DE10153084C1 - Probenahmegerät für Stäube auf Oberflächen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Probennahmegerät, das kleine Probenmengen von gegebenenfalls gefährlichen Stäuben nehmen kann, die verstreut auf einer Oberfläche liegen. DOLLAR A Dabei ist eine evakuierte, mit einer Membran verschlossene Probensammelflasche mit einem zusammenschiebbaren Aufsatz versehen, der einerseits eine Auflageform zum Ansaugen der Staub- oder Flüssigkeitsprobe von einer kleinen Fläche und andererseits eine Nadel enthält, die die Membran durchstechen kann. Die Probenflasche kann mit etwas Flüssigkeit versehen sein, die den Staub aufnimmt. Hält man die Probenflasche in der Hand und drückt man den Aufsatz auf eine staubbeladene oder mit Flüssigkeit bespritzte Oberfläche, so durchsticht die Nadel das Septum und das Vakuum saugt etwas Staub oder verspritzte Flüssigkeit in die Probenflasche.

Description

Die Erfindung betrifft ein Probenahmegerät, das kleine Probenmengen von gegebenenfalls gefährlichen Stäuben nehmen kann, die verstreut auf einer Oberfläche liegen.

Dabei ist eine evakuierte, mit einer Membran verschlossene Probensammelflasche mit einem zusammenschiebbaren Aufsatz versehen, der einerseits eine Auflageform zum Ansaugen der Staub- oder Flüssigkeitsprobe von einer kleinen Fläche, und andererseits eine Nadel enthält, die die Membran durchstechen kann. Die Probenflasche kann mit etwas Flüssigkeit versehen sein, die den Staub aufnimmt. Hält man die Probenflasche in der Hand und drückt man den Aufsatz auf eine staubbeladene oder mit Flüssigkeit bespritzte Oberfläche, so durchsticht die Nadel das Septum und das Vakuum saugt etwas Staub oder verspritzte Flüssigkeit in die Probenflasche.

Die Analyse verschütteter Stäube oder verspritzter Flüssigkeiten, die möglicherweise hochgif­ tig oder hochinfizierend sind, bedarf einer einfachen und schnellen Probennahme, die dennoch sehr sicher Gefährdungen des Probennehmers ausschließt. Die Probenahme soll insbesondere verhindern, dass die Stäube beim Sammeln aufgewirbelt werden.

Die Proben dienen der chemischen oder biologischen Identifizierung mit Analysesytemen, die hier nicht Gegenstand der Betrachtung sind. Beispiele sind Massenspektrometer, die über Pyrolyseeinrichtungen und die Messung charakteristischer Tochterionen von Pyrolysesubstan­ zen in der Lage sind, in kürzester Zeit von nur einigen Minuten selbst in verdünnten Stäuben gefährliche Chemikalien oder Bakteriensporen zu erkennen. Andere Beispiele die Analyse für infektiöser Stäube sind klassische Brut- und Vermehrungsverfahren, die aber langsamer arbeiten.

Bekannt sind staubsaugerartig arbeitende Systeme, die die Stäube in Filtern ablegen. Die Entnahme der Filter, deren Weiterverarbeitung und die Reinigung der Staubsauger ist allerdings mit Problemen verbunden, nicht zuletzt mit einer Gefährdung der damit hantieren­ den Personen. Ähnliche Schwierigkeiten und Gefährdungen bieten die bekannten Wischtech­ niken.

In der US 3,026,730 wird ein Probenahmesystem beschrieben, das nach schnellen Absenken durch ein Seil beim Aufschlag auf einen mit (radioaktiver) Flüssigkeit bedeckten Boden eine evakuierte Probenflasche durch die Trägheit eines Gewichtes gegen eine Schraubenfeder auf eine Probenahmenadel zubewegt, wobei die Nadel eine Membran durchsticht und flüssige Probe einsaugt wird. Damit das Einsaugen längere Zeit anhalten kann, rastet das Gewicht in Endstellung ein. Das Probenahmesystem ist sehr spezialisiert und nach Gebrauch nicht gut zu reinigen.

Die EP 0 469 427 A1 beschreibt ähnliche Einrichtung für die Probenahme von Flüssigkeiten oder Gasen, wobei das Probenahmegerät für das Einschiessen in Bohrsonden als Sondenpro­ jektil ausgelegt ist.

US 3,706,305 beschreibt eine doppelstufiges Probenahmegerät für Blut, das nach einer ersten Entnahme von Blut mit einer beidseitig angeschärften Injektionsnadel in eine evakuierte Kammer, die zweiseitig mit Membranen verschlossen ist, einer Zentrifuge zugeführt wird, in der eine Teilsedimentation stattfindet, woraufhin der obenstehende Flüssigkeitsanteil durch eine wiederum beidseitig angeschärfte Nadel unter Zuführung von Luft durch eine dritte Nadel in eine zweite evakuierte Kammer abgesaugt werden kann. Diese zweite Kammer kann dann abgenommen und der Analyse zugeführt werden.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine einfaches und preiswertes Probenahmegerät zu schaffen, die möglicherweise toxische oder sonst gefährliche Stäube in kleinen Mengen von einer Oberfläche aufnimmt, ohne die Proben aufzuwirbeln, sie in einem sicheren und ver­ schlossenen Probengefäß entweder trocken, vorzugsweise aber in eine kleine Menge Flüssig­ keit ablegt, wobei die Notwendigkeit der Reinigung des Probenahmegerätes vermieden werden soll.

Diese Aufgabe wird durch ein Probenahmengerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das Probenahmegerät besteht aus einem evakuierten Probensammelgefäß mit einer durch­ stechbaren Membran und einem zusammenschiebbaren Aufsatz. Dieser Aufsatz setzt sich aus einem Klemmteil für das Aufstecken auf das Probensammelgefäß und einem Nadelteil zusammen. Das Nadelteil hat eine Sammelfläche mit Noppen, ein Loch und eine Nadel. Die Sammelfläche mit Noppen lässt sich auf eine staubbedeckte Oberfläche aufsetzen, wobei die Noppen einen Spalt erzeugen. Das Nadelteil lässt sich in dem Klemmteil verschieben, wobei die Nadel die Membran durchsticht, so dass Staub in das evakuierte Probensammelgefäß gesaugt wird.

Die Vorrichtung benutzt gewöhnliche Probensammelflaschen von beispielsweise 10 Milliliter Inhalt als Probensammelgefäße, die mit einem Septum als Membran verschlossen sind und die einige Tage oder vorzugsweise Stunden vor der Benutzung mit einer kleinen Vakuumpumpe evakuiert werden. Das Durchstechen des Septums mit einer kleinen Nadel bewirkt am anderen Ende der Nadel ein Ansaugen von Luft, wobei Staub mitgerissen wird. Die Sammelfläche am Ende der Nadel ist so geformt, dass sich Stäube oder verspritzte Flüssigkeiten leicht von einer Oberfläche aufnehmen lassen.

Die Probensammelflaschen werden dazu beipielsweise mit einem preiswerten Kunststoffauf­ satz versehen, der eine kleine, ebene Sammelfläche mit Füßchen oder Noppen hat, deren zentrales Saugloch in der kleinen Nadel endet. Der Kunststoffaufsatz besteht aus zwei Teilen, die unter leichtem Druck zusammenschiebbar sind: einem Klemmteil für das Aufstecken auf das Fläschchen und einem Nadelteil mit genoppter Sammelfläche. Die Sammelfläche mit den Noppen kann auf die staubbeladene Oberfläche aufgesetzt werden, wobei die Noppen einen kleinen Spalt zwischen Sammelfläche und staubbeladener Oberfläche erzeugen. Wird der Aufsatz nun mit geringem Druck zusammengeschoben, so durchsticht die mit der Sammelflä­ che starr verbundene Nadel das Septum, und das Vakuum saugt Staub oder Flüssigkeitssprit­ zer aus der Nähe des zentralen Loches der Sammelfläche auf. Die Proben werden in das Sammelfläschchen gesaugt; sie können durch durch eine geringe Flüssigkeitsmenge, bei­ spielsweise Wasser, aufgenommen werden.

Der nur aufgesteckte Aufsatz aus preiswertem Kunststoff kann vom Probensammelfläschchen leicht abgezogen und entsorgt werden. Die Staubprobe ist sicher im Sammelfläschchen eingeschlossen und kann so zum Ort der Analyse transportiert werden. Da kein Staub aufgewirbelt wird, bleibt die Oberfläche des Probensammelfläschchens in der Regel sauber.

Befindet sich in dem Probensammelfläschchen eine geringe Menge Flüssigkeit, beispielsweise etwa 100 bis 500 Mikroliter Wasser, so wird der Staub beim Aufprall auf die innere Oberflä­ che des Probensammelfläschchens durch "Impingement" von der Flüssigkeit gebunden, sofern die innere Oberfläche mit der Flüssigkeit befeuchtet wurde. Nachfolgendes Schütteln hilft, die Stäube in der Flüssigkeit zu binden. Die Flüssigkeit mit dem gebundenen Staub kann leicht mit einer Injektionsspritze herausgezogen und in üblicher Weise weiterverarbeitet werden, ohne dass eine weitere Gefährdung durch Verstäubung eintreten kann.

Die Sammelfläche des Kunststoffaufsatzes kann etwa 10 bis 20 Millimeter Durchmesser und als Füßchen drei bis sechs kleine Noppen von etwa 0,5 bis 1 Millimeter Höhe besitzen. Die Noppen werden auf die staubbeladene Oberfläche aufgesetzt. Der Spalt zwischen Sammelflä­ che des Aufsatzes und der staubbeladenen Oberfläche bewirkt ein gutes Aufsaugen des Staubes von einer Oberfläche mit etwa 5 bis 10 Millimeter Durchmesser, ohne dass dabei eine Verwirbelung des Staubes in der Umgebung eintritt.

Mit dem Probenahmegerät können auch leicht tröpfchenförmig verspritzte Flüssigkeiten aufgenommen werden.

Die Abb. 1 und 2 zeigen einen Querschnitt durch die Vorrichtung mit verschiedenen Stellungen des Nadelteils, mit Probenfläschchen (1), Schraubkappe (2), Septum (7), Klemm­ teil (3) des Aufsatzes, und Nadelteil (4) des Aufsatzes mit Noppen (5) und Nadel (6).

Abb. 1 zeigt das Staubsammelgerät vor, Abb. 2 dagegen nach Aufdrücken auf eine vormals staubbeladene Oberfläche (8), wobei die Nadel (6) das Septum (7) durchstochen hat.

Vor Beginn einer Sammelaktion wird zunächst eine Anzahl von Probenfläschchen evakuiert, wenn nicht bereits vorevakuierte Fläschchen benutzt werden. Dabei wird das Septum des Probensammelfläschchens von einer Nadel durchstochen, die mit einer kleinen Vakuumpum­ pe verbunden ist. Es kann sich dabei beispielsweise um eine kleine, batteriebetriebene Membrankopfpumpe handeln, notfalls sogar um eine Wasserstrahlpumpe oder eine kleine Handpumpe.

Probenfläschchen, die mit einem Schraubverschluss verschlossen sind und im Schraubver­ schluss ein so genanntes Septum tragen, sind handelsüblich. Das Septum besteht gewöhnlich aus einem weichen Silikongummi, meist abgedeckt durch eine dünne PTFE-Schicht (Poly­ tetrafluorethylen). Diese gewöhnlich in der Chromatographie benutzten Probenfläschchen lassen sich durch eingestochene Injektionsnadeln hindurch befüllen und entleeren, ohne dass durch den Einstich ein bleibendes Loch entsteht. Der Verschluss wird wieder dicht, sogar vakuumdicht, wenn die Injektionsnadel wieder herausgezogen wird. Die Probenfläschchen sind deutlich ablesbar nummeriert, um eine Protokollierung der Probenahme zu erleichtern.

Evakuierte Fläschchen halten das Vakuum über eine Zeit von Tagen; bei Aufbewahrung steriler Fläschchen in evakuierten Verpackungen ist überhaupt kein Abpumpen notwendig. Sonst ist es zweckmäßig, die Evakuierung erst einige Stunden vor der Probenahme vorzu­ nehmen.

Gefährliche Substanzen werden am besten in den Probenfläschchen durch eine kleine Menge an Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, gebunden. Das Wasser befindet sich bereits vor der Evakuierung in der Flasche. Unmittelbar vor der Benutzung kann die Flasche geschüttelt werden, um die innere Oberfläche mit der Flüssigkeit zu benetzen. Nach der Staubaufnahme wird die Flasche wiederum geschüttelt, um den Staub mit der Flüssigkeit zu binden.

Der zweiteilige Aufsatz des Probensammelfläschchens 1 ist weitgehend aus preiswertem Kunststoff gefertigt. Das Klemmteil 3 läßt sich auf die Schraubkappe 2 des Probensammel­ fläschchens 1 aufstecken; es besteht ganz aus Kunststoff. In diesem genügend fest mit der Probensammelfläschchen 1 verbundenen Klemmteil 3 befindet sich das zweite, leicht bewegliche Nadelteil 4, das die Sammelfläche mit Noppen 5 und zentralem Loch und die Nadel 6 enthält. Das bewegliche Nadelteil 4 läßt sich in dem festen Klemmteil 3 verschieben, wobei die Nadel 6 das Septum 7 durchsticht. Die Nadel 6 kann aus Stahl, aber auch ebenfalls aus Kunststoff gefertigt sein.

Wird die Sammelfläche mit den Noppen 5 auf die staubbeladene Oberfläche 8 aufgestzt, so erzeugen die Noppen 5 einen kleinen Spalt zwischen Sammelfläche und staubbeladener Oberfläche 8, der den nachfolgenden Sammelvorgang unterstützt, aber eine äußere Verwirbe­ lung des Staubes verhindert. Ist der Staubbelag auf der Oberfläche zu dünn, so kann man ihn vor dem Aufsetzten des Probennahmegerätes mit einem Papierstreifen vorsichtig etwas zusammenschieben. Drückt man jetzt das Fläschchen in Richtung staubbelegter Oberfläche, so durchsticht die Nadel 6 das Septum 7, und der Staub im Spalt wird durch die einströmende Luft in das Innere des Probenfläschchens 1 transportiert.

Befindet sich Flüssigkeit im Probenfläschchen, so wird die Flüssigkeit beim Staubsammelakt deutlich zu einem Nebel zerstäubt. Der Nebel bindet einen großen Teil des Staubes und fällt relativ schnell wieder aus. Ein Schütteln der Flasche bindet auch die letzten Reste des Staubes (und des Nebels) in der Flüssigkeit. Der Staub kann jetzt ohne Gefährdung durch Verstäubung mit einer Injektionsspritze entnommen und der Analyse zugeführt werden.

In ähnlicher Weise können auch in Tröpchenform auf eine Oberfläche verspritzte, möglich­ werweise gefährliche Flüssigkeiten aufgenommen werden.

Die Staubsammelgeräte können zusammen mit einer batteriebetriebenen Pumpe und weiterem Zubehör wie beispielsweise Schutzhandschuhen und Mundschutz in einem kleinen sterilisier­ baren Koffer transportiert werden.

Claims (4)

1. Probenahmegerät für Stäube auf Oberflächen, bestehend aus einem evakuierten Proben­ sammelgefäß (1) mit einer durchstechbaren Membran (7) und einem zusammenschiebba­ ren Aufsatz (3, 4), der aus einem Klemmteil (3) für das Aufstecken auf das Probensam­ melgefäß (1) und einem Nadelteil (4) besteht, das eine Sammelfläche mit Noppen (5), ein Loch und eine Nadel (6) aufweist, wobei sich das Nadelteil (5) in dem Klemmteil (3) ver­ schieben lässt, wobei die Nadel (6) die Membran (7) durchsticht, so dass Staub in das evakuierte Probensammelgefäß (1) gesaugt wird.

2. Probenahmegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Probensammelgefäß (1) um ein Probensammelfläschchen handelt, das durch einen Schraubverschluss (2) mit einem Septum verschlossen ist, das die durchstechbare Memb­ ran (7) bildet.

3. Probenahmegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (7) oder das Septum durch ihre Dicke und Elastizität so beschaffen sind, dass sich die Ein­ stichöffnung nach Entfernen der Nadel (6) wieder vakuumdicht verschließt.

4. Probenahmegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das evakuierte Probensammelgefäß (1) etwas Flüssigkeit enthält, die den gesammelten Staub aufnehmen kann, so dass sich der gesammelte Staub mit einer Injektionsspritze ohne Kon­ taminationsgefahr entnehmen lassen kann.