EINEM FLÜSSIGKEITSHANDHABUNGSSYSTEM SOWIE EIN ENTSPRECHENDES FLÜSSIGKEITSHANDHABUNGSSYSTEM

VERWANDTE ANMELDUNGEN

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der Schweizer Patentanmeldung CH 00950/16 mit Anmeldetag 22. Juli 2016 sowie der Schweizer Patentanmeldung CH 00159/17 mit Anmeldetag 10. Februar 2017 sowie der Schweizer

Patentanmeldung CH 00523/17 mit Anmeldetag 19. April 2017

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der automatischen Flüssigkeitshandhabungssysteme (auch Liquid-Handling Arbeitsstationen genannt) bzw.

Flüssigkeitsbearbeitungssysteme und betrifft Verfahren zur (Referenz-) Positionsbestimmung eines Roboterarms,

insbesondere einer Pipettenspitze oder eines Greiferfingers an einem Roboterarm, in einem solchen System. Des Weiteren werden ein automatisches Flüssigkeitshandhabungssystem mit einem Roboterarm, welches ausgebildet ist, um eine genaue Positionsbestimmung des Roboterarms (bzw. einer

Pipettenspitze oder eines Greiferfingers am Roboterarm) auszuführen, sowie Verwendungen des

Positionsbestimmungs erfahrens angegeben .

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Wenn in medizinischen, chemischen, analytischen oder pharmazeutischen Labors grosse Mengen an Proben zu

untersuchen sind, werden dazu heute meist automatisierte Laborsysteme bzw. -anlagen eingesetzt, welche eine rasche und zuverlässige Verarbeitung jeder einzelnen Probe

ermöglichen. Solche Laborsysteme sind oftmals als

Flüssigkeitsbearbeitungssysteme auf die Handhabung von Flüssigkeitsvolumina ausgelegt, und dazu geeignet mit diesen Proben bestimmte Vorgänge auszuführen, wie

beispielsweise optische Messungen, Pipettierungen, Waschen, Zentrifugieren, Inkubieren und Filtrieren. Dabei werden üblicherweise ein oder mehrere Roboter ( -arme ) , wie z.B. Pipettierroboter ( -arme ) oder Logitistikroboter ( -arme ) , für den vollautomatischen Betrieb solcher Laborsysteme

eingesetzt. Diese Roboter sind insbesondere auf den Umgang mit Flüssigkeitsbehältern, wie beispielsweise Probenröhren oder Mikroplatten, in welchen sich die Flüssigkeitsproben befinden, spezialisiert. Solche Flüssigkeitsbearbeitungs- systeme umfassen insbesondere Pipettierer zum Ansaugen und Abgeben von Flüssigkeiten oder Dispenser zum Abgeben von Flüssigkeiten . Angesichts der oftmals sehr kleinen Dimensionen der

Probenbehältnisse, wie z.B. der Probenröhrchen oder

Kavitäten (sog. "Wells") in einer Mikroplatte, ist eine besonders genaue Positionierung z.B. der Pipettenspitze durch den Pipettierroboter erforderlich. Mechanische

Toleranzen begrenzen dabei die Genauigkeit, mit welcher der Roboterarm bzw. die daran angeordnete Pipettenspitze positioniert werden kann. Daher ist es oftmals notwendig bei Inbetriebnahme des Roboters diesen zwecks

Positionskalibration an eine bestimmte Referenzposition innerhalb des Flüssigkeitshandhabungssystems zu bringen. Dazu gibt es eine Reihe verschiedener bekannter Verfahren. Dies kann beispielsweise manuell erfolgen, indem der

Roboterarm durch eine Person an eine bestimmte Stelle geführt wird. Diese Stelle kann z.B. mit einer

entsprechenden Markierung versehen sein, sodass sie mittels einer Kamera erkannt werden kann. Somit kann der

Roboterarm automatisch mit Hilfe der Kamera an die

Referenzposition gesteuert werden. Alternativ kann ein ( Zeilen- ) Lasersystem, welches ohne Kamera funktioniert, zur genauen optischen Positionsbestimmung eingesetzt werden. Weiter ist es möglich, die Referenzposition automatisch zu "ertasten", indem der Roboter basierend auf Kraftmessungen registriert, dass er z.B. einen Anschlag bei der

Referenzposition berührt.

Aufgrund von Bewegungstoleranzen kann es auch während des Betriebs des Flüssigkeitshandhabungssystems notwendig sein periodisch eine Positionskalibration vorzunehmen. Es besteht daher in automatischen Flüssigkeitshandhabungs- systemen der Bedarf nach Mitteln, welche eine einfache und folglich kostengünstige sowie zuverlässige und genaue

(Referenz-) Positionsbestimmung bzw. Positionskalibration erlauben. Diese Mittel sollten es auch ermöglichen während des Betriebs des Flüssigkeitshandhabungssystems die

Position periodisch genau einzustellen bzw. zu kalibrieren.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein

Verfahren zur ( Referenz- ) Positionsbestimmung eines

Roboterarms in einem automatischen Flüssigkeitshandhabungs- System vorzuschlagen, welches automatisch, einfach und mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch das in Anspruch 1 festgelegte Verfahren gelöst.

Es ist zudem eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Flüssigkeitshandhabungssystem mit einem Roboterarm

bereitzustellen, welches ausgebildet ist, um eine genaue Positionsbestimmung des Roboterarms auszuführen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch das automatische

Flüssigkeitshandhabungssystem gemäss Anspruch 16 gelöst. Es ist ferner eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung

Verwendungen des vorgeschlagenen Verfahrens zur (Referenz-) Positionsbestimmung eines Roboterarms anzugeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die in den Ansprüchen 17 und 18 aufgeführten Verwendungen gelöst.

Spezifische erfindungsgemässe Ausführungsvarianten werden in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Gemäss einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird nachfolgendes erfindungsgemässe Verfahren zur (Referenz-) Positionsbestimmung eines Roboterarms in einem

automatischen Flüssigkeitshandhabungssystem vorgeschlagen. Das Flüssigkeitshandhabungssystem umfasst eine im

Wesentlichen horizontal ausgerichtete Arbeitsfläche zum Platzieren von Behältern oder Behälterträgern und

mindestens ein Roboterarm mit einem Antrieb, wie

beispielsweise ein Pipettierroboter mit mindestens einer Pipette zum Aufnehmen und/oder Abgeben von

Flüssigkeitsproben oder ein Logistikroboter mit mindestens einem Greiferfinger zum Bewegen der Behälter oder

Behälterträger, sowie eine Steuereinheit, welche mit dem Roboterarm wirkverbunden ist, wobei eine Messsonde mit einer ersten Elektrode am Roboterarm angeordnet ist, welche zusammen mit einer zweiten Elektrode, die durch mindestens einen Teil der Arbeitsfläche oder mindestens einen Teil eines Behälters oder Behälterträgers gebildet wird, einen Messkondensator bildet, welcher mit einer Messeinheit zur Messung einer Impedanz, insbesondere einer Kapazität, des Messkondensators wirkverbunden ist. Es sei an dieser

Stelle bemerkt, dass die komplexwertige Impedanz des

Messkondensators nebst einem kapazitiven Anteil auch einen resistiven Anteil aufweist (zumindest unter gewissen

Umständen) . Daher wird im Folgenden oftmals von einer Impedanzmessung und nicht nur von einer Kapazitätsmessung gesprochen. Das erfindungsgemässe Verfahren weist folgende Schritte auf:

a) Bewegen der Messsonde entlang eines ersten Pfades,

insbesondere eines (im Wesentlichen) horizontalen Pfades über der Arbeitsfläche oder des Behälters oder

Behälterträgers ;

b) Detektieren einer ersten Änderung der Impedanz,

insbesondere der Kapazität, des Messkondensators an einer ersten Stelle des ersten Pfades; c) Festlegen von mindestens einer ersten

Referenzraumkoordinate, z.B. einer x-, y- oder z- Koordinate, für die Steuereinheit basierend auf der ersten Stelle des ersten Pfades.

In einer Ausführungsvariante umfasst das Verfahren weiter vor dem Schritt a) den Schritt:

- vertikales Absenken der Messsonde bis ein vorgegebener Wert der Kapazität des Messkondensators erreicht oder überschritten wird.

In einer weiteren Ausführungsvariante umfasst das Verfahren weiter die Schritte: d) Detektieren einer zweiten Änderung der Impedanz, insbesondere der Kapazität, des Messkondensators an einer zweiten Stelle des ersten Pfades; e) Festlegen von mindestens einer zweiten

Referenzraumkoordinate, z.B. der x-, y- oder z-

Koordinate, für die Steuereinheit basierend auf der zweiten Stelle des ersten Pfades; und/oder

f) Festlegen einer Referenzdistanz für die Steuereinheit basierend auf der ersten Stelle des ersten Pfades und der zweiten Stelle des ersten Pfades.

In einer weiteren Ausführungsvariante umfasst das Verfahren weiter die Schritte:

- Bewegen der Messsonde entlang eines zweiten (im

Wesentlichen) horizontalen Pfades über der Arbeitsfläche oder des Behälters oder Behälterträgers;

- Detektieren einer weiteren Änderung der Impedanz,

insbesondere der Kapazität, des Messkondensators an einer ersten Stelle des zweiten Pfades; - Festlegen von mindestens einer bzw. der zweiten

Referenzraumkoordinate, z.B. der x-, y- und z- Koordinate, für die Steuereinheit basierend auf der ersten Stelle des zweiten Pfades; und/oder

- Festlegen einer bzw. der Referenzdistanz für die

Steuereinheit basierend auf der ersten Stelle des ersten

Pfades und der ersten Stelle des zweiten Pfades. In einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens weist die Arbeitsfläche und/oder der Behälter oder Behälterträger mindestens eine Kante auf, an welcher sich beim Bewegen der Messsonde die Impedanz, insbesondere die Kapazität, des Messkondensators ändert, und an welcher insbesondere eine Änderung einer Leitfähigkeit oder Dielektrizitätskonstante entlang des ersten bzw. zweiten Pfades stattfindet.

In einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens weist die Arbeitsfläche und/oder der Behälter oder Behälterträger mindestens einen Materialübergang auf, welcher beim Bewegen der Messsonde die erste, zweite oder weitere Änderung der Impedanz, insbesondere der Kapazität, des Messkondensators bewirkt, und an welchem insbesondere eine Änderung einer Leitfähigkeit oder Dielektrizitätskonstante entlang des ersten bzw. zweiten Pfades stattfindet.

In einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens weist die Arbeitsfläche und/oder der Behälter oder Behälterträger mindestens eine Aussparung oder Vertiefung auf, wie beispielsweise ein Loch, ein Schlitz oder eine Mulde, welche beim Bewegen der Messsonde die erste, zweite und/oder weitere Änderung der Impedanz, insbesondere der Kapazität, des Messkondensators bewirkt, und an welcher insbesondere eine Änderung einer Leitfähigkeit oder

Dielektrizitätskonstante entlang des ersten bzw. zweiten Pfades stattfindet. In einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens ist die Aussparung oder Vertiefung dreiecks- oder trapezförmig, und die Arbeitsfläche und/oder der Behälter oder

Behälterträger weist insbesondere zwei gleiche dreiecks- oder trapezförmige Aussparungen oder Vertiefungen auf, welche insbesondere um 180° verdreht zueinander angeordnet sind, und beide Aussparungen oder Vertiefungen werden vom ersten und vom zweiten Pfad überguert.

In einer weiteren Ausführungsvariante umfasst das Verfahren weiter die Schritte:

- Absenken der Messsonde in vertikaler Richtung an der

Kante, insbesondere in die mindestens eine Aussparung oder Vertiefung; - Detektieren einer zusätzlichen Änderung der Impedanz, insbesondere der Kapazität, des Messkondensators an einer Stelle in vertikaler Richtung;

- Festlegen einer dritten, vertikalen

Referenzraumkoordinate, z.B. der z-Koordinate , für die Steuereinheit basierend auf der Stelle in vertikaler

Richtung .

In einer weiteren Ausführungsvariante umfasst das Verfahren weiter die Schritte: - Bewegen der Messsonde entlang eines (im Wesentlichen) horizontalen Pfades in der mindestens einen Aussparung oder Vertiefung, insbesondere zwischen zwei Kanten der mindestens einen Aussparung oder Vertiefung;

- Detektieren mindestens noch einer zusätzlichen Änderung der Impedanz, insbesondere der Kapazität, des

Mess kondensators an mindestens einer Stelle in

horizontaler Richtung;

- Festlegen der ersten und/oder zweiten, horizontalen

Referenzraumkoordinate, z.B. der x- und/oder y- Koordinate, für die Steuereinheit basierend auf der mindestens einen Stelle in horizontaler Richtung.

In einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens wird beim Bewegen der Messsonde entlang des ersten bzw. zweiten Pfades eine absolute Kapazität des Messkondensators ermittelt, wobei die absolute Kapazität des

Messkondensators insbesondere zeitlich periodisch und/oder in regelmässigen örtlichen Abständen ermittelt wird.

In einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens basiert das Detektieren der ersten, zweiten, weiteren oder zusätzlichen Änderung der Impedanz, insbesondere der

Kapazität, des Messkondensators, insbesondere der absoluten Kapazität des Messkondensators, auf einer Steilheit eines zeitlichen Verlaufs, insbesondere auf einer Zunahme der Steilheit, der gemessenen Kapazität des Messkondensators. In einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens werden die Schritte a) bis c) bzw. a) bis f) mehrmals

durchgeführt, insbesondere um eine erhöhte Genauigkeit der ersten und/oder zweiten Referenzraumkoordinate, z.B. der x- und/oder y-Koordinate, und/oder der Referenzdistanz zu erreichen .

In einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens umfasst das Detektieren der ersten, zweiten, weiteren oder zusätzlichen Änderung der Impedanz, insbesondere der

Kapazität, des Messkondensators eine Mittelung und/oder eine Geräuschfilterung.

In einer weiteren Ausführungsvariante des Verfahrens wird die Messsonde durch eine Pipettenspitze (im Falle eines Pipettierroboters ) , insbesondere durch eine

Wegwerfpipettenspitze ("disposable tip") oder ein

Stahlkanülenspitze ("fix tip"), oder einen Greiferfinger (im Fall eines Logistikroboters) gebildet.

Gemäss einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein erfindungsgemässes automatisches

Flüssigkeitshandhabungssystem eine im Wesentlichen

horizontal ausgerichtete Arbeitsfläche zum Platzieren von Behältern oder Behälterträgern und mindestens ein

Roboterarm mit einem Antrieb, wie beispielsweise ein

Pipettierroboter mit mindestens einer Pipette zum Aufnehmen und/oder Abgeben von Flüssigkeitsproben oder ein Logistikroboter mit mindestens einem Greiferfinger zum Bewegen der Behälter oder Behälterträger, sowie eine

Steuereinheit, welche mit dem Roboterarm wirkverbunden ist, wobei eine Messsonde mit einer ersten Elektrode am

Roboterarm angeordnet ist, welche zusammen mit einer zweiten Elektrode, die durch mindestens einen Teil der Arbeitsfläche oder mindestens einen Teil eines Behälters oder Behälterträgers gebildet wird, einen Messkondensator bildet, welcher mit einer Messeinheit zur Messung einer Impedanz, insbesondere einer Kapazität, des

Messkondensators wirkverbunden ist, und die Messeinheit mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, wobei die

Steuereinheit, die Messeinheit und die Auswerteeinheit dazu ausgebildet und konfiguriert sind, um das oben

vorgeschlagene erfindungsgemässe Verfahren zur (Referenz-) Positionsbestimmung eines Roboterarms auszuführen.

Gemäss einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht eine erfindungsgemässe Verwendung des oben

vorgeschlagenen erfindungsgemässen Verfahrens darin eine Referenzposition und/oder einer Referenzdistanz bei einer Inbetriebnahme eines automatischen Flüssigkeitshandhabungs- systems und insbesondere während eines Betriebs des automatischen Flüssigkeitshandhabungssystems , insbesondere im Sinne einer Initialkalibration respektive einer

laufenden Kalibration einer Referenzposition und/oder einer Referenzdistanz, zu bestimmen. Eine weitere erfindungsgemässe Verwendung des oben

vorgeschlagenen erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin eine Position einer Öffnung eines Behälters, wie

beispielsweise eines Probenröhrchens oder einer Kavität (sog. "Well") in einer Mikroplatte, insbesondere in Bezug auf eine Pipettenspitze, welche in die Öffnung abgesenkt werden soll, insbesondere während eines laufenden Betriebs eines automatischen Flüssigkeitshandhabungssystems , und weiter insbesondere basierend auf einer zuvor mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15 bestimmten Referenzposition und/oder einer Referenzdistanz an einem Behälterträger, insbesondere einer Mikroplatte mit einer Vielzahl von Kavitäten, zu bestimmen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Nichtlimitierende Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand von Figuren noch näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Arbeitsfläche eines

Flüssigkeitshandhabungssystems mit einem Pipettierroboter, wobei auf der Arbeitsfläche unterschiedliche Labware (Behälter (-Träger) ) platziert sind; Fig. 2 a) eine Queransicht auf eine Arbeitsfläche mit einer

Aussparung, b) gemessene Kapazität des Messkondensators in Funktion der x-Koordinate der Messsonde; und Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Arbeitsfläche mit zwei um 180° zueinander verdreht angeordneten dreiecksförmigen Aussparungen.

In den Figuren stehen gleiche Bezugszeichen für gleiche Elemente .

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Arbeitsfläche 2 eines automatischen Flüssigkeitshandhabungssystems 1 mit einem Pipettierroboter 4, wobei auf der Arbeitsfläche 2

unterschiedliche Behälter 3 platziert sind. Eine Auswahl an Behältern 3 wie Probenröhrchen 9, die beispielsweise in sogenannten "Racks" auf der Arbeitsfläche 2 des

Flüssigkeitshandhabungssystems 1 platziert werden oder Mikroplatten 8 mit beispielsweise 24, 96, 384 oder 1536 Kavitäten/Wells ist hier dargestellt. Zu den Behältern 3 gehören auch sogenannte Tröge 7 und weitere, hier nicht dargestellte Behälter zum zumindest zeitweisen Aufbewahren von Flüssigkeiten. Das Flüssigkeitshandhabungssystem 1 umfasst des Weiteren einen motorisch angetriebenen

Pipettierroboter 4 mit mindestens einer Pipette 5 zum

Aufnehmen und Abgeben von Flüssigkeitsproben. Gezeigt ist hier ein Pipettierroboter 4, der in der Längsachse des Flüssigkeitshandhabungssystems 1 (d.h. in x-Richtung) bewegt werden kann, und der acht Pipetten 5 mit je einer Pipettenspitze aufweist, welche in einer zur x-Achse rechtwinkligen Richtung (y-Achse) , quer über die Arbeitsfläche 2 des Flüssigkeitshandhabungssystems 1 bewegt und an jedem beliebigen Ort auf dieser Arbeitsfläche 2 abgesenkt werden können. Jede Pipette 5 ist an einer vertikal angeordneten "z-Stange" angebracht, die sich mittels eines Antriebs auf und ab, d.h. in "z-Richtung" bewegen lässt, sodass die daran befestigte Pipette 5 sich durch die z-Stange (vertikal) absenken bzw. anheben lässt. Ferner ist jede Pipette 5 über eine individuelle Leitung mit einer aktivierbaren Pumpe fluidisch verbunden. Dies bedeutet, dass zwischen dem fördernden Element der Pumpe und der Pipette 5 bzw. deren Pipettenspitze, mit welcher eine Flüssigkeitsprobe aufgenommen bzw. abgegeben werden soll, eine Flüssigkeit (z.B. Systemflüssigkeit), ein Gas (z.B. Inertgas) oder eine Kombination von beiden (z.B.

Systemflüssigkeit mit "Airgap") vorhanden ist. Ebenfalls gezeigt sind zwei Behälterträger 11 (sog. "Carrier") , die in diesem Fall zum Tragen von drei Mikroplatten ausgebildet sind. Zudem ist eine Waschstation 10 dargestellt, bei welcher die Pipettenspitzen mit einer oder mehreren

Waschflüssigkeiten durchgespült werden können. Zudem umfasst das Flüssigkeitshandhabungssystem 1 eine

Steuereinheit 6, mit welcher der Pipettierroboter 4 (bzw. seine Antriebe, die hier nicht dargestellt sind) und seine Pumpen (bzw. deren hier ebenfalls nicht dargestellten

Antriebe) wirkverbunden sind. Zumindest Teile eines in dieser Steuereinheit 6 aktivierten Steuerprogramms

befähigen den Pipettierroboter 4, die zumindest eine

Pipette 5 an bestimmten Positionen auf der Arbeitsfläche 2 zu Positionieren und dort mit der zumindest einen Pipette 5 eine spezifische Aktion auszuführen. Diese spezifischen Aktionen sind jedem Fachmann auf dem Gebiet des Liquid- Handlings bekannt und umfassen das Aufnehmen, Spülen und/oder Abwerfen einer Pipettenspitze sowie das Aufnehmen, Mischen und/oder Abgeben eines Volumens einer

Flüssigkeitsprobe. Je nach der ausgewählten Aktion oder Sequenz von ausgewählten Aktionen befähigt das

Steuerprogramm den Pipettierroboter 4 zu deren Ausführung.

Das Problem, welches sich nun aufgrund mechanischer

Toleranzen ergibt, ist, dass die genaue Position des

Pipettierroboter ( -arms ) 4 bzw. der an den Pipetten 5 angeordneten Pipettenspitzen nicht genau bekannt ist. Dies kann insbesondere beim Einsatz von sogenannten "high- density plates", d.h. von Mikroplatten 8 mit 384 oder 1536 Kavitäten/Wells , zu Problemen führen. Es ist daher

notwendig bei Inbetriebnahme des Flüssigkeitshandhabungs- systems 1 eine Positionskalibration vorzunehmen. Dies erfolgt erfindungsgemäss mit Hilfe von Impedanzmessungen (zur Bestimmung sowohl eines resistiven (= Realteil) wie auch eines kapazitiven (= Imaginärteil) Anteils einer komplexwertigen Impedanz), insbesondere von

Kapazitätsmessungen, wobei eine Messsonde mit einer ersten Elektrode am Roboterarm angeordnet ist, welche zusammen mit einer zweiten Elektrode, die durch mindestens einen Teil der Arbeitsfläche 2 oder mindestens einen Teil eines

Behälters 3 oder Behälterträgers 11 gebildet wird, einen Messkondensator (mit einer komplexwertigen Impedanz) bildet, welcher mit einer Messeinheit 13 zur Messung einer Kapazität des Messkondensators wirkverbunden ist. Idealerweise wird im Falle eines Pipettierroboters 4 eine Pipettenspitze als Messsonde eingesetzt. Im Falle eines Logistikroboters ist es vorzugsweise jeweils einer der Greiferfinger, welcher als Messsonde verwendet wird.

Fig. 2 a) zeigt eine Queransicht auf eine Arbeitsfläche 2 mit einer Aussparung 20 in Form eines runden Lochs. Die Messsonde in Form der Pipettenspitze 5', welche hier zusammen mit der Arbeitsfläche 2 den Messkondensator bildet, wird vom Pipettierroboter 4 zuerst vertikal (d.h. in z-Richtung) herabgesenkt bis sie sich knapp über der Arbeitsfläche 2 befindet (z.B. in einem Abstand kleiner als 1 mm) . Um diesen Abstand zu bestimmen, wird mit der

Messeinheit 13 während der Bewegung der Pipettenspitze 5' laufend die Kapazität des Messkondensators gemessen, bis diese einen bestimmten Wert erreicht, welcher

charakteristisch ist für den gewünschten Abstand der

Pipettenspitze 5' zur Arbeitsfläche 2. Dann wird die Pipettenspitze 5' entlang eines horizontalen (d.h. in x-/y- Richtung) Pfades pi über der Arbeitsfläche 2 bewegt, welcher über das Loch 20 führt. Durch fortlaufende Messung der Kapazität C des Messkondensators ist es möglich, die Kante 12 des Loches 20 zu detektieren, welche sich als sprunghafte Abnahme (ACi) der Kapazität C manifestiert, wie dies in der gemessenen Kurve der Kapazität C in Funktion der x-Position in Fig. 2 b) dargestellt ist. Nachdem die Pipettenspitze 5' das Loch 20 überquert hat, wird die zweite Kante 12' des Loches 20 durch einen sprunghaften Anstieg (AC ₂ ) der Kapazität C angezeigt. Anhand der

Positionen xi und x ₂ , an denen die Kapazitätsänderungen ACi und AC ₂ stattgefunden haben, kann die Auswerteeinheit 14 nun zwei Grössen bestimmen. Aus der Differenz x ₂ -xi kann der (Referenz- ) Durchmesser d des Loches 20 (und auf entsprechende Weise ein Abstand a; s. Fig. 1) ermittelt werden, welcher von der Steuereinheit 6 nun als kalibrierte Referenzdistanz in x-Richtung verwendet werden kann.

Weiter dient das Zentrum des Loches 20 der Steuereinheit 6 nun als kalibrierte Referenzraumkoordinate XRef (= xi+d/2) in x-Richtung.

Zur Kalibration der Referenzdistanz in y-Richtung wird anschliessend die Pipettenspitze 5' entlang eines zweiten horizontalen (d.h. in x-/y-Richtung) Pfades p ₂ , welcher senkrecht zu pi verläuft, über der Arbeitsfläche 2 und das Loch 20 bewegt. Damit wird auch eine kalibrierte

Referenzraumkoordinate in y-Richtung ermittelt, welche nun zusammen mit der ermittelten Referenzdistanz in y-Richtung von der Steuereinheit 6 eingesetzt wird.

Zur genaueren Bestimmung des Lochdurchmessers 20 kann die Pipettenspitze 5' beispielsweise nach einem ersten

Überqueren des Loches 20, das zur (groben) Bestimmung der Positionen xi und x ₂ der Kanten 12 und 12' dient, in das Loch 20 abgesenkt werden, was zu einer Erhöhung der gemessenen Kapazität C des Messkondensators führt. Des Weiteren kann die Genauigkeit der Positions- bzw.

Distanzbestimmung weiter erhöht werden, indem mehrere Messungen ausgeführt werden und die Messergebnisse gemittelt werden, was zu einer Geräuschverminderung führt.

Das Loch 20 kann beispielsweise durch ein Material

verschlossen sein, welches eine andere Dielektrizitäts ^¬ konstante oder Leitfähigkeit aufweist als die Arbeitsfläche 2. Damit die Arbeitsfläche 2 als Elektrode wirkt, wird diese idealerweise aus Metall sein, wogegen das Loch 20 z.B. mit einem Isolator, wie beispielsweise einem

nichtleitenden Kunststoff verschlossen sein könnte, um z.B. zu verhindern, dass Problemflüssigkeiten durch das Loch 20 abfliessen könnten. Das beschriebene Positionsbestimmungsverfahren, würde auch so funktionieren, da beim Übergang von Materialien mit verschiedenen Dielektrizitätskonstanten oder unterschiedlicher Leitfähigkeit entsprechende

Kapazitätssprünge auftreten würden.

Anstatt Aussparungen wie Löchern 20 können auch

Vertiefungen wie Mulden als Referenzpositionsmarkierungen bzw. als Referenzpositionsbestimmungskennzeichen eingesetzt werden. Alternativ können auch unterschiedlich (in x- und y-Richtung) ausgerichtete Schlitze 22, 22' verwendet werden, wie dies in Fig. 1 in der oberen rechten Ecke der Arbeitsfläche 2 dargestellt ist. Zur Erhöhung der

Genauigkeit können eine Serie von mehreren Schlitzen 22, 22' hintereinander in jeder Richtung angeordnet sein. So kann z.B. eine Aneinanderreihung einer Vielzahl von

äquidistanten Schlitzen 22, 22' durch die Messsonde 5' nur einmal überquert werden und die Ergebnisse gemittelt werden, um eine Referenzdistanz a zu bestimmen, anstatt einen Schlitz mehrmals hin und zurück zu überqueren um ein gemitteltes Ergebnis für die Referenzdistanz a zu erhalten.

Fig. 3 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Positionsbestimmung bzw. -kalibration . Dazu werden auf der

Arbeitsfläche 2 zwei um 180° zueinander verdreht

angeordnete dreiecksförmige Aussparungen 21 verwendet.

Beim Überqueren dieser beiden Aussparungen 21 entlang des Pfades pi in der Mitte dieser Dreiecke sind die beiden

Strecken di,i und di, ₂ gleich lang, womit der Referenzpunkt PRef genau zwischen diesen beiden Strecken di,i und di, ₂ liegen muss. Ist der Pfad jedoch von der Mitte

wegversetzt, wie beispielsweise der Pfad p ₂ in Fig. 3, so werden die beiden Abschnitte d ₂ ,i und d ₂ , ₂ unterschiedlich lang. Basierend auf der Form und Grösse der Aussparungen 21 sowie dem Verhältnis d ₂ ,i/d ₂ ,2 der beiden Abschnitte d ₂ ,i und d _{2 2} kann dann die Auswerteeinheit 14 den Versatz und somit die Position des Referenzpunktes PRef genau bestimmen. Zudem lässt sich der Winkelfehler ε, d.h. eine

Richtungsabweichung eines Pfades (s. Pfad p3 in Fig. 3) von einer Referenzrichtung r _Ref bestimmen. Diese Information ist beispielsweise (in der Produktion) für das Ausrichten der Roboterarme relevant. Diese müssen 90° zur x-Achse justiert werden. Ist dies nicht der Fall, wäre z.B. ein Bewegungspfad nicht parallel zur Längskante der

Arbeitsfläche. Da die Geometrie der Dreiecke und die

Bewegungsrichtung bekannt ist, lässt sich dieser

Winkelfehler ε ausrechen. Das vorgeschlagene Verfahren zur Positionsbestimmung ist insbesondere vorteilhaft bei der Verwendung von

Wegwerfpipettenspitzen . Das Problem, welches hierbei auftritt, ist, dass die Wegwerfpipettenspitzen selber aufgrund von mechanischen Fertigungstoleranzen leicht unterschiedlich geformt sein können, bzw. dass die Position der Pipettenspit zenöffnung nicht genau bekannt ist, z.B. auch wenn die Spitze leicht schief auf der Pipettenröhre angebracht wurde. Um diese Unsicherheit zu beseitigen, wird jedes Mal, nachdem eine neue Wegwerfpipettenspitze auf der Pipettenröhre angebracht wurde, eine

Positionskalibration gemäss dem erfindungsgemässen

Verfahren durchgeführt.

Ähnliches gilt auch beim Einsatz von Mikroplatten mit einer grossen Anzahl von Kavitäten/Wells, wie z.B. 384 oder 1536 Stück. Dabei ist die Position der einzelnen Wells von der Positionierungsgenauigkeit (sowie der Fertigungs- genauigkeit) der Mikroplatten abhängig. Es wird daher vorgeschlagen nach dem Ablegen einer Mikroplatten, deren genaue Position mittels des erfindungsgemässen Verfahrens zur Positionsbestimmung zu ermitteln. Dazu werden

entsprechende Referenzpositionsmarkierungen 20', 21' bzw. Referenzpositionsbestimmungskennzeichen direkt auf den Mikroplatten oder auf den Carriern, auf denen die

Mikroplatten befestigt werden, angebracht, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. LISTE DER BEZUGSZEICHEN

1 automatisches Flüssigkeitshandhabungssystem

2 Arbeitsfläche

3 Behälter

4 Pipettierroboter ( -arm)

5 Pipette

5' Messsonde, Pipettenspitze

6 Steuereinheit

7 Trog

8 Mikroplatte

8' Kavität/Well

9 Probenröhrchen

10 Waschstation

11 Behälterträger/Carrier

12, 12' Kante

13 Messeinheit

14 Auswerteeinheit

20, 20' Loch

21, 21' dreiecksförmige Aussparung

22, 22' Schlitz

a (Referenz-) Abstand/Distanz

C Kapazität des Messkondensators ACi, AC2 Änderung der Kapazität des Messkondensators d, di,j (Referenz- ) Durchmesser

ε Winkelfehler/Richtungsabweichung eines Pfades von einer Referenzrichtung pi, p2, P3 Pfad

P _Re f Referenzposition rRef Referenzrichtung

xi, 2 x-Position x _Re f x-Referenzkoordinate

x 1. horizontale Richtung

y 2. horizontale Richtung z vertikale Richtung