazin (10), das selektiv steuerbar und schrittweise längs einer ersten Transportbahn förderbar ist und durch eine zweite Transportbahn (18) die sich von einer an der ersten Transportbahn gelegenen Entnahmestation (15) nach der Arbeitsposition (20, 22) erstreckt, durch welche selektiv ein in einem aus dem Magazin entnommenen Ständer (11) enthaltenes Reagenzglas selektiv steuerbar in die Arbeitsposition verbringbar ist*

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magazin (10) für jeden Ständer (11) eine lösbare Verriegelungsvorrichtung (34, 36, 38) aufweist, die mit einem entsprechenden Verrxegelungsteil (40) jedes Ständers (11) in Singriff ist und daß diese Verriegelungsvorrichtung selektiv steuerbar in der Entnahmestation auslösbar ist.

Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Transportbahnen (14, 18) durch einen umsteuerbaren, selektiv schrittweise fortschaltbaren Schrittschaltmotor (46, 56) angetrieben ist und daß das Magazin (10) auf einer Gleitschiene (50) gleitend über gezahnte Förderbänder (48) bewegbar ist, wobei die Zähne der Förderbänder mit entsprechenden, an der Unterseite des Magazins (10) angebrachten Zähnen eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Magazin und Transportbahn bilden.

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4; Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Transportbahn (18) aus einem schrittweise antreibbaren Transportband (59) besteht und daß ein mit der Entnahmestation (16) ausgerichteter Ständer (11) durch einen an dem Transportband angebrachten, in einem Schlitz (62) in einem ausgewählten Ständer (11) eingreifenden Mitnehmerstift (60) durch das Förderband bei gelöster Verriegelung aus dem Magazin nach der Arbeitsposition für eines oder mehrere der Reagenzgläser und zurück in das Magazin förderbar ist.

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