DE4118886C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Probenbehandlungsapparat mit einer Einrichtung für die Halterung und den schrittweisen Vorschub von Proben enthaltenden Probengefäßen längs einer horizontalen Führungsbahn, wobei jeder Vorschubschritt einem einheitlichen Mittelabstand benachbarter Probengefäße entspricht, und mit automatisch betätigbaren und steuerbaren Werkzeugen zur Behandlung der Proben während der Verweildauer der Probengefäße an bestimmten Verweilplätzen, wobei zur Handhabung der für eine Behandlungsphase erforderlichen Werkzeuge ein mit einem Geräteuntersatz baulich vereinigtes Handhabungsgerät mit einem gemeinsamen, vertikal verschiebbaren Werkzeugträger vorhanden ist, an welchem die Werkzeuge in verschiedenen, den Verweilplätzen der Probengefäße einzeln zugeordneten Positionen wahlweise fixierbar sind, so daß bei einer Betätigung des Handhabungsgeräts alle am Werkzeugträger an verschiedenen Positionen fixierten Werkzeuge gleichzeitig und bei wiederholter Betätigung im Gegentakt mit dem Probenvorschub an den aufeinanderfolgenden Proben nacheinander zum Einsatz kommen.

Probenbehandlungsapparate dieser Art gelangen vornehmlich im Rahmen automatischer Probenbehandlungsanlagen zum Einsatz, wie sie beispielsweise für chemische und biochemische Analy­ sen und Qualitätskontrollen verwendet werden.

Die Probenbehandlung umfaßt unter anderem das Zuführen flüssiger Substanzen (z. B. Reagenzien) zu den in den Probengefäßen enthaltenen Proben, das Entnehmen der Proben oder von Probenanteilen aus den Probengefäßen sowie das Schütteln und Umrühren der Proben. Dazu dienen verschiedene Werkzeuge, unter anderem Kanülen, Vibratoren und Rührwerke. Diese Werkzeuge werden zu deren Einsatz durch Handhabungsgeräte mehr oder weniger tief auf bzw. in die Probengefäße abgesenkt, je nachdem, ob das jeweilige Werkzeug innerhalb oder außerhalb der Probe zur Wirkung kommen soll. Diejenigen Werkzeuge, welche mit den Proben in Kontakt kommen, insbesondere Kanülen und Rührwerke, sind nach jedem Einsatz zu reinigen, um Kontaminationen zu vermeiden.

Der Vorschub der Probengefäße und die automatische Betäti­ gung der Werkzeuge lassen sich mit Rechnerunterstützung in bekannter Weise derart steuern, daß vorprogrammierte Ar­ beitsverfahren automatisch durchgeführt werden. Eines der Hilfmittel dazu sind Handhabungsgeräte für die Betätigung der Werkzeuge. In bekannten Probenbehandlungsanlagen sind in der Regel für die verschiedenen Arbeitsschritte, welche unterschiedliche Werkzeuge benötigen, mehrere Handhabungsgeräte vorhanden. Daneben können auch Handhabungsgeräte mit automatischem Werkzeugwechsel vorgesehen sein. Der Nachteil solcher Anlagen besteht vor allem in der vorwiegend seriellen Arbeitsweise.

In der US-PS 41 15 861 ist ein Probenbehandlungsapparat der eingangs genannten Art beschrieben, bei welchem ein vertikal verschiebbarer Werkzeugträger längs eines geradlinigen Bahnabschnitts der Führungsbahn für die Probengefäße angeordnet ist. Der Arbeitsbereich der Werkzeuge beschränkt sich dabei auf diesen Bahnabschnitt, welcher nur einen Bruchteil der gesamten Führungsbahn beträgt. Die einzelnen Proben werden nacheinander behandelt; eine parallele Arbeitsweise, also die gleichzeitige Behandlung mehrerer Proben, ist innerhalb des verhältnismäßig engen Arbeitsbereichs praktisch ausgeschlossen. Im übrigen sind keine Mittel zum periodischen Reinigen der Werkzeuge vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Probenbehandlungsapparat der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher bei geringerem Aufwand und unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile durch den vermehrten Einsatz einer parallelen Arbeitsweise eine höhere Verarbeitungskapazität erreicht. Das Ziel geht insbesondere dahin, einerseits möglichst viele Proben in eine Behandlungsphase einzubeziehen und andererseits diese Vielzahl von Proben auf engem Raum anzuordnen, um den materiellen Aufwand für das Handhabungsgerät und den Raumbedarf des ganzen Apparates in möglichst engen Grenzen zu halten. Außerdem wird eine einfache Lösung für die Reinigung der Werkzeuge angestrebt.

Diese Aufgabe wird bei einem Apparat mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß die Führungsbahn für die Probengefäße mäanderförmig verläuft und mehrere geradlinige, wenigstens annähernd parallel zueinander verlaufende Bahnabschnitte aufweist, daß der Werkzeugträger zu den genannten Bahnabschnitten parallel verlaufende Tragarme aufweist, an welchen je wenigstens eine, senkrecht auf jeweils einen Bahnabschnitt ausgerichtete Reihe von Werkzeugen fixierbar ist, und daß entlang einer Spur, welche parallel zur Führungsbahn der Probengefäße verläuft, Spülgefäße zum Spülen der jeweils mit den Proben in Kontakt kommenden Werkzeuge angeordnet sind, wobei der Werkzeugträger durch eine horizontale Parallelverschiebung aus der Arbeitslage in eine Lage bringbar ist, in welcher die betreffenden Werkzeuge in den Bereich entsprechend angeordneter Spülgefäße gelangen.

Auf diese Weise gelingt es, für sämtliche, Werkzeuge benöti­ genden Arbeitsschritte einer Behandlungsphase mit einem ein­ zigen Handhabungsgerät auszukommen und dabei noch eine höhere Geschwindigkeit des Verfahrensablaufs zu erreichen. Da sich der Arbeitsbereich des Handhabungsgeräts über einen großen Teil der gesamten Führungsbahn für die Probengefäße erstreckt, lassen sich unter Verwendung entsprechend vieler Werkzeuge an mehreren Proben die gleichen oder verschiedene Arbeitsschritte gleichzeitig durchführen. Nach jedem Arbeitsgang können sämtliche Werkzeuge in einem gemeinsamen Spülvorgang gereinigt werden.

Es ist zwar bei Probenbehandlungsapparaten an sich bekannt (z. B. CH-PS 4 87 401), aus räumlichen Gründen für die Probengefäße eine mäanderförmige Führungsbahn mit mehreren geradlinigen, wenigstens annähernd parallel zueinander verlaufenden Bahnabschnitten vorzusehen. Die Behandlung der Proben fand jedoch bisher stets in einem Bereich der Führungsbahn außerhalb der parallelen Bahnabschnitte statt.

In bezug auf die Anordnung der Spülgefäße besteht eine Weiterbildung der Erfindung darin, daß der Geräteuntersatz parallel zu den geradlinigen Bahnabschnitten der Probengefäße verlaufende Längsführungen aufweist, in denen die Spülgefäße verschiebbar angeordnet und an den Werkzeugpositionen zugeordneten Positionen fixierbar sind.

Um die Antriebsmittel für das Handhabungsgerät möglichst einfach zu gestalten, kann ferner vorgesehen sein, daß der Werkzeugträger einen begrenzten Arbeitshub hat, welcher auf den Arbeitshub jener Werkzeuge abgestimmt ist, welche mit den Proben nicht in Kontakt zu kommen bestimmt sind, und daß Werkzeuge, welche zum Eintauchen in eine Probe bestimmt sind und dazu einen größeren Hub benötigen, mit einem Zusatzantrieb zur Hubvergrößerung ausgerüstet sind.

In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht des Probenbehandlungsapparats im Grundriß, Werkzeugträger in Arbeitsstellung;

Fig. 2 dieselbe Ansicht, aber Werkzeugträger in Spülstellung;

Fig. 3 perspektivische Ansicht des Probenbehandlungsgeräts; und

Fig. 4 eine schematische Ansicht des Vorschubantriebs für die Hülsenkette.

Der in den Fig. 1 und 2 schematisch gezeigte Probenbehand­ lungsapparat umfaßt einen Geräteuntersatz 1, welcher die Probengefäße 3 und die Mittel für deren Transport aufnimmt, und ein über dem Geräteuntersatz 1 angeordnetes Handhabungs­ gerät 2 mit den Werkzeugen zur Behandlung der Proben. Die Probengefäße 3 werden in einer geschlossenen Kette längs einer horizontalen, in sich geschlossenen, mäanderförmigen Führungsbahn 4 schrittweise fortbewegt, wobei die Führungs­ bahn 4 im vorliegenden Beispiel vier geradlinige parallele Bahnabschnitte 5 aufweist.

Das Handhabungsgerät 2 besitzt einen Werkzeugträger 6 mit zwei Tragarmen 7, welche parallel zu den Bahnabschnitten 5 und je zwischen zwei Bahnabschnitten 5 verlaufen. Der Werk­ zeugträger 6 ist vertikal und bezüglich der Bahnabschnitte 5 transversal verschiebbar angeordnet und zur Herbeiführung dieser Bewegungen mit einer entsprechend ausgebildeten An­ triebsvorrichtung 8 verbunden. An beiden Tragarmen 7 sind beidseitig reihenweise Werkzeuge 9 montiert, wobei die Werk­ zeugreihen in der in Fig. 1 dargestellten Arbeitslage des Werkzeugträgers 6 senkrecht auf die Bahnabschnitten 5 ausge­ richtet sind und jedes Werkzeug 9 über einem Probengefäß 3 steht. Die Art und die in der Zeichnung willkürlich gewählte Positionierung der Werkzeuge 9 richtet sich selbstverständ­ lich nach dem jeweils vorgegebenen Arbeitsprogramm des Pro­ benbehandlungsapparates.

Im Betrieb werden die Probengefäße 3 entlang der Führungs­ bahn 4 schrittweise fortbewegt, wobei jeder Vorschubschritt einem einheitlichen Mittelabstand benachbarter Probengefäße 3 entspricht. Nach jedem Vorschubschritt verweilen die Pro­ bengefäße 3 auf dem jeweils erreichten Platz für eine be­ stimmte Dauer. Während dieser Verweilzeit wird der Werkzeug­ träger 6 mit den Werkzeugen 9 abgesenkt, so daß die einge­ setzten Werkzeuge 9 die jeweils an den betreffenden Stellen vorgesehenen Behandlungen der Proben gleichzeitig durchführen können. Nach dieser Behandlungsphase wird der Werkzeugträger 6 wieder angehoben und danach die Kette der Probengefäße 3 um einen Schritt weiterbewegt, worauf sich das Arbeitsspiel wiederholt.

Jedem der Werkzeuge 9, das bei der Behandlung der Proben je­ weils in diese eintaucht, ist ein Spülgefäß 10 zugeordnet, welches mit einer nicht dargestellten Spülmittelpumpe verbun­ den ist. Diese Spülgefäße 10 sind entlang je einer Spur 11, welche parallel zu einem Bahnabschnitten 5 verläuft, montier­ bar.

In der Zeit zwischen den aufeinanderfolgenden Behandlungs­ phasen wird der Werkzeugträger 6 durch Parallelverschiebung in die in Fig. 2 dargestellte Lage versetzt, in welcher die mit den Proben jeweils in Kontakt kommenden Werkzeuge 9 über den diesen zugeordneten Spülgefäßen 10 stehen, so daß diese Werkzeuge beim anschließenden Absenken des Werkzeugträgers 6 gleichzeitig in das Spülmittel eintauchen und von anhaftendem Probenmaterial gereinigt werden.

In Fig. 3 ist der Aufbau des Probenbehandlungsgeräts deutli­ cher ersichtlich. Der Geräteuntersatz 2 besitzt ein Gehäuse 12, das an seiner Oberseite 13 einen der Führungsbahn 4 (Fig. 1) entsprechend verlaufenden Schlitz 14 aufweist, aus dem die röhrchenförmigen Probengefäße 3 teilweise herausragen. Diese sind in Hülsen 15 lose eingesetzt, welche in einer endlosen Reihe kettenförmig zusammenhängen. Unterhalb der Hülsenkette befindet sich in dem Gehäuse 12 eine nicht sichtbare Auflage­ fläche, auf welcher die Probengefäße 3 ruhen bzw. gleiten. Parallel zu den geradlinigen Bahnabschnitten der Hülsen 15 verlaufen Längsführungen 16, in denen die Spülgefäße 10 längsverschiebbar und an den Werkzeugpositionen zugeordneten Positionen fixierbar sind.

Die beiden freitragenden Tragarme 7 des Werkzeugträgers 6 sind antriebsseitig durch ein Zwischenstück 17 miteinander verbunden, welches am oberen Ende einer die Antriebsvorrich­ tung 8 mit dem Werkzeugträger 6 verbindenden Säule 18 sitzt.

Die Antriebsvorrichtung 8 ist mit dem Geräteuntersatz 2 bau­ lich vereinigt und so ausgebildet, daß sie eine Vertikalver­ schiebung und eine Horizontalverschiebung der Säule 18 bzw. des Werkzeugträgers 6 bewirken kann.

Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind in Fig. 3 nur drei Werkzeuge dargestellt, welche am vorderen Tragarm 7 mit Hilfe je einer Klemmvorrichtung 19 montiert sind. Es handelt sich dabei um einen Vibrator 20, eine Kanüle 21 und ein Rührwerk 22. Der Vibrator 20 besitzt einen kugelförmigen Treiber 23, welcher exzentrisch am freien Ende einer rotierenden Welle sitzt und im Betrieb in die obere Randpartie des jeweiligen Probengefäßes 3 eingreift und diesem dadurch eine Rüttelbe­ wegung erteilt, so daß die darin befindliche Probe in Bewe­ gung versetzt wird. Dem Vibrator 20 ist kein Spülgefäß 10 zugeordnet, da der Treiber 23 desselben mit der auf diese Weise behandelten Probe nicht in Kontakt kommt. Der Kanüle 21 ist dagegen ein Spülgefäß 10 zugeordnet, wenn sie betriebs­ mäßig mit der Probe in Kontakt kommt oder wenn die der Probe durch die Kanüle 21 zugeführte Substanz von Probe zu Probe wechselt. Dem Rührwerk 22 ist ebenfalls ein Spülgefäß 10 zur jeweiligen Reinigung des Rührflügels 24 zugeordnet. Die von den genannten Werkzeugen betrieblich betroffenen Probenge­ fäße 3 sind in der Zeichnung durch eine Schraffur markiert.

Der Werkzeugträger 6 hat einen begrenzten Arbeitshub, welcher auf den Arbeitshub jener Werkzeuge, z. B. des Vibrators 20, abgestimmt ist, welche mit den Proben nicht in Kontakt kom­ men. Jene Werkzeuge, welche zum Eintauchen in die Proben be­ stimmt sind, wie z. B. der Rührflügel 24 des Rührwerks 22 oder eine Kanüle zur Entnahme von Proben, und dazu einen größeren Hub benötigen, sind mit einem Zusatzantrieb 25 zur Hubver­ größerung ausgerüstet.

Der dargestellte Probenbehandlungsapparat besitzt außerdem Mittel zum Ersatz gebrauchter Probengefäße. Einerseits be­ findet sich an einem Verweilplatz der Probengefäße 3 außer­ halb des Arbeitsbereichs der Werkzeuge eine Öffnung 26 (Fig. 1) in der Auflagefläche der Probengefäße 3, durch welche die Probengefäße nacheinander aus den Hülsen 15 herausfallen können. Zudem ist an einem der Tragarme 7 ein Stößel 27 zum Ausstoßen des Probengefäßes 3 aus der betreffenden Hülse 15 montiert. Andererseits ist über einem in der Vorschubrichtung der Probengefäße 3 folgenden Verweilplatz eine in Fig. 3 durch einen Trichter 28 angedeutete Einrichtung für die Zu­ fuhr von neuen Probengefäßen angeordnet, aus welcher jeweils ein Probengefäß in eine freigewordene Hülse fällt. Die ge­ nannten Verweilplätze sind in Fig. 3 ebenfalls durch eine Schraffur markiert.

Die Fig. 4 zeigt den Geräteuntersatz 1 mit oben offenen Ge­ häuse 12. Die Hülsen 15 für die Probengefäße sind durch nicht näher dargestellte Kettenglieder miteinander verbunden. Zur Bildung der mäanderförmigen Führungsbahn für die Hülsen­ kette sind an den Wendestellen Leitkörper 29 und 30 vorgese­ hen. Die Hülsenkette mit den Leitkörpern 29, 30 ist in einer Kassette 31 untergebracht, welche austauschbar in den Geräte­ untersatz 1 eingesetzt ist. Dabei können verschiedene Kasset­ ten für die Verwendung von Probengefäßen unterschiedlicher Größen vorgesehen sein und wahlweise zum Einsatz kommen. Der Antrieb der Hülsenkette erfolgt durch eine Antriebsschnecke 32, welche am Geräteuntersatz 1 gelagert ist und mit den Hülsen 15 oder mit den diese verbindenden Kettenglieder zu­ sammenarbeitet. Eine nicht dargestellte Antriebseinheit ist im Gehäuse 12 untergebracht und mit der Antriebsschnecke 32 getriebemäßig verbunden.

Claims (3)

1. Probenbehandlungsapparat mit einer Einrichtung für die Halterung und den schrittweisen Vorschub von Proben enthaltenden Probengefäßen längs einer horizontalen Führungsbahn, wobei jeder Vorschubschritt einem einheitlichen Mittelabstand benachbarter Probengefäße entspricht, und mit automatisch betätigbaren und steuerbaren Werkzeugen zur Behandlung der Proben während der Verweildauer der Probengefäße an bestimmten Verweilplätzen, wobei zur Handhabung der für eine Behandlungsphase erforderlichen Werkzeuge ein mit einem Geräteuntersatz baulich vereinigtes Handhabungsgerät mit einem gemeinsamen, vertikal verschiebbaren Werkzeugträger vorhanden ist, an welchem die Werkzeuge in verschiedenen, den Verweilplätzen der Probengefäße einzeln zugeordneten Positionen wahlweise fixierbar sind, so daß bei einer Betätigung des Handhabungsgeräts alle am Werkzeugträger an verschiedenen Positionen fixierten Werkzeuge gleichzeitig und bei wiederholter Betätigung im Gegentakt mit dem Probenvorschub an den aufeinanderfolgenden Proben nacheinander zum Einsatz kommen, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn (4) für die Probengefäße (3) mäanderförmig verläuft und mehrere geradlinige, wenigstens annähernd parallel zueinander verlaufende Bahnabschnitte (5) aufweist, daß der Werkzeugträger (6) zu den genannten Bahnabschnitten (5) parallel verlaufende Tragarme (7) aufweist, an welchen je wenigstens eine, senkrecht auf jeweils einen Bahnabschnitt (5) ausgerichtete Reihe von Werkzeugen (9) fixierbar ist, und daß entlang einer Spur (11), welche parallel zur Führungsbahn (4) der Probengefäße (3) verläuft, Spülgefäße (10) zum Spülen der jeweils mit den Proben in Kontakt kommenden Werkzeuge angeordnet sind, wobei der Werkzeugträger (6) durch eine horizontale Parallelverschiebung aus der Arbeitslage in eine Lage bringbar ist, in welcher die betreffenden Werkzeuge (9) in den Bereich entsprechend angeordneter Spülgefäße (10) gelangen.

2. Probenbehandlungsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Geräteuntersatz (1) parallel zu den geradlinigen Bahnabschnitten (5) der Probengefäße (3) verlaufende Längsführungen (16) aufweist, in denen die Spülgefäße (10) verschiebbar angeordnet und an den Werkzeugpositionen zugeordneten Positionen fixierbar sind.

3. Probenbehandlungsapparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugträger (6) einen begrenzten Arbeitshub aufweist, welcher auf den Arbeitshub jener Werkzeuge (20, 21) abgestimmt ist, welche mit den Proben nicht in Kontakt zu kommen bestimmt sind, und daß Werkzeuge (22), welche zum Eintauchen in eine Probe bestimmt sind und dazu einen größeren Hub benötigen, mit einem Zusatzantrieb (25) zur Hubvergrößerung ausgerüstet sind.