DE3712776A1 - Pipettierautomat - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Pipettier­ automaten.

Er dient zum Auftragen mehrerer Flüssigkeitsproben auf einen mikroporösen Träger wie einen Celluloseacetat- oder Agarosestreifen, der auf dem Gebiet der Zonen­ elektrophorese und in anderer Trennungsverfahren einge­ setzt werden kann, einschließlich dem der Dünnschicht­ chromatographie. Die Zonenelektrophorese ist die Wissen­ schaft des Bewegens geladener Teilchen in einem elektri­ schen Feld durch ein festes oder halbfestes Medium hindurch. Dieses Verfahren wird am häufigsten eingesetzt in der medizinischen Forschung und in medizinischen Laboratorien zu Untersuchung verschiedener Blutproteine.

Bei der Elektrophorese wird eine Blut- oder sonstige Probe auf einen Träger aufgetragen, der dann einem elektrischen Feld ausgesetzt wird, um die Bestandteile der Probe voneinander zu trennen. Der bei der Elektro­ phorese verwendete Träger kann u.a. Celluloseacetat, Agar, Agarose und ein Acrylamidgel sein. Bei der Labor­ arbeit ist es erwünscht, eine Vielzahl von Proben auf den Träger aufzubringen derart, daß sie dem elektrischen Feld gleichzeitig ausgesetzt werden können.

Die Proben können auf den Träger einzeln nacheinander mit einer Handpipette aufgetragen werden, die dann aber mit einem Spülmittel gereinigt und getrocknet werden muß, bevor eine neue Probe angesaugt und auf den Strei­ fen aufgetragen werden kann.

Es sind Auftragsvorrichtungen zum gleichzeitigen bzw. "parallelen" Auftragen von mehreren Flüssigkeitsproben auf die Streifen konstruiert worden, wie sie auf der Seite 61 des General Products Catalog for 1984-1985 der Fa. Helena Laboratories, Beaumont, Texas, angegeben sind. Derartige Applikatoren können 8, 12 oder mehr Proben auf einen mikroporösen Träger auftragen und haben den Vorteil, die Elektrophorese leichter und reprodu­ zierbar zu machen.

Die vor der vorliegenden Erfindung bekannten Applikato­ ren waren jedoch im wesentlichen nicht automatisch und erfordern des Reinigen der Pipettenspitzen nach jedem Auftragen auf den Träger.

Automatische Ausgabesysteme sind bekannt. Bspw. weist ein unter der Bezeichnung "Well Washers" von der Fa, BioRech Instruments, Inc., Burlington, Vermont, V.St.A. angebotenes Gerät eine Ausrichtmechanik auf, mit der eine Reihe von 8 bis 12 Röhrchen sich über eine einer Vielzahl von Reihen von Waschgefäßen bringen läßt. Die Automation des Systems bietet eine Auswahl der Ausgabe­ volumina, der Vorhaltdauer und der Anzahl der Waschzyklen.

Es ist bisher jedoch keine Vorrichtung bekannt, die eine Vielzahl von Pipetten automatisch aus einer entsprechen­ den Vielzahl von Flüssigkeitskammern füllt und dann diese Flüssigkeitsproben aus jeder Pipette präzise auf einen Träger aufbringt. Ein weiterer Nachteil der be­ kannten Systeme ist, daß sie keine Einrichtung zum selbsttätigen Waschen und Reinigen der Röhrchen während jedes Arbeitszyklus enthalten, um dem Verschmutzen der Röhrchen beim Auftragen neuer Flüssigkeitsproben auf einen neuen Träger vorzubeugen.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Konstruktionen ist das Fehlen von Mitteln zum automatischen Auftragen sehr kleiner Mengen (in der Größenordnung von einem Mikro­ liter) der Probenflüssigkeit auf einen Träger.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Konstruktionen ist das Fehlen von Mitteln zum präzisen und selbständigen Verdünnen sehr kleiner Mengen (in der Größenordnung von einem Mikroliter) einer Probenflüssigkeit mit einer Verdünnungsflüssigkeit und zum präzisen Auftragen sehr kleiner Mengen der verdünnten Probe auf einen Träger.

Es ist daher ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, einen Pipettierautomaten zum Füllen einer Vielzahl von Pipetten aus einer entsprechenden Vielzahl von Proben­ kammern und zum präzisen Auftragen der Proben auf einen mikroporösen Träger anzugeben, der in der Elektrophorese oder der Dünnschichtchromatographie eingesetzt werden soll.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Pipettierautomaten anzugeben, der nicht nur Flüs­ sigkeitsproben ansaugt und auf einen Träger bspw. einen wie Celluloseacetat- oder Agarose-Streifen ausgibt, sondern auch vor und nach jedem Auftragen der Flüssig­ keitsproben auf den Träger die Pipetten mit einer geeig­ neten Flüssigkeit spült, reinigt und ihre Spitzen trockentupft.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Pipettierautomaten anzugeben, bei dem mit Zwangs­ verdrängung arbeitende Pipetten und Pipettenkolben so angesteuert werden, daß sie sehr präzise sehr kleine Flüssigkeitsproben auf einen Träger aufbringen können.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Pipettierautomaten anzugeben, der es gestattet, sehr kleine Mengen einer Probenflüssigkeit präzise und automatisch mit einer Verdünnungsflüssigkeit zu ver­ dünnen und sehr kleine Mengen der verdünnten Proben präzise auf den Träger aufzubringen.

Die oben angegebenen Ziele sowie weitere Vorteile und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich bei einem Pipettierautomaten, der allgemein eine Grundplatte sowie auf dieser angeordnete Probenplatte und einen Pipetten­ rahmen aufweist, der mit einer vertikalen Lagerung versehen ist, die den Rahmen von der Grundplatte her über der Probenplatte haltert. Die Probenplatte weist eine Reihe einzelner Kammern für Flüssigkeitsproben sowie einen seitlich verlaufenden Auftragsraum auf, der in Längsrichtung von der Reihe der Flüssigkeitskammer beabstandet ist. Der seitlich verlaufende Auftragsraum kann einen mikroporösen Träger aufnehmen. Der Pipetten­ rahmen trägt eine Halteplatte.

Die Vorrichtung weist eine Verschiebeeinrichtung, die dem Pipettenrahmen und der Probenplatte eine Längsrela­ tivbewegung erteilt, sowie eine Vertikalverschiebeein­ richtung auf, die eine vertikale Relativbewegung der Halte- und der Probenplatte bewirkt.

Eine Vielzahl von Mikrospritzen ist mit ihrem Röhrchen lösbar an der Halteplatte festgelegt. Die Röhrchen sind entsprechend den Flüssigkeitskammern auf der Proben­ platte beabstandet. Eine Vielzahl von Mikrokolben ist vorgesehen, und zwar jeweils einer pro Röhrchen. Eine Kolbenzustelleinrichtung ist vorgesehen, um die Kolben in den Röhrchen vertikal zu bewegen.

Es sind Meldeeinrichtungen vorgesehen, die die Längs­ stellung des Pipettenrahmens relativ zur Probenplatte darstellende Signale, Halteplattensignale, die die Vertikalstellung der Halteplatte relative zur Proben­ platte angeben, sowie Signale ab, die die Stellung der Kolben relativ zu den Röhrchen darstellen.

Eine programmierte Digitaleinrichtung ist vorgesehen und spricht auf die Längssignale, die Halteplatten- und die Kolbensignale an, um an die Längs- und die Vertikalver­ schiebeeinrichtung und die Kolbenzustelleinrichtung eine Folge von Steuersignalen abzugeben, um eine vorbestimmte Menge Flüssigkeit aus den Probenkammern in die jeweili­ gen Pipettenröhrchen einzusaugen und die Flüssigkeits­ proben in den Röhrchen auf entsprechende Bereiche bzw. "Flecken" auf dem mikroporösen Trägermedium auszugeben, wenn dieser sich in dem seitlich erstreckenden Auftrags­ raum der Probenplatte befindet.

Eine Ausführungsform der Erfindung weist eine Grund­ platte mit in Längsrichtung auf dieser angeordneten Schienen auf. Ein Schlitten ist in Längsrichtung auf diesen Schienen bewegbar und trägt eine Probenplatte, die abnehmbar auf dem Schlitten angeordnet ist, die Probenplatte enthält eine seitlich verlaufende Reihe von einzelnen Flüssigkeitsprobekammern und einen seitlich verlaufenden Auftragsraum, der von der Flüssigkeits­ kammernreihe in Längsrichtung beabstandet ist. Der seitlich verlaufende Auftragsraum kann einen mikro­ porösen Träger wie einen Celluloseacetat- oder Agarose­ streifen aufnehmen, wie er in der Elektrophorese oder der Dünnschichtchromatographie verwendet wird.

Eine Pipettenanordnung ist vertikal auf der Grundplatte über dem Schlitten und der Probenplatte angeordnet. Die Pipettenanordnung weist vertikale Lagerpfosten auf, die seitlich voneinander getrennt auf der Grundplatte be­ festigt sind. Eine Halteplattenanordnung ist von den Pfosten verschiebbar geführt und verläuft seitlich relativ zur Pobenplatte.

Die Halteplattenanordnung weist eine Halteplatte mit die Pfosten umgreifenden Gleitführungen auf. Eine Pipetten­ stange ist an der Halteplatte befestigt. Eine Vielzahl von Mikrospritzenröhrchen ist in einer Reihe auf der Pipettenstange angeordnet und mit ihren Köpfen an dieser festgelegt. Die Mikrospritzenröhrchen sind entsprechend den Flüssigkeitskammern auf der Platte beabstandet. Die Röhrchen sind hohl und laufen unten jeweils zu einer Spitze aus.

Eine Kolbenzustellstange ist vertikal bewegbar über der Pipettenstange angeordnet; an ihr ist eine Vielzahl von Mikrokolben angebracht, die jeweils in das Röhrchen einer entsprechenden der Mikrospritzen hineintauchen. Eine von der Halteplatte getragene Kolbenstellplatte ist vertikal bewegbar bezüglich der Halteplatte. Die Zu­ stellplatte ist abnehmbar an der Kolbenplatte befestigt.

Eine Verschiebe- und Meldeeinrichtung ist vorgesehen, um den Schlitten in Längsrichtung vor- und rückwärts unter der Halteplattenanordnung zu verschieben und Signale zu erzeugen, die die Schlittenstellung anzeigen. Eine weitere Verschiebe- und Meldeeinrichtung bewegt die Halteplattenanordnung bezüglich der Grundplatte auf und ab und erzeugt Signale, die die Stellung der Halteplatte anzeigen. Schließlich ist eine dritte Verschiebe- und Meldeeinrichtung vorgesehen, die die Kolbenstange rela­ tiv zur Halteplatte auf- und abwärts bewegt und Signale erzeugt, die die Stellung der Kolbenstange anzeigen.

Ein programmierter Microcomputer ist vorgesehen und spricht auf die Schlitten-, die Halteplatten- und die Kolbenstangenstellungssignale an, um eine Folge von Steuersignalen an die Verschiebeeinrichtungen für den Schlitten, die Halteplatte und die Kolbenstange zu erzeugen derart, daß eine erste vorbestimmte Menge Flüssigkeit aus den Probenkammern in die jeweiligen Pipettenröhrchen eingesaugt und dann auf entsprechende Bereiche des Trägers ausgegeben wird, wenn dieser sich im seitlich verlaufenden Auftragsraum der Probenplatte befindet.

Die Probenplatte enthält eine Waschrinne und eine Ab­ wasserrinne, die in Längsrichtung voneinander und von den Probenkammern beabstandet sind. Der programmierte Rechner erzeugt vor dem Ansaugen von Flüssigkeit aus den Probenkammern eine weitere Folge von Steuersignalen für die Verschiebeeinrichtungen, um eine zweite vorbestimmte Menge von Waschflüssigkeiten aus der Waschrinne in die jeweiligen Röhrchen einzuziehen und diese dann in die Abwasserrinne abzugeben.

Die Vorrichtung weist weiterhin auf der Probenplatte einen Abtupfbereich auf, der einen seitlich verlaufenden Löschpapierstreifen aufnimmt, wobei der Abtupfbereich in Längsrichtung von der Reihe der Probenkammern, der Waschrinne, der Abwasserrinne sowie dem seitlich verlau­ fenden Auftragsbereich beabstandet liegt. Der program­ mierte Rechner erzeut nach dem Ausgeben der Waschflüs­ sigkeit in die Abwasserrinne eine weitere Folge von Steuersignalen für die Verschiebeeinrichtungen um die Spitzen der Röhrchen auf dem Löschpapier abzutupfen.

Vorzugsweise weist die Probenplatte einen angehobenen und einen tieferliegenden Teil auf, wobei die Reihe der einzelnen Probenkammern, und die Wasch- und Abwasser­ rinne sich im angehobenen Teil und der seitlich ver­ laufende Auftrags- und der Abtupfbereich tiefer liegen­ den Bereich befinden.

Die Probenplatte kann eine Reihe von Verdünnungsgefäßen enthalten, die in Längsrichtung von den Probenkammern beabstandet sind. Der programmierte Rechner weist ein von einem Verdünnungssignal aktiviertes Programm auf, um die Vorrichtung selbständig so zu steuern, daß die in die Röhrchen der Mikrospritzen eingezogenen Proben mit einer Verdünnungsflüssigkeit verdünnt und in den Ver­ dünnungsgefäßen jeweils vermischt werden, bevor die verdünnte, durchgemischte Probenflüssigkeit auf die Flecken des Trägers aufgetragen wird.

Die Ziele, Vorteile und die Besonderheiten der Erfindung ergeben sich ausführlicher aus den beigefügten Zeichnun­ gen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile kenn­ zeichnen und eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt in einer Perspektivdarstellung eine Aus­ führungsform des erfindungsgemäßen Pipettierautomaten mit aufgesetzter Probenplatte und Abdeckung;

Fig. 2 ist eine schaubildliche Darstellung der Erfindung und zeigt die funktionale Zuordnung der Probenplatte mit der Probenkammer, der Wasch- und der Abwasserrinne, einem längsbeabstandeten Auftragsbereich und einem in diesem befestigten mikroporösen Träger unter einer Pipettenanordnung, in der die Pipettenröhrchen als Einheit auf- und abbewegt werden und eine Kolbenstange an Kolben befestigt ist, die bezüglich der Röhrchen auf- und abbewegt werden;

Fig. 2A zeigt schaubildlich eine weitere Ausführungsform der Erfindung, in der die Halteplatte zwei stationäre Einheiten aufweist und der Pipettenrahmen in Längsrich­ tung bezüglich der Platte bewegbar ist;

Fig. 2B ist eine Perspektivdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Probenplatte, die eine weitere Reihe von Verdünnungsgefäßen aufweist;

Fig. 3 ist eine teilgeschnittene Seitenansicht bei abgenommener Abdeckung entlang der Linie 3-3 der Fig. 1;

Fig. 4 ist ein Schnitt durch den Schlitten und die Probenplatte;

Fig. 5 ist eine Draufsicht entlang der Linie 5-5 der Fig. 1 und zeigt als Schnitt durch die Grundplatte in der Höhe 5-5 die Schienen, den Schlitten und die Proben­ platte unter der Pipettenanordnung;

Fig. 6 ist ein Schnitt entlang der Linie 6-6 der Fig. 5 und zeigt die Grundplatte, den Schlitten und die Proben­ platte nach der vorliegenden Erfindung sowie die Ver­ schiebe- und Führungseinrichtungen, die die Schiene bezüglich der Pipettenanordnung vor- und rückwärts verschieben;

Fig. 7 ist eine in Vorwärtsrichtung gesehene Ansicht aus der Linie 7-7 der Fig. 3 und zeigt teilweise wegge­ brochen und teilweise geschnitten Teile der Pipettier­ einrichtung, die auf an der Grundplatte befestigten Pfosten verschiebbar sind, einschließlich einer Halte­ platte, die bezüglich der Grundplatte auf- und abgleitet und eine Reihe von Röhrchen einzelner Pipetten sowie eine Zustellplatte trägt, die bezüglich der Halteplatte vertikal bewegbar ist, um eine Kolbenstange und mit dieser die Kolben in den Röhrchen der einzelnen Pipetten vertikal zu bewegen;

Fig. 8 zeigt eine Draufsicht der Pipettenanordnung und stellt gestrichelt die Halteplatte der Pipettenanordnung dar;

Fig. 9 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 9-9 der Fig. 7 und stellt den Zusammenhang zwischen der Halte­ platte, der Kolbenstange und der Haltestange und die Mittel dar, mit denen die Halteplatte über der Grund­ platte auf- und abbewegbar wird;

Fig. 10 ist eine der Fig. 7 ähnliche Darstellung, zeigt aber die Halteplatte nach unten verschoben, die Kolben­ stange aber nach ihrer oberen Stellung, so daß die Spitzen der Pipetten sich in ihrer unteren Stellung befinden die Kolben aber aufwärts aus Pipettenröhrchen ausgefahren sind;

Fig. 11 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie 11-11 der Fig. 10 und zeigt den Motor sowie den Zahn­ stangenantrieb, der die Halteplatte über der Grundplatte auf- und abbewegbar;

Fig. 12 ist ein Schnitt auf der Linie 12-12 der Fig. 10 und zeigt die Stellung der Halteplatte, nachdem sie vom Zahnstangenantrieb und von dem auf der im Rahmen fest­ liegenden Zahnstange drehenden Motor abwärts bewegt worden ist;

Fig. 13 ist eine der Fig. 7, 10 entsprechende Darstel­ lung, zeigt aber die Kolbenzustellplatte und die Kolben­ stange bezüglich der Halteplatte abwärts verschoben, so daß die Kolben der Pipetten in den Röhrchen abwärts verschoben werden und zuvor in die angesaugte Flüssig­ keit aus den Röhrchen ausgedrückt wird;

Fig. 14 zeigt als Schnitt auf der Linie 14-14 der Fig. 13 den Zahnstangenantrieb, mit dem die Zustellplatte und die an ihr befestigte Kolbenstange relativ zur Halte­ platte auf- und abwärts bewegt werden;

Fig. 15 zeigt als Schnitt auf der Linie 15-15 der Fig. 13 die Abwärtsbewegung der Zustellplatte bezüglich der Halteplatte durch die Funktion des Zahnstangenantriebes, der die Relativbewegung zwischen der Zustellplatte und der Halteplatte bestimmt;

Fig. 16 ist ein Blockschaltbild der integrierten Klein­ rechnereinheit, die Signale aus den dem Schlitten, der Halteplatte und der Zustellplatte zugeordneten Stel­ lungsmeldern aufnimmt und Verschiebesignale an die Stellmotore für den Schlitten, die Halteplatte und die Kolbenzustellplatte abgibt; und

Fig. 17 ist ein Flußdiagramm für das in dem Mikrocompu­ ter gespeicherte Programm zum selbsttätigen Waschen, Abtupfen, Einsaugen der Proben und das Auftragen der Proben auf den Trägerstreifen.

Fig. 1 zeigt in einer Perspektivdarstellung die erfin­ dungsgemäße automatische Pipettiervorrichtung 10. Die Vorrichtung weist eine Grundplatte 12 auf, auf der eine Probenplatte 16 bewegbar gelagert ist. Die Probenplatte weist einen Raum 21 auf, in dem ein mikroporöser Träger 20 befestigt werden kann - bspw. ein Celluloseacetat- oder Agarosestreifen, wie er in der Zonenelektrophorese oder bei anderen Trennungsverfahren einschl. der Dünn­ schichtchromatographie verwendet wird. Eine Abdeckung 14 ist vorgesehen, hinter der ein Pipettenkopf 18 angedeu­ tet ist.

Fig. 2 ist eine schaubildliche Darstellung der wesentli­ chen mechanischen Elemente einer Ausführungsform der Erfindung bei abgenommener Grundplatte und Abdeckung. Aus der Fig. 2 sind die Halterungselemente fortgelassen, um die Erläuterung der Probenplatte 16 im Bezug auf die Pipettenanordnung 70 zu vereinfachen. Die Verschiebeein­ richtungen sind eher funktionsmäßig als in ihren tat­ sächlichen baulichen Einzelheiten dargestellt, die in den jeweiligen Figuren gezeigt und unter Bezug auf diese erläutert sind.

Wie gezeigt, weist die Probenplatte 16 eine Reihe von Probenkammern 24 sowie eine Waschrinne 26, eine Ab­ wasserrinne 28 und einen längsverlaufenden Raum 21 auf, auf dem ein mikroporöser Träger 20 abnehmbar angeordnet ist. Die Probenkammern 24, die Abwasserrinne 28 und die Waschrinne 26 sind in höherliegenden Teilen 22 der Probenplatte angeordnet. Falls erwünscht, kann in jeder Probenkammer 24 ein Kunstoff-Becher eingesetzt sein. Ein Abtupfraum 32 ist zwischen der Abwasserrinne 28 und den Probenkammern 24 auf im wesentlichen der gleichen Höhe 49 wie der Probenraum 21 angeordnet, auf dem der Träger 20 befestigt ist.

Wie in Fig. 2 gezeigt, sind die verschiedenen Bereiche der Probenplatte in Längsrichtung unterschiedlich. Die seitlichen Abstände zwischen den Probenkammern 19 ent­ sprechen den Aufbringflecken 19 auf dem Träger 20, was die Tatsache bezeichnet, daß die Röhrchen 92 der Pi­ pettenanordnung 70 in einer den Probenkammern 24 ent­ sprechenden Reihe angeordnet sind. Flüssigkeit aus dieser Kammer wird von dem Pipettierautomaten angesaugt und in einer entsprechenden Reihe auf die Flecken 19 des mikroporösen Trägers 20 aufgetragen.

Es ist von Vorteil, die Probenkammern 24, die Abwasser­ rinne 28 und die Waschrinne 26 in höherliegenden Teilen 22 der Probenplatte 16 vorzusehen, so daß die Halte­ platte 80 der Pipettenanordnung 70 während der Wasch-, Ablaß, Abtupf-, Probenentnahme- und Probenaufbringungs­ vorgänge nur zu einer gemeinsamen Abwärtsposition zu laufen braucht. Es ist für den Durchschnittsfachmann jedoch einzusehen, daß sich andere Anordnungen vorsehen lassen, insbesondere mit unterschiedlichen Höhen der Halteplatte 80 in die steuernden Verschiebe- und Melde­ anordnung. Eine ausführliche Erörterung dieser Ver­ schiebe- und Meldevorrichtung zur Steuerung der Halte­ platte 80 findet sich weiter unten.

Die schematisierte Darstellung der Fig. 2 zeigt, daß die Probenplatte 16 unter der Pipettenanordnung 70 mit einem Motor vor- und rückwärts verschoben wird, der ein Ritzel 38 dreht, dessen Zahnung mit einer Zahnstange 36 kämmt. Beim Drehen der Welle des Motors 40 wird die von der Zahnstange 36 getragene Probenplatte 16 unter der Pipettenanordnung 70 hin- und herbewegt.

Was nun die in Fig. 2 gezeigte Pipettenanordnung 70 anbetrifft, wird eine Halteplatte 80 mittels eines Halteplattenmotors 116 auf- und abwärts bewegt, dessen Ritzel 120 mit einer Zahnstange 122 kämmt. Die gesamte Halteplatte 80 und die Röhrchen 92 der Mikrospritzen, die an der Röhrchenstange 88 befestigt sind, die ihrer­ seits an der Halteplatte 80 befestigt ist, wird durch das Drehen des Halteplattenmotors 116 auf- und abwärts geführt. Entsprechend werden die Kolben 94, die an der Kolbenstange 90 und der Kolbenzustellplatte 84 befestigt sind, relativ zur Halteplatte 80 durch die Drehung des Kolbenplattenmotors 126 und dessen Ritzel 130 auf- und abgeführt, das mit einer Zahnstange 132 kämmt, die der Kolbenzustellplatte zugeordnet ist. Zur klaren Dar­ stellung sind der Kolbenplattenmotor 126, dessen Ritzel 130 und die Zahnstange 132 auf der Vorderseite der Halteplatte 80 gezeigt; tatsächlich ist diese Anordnung, wie sie in den folgenden Figuren gezeigt ist, auf der Rückseite der Halteplatte 80 durch Ausnehmungen in ihr angeordnet.

Die Fig. 2 zeigt also alle wesentlichen Elemente, die das Vor- und Rückwärtsverschieben der Probenplatte 16 unter den Röhrchen 92 der Mikrospritzen die Auf- und Abwärtsverschiebeeinrichtung für die Halteplatte 80 und die Röhrchen 92 der Mikrospritzen sowie die Ab- und Aufwärtsbewegung der Kolben 94, der Kolbenstange 90 und der Kolbenzustellplatte 84 bezüglich der Halteplatte 80 betreffen.

Fig. 2A zeigt schaubildlich eine alternative Ausfüh­ rungsform der Erfindung, in der die Probenplatte bezüg­ lich der Grundplatte 12′ stationär bleibt, wobei die Pipettenanordnung 70′ auf Rollen 300 längsverschiebbar gelagert ist. Die Fig. 2A zeigt, daß die Probenplatte zwei Einheiten aufweisen kann, und zwar eine Aufbring­ platteneinheit 16 A und eine Flüssigkeitsplatteneinheit 16 B. Die Probenplatteneinheit 16 A kann einen Träger 20′ lösbar aufnehmen, während die Flüssigkeitsplatteneinheit 16 B eine Reihe von Probenkammern 24′, eine Abwasserrinne 28′, eine Waschrinne 26′ und einen Abtupfraum 32′ auf­ weist. Die Arbeitsweise dieser alternativen Ausfüh­ rungsform entspricht der der Ausführungsform der Fig. 2, wobei jedoch die Verschiebe- und Meldeeinrichtungen zur Längsverschiebung der Pipettenanordnung 70′ relativ zu den Probenplatten 16 A, 16 B vorgesehen ist. Die Ein­ zelheiten einer solchen Verschiebungs- und Meldeeinrich­ tung sind für den Durchschnittsfachmann anhand der ent­ sprechend aufgebauten Verschiebe- und Meldeeinrichtun­ gen wie sie unten ausführlich beschrieben ist, un­ mittelbar einzusehen.

Die Fig. 2B zeigt eine alternative Probenplatte 16, die zusätzlich zu der Reihe von Probenkammern 24, der Ab­ wasserrinne 28, der Waschrinne 26 und dem Abtupfraum 32 eine Reihe von Verdünnungsnäpfen 25 aufweist. Die auto­ matische Verdünnung der Probenflüssigkeit ist unten unter Bezug auf die Fig. 2 ausführlich beschrieben.

Die Fig. 3 ist eine Seitenansicht entlang der Linie 3-3 der Fig. 1 mit teilweise weggeschnittenen Schienen 34, um deren Aufbau zu zeigen. Die Schienen 34 werden von Schienenträgern 48 gelagert, die in Fig. 5 gezeigt sind. Die Pipettenanordnung 70 wird vertikal getragen von einem Lagerblock 78, der an den Seiten der Grundplatte 12 befestigt und in Fig. 5 weiter dargestellt ist. Die Pipettenanordnung 70 weist eine Rückwandplatte 86 und eine Vorderwandplatte 73 auf. Eines der Röhrchen 92 der Pipettenanordnung ist in seiner aufrechten Anordnung gezeigt.

Ein Schlitten 46 ist auf den Schienen 34 verschiebbar angeordnet, wie ausführlicher in Fig. 6 gezeigt. Die Zahnstangen 36 sind am Schlitten 46 angebracht und bezüglich der Grundplatte 12 mit dem Schlittenmotor 40 bewegbar, dessen Ritzel 38 mit der Zahnstange 36 kämmt.

Entlang der linken Kante des Schlittens 46 sind Kerben vorgesehen. Diese Kerben wirken in einem Auslöseschalter zusammen und liefern die Längsposition des Schlittens anzeigende Signale. Fig. 3 zeigt die Waschkerbe 50, die Ablaßkerbe 52, die Abtupfkerbe 54, die Probenkammerkerbe 56, die Verdünnungskammerkerbe 57 (bei Verwendung der alternativen Probenplatte 16′ der Fig. 2B) und die Auftragkerbe 58.

Die Fig. 4 zeigt einen Vertikalschnitt durch den Schlit­ ten 46 und die Platte 16 sowie die Waschrinne 26, die Ablaßrinne 28 sowie einer der Probenkammern 24 auf dem angehobenen Teil 22 der Platte 16. Ein Abtupfraum 32 und ein seitlicher Auftragsraum 21 sind auf der Platte 16 gezeigt. Das Löschpapier 30 ist im Abtupfraum 32 ge­ zeigt, während ein mikroporöser Träger 20 wie Cellulo­ seacetat oder Agarose im seitlich verlaufenden Aufbring­ raum 21 befestigt ist.

Die Fig. 5 ist eine Draufsicht entlang der Linie 5-5 der Fig. 1. Der Schlitten 46 ist auf den Schienen 34 gezeigt und mit dem Motor 40, dem Ritzel 38 und der Zahnstange 36 bewegbar, wie ebenfalls dargestellt. Die Probenplatte 16 liegt im Querschnitt U-förmigen Teil 47 des Schlit­ tens 46.

Positionsmeldekerben auf den Seiten des Schlittens 46 wirken mit Auslöseschaltern 62 zusammen, die an den Schienen 34 befestigt sind. Die federvorgespannten Rollen 61, 63 werden auf die Längskanten des Schlittens 46 und in die Kerben gedrückt, während der Schlitten 46 an ihnen vorbeiläuft. Bspw. handelt es sich bei den Kerben auf der linken Seite des Schlittens 46 um die Waschkerbe 50, die Ablaßkerbe 52, die Abtupfkerbe 54, die Probenkammerkerbe 56 und eine Auftragskerbe 58. Diese Kerben entsprechen den Längspositionen der Wasch­ rinne 26, der Ablaßrinne 28, des Abtupfpapiers 30, der Probenkammer 24 und der Aufbringflecken 19, wenn diese Rinne, Kammern sowie die Abtupf- und Aufbringflecken sich unmittelbar unter den Pipettenröhrchen 92 befinden.

Bewegt der Schlitten 46 sich rückwärts, wenn die Wasch­ rinne 26 sich unmittelbar unter den Röhrchen 92 befin­ det, läuft die Rolle 61 in die Waschkerbe 50 und betä­ tigt den Schalter 60, der dem Mikroprozessor im Elek­ tronikmodul 200 (Fig. 3 und 16) meldet daß die Wasch­ rinne sich unter den Röhrchen 92 befindet. Der Schalter 60 wird entsprechend betätigt, wenn die Rolle 61 in die Kerben 52, 54, 56 und 58 einläuft, um die Lage der jeweiligen anderen Rinnen, Kammern und Flecken unter den Röhrchen 92 zu signalisieren.

Auf der rechten Seite des Schlittens befindet sich eine Kerbe 59, in der sich die Rolle 63 befindet, wie darge­ stellt; sie löst einen Probenplattenschalter 62 aus, um anzuzeigen, daß der Schlitten sich in der vordersten Stellung befindet. Der Schalter 65 ist auf der Hinter­ kante des Schlittens 46 angeordnet und schließt, wenn die Hinterkante der Platte 16 auf ihn aufläuft; das so erzeugte Signal meldet, daß die Platte 16 sich in der Sollage auf dem Schlitten 46 befindet. Der Anschlag 64 dient als Mittel, um die Aufbringflecken 19 unter den Röhrchen 92 in die Sollage in Längsrichtung zu bringen, wenn der Schlitten sich in der hintersten Stellung befindet.

Weiterhin zeigt die Fig. 5 einen Startknopf 214, mit dem dem programmierten Mikroprozessor befohlen wird, die unten ausführlicher erläuterte Schrittfolge für den Pipettierautomaten zu starten. Die Lampe 212 zeigt dem Benutzer der Vorrichtung 10, daß die Stromversorgung angeschaltet ist.

Die Fig. 6 zeigt in einem Schnitt auf der Ebene 6-6 der Fig. 5 die Mittel, mit denen der Schlitten auf den Schienen 34 hin- und hergefahren wird. Die Schienen 23 sind auf der Grundplatte 12 mit den Stützen 48 gelagert. Der Schlitten 46 hat in seinen Seitenflächen Schlitze 144, mit denen er auf den Schienen 34 gleitet.

Wie oben dargestellt, befindet die Platte 16 sich in einer Ausnehmung 47 des Schlittens 46. Der Schlitten­ motor 40 ist auf der Grundplatte 12 befestigt; seine Welle 42 läuft in den Wellenlagern 44. Die an den Wellen 42 befestigten Ritzel 38 kämmen mit den Zahnstangen 36, die am Schlitten 46 angebracht sind. Dreht der Motor 40 unter der Steuerung durch den Microprozessor im Elek­ tronikmodul 200 (Fig. 16) in der einen oder anderen Richtung, läuft der Schlitten 46 vor- bzw. rückwärts.

Die Fig. 7 zeigt die Pipettenanordnung 70 mit der Blockrichtung nach rückwärts entlang der Linie 7-7 der Fig. 3. Die Lagerblöcke 76 sind an den Lagerblöcken 78 mit den Schrauben 79 befestigt gezeigt. Die Lagerblöcke 76 tragen vertikale Lagerpfosten 72, wie in Fig. 7, 10 und 13 und in den Draufsichten der Fig. 8, 11 und 14 gezeigt. Die Vorderwandplatte 73 und die Rückwandplatte 86 sind mit den Lagerblöcken 76 verschraubt.

Eine Halteplatte 80 ist vertikal verschiebbar auf die vertikalen Tragepfosten 72 aufgesetzt. Lagerhülsen 74 sorgen für eine Gleitpassung zwischen den Pfosten 72 und den vertikalen Lagerblöcken 75. Die Halteplatte 80 ist an einer Verlängerung der Lagerblöcke 75 mit den Schrau­ ben 81 befestigt. In den Fig. 7 und 13 ist zu ersehen, daß die Halteplatte 80 aus der in Fig. 7 gezeigten oberen Stellung in die in Fig. 13 gezeigten untere Stellung bewegt werden kann, da sie an den Lagerblöcken 75 befestigt und auf den Pfosten 72 verschiebbar ist.

Eine Röhrchenstange 88 ist an der Halteplatte 81 mit den Schrauben 89 befestigt. Auf der Röhrchenplatte 88 ist eine Vielzahl von Pipettenröhrchen 92 angeordnet, deren Köpfe 193 in den Stange 88 auf eine unten beschriebene Weise festgelegt sind. Wie in dem teilweise weggeschnit­ tenen Teil der Röhrchenstange 88 dargestellt, legt eine Sperrstange 91 den unteren Teil der Röhrchen 92 fest, um sie zu stabilisieren. Die Führungsspitzen 97 enthalten Schrauben 95, die unter die Bodenfläche der Halteplatte 80 vorstehen und mit Flächen 49 der Platte 16 zusammen­ wirken, um die unteren Spritzen 93 der Röhrchen 92 mit dem Träger 20 und dem Abtupfpapier 30 auf der unteren Fläche 49 der Platte 16 präzise vertikal auszurichten.

Diese Einstellung erlaubt, die sich an den Enden der Spitzen 93 gebildeten Tröpfchen, wenn die Kolben 94 in den Röhrchen 92 abwärts gefahren werden, entweder auf den Träger oder auf das Abtupfpapier leicht aufzutupfen. Die Tröpfchen werden wegen ihrer geringen Größe (so wenig wie 1 µl) und der Oberflächenspannung an den Spitzen an den unteren Spitzen 93 der Röhrchen 92 gehalten. Bringt man die Spitzen in einen gringen Ab­ stand zur Oberfläche des Trägers 20 oder des Abtupfpa­ piers 30, entfällt die sie an den Röhrchen haltende Oberflächenspannung und sie lassen sich präzise auf das Abtupfpapier oder auf den Träger aufbringen.

Führungen 183 sind an der Halteplatte 80 befestigt und enthalten Nuten, in denen eine Kolbenzustellplatte 84 entlang der Halteplatte 80 auf- und abbewegbar ist. Die Kolbenzustellplatte 84 enthält Nuten, in die eine Kol­ benstange 90 eingesetzt ist. Die Kolben 94 in den Röhrchen 92 der Mikrospritzen sind an der Kolbenstange 90 befestigt und stehen in die Röhrchen 92 hinein vor. Wie in Fig. 7 gezeigt, befinden die Kolben 94 sich in ihrer obersten Stellung in den Röhrchen 92. Die Kolben­ zustellplatte 84 läßt sich entlang der Halteplatte 80 abwärts bewegen, wobei die Kolbenstange 90 relativ zur Röhrchenstange 88 abwärts läuft, so daß die Kolben 94 in den Röhrchen 92 ebenfalls abwärts fahren und die dort enthaltene Flüssigkeit durch die Spitzen 93 ausdrücken, so daß sich an diesen ein Tröpfchen bildet.

Es werden Stellungssignale erzeugt, die die Stellung der Halteplatte 80 relativ zur Grundplatte 12 und die der Kolbenzustellplatte 84 und der Kolben 94 relativ zur Halteplatte 80 anzeigen. Der Schalter 106 auf der Halte­ platte 80 wirkt mit dem unteren Anschlag 115 auf dem Lagerbock 76 zusammen und liefert ein Positionssignal für die unterste Stellung der Halteplatte 80. Wie auf der rechten Seite der Halteplatte 80 gezeigt, befindet sich dort ein oberer Schalter 105, der von der Berührung mit dem oberen Anschlag 114 betätigt wird. Der obere Schalter 105 liefert dann ein Signal an den Mikropro­ zessor im Elektronikmodul 200 (Fig. 3), das anzeigt, daß die Halteplatte 80 sich in ihrer oberen Stellung befin­ det.

Der auf der linken Zustellführung 183 angeordnete Schal­ ter 108 wirkt zusammen mit den Nocken 100 für die Aufbringposition und dem Waschnocken 102. Der Schalter 108 wird durch den Aufbringnocken 100 ausgelöst, wenn die Zustellplatte 84 sich entlang der Halteplatte 80 aufwärtsbewegt und der Schalter 108 vom Waschnocken 102 ausgelöst wird, während die Zustellplatte 84 weiter aufwärtsläuft. Der Abwärtsnocken 104 löst den Schalter 110 auf der rechten Zustellführung 183 aus, wenn die Zustellplatte 84 ihre unterste Stellung erreicht hat, in der die Kolben 94 sich in den Röhrchen 92 befinden.

Die Fig. 9 ist ein Schnitt auf der Linie 9-9 der Fig. 7 und zeigt die Halteplatte 80 und die Zustellplatte 84 in ihren oberen Stellungen. Der Halteplattenmotor 116 hat die Halteplatte 80 durch das Drehen des Ritzels 120 in der Zahnstange 122, die an der Rückwandplatte 86 und an der Grundplatte der Vorrichtung befestigt ist, in die oberste Stellung gebracht.

Die Fig. 10 zeigt nun die Pipettenanordung 70 bei in der unteren Stellung befindlichen Halteplatte 80, aber bei in ihrer oberen Stellung bezüglich der Röhrchenstange 88 befindlicher Kolbenstange 90 und Kolben 94. Die Röhrchen 92 befinden sich in einer internen Stellung in der Waschrinne 26, in der sie bspw. 5 µl Flüssigkeit aus dieser ansaugen.

Die Fig. 11, eine Ansicht der Pipettenanordnung abwärts entlang der Linie 11-11 der Fig. 10, stellt die An­ triebsmechanik dar, die die Halteplatte 80 auf der Grundplatte auf- und abwärts bewegt. Ein Halteplatten­ motor 116 ist an der Halteplatte 80 mittels einer Halteschraube 117 befestigt. Die Ausgangswelle des Motors 116 ist mit einem Ritzel 119 versehen, das mit einem linken Zahnrad 120 L kämmt, das über die Welle 124 mit dem rechten Zahnrad 120 R gekoppelt ist. Die Welle ist an der Halteplatte 80 mit den Wellenlager 118 gelagert. An der Rückwandplatte 86 befestigte Zahnstan­ gen 122 kämmen mit den Zahnrädern 120 L, 120 R. Bei der Drehung des Motors 116 unter der Steuerung des Mikropro­ zessors wird die Halteplatte 80 - je nach Drehrichtung - auf- oder abwärts bezüglich der Grundplatte und der Rückwandplatte 86 durch den Zahnstangenantrieb bewegt. Die Vorderansicht (Fig. 10) der Pipettenanordnung 70 bei in der unteren Stellung befindlicher Halteplatte 80 zeigt die Zahnstangen 122. Diese Vorderansicht zeigt auch bei in der am weitesten abgesenkten Stellung der Halteplatte 80 die Abschlagschrauben 95 der Führungs­ spitzen 97 geringfügig über der Oberkante 49 der Platte 16; die Spitzen 93 liegen also geringfügig über der Oberkante 49 der Platte, so daß sich an den Spitzen bildende Tröpfchen die Oberfäche betupfen und Proben­ flüssigkeit auf den Träger bzw. das Abtupfpapier auf­ bringen können.

Die Fig. 12 ist eine Schnittdarstellung der Pipettier­ vorrichtung auf der Linie 12-12 der Fig. 10 und zeigt, daß der Stellmotor 116 für die Halteplatte sein Ritzel 120 so gedreht hat, daß die Halteplatte 80 abwärts bezüglich des Fußes und des angehobenen Teils 22 der Platte 16 bewegt worden ist. Das Röhrchen 92 ist also in eine der Rinnen im höherliegenden Teil 22 der Proben­ platte eingefahren. Als Beispiel ist eine Waschrinne 26 gezeigt, in die die Röhrchen 92 der Pipetten von der Halteplatte 80 abgesenkt worden sind und Flüssigkeit aus der Waschrinne in die Röhrchen 92 eingesaugt worden ist, nachdem die Zustellplatte 84 die Kolben 94 aufwärts gezogen hat. Aus den Fig. 11, 12 ergibt sich, daß die Halteplatte 80 bezüglich des angehobenen Teils 22 auf- und abwärts bewegt wird, mittels des Motors 116, bei dessen Drehung das Ritzel auf der festliegenden Zahn­ stange 122 auf- und abläuft.

Die Fig. 13 zeigt nun den Zustand der Pipettenanordnung 70, wenn die Kolbenzustellplatte 84 abwärts gefahren ist und die Kolben 94 wieder in die Röhrchen 92 eingeschoben hat, so daß dorthin angesaugte Flüssigkeit in den Auf­ bringraum auf das Abtupfelement oder in ein Ablaßgefäß ausgedrückt wird. Es ist zu ersehen, daß der Schalter 108 einen solchen Zustand angenommen hat, daß bei einer Aufwärtsbewegung der Kolbenzustellplatte 84 er zunächst vom Aufbringnocken 100 und dann vom Waschnocken 102 ausgelöst wird, die ein Mittel sind, um die Stellung der Kolbenzustellplatte 84 bezüglich der Halteplatte 80 zu melden.

Fig. 14 ist eine Draufsicht entlang der Linie 14-14 der Fig. 13 und zeigt die Antriebsmechanik, die die Zustell­ platte 84 entlang der Halteplatte 80 auf- und abwärts bewegt. Ein Motor 126 für die Zustellplatte und Kolben­ stange ist an der Halteplatte 80 mit einer Schraube 127 festgelegt. Die Ausgangswelle des Motors 126 trägt ein Ritzel 128, das mit einem Zahnrad 130 R kämmt, das über eine Welle 124, die in Lagerblöcke 118 läuft, die auch die Welle 124 tragen (vergl. Fig. 11), mit einem Zahnrad 130 L gekoppelt ist. An der Rückseite der Zustellplatte 84 sind Zahnstangen 132 befestigt, die durch Öffnungen 136 in der Halteplatte vorstehen und mit den Zahnrädern 130 L, 130 R kämmen. Dreht der Motor 126 im Uhrzeiger- oder im Gegenuhrzeigersinn, wird die Zustellplatte 84 bezüglich der Halteplatte 80 auf- oder abwärtsgefahren. Die Fig. 13 zeigt die Öffnungen 136 in der Halteplatte 80, durch die Zahnstangen 132 vorstehen.

Weiterhin zeigt die Fig. 14, wie die Köpfe 193 der Röhrchen 92 lösbar an der Röhrchenstange 88 festgelegt sind. Diese Stange weist eine Aufnahmestange 138 auf, die Kerben 140 entlang ihrer Vorderfläche enthält. Die Köpfe 193 sind in diese Kerben eingesetzt und mittels einer Haltestange 139 festgelegt, die die Röhrchen vertikal in der Sollage hält und ihrerseits mit den Schrauben 141 an der Aufnahmestange 138 befestigt ist. Die Sperrstange 91 ist entsprechend der Stange 88 aufge­ baut. Die Röhrchenstange 88 bietet eine lösbare Befesti­ gungseinrichtung, mit der die Röhrchen 92 sich leicht auswechseln lassen, wenn sie unbrauchbar werden oder zerbrechen.

Die Fig. 15 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie 15-15 der Fig. 13 und zeigt die Halteplatte 80 in ihrer untersten Stellung. Die Zustellplatte 84 ist abwärts gefahren, wo die Kolbenstange 90 sich an der Röhrchenhaltestange 88 befindet. Die Fig. 15 zeigt die Zahnstangen 132 der Zustellplatte, die durch die Schlitze in der Halteplatte 80 vorstehen, sowie ihren Eingriff mit einem Zahnrad 130, das der Motor 126 für die Zu­ stellplatte dreht. Das Röhrchen 92 befindet sich bspw. gerade in einem Ablaßgefäß. Der Kolben 94 ist von der Zustellplatte 84 abwärtsgedrückt worden, die die Kolben­ stange in die unterste Stellung gefahren hat. Natürlich hat sich zwischen den Ansichten der Fig. 12 und 15 der abgehobene Teil der Platte 22 in Längsrichtung relative zur Pipettenanordnung verschoben.

Die Fig. 16 zeigt schaubildlich die Mittel, mit denen die Schlittenhalteplatte und die Kolbenzustellstange im automatischen Pipettiervorgang gesteuert werden. Die Linie 200 umfaßt einen integrierten Mikrocomputer- Baustein vorzugsweise des Typs HD68PO1VO7 der Fa. Hitachi Corporation. Dieser Baustein enthält eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 102 A, einen Lesespeicher (ROM) 201 B, einen Schreib/Lese-Speicher (RAM) 201 C, einen Zeitgeber 201 D, eine Ausgabeschnittstelle 201 E und eine Eingabeschnittstelle 201 F. Der Lesespeicher 201 B enthält das Programm, das den gesamten automatischen Arbeitsvorgang steuert und unten erläutert ist.

Die Fig. 16 zeigt den Schlittenmotor 40, den Halteplat­ tenmotor 116 und den Zustellplattenmotor 126, die alle über Motorantreiberschaltungen 202, 203 bzw. 204 - bspw. des Typs UDN-2952B der Fa. Sprague Corporation - ange­ steuert werden. Diese Motortreiber dienen dazu, die Drehzahl und die Drehrichtung der Motoren zu steuern. Weiterhin sind für die Motoren Unterbrechungsschaltungen 205, 206, 207 vorgesehen, die die Motordrehung anspre­ chend auf ein Verschiebesignal aus dem Rechner 200 schnell unterbrechen können. Diese Unterbrechungsschal­ tungen arbeiten vorzugsweise mit Triacs des Typs 2N 6075.

Die Positionsdetektorschaltungen 208 stellen die Strom­ kreise mit den Schaltern 60, 62 dar, die in Fig. 5 gezeigt sind und die Stellung des Schlittens 46 und der Probenplatte 16 bezüglich der Pipettenanordung anzeigen.

Die Stellungsdetektorschaltungen 209 wirken mit dem unteren Schalter 106 und dem oberen Schalter 105 zu­ sammen und melden die obere und untere Extremlage der Halteplatte 80 über der Grundplatte.

Die Stellungsdetektorenschaltungen 210 sind die den Schaltern 108, 110 zugeordneten Stromkreise; sie zeigen die Stellung der Zustellplatte 84 relativ zur Halte­ platte 80 an. Die aus diesen Stellungsdetektoren kommen­ den Signale sind mit einem Bündel elektrischer Leitungen 215 an die Eingabeschnittstelle 201 F des Elektronikmo­ duls 100 gelegt dargestellt.

Die Alarmschaltung 211 in der Vorrichtung ist bspw. ein akustischer Melder des Typs EAF14RO6C der Fa. Panasonic; er signalisiert akustisch Betriebsfehler der Vorrichtung oder deren Arbeitsbereitschaft.

Die Anzeigeschaltung 212 ist eine Anzeigenlampe, die (in Fig. 5 gezeigt) dem Benutzer meldet, daß die Spannungs­ versorgung der Vorrichtung eingeschaltet ist. Die Sperr­ schaltung 213 stellt einen Stromkreis mit dem Sperr­ schalter 65 der Probenplatte dar und zeigt das Vorliegen bzw. Fehlen der Probenplatte auf dem Schlitten an. Die Befehlsschaltung 214 ist ein Drucktaster, mit dem der automatische Pipettiervorgang gestartet bzw. abgebrochen wird.

Im Betrieb nimmt die CPU 201 A die Befehlsfolge des im ROM 201 B abgelegten Programms sowie Stellungsinforma­ tionen hinsichtlich der beweglichen Vorrichtungsteile auf, indem sie die binär kodierten Daten aus der Ein­ gangsschnittstelle liest und dekodiert, die ihre Infor­ mationen auf den Leitungen 215 aus den Stellungs­ schaltungen 208, 209, 210 erhält.

Der Mikroprozessor CPU 201 A erhält dann einen Eingabebe­ fehl, infolgedessen er den Vorgang startet oder ab­ bricht, indem sie die binär kodierten Daten aus der Eingabeschnittstelle 201 F liest und dekodiert, die an die Befehlsschaltung 214 angeschlossen ist, bei der es sich um den in Fig. 5 gezeigten Drucktaster handeln kann.

Die Fig. 17 zeigt als Flußdiagramm die von der CPU 201 A unter Programmsteuerung durchgeführten Schritte. Die CPU 201 A bestimmt die Gültigkeit eines Startbefehls, indem sie zunächst die binärkodierten Daten an der Eingangs­ schnittstelle 201 liest und dekodiert, die ein Signal aus der Sperrschaltung 213 aufnimmt. Dieser Vorgang stellt sicher, daß die Platte 16 vollständig in den Schlitten eingesetzt ist.

Die Mikroprozessoreinheit CPU 201 A läßt nun die Motoren 40, 116 bzw. 126 in der erforderlichen Richtung laufen, indem sie die geeigneten binärkodierten Daten in die Ausgabeschnittstelle 201 E schreibt, die die Motortrei­ berschaltungen 202, 203 und 204 ansteuert. Die Mikropro­ zessoreinheit CPU 201 A läßt die Bewegung genau dann abbrechen, wenn die erforderliche Stellung erreicht ist, indem sie die erforderlichen Binärkodes an die Ausgangs­ schnittstelle 201 E schreibt, die die Motortreiberschal­ tungen 202, 203, 204 ansteuert, um den Antrieb anzustel­ len, und sie schreibt weiterhin die erforderlichen Binärkodes in die Ausgabeschnittstelle 201 E, die die Unterbrechungsschaltungen 205, 206, 207 ansteuert, um die Motoren elektronisch zu stoppen.

Die Einheit CPU 201 A meldet dann, daß der Pipettierauto­ mat bereit ist oder daß eine Platte fertig behandelt oder ein Fehler aufgetreten ist, indem sie die entspre­ chenden Binärkodes in die Ausgabeschnittstelle 201 E schreibt, die die Alarmschaltung 211 ansteuert, die ihrerseits einen akustischen Alarm abgibt.

Der Zeitgeber 201 D der Fig. 16 wird von der Einheit CPU 201 A verwendet, um elektrische oder mechanische Fehler der Stellmechanik zu bestimmen. Dies erfolgt durch Messen der Zeit, die während eines Motorsteuerbefehls abläuft. Ist der Vorgang nicht innerhalb einer vorge­ schriebenen Zeitspanne abgelaufen, wird der Ansteuerbe­ fehl abgebrochen und der Alarm aktiviert, indem die Einheit CPU 201 A die geeigneten binärkodierten Daten in die Ausgabeschnittstelle schreibt, die an die Alarm­ schaltung 211 ansteuert. Der Zeitgeber 201 D dient auch dazu, die Wiederholungsfrequenz des Alarms zu bestimmen, so daß die Einheit CPU 201 A der Bedienungsperson auch die Art des aufgetretenen Fehlers mitteilen kann.

Wie die Fig. 17 zeigt, lassen sich, wenn der erfin­ dungsgemäße Pipettierautomat läuft, eine breite Vielfalt von unterschiedlichen Anwendungen ausführen. Die in Fig. 17 gezeigte Schrittfolge ist dahingehend bevorzugt, daß zunächst 5 µl einer Reinigungsflüssigkeit, wie des­ tilliertes Wasser, in die Pipettenröhrchen aus der Wasch­ rinne angesaugt und dann das Wasser in den Röhrchen in die Ablaßrinne ausgegeben werden. Sodann werden die Röhrchenspitzen getrocknet, indem sie auf eine Löschauf­ lage abgesenkt werden, wie in Fig. 5 gezeigt.

Danach werden die Röhrchen bei eingefahrenen Kolben in ihre obere Stellung gefahren, der Schlitten nach hinten verschoben und die Röhrchen in die Probenkammern 24 gesenkt. Die Kolben werden angehoben, so daß eine kleine Menge jeder Flüssigkeitsprobe - bspw. zu untersuchendes Patientenblut - angesaugt wird. Soll das Blut unverdünnt bleiben, werden die Proben nun präzise auf den Cellu­ loseacetat- oder Agarosestreifen aufgetragen. Die Röhrchen werden erneut angehoben und der Schlitten vorwärts geschoben, bis die Waschrinne sich unter den Röhrchen befindet, und dann die Halteplatte abgesenkt derart, daß erneut destilliertes Wasser in die Röhrchen eingesaugt und dann in die Ablaßrinne gegeben wird.

Soll die Probenflüssigkeit verdünnt werden, kann die Probenplatte der Fig. 2B anstelle der der Fig. 2 verwen­ det werden. Das im Flußdiagramm der Fig. 17 gezeigte Steuerprogramm verzeigt dann in eine Verdünnungsroutine. Vorzugsweise werden hierzu weitere 4 µl Flüssigkeit aus dem Waschgefäß angesaugt. Es ist dann jedes Röhrchen mit 4 µl Verdünnungsflüssigkeit (bspw. Wasser) und 1 µl einer Blutprobe (bspw. einer anderen Flüssigkeit) ge­ füllt. Danach werden die gesamten 5 µl Röhrcheninhalt in die zugehörigen Verdünnungskammern in der Platte der Fig. 2B gegeben. Dieser Vorgang läßt sich beliebig oft wiederholen, um die Probe mit der Verdünnungsflüssigkeit (Wasser) zu vermischen. Schließlich wird eine 1 µl- Probe des verdünnten Bluts in jedem Röhrchen entspre­ chend dem oben beschriebenen Vorgang eingesaugt. Die Routine fährt dann so fort, wie oben beschrieben ist, und trägt den 1 µl verdünnter Proben auf den Träger auf.

Die oben beschriebene Verdünnungsroutine ist bevorzugt, es lassen sich aber auch andere Routinen verwenden, um die Blutprobe wirkungsvoll mit Verdünnungsflüssigkeit zu vermischen. Bspw. kann eine erste vorbestimmte Menge der Flüssigkeitsprobe in jedem Röhrchen in die Verdün­ nungsgefäße gegeben werden, dann eine vorbestimmte Menge der Waschflüssigkeit. Nach dem Vermischen der Wasch- mit der Probenflüssigkeit (bspw. nach dem oben beschriebenen Mischverfahren) wird aus den Verdünnungsgefäßen eine gleiche Menge der Flüssigkeitsproben angesaugt und auf den Träger aufgebracht.

Der Anhang zu dieser Beschreibung enthält ein Quellen­ programmlisting des Rechnerprogramms, das in der Assem­ blersprache des HD68PO1VO7 der Fa. Hitachi geschrieben und im ROM-Speicher 201 B abgelegt ist, um die Pipettier-, Ablaß-, Abtupf-, Verdünnungs- (falls erwünscht) und die anderen Funktionen auszuführen, die oben beschrieben sind.

Claims (11)

1. Pipettierautomat, gekennzeichnet durch eine Grund­ platte, durch eine auf der Grundplatte angeordnete Probenplatte, die eine Reihe von Kammern für Flüssig­ keitsproben und einen seitlich verlaufenden Auftragsraum aufweist, der in Längsrichtung von der Reihe der Flüs­ sigkeitskammern getrennt ist, wobei der seitlich verlau­ fende Auftragsraum einen microporösen Träger und die Probenkammern Flüssigkeitsproben aufnehmen können,
durch einen Pipettenrahmen mit einer vertikalen Stützeinrichtung, die den Rahmen von der Grundplatte aus über der Probenplatte trägt,
durch eine Längsverschiebeeinrichtung, mit der der Pipettenrahnen relativ zur Probenplatte in Längsrichtung verschiebbar ist,
durch eine auf dem Pipettenrahmen gehalterten Halte­ platte,
durch eine Vertikalverschiebeeinrichtung, mit der die Halteplatte relativ zur Pobenplatte vertikal ver­ schiebbar ist,
durch eine Vielzahl von Röhrchen von Mikrospritzen, deren Köpfe in einer Reihe an der Halteplatte festgelegt und die entsprechend den Flüssigkeitskammern auf der Platte beabstandet sind,
durch eine Vielzahl von Mikrokolben, die jeweils in einem der Röhrchen angeordnet sind,
durch eine Kolbenzustelleinrichtung, mit der die Kolben in den Röhrchen hin- und herbewegbar sind,
durch Meldeeinrichtungen, die Signale entsprechend der Längsstellung des Pipettenrahmens relativ zur Pro­ benplatte, der Vertikalstellung der Halteplatte relativ zur Probenplatte und der Kolbenstellung relativ zu den Röhrchen abgeben, sowie
durch einen programmierten Rechner, der auf die die Längsstellung, die Stellung der Halteplatte und die Kolbenstellung angebenden Signale anspricht und an die Längs- und die Vertikalverschiebeeinrichtung und die Kolbenzustelleinrichtung eine Folge von Steuersignalen abgibt, um eine erste vorbestimmte Menge Flüssigkeit aus den Probenkammern in die zugehörigen Pipettenröhrchen zu saugen und die Flüssigkeitsproben in den Pipetten­ röhrchen an zugehörigen Stellen auf den microporösen Träger aufzubringen, wenn dieser sich in dem seitlichen Auftragsraum der Probenplatte befindet.

2. Pipettierautomat nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Probenplatte durch die Längsverschie­ beeinrichtung in Längsrichtung unter dem Pipettenrahmen verschoben wird.

3. Pipettierautomat nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Pipettenrahmen von der Längsverschie­ beeinrichtung in Längsrichtung über der Probenplatte verschiebbar ist.

4. Pipettierautomat nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Probenplatte ortsfest auf der Grund­ platte angeordnet ist und die Längsverschiebeeinrichtung die Längsbewegung des Pipettenrahmens über der ortsfesten Probenplatte durchführt.

5. Pipettierautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Spitzen der Röhrchen geringfügig über dem microporösen Träger liegen.

6. Pipettierautomat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenplatte eine Wasch­ rinne, das eine Waschflüssigkeit aufnehmen kann, und eine Abwasserrinne aufweist, die voneinander und von den Probenkammern in Längsrichtung beabstandet sind, und daß die programmierte Rechnereinrichtung vor dem Ansaugen von Flüssigkeit aus den Probenkammern eine weitere Folge von Steuersignalen an die Längs- und die Vertikalver­ schiebungseinrichtung sowie die Kolbenzustelleinrichtung abgibt, um eine zweite vorbestimmte Menge Waschflüssig­ keit aus der Waschrinne in die jeweiligen Pipettier­ röhrchen einzusaugen und die Waschflüssigkeit in die Abwasserrinne abzulassen.

7. Pipettierautomat nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Probenplatte in Längsrichtung weiter­ hin einen Abtupfraum zur Aufnahme eines Streifens Lösch- bzw. Abtupfpapier aufweist, der in Längsrichtung von der Probenkammernreihe, der Waschrinne, der Abwasserrinne und dem Auftragraum getrennt ist, und daß die program­ mierte Rechnereinrichtung nach dem Ablassen der Wasch­ flüssigkeit in die Abwasserrinne eine weitere Folge von Steuersignalen an die Längs- und die Vertikalverschie­ bungseinrichtung sowie die Kolbenzustelleinrichtung abgibt, um die Spitzen der Röhrchen auf dem Löschpapier­ streifen abzutupfen.

8. Pipettierautomat nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenplatte weiterhin eine Reihe einzelner Verdünnungsgefäße enthält, die in Längs­ richtung von den Probenkammern beabstandet sind und eine Verdünnungsflüssigkeit aufnehmen können, und daß die programmierte Rechnereinrichtung an die Längs- und die Vertikalverschiebungseinrichtung und die Kolbenzustell­ einrichtung eine weitere Folge von Steuersignalen ab­ gibt, um die erste vorbestimmte Menge der Flüssigkeits­ probe in jedem Röhrchen in die Verdünnungsgefäße zu geben, eine dritte vorbestimmte Menge Waschflüssigkeit aus jedem Röhrchen in die Verdünnungsgefäße zu geben, die Waschflüssigkeit und die Flüssigkeitsprobe in jedem Verdünnungsgefäß zu vermischen und eine Menge der ver­ dünnten Proben aus den Verdünnungsgefäßen in die jewei­ ligen Pipettenröhrchen zu saugen.

9. Probenplatte zur Verwendung in einem Pipettier­ automaten, dadurch gekennzeichnet, daß eine seitlich verlaufende Reihe einzelner Flüssigkeitsprobenkammern und ein seitlich verlaufender Auftragsraum in Längs­ richtung voneinander beabstandet in der Platte enthalten sind und daß der Auftragsraum ein microporöses Träger­ medium aufnehmen kann.

10. Probenplatte nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Waschrinne und eine Abwasserrinne, die in Längs­ richtung voneinander und von den Probenkammern beab­ standet sind.

11. Probenplatte nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Abtupfraum zur Aufnahme eines seitlich verlaufen­ den Löschpapierstreifens, wobei der Abtupfraum in Längs­ richtung beabstandet ist von der Reihe der Probenkam­ mern, der Waschrinne, der Abwasserrinne und dem seitlich verlaufenden Auftragsraum.