-
Die Erfindung betrifft einen Pipettier-Roboter.
-
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Pipettier-Vorrichtung.
-
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Pipettieren.
-
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Nutzung eines Pipettier-Roboters.
-
Der präzise Transfer von Kleinstmengen von Flüssigkeiten mittels einer Pipette, auch genannt Pipettieren, ist eine Hauptaufgabe in biologischen, pharmazeutischen, chemischen und medizinischen Laboren. An die Durchführung des Pipettiervorgangs werden hohe Anforderungen hinsichtlich Präzision und Wiederholgenauigkeit gestellt. Entsprechend werden seit vielen Jahren sogenannte Pipettier-Roboter entwickelt und am Markt angeboten, um diese hoch repetitive Tätigkeit zu automatisieren, um die Fehleranfälligkeit herabzusetzen. Diese Pipettier-Roboter finden jedoch vorwiegend in Diagnostiklaboren und industriellen Prozessen Anwendung. In Forschungslaboren ist manuelles Pipettieren mit Handpipetten noch üblich. Das hängt oftmals damit zusammen, dass die verfügbaren Pipettier-Roboter zu groß und zu schwer sind, um sie flexibel einsetzen zu können. Zudem zeichnen sich Forschungslabore dadurch aus, dass ein häufiger Wechsel von Bedienern die Regel ist. Um einen handelsüblichen Pipettier-Roboter bedienen zu können, benötigt man eine erhebliche Einarbeitungszeit, die in einem solchen Umfeld oftmals nicht zugestanden wird. Das manuelle Pipettieren ist aber problematisch, weil z.B. Genauigkeit, Nachverfolgbarkeit, ausreichende Dokumentation leidet oder nicht vorhanden ist.
-
Ein Pipettier-Roboter für den Laboreinsatz ist z.B. in
EP3660517A1 beschrieben. Jedoch weist dieser genau die zuvor beschriebenen Nachteile auf. Er ist von seinen mechanischen Abmessungen zu groß und macht, so wie er offenbart ist, den klaren Eindruck, ein zu hohes Gewicht zu besitzen, so dass dieser nicht wirklich flexibel und portabel einsetzbar ist.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Pipettier-Roboter und ein Verfahren zum Pipettieren bereitzustellen, der bzw. das die zuvor beschriebenen Nachteile überwindet.
-
Gelöst wird die Aufgabe durch einen Pipettier-Roboter nach Anspruch 1 und/oder eine Pipettier-Vorrichtung nach Anspruch 8 und/oder ein Verfahren zum Pipettieren nach Anspruch 9 und/oder eine Nutzung eines nach Anspruch 10.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen und/oder in der Beschreibung offenbart.
-
Offenbart ist demnach ein Pipettier-Roboter zur Handhabung einer Pipette, aufweisend:
- a) einen Sockel aufweisend eine erste Antriebsvorrichtung,
- b) eine Hebe-Positioniervorrichtung, die auf dem Sockel angeordnet ist, wobei die Hebe-Positioniervorrichtung aufweist:
- • zumindest ein Gelenk,
- • zumindest einen zweiten Antrieb,
wobei die Hebe-Positioniervorrichtung ausgelegt ist, eine Pipette räumlich von einer Position zu einer zweiten von der ersten verschiedenen Position zu bewegen, wobei die Hebe-Positioniervorrichtung auf dem Sockel derart angeordnet ist, dass sie durch die erste Antriebsvorrichtung um eine, vorzugsweise senkrecht stehende, Achse drehbar bewegt werden kann.
-
Dabei ist die senkrecht stehende Achse eine gedachte Achse, und keine tatsächlich vorhandene greifbare Anordnung. Mit „senkrecht” ist senkrecht zu einer Ebene gemeint, die der Sockel an seiner Unterseite zum sicheren Stand aufweist.
-
Durch diese Anordnung lässt sich ein Pipettier-Roboter bereitstellen, der zum einen portabel ist, flexibel einsetzbar ist, schnell von einem Ort zu einem anderen Ort transportiert werden kann, und dort schnell in Betrieb genommen werden kann. Er kann so ohne Einhausung so leicht bereitgestellt werden, dass er von dem Bediener mühelos getragen werden kann. Er kann insbesondere mit einer solchen Bauart in eine Ruheposition gebracht werden, die besonders wenig Raum einnimmt und beim Transport ein geringeres Risiko besitzt, an einem anderen Gegenstand im Labor hängenzubleiben, als dies bei herkömmlichen Robotern der Fall ist.
-
In einem Aspekt weist die Hebe-Positioniervorrichtung einen ersten Arm und einen zweiten Arm auf, die durch das Gelenk beweglich verbunden sind.
-
In einem Aspekt ist die Hebe-Positioniervorrichtung derart ausgestaltet, dass sie Bewegungen in alle Richtungen senkrecht zur, vorzugsweise senkrecht stehenden, Achse ausführen kann. So kann sie besonders schnell einen großen Raum erreichen und gleichzeitig in eine vorteilhafte Ruhestellung gebracht werden.
-
In einem Aspekt ist die Hebe-Positioniervorrichtung derart ausgestaltet, dass sie Bewegungen parallel zur, vorzugsweise senkrecht stehenden, Achse ausführen kann.
-
Durch diese Anordnung lässt sich eine Pipette stets senkrecht mit der Spitze nach unten räumlich von einer Position zu einer zweiten von der ersten verschiedenen Position bewegen. Ein weiter Raum ist dabei positionierbar. Dieser Raum ist durch den Abstand zur, vorzugsweise senkrecht stehenden, Achse und den Winkel der Arme gegenüber einer Ruheposition bestimmbar.
-
In einem Aspekt ist der Pipettier-Roboter, insbesondere die Hebe-Positioniervorrichtung, ausgelegt, dass er/sie in einer Ruheposition seine/ihre räumliche Ausdehnung gegenüber einer räumlichen Ausdehnung des gesamten möglichen Positionierbereichs verkleinern kann, insbesondere um den Faktor 3 oder mehr verkleinern kann.
-
Mit dieser Eigenschaft lässt sich der Pipettier-Roboter sehr flexibel einsetzen, weil er so besonders einfach zu transportieren ist.
-
In einem Aspekt ist der Pipettier-Roboter dergestalt ausgelegt, dass er selbstständig in die Ruheposition fährt, wenn er
- - eine vorgegebene Zeit nicht benutzt wurde und/oder
- - von der Stromversorgung getrennt wird.
-
Damit beugt er selbstständig einem versehentlichen Hängenbleiben oder Verletzungsrisiko in Ruhestellung vor. Um bei Trennung von der Stromversorgung noch ausreichend Energie für die Antriebe aufzuweisen, kann er eine kleine Energiespeichervorrichtung, also z.B. eine aufladbare Batterievorrichtung oder einen kapazitätsstarken Kondensator aufweisen.
-
In einem Aspekt kann der Pipettier-Roboter eine Energiespeichereinheit aufweisen, also z.B. eine Akku-Einheit, und ausgelegt sein, mit dieser Einheit vom Stromnetz getrennt betreibbar zu sein. Damit ist der Pipettier-Roboter noch flexibler einsetzbar.
-
In einem Aspekt kann der Pipettier-Roboter eine Datenschnittstelle, insbesondere eine kontaktlose Datenschnittstelle aufweisen. Damit kann er von externen Datenverarbeitungseinheiten, wie z.B. Computern, Smartphones oder Tablets aus angesteuert werden. Eine Datenspeicherung für die Rückverfolgbarkeit und Dokumentation kann so auf einem externen Datenspeicher erfolgen.
-
Damit lassen sich Steuerungskomponenten außerhalb vom Pipettier-Roboter nutzen und der Pipettier-Roboter kann selbst mit einer stromsparenden und leichten kleinen Steuerung ausgestattet sein. Damit kann auch das Gewicht von einer Stromwandler-Einheit und/oder ggf. der Speichereinheit reduziert werden. Das erleichtert weiter die Flexibilität und die Möglichkeit des einfachen Transports.
-
In einem Aspekt weist die Hebe-Positioniervorrichtung eine Halterung auf, die an dem zweiten Arm gelenkig befestigt ist.
-
Die Halterung kann so ausgelegt sein, dass eine Pipette senkrecht gehalten werden kann, zum Befüllen und definierten Entleeren. Das kann insbesondere auch dann sichergestellt sein, wenn einer oder beide der Arme in eine Position gebracht werden, die nicht waagerecht und/oder nicht parallel zur senkrecht stehenden Achse ist.
-
Die Konstruktion der Arme und Gelenke kann ausgestaltet sein, dass die Halterung stets senkrecht gehalten werden, so dass die Pipette senkrecht gehalten wird, auch bei Bewegungen in Richtung der, vorzugsweise senkrecht stehenden, Achse oder senkrecht zu dieser. Dazu können die Arme mehrere parallel verlaufende Stäbe aufweisen, die an den Gelenken mit einem vorgegebenen Abstand drehbar gelagert sind.
-
In einem Aspekt sind der erste Arm und der zweite Arm in einer Ruhestellung nah aneinander und/oder annähernd parallel positionierbar.
-
Mit „nah aneinander” ist eine Positionierung gemeint, bei der der Abstand der Arme über ihre volle Länge kürzer ist als die Länge des Arms, der länger ist, insbesondere kürzer ist als die Länge einer der Arme.
-
Mit „annähernd parallel” ist eine Positionierung gemeint, bei der die Arme nicht zwingend vollständig parallel positioniert sind, aber doch so, dass es einen parallelen Eindruck macht, soweit es das Gelenk zulässt. Ziel ist es, eine Ruheposition bereitzustellen, bei der der Pipettier-Roboter einen möglichst kleinen Raum einnimmt und leicht transportiert werden kann, ohne beim Transport ein besonderes Risiko des Hängenbleibens an anderen Laborgeräten oder Möbeln oder Kabeln, Schläuchen eingehen zu müssen. Insbesondere weisen sie einen Winkel zueinander von 20° oder kleiner, vorzugsweise von 10° oder kleiner, besonders bevorzugt von 5° oder kleiner, auf.
-
In einem Aspekt ist der Pipettier-Roboter ausgelegt, in einer Ruhestellung das Gewicht der Pipette zu halten. Insbesondere ist der Pipettier-Roboter ausgelegt, im ausgeschalteten Zustand, also wenn die Motoren nicht mit elektrischer Energie versorgt werden, die Pipette zu halten. Insbesondere ist der Pipettier-Roboter ausgelegt, im ausgeschalteten Zustand, also wenn eine elektrische Leistungsversorgung abgetrennt oder ausgeschaltet ist, die Pipette zu halten. Das erhöht die Sicherheit und macht den Einsatz des Roboters noch flexibler.
-
In einem Aspekt weist der Pipettier-Roboter eine Masse von maximal 3,5 kg auf. So ist er besonders gut transportabel und für den stets wechselnden Einsatz z.B. in Laboren besonders gut geeignet.
-
In einem Aspekt ist der zweite Antrieb in seiner maximalen Kraftausübung begrenzt, so dass die Kraft, die eine von ihr transportierte Pipette in Richtung ihrer Spitze ausübt, einen vorgegebenen Sollwert nicht überschreiten kann.
-
In einem Aspekt sind einzelne, insbesondere alle Antriebe und/oder Antriebsvorrichtungen, derart ausgestaltet, dass die maximale Kraftausübung auf einen vorgegebenen Wert begrenzt ist. Somit kann sichergestellt werden, dass das Risiko einer Verletzung mit Bedienern auf ein zulässiges Maß begrenzt wird. Ein zulässiges Maß kann dabei die jeweils gültigen Richtlinien und Normen für Maschinen sein.
-
So kann der Roboter betrieben werden, ohne dass eine zusätzliche Schutzausrüstung, z.B. in Form einer Abschirmung oder Absperrung oder Sensorik, ausgestaltet zum Schutz vor Unfällen, wenn beispielsweise ein Bediener versehentlich mit seiner Hand in das Gebiet kommt, in dem der Roboter mit den Pipetten hantiert.
-
Dabei kann die maximale Kraftausübung begrenzt sein durch maximale Kraft, die die Motoren des oder der Antriebe und/oder Antriebsvorrichtungen überhaupt zur Verfügung stellen.
-
In einem Aspekt weist der Pipettier-Roboter eine dritte Antriebsvorrichtung auf, die derart ansteuerbar ist, dass insbesondere im Zusammenwirken mit einem oder mehreren Armen und/oder einem oder mehreren Gelenken die Halterung und/oder Pipettier-Handhabungseinheit in einer senkrechten Position bleibt. Damit ist der Pipettier-Roboter noch besser geeignet in eine sehr platzsparende Ruheposition versetzt zu werden und zugleich einen weiten Raum zur Handhabung von Pipetten nutzen zu können.
-
In einem weiteren Aspekt ist eine Pipettier-Vorrichtung bereitgestellt, die einen Pipettier-Roboter aufweist, der eine oder mehrere der vorgenannten Eigenschaften aufweist. Dabei weist die Pipettier-Vorrichtung ferner auf: ein, insbesondere mehrere, Trägerelemente, die in ihrer Draufsicht eine Form aufweisen, die sie insbesondere geeignet macht zu einer Zusammensetzung in einer kreisförmigen Anordnung um die, insbesondere senkrecht stehende, Achse. Mit „Trägerelement” sind Bauteile gemeint, die der Platzierung von Laborgefäßen und Pipettenspitzen und/oder Werkzeugen, die der Roboter aufnehmen kann, dienen. Alternativen für die Bezeichnung sind: Halterung, Ständer, Gefäß/Spitzen-Träger. Die Formen der Draufsicht können dabei vorzugsweise sein: Trapez, insbesondere gleichschenkliges Trapez, Dreieck, Rechteck, insbesondere eine Kombination aus Trägerelementen mit dreieckiger Draufsicht und solchen mit rechteckiger Draufsicht. Auch fünf- oder sechseckige Draufsichten, insbesondere spiegelsymmetrische Ausgestaltungen dieser geometrischen Formen, sind denkbar. Dabei kann eine dem Sockel zugewandte Gerade und eine dem Sockel abgewandte Gerade dieser geometrischen Formen senkrecht zu der Spiegelachse sein. Diese Seiten werden im Folgenden „Grundseiten” genannt. Die dem Sockel zugewandte Seite kann die kürzere der beiden Grundseiten sein. Mit den Begriffen: „Trapez, insbesondere gleichschenkliges Trapez, Dreieck, Rechteck, etc.“ sind hier nicht nur die Formen gemäß ihrer geometrischen Beschreibung mit geraden Kanten gemeint, sondern auch solche, deren Kanten eine Kurvenform aufweisen, wenn zumindest die Ecken den aus der Geometrie bekannten Grundriss aufspannen. So können z.B. beide Grundseiten, aber insbesondere die dem Sockel abgewandte Grundseite kann gebogen sein, insbesondere konvex, bevorzugt einen Teil eines Kreises beschreiben.
-
Die Trägerelemente können arretierbar, insbesondere mit Magneten arretierbar ausgestaltet sein. Damit wird eine modulare Erweiterbarkeit, bereitgestellt.
-
Im Betrieb kann ein einzelnes oder mehrere Trägerelemente platziert werden. Die Austauschbarkeit erhöht weiter die Flexibilität.
-
In einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Pipettieren offenbart mit einem Pipettier-Roboter oder einer Pipettier-Vorrichtung wie zuvor beschrieben. Das Verfahren zeichnet sich dabei aus durch die folgenden Schritte:
- a) Bewegen der Hebe-Positioniervorrichtung mit der ersten Antriebsvorrichtung um die, vorzugsweise senkrecht stehende, Achse,
- b) Bewegen einer Pipette von einer Position zu einer zweiten von der ersten verschiedenen Position.
-
So können die oben genannten Vorteile besonders gut realisiert werden.
-
In einem weiteren Aspekt ist eine Nutzung eines Pipettier-Roboters oder einer Pipettier-Vorrichtung wie zuvor beschrieben, offenbart, wobei der Pipettier-Roboter als portablen Pipettier -Roboter für Pipettiervorgänge im Labor- und Versuchsbereich genutzt wird.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, sowie aus den Ansprüchen. Die dort gezeigten Merkmale sind nicht notwendig maßstäblich zu verstehen und derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.
-
In der schematischen Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
Es zeigen:
- 1 eine Schräg-Ansicht einer Pipettier-Vorrichtung mit einem Pipettier-Roboter;
- 2 eine Seiten-Ansicht einer Pipettier-Vorrichtung mit einem Pipettier-Roboter;
- 3 eine Front-Ansicht einer Pipettier-Vorrichtung mit einem Pipettier-Roboter; und
- 4 eine Draufsicht einer Pipettier-Vorrichtung mit einem Pipettier-Roboter.
-
1 zeigt eine Schräg-Ansicht einer Pipettier-Vorrichtung 10 mit einem Pipettier-Roboter 1. Dieser Pipettier-Roboter 1 weist hierbei auf: einen Sockel 2, eine erste Antriebsvorrichtung 3, eine Hebe-Positioniervorrichtung 5, einen zweiten Antrieb 14, ein Gelenk 16 und eine Pipettier-Handhabungseinheit 19. Die Hebe-Positioniervorrichtung 5 ist dabei ausgelegt, eine Pipette 13 räumlich von einer Position zu einer zweiten von der ersten verschiedenen Position zu bewegen, und auf dem Sockel 2 derart angeordnet , dass sie durch die erste Antriebsvorrichtung um eine hier senkrecht stehende, Achse 7 drehbar bewegt werden kann. Die Pipettier-Vorrichtung 10 weist hier ferner auf: mehrere Trägerelemente 11, von denen einige eine dreieckige Form der Draufsicht aufweisen, wie z.B. das Trägerelement 11a. Andere weisen hier eine rechteckförmige Form der Draufsicht auf, wie z.B. das Trägerelement 11b.
-
Diese Formen der Trägerelemente 11, 11a, 11b eignen sich besonders, da eine rechteckige Grundform auch in anderen Lageranordnungen gut einsortierbar ist und die dreieckigen Grundformen sich zu näherungsweise rechteckigen Grundformen zusammensetzen lassen. Gleichzeitig können die Trägerelemente zu einer kreisförmigen Einheit kombiniert werden, was dem positionierbaren Raum dieses einer Pipettier-Vorrichtung 10 und diesem Pipettier-Roboter 1 angepasst ist.
-
2 zeigt eine Seiten-Ansicht einer Pipettier-Vorrichtung 10 mit einem Pipettier-Roboter 1. Die mit der 1 vergleichbaren Bauteile weisen dabei die gleichen Referenzzeichen wie in 1 auf. Hier sind die folgenden Bauteile noch zusätzlich mit Referenzzeichen gekennzeichnet: erster Arm 15, zweiter Arm 17 und Halterung 18. In dieser Ansicht kann auch gut erkannt werden, auf was für kleine räumliche Abmessungen der Pipettier-Roboter 1 in einer Ruheposition gebracht werden kann. Für eine solche Ruheposition könnten die beiden Arme 15, 17 noch weiter beieinander, also in eine Position, in der die beiden Arme 15, 17 nahezu parallel positioniert sind, gebracht werden.
-
3 zeigt eine Front-Ansicht einer Pipettier-Vorrichtung mit einem Pipettier-Roboter. Die mit der 1 vergleichbaren Bauteile weisen dabei die gleichen Referenzzeichen wie in 1 auf. Auch hier ist zu erkennen, auf was für kleine räumliche Abmessungen der Pipettier-Roboter 1 in einer Ruheposition gebracht werden kann und wie leicht und filigran er ausgestaltet ist.
-
4 zeigt eine Draufsicht einer Pipettier-Vorrichtung mit einem Pipettier-Roboter. Die mit der 1 vergleichbaren Bauteile weisen dabei die gleichen Referenzzeichen wie in 1 auf. In dieser Ansicht sind die Grundformen der Trägerelemente 11a, 11b besonders gut erkennbar. Auch hier ist zu erkennen, auf was für kleine räumliche Abmessungen der Pipettier-Roboter 1 in einer Ruheposition gebracht werden kann und wie leicht und filigran er ausgestaltet ist. Zugleich ist erkennbar, welch großen Bereich er für die Handhabung der Pipetten 13 aufspannt.
-
Referenzliste
-
- 1
- Pipettier-Roboter
- 2
- Sockel
- 3
- erste Antriebsvorrichtung
- 5
- Hebe-Positioniervorrichtung
- 7
- Achse, insbesondere senkrecht
- 10
- Pipettier-Vorrichtung
- 11
- Trägerelement
- 11a
- Trägerelement, dreieckig, abgerundet
- 11b
- Trägerelement, rechteckig
- 13
- Pipette
- 14
- zweiter Antrieb
- 15
- erster Arm
- 16
- erstes Gelenk
- 17
- zweiter Arm
- 18
- Halterung
- 19
- Pipettier-Handhabungseinheit
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
