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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Probenbehälter zur Aufnahme einer Probe, umfassend ein Basisteil, welches einen oberen Randabschnitt aufweist, der eine Hauptachse des Probenbehälters umläuft, ein Deckelteil, welches auf den oberen Randabschnitt des Basisteils aufsetzbar ist, um mit dem Basisteil eine Probenkammer des Probenbehälters einzuschließen, und Verschließmittel, mit welchen das Deckelteil an dem oberen Randabschnitt des Basisteils fixierbar ist, um den Probenbehälter zu verschließen.
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Derartige Probenbehälter kommen in Forschungs- oder Industrielabors zur Aufnahme von Stoffproben, Zellkulturen oder anderen Chemikalien zum Einsatz. Üblicherweise umfassen bekannte Probenbehälter ein Röhrchen (Tube), welches an seinem oberen Randabschnitt ein Gewinde aufweist. An dem Gewinde ist ein Deckelteil aufschraubbar, um den Probenbeälter zu verschließen und ein Entweichen von Probenmaterial zu verhindern.
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Bekannte Probenbehälter sind für den Einsatz in automatisierten Prozessen ungeeignet, da die Öffnung bzw. Verschließung des Schraubdeckels einen relativ komplexen Bewegungsablauf erfordert. Um den Probenbehälter so zu verschließen, dass er beispielsweise gegen den Austritt oder die Verunreinigung von darin aufgenommenen Zellkulturen geschützt ist, muss das Deckelteil zumindest soweit auf das Basisteil aufgeschraubt werden, dass eine im Deckelteil eingesetzte Dichtung in Kontakt mit dem oberen Randabschnitt des Basisteils gelangt. Dabei muss nicht nur das Deckelteil in Schließrichtung gedreht werden, sondern auch das Basisteil fixiert oder in entgegengesetzter Richtung gedreht werden.
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Mittels eines Stopfens verschließbare Probenbehälter erfordern ebenfalls ein Festhalten sowohl des Deckelteils als auch des Basisteils beim Öffnen oder Schließen des Probenbehälters. Außerdem verfügen solche Behälter nicht über Verschließmittel zur Fixierung der Verschließstellung, so dass die Zuverlässigkeit der Abdichtung solcher Probenbehälter durch die schwer kontrollierbare Spannkraft des Stopfens beeinträchtig ist.
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Es sind ferner Analyseverfahren bekannt, in welchen die in einem Probenbehälter der vorgenannten Art aufgenommenen Proben direkt in der Probenkammer des Probenbehälters durch ein optisches Messverfahren analysiert werden. Solche Analyseverfahren sind in ihrer Präzision jedoch durch die optischen Eigenschaften des für das Basisteil verwendeten Materials (zumeist Kunststoff, insbesondere Polystyrol) beschränkt. Für hochgenaue Messungen muss die Probe aus dem Probenbehälter in eine spezielle Probenhalterung gegeben werden, so dass in dem optischen Weg zwischen Messinstrument und Probe allenfalls Deckgläser mit hoher optischer Güte angeordnet sind.
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Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Probenbehälter zur Aufnahme einer Probe bereitzustellen, welcher für eine leichtere Handhabung, insbesondere in automatisierten Analyseprozessen, eingerichtet ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung gemäß einem ersten Aspekt einen Probenbehälter zur Aufnahme einer Probe bereit, umfassend ein Basisteil, welches einen oberen Randabschnitt aufweist, der eine Hauptachse des Probenbehälters umläuft, ein Deckelteil, welches auf den oberen Randabschnitt des Basisteils aufsetzbar ist, um mit dem Basisteil eine Probenkammer des Probenbehälters einzuschließen, und Verschließmittel, mit welchen das Deckelteil an dem oberen Randabschnitt des Basisteils fixierbar ist, um den Probenbehälter zu verschließen, wobei die Verschließmittel durch im Wesentlichen geradlinige Annäherung zwischen Deckelteil und Basisteil in eine erste Verschließstellung bringbar sind, in welcher eine erste deckelseitige Ringzone des Deckelteils auf einer ersten basisseitigen Ringzone des oberen Randabschnitts des Basisteils aufliegt, und wobei die Verschließmittel aus der ersten Verschließstellung in eine zweite Verschließstellung bringbar sind, in welcher das Deckelteil am Basisteil verriegelt ist.
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Wesentliches Merkmal der Erfindung ist somit, dass der Probenbehälter eine deckelseitige Ringzone am Deckelteil und eine basisseitige Ringzone am Basisteil umfasst, und dass diese beiden Ringzonen abdichtend aufeinandergesetzt werden können, indem Deckelteil und Basisteil durch eine einfache, im Wesentlichen lineare Annäherungsbewegung aneinandergefügt werden. Die Probenkammer ist somit entlang der Kontaktlinie zwischen deckelseitiger Ringzone und basisseitiger Ringzone im Wesentlichen abgedichtet, ohne dass dazu ein komplexer Bewegungsablauf, beispielsweise eine Schraubbewegung, notwendig ist.
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Zwar ist in der ersten Verschließstellung das Deckelteil noch nicht so fest am Basisteil verriegelt, dass der Probenbehälter beispielsweise auch für den Transport sicher verschlossen wäre. In Testversuchen haben die Erfinder jedoch erkannt, dass die Abdichtung der Probenkammer durch bloßen Auflagekontakt der beiden Ringzonen für wichtige Schritte eines automatisierten Analyseprozesses, beispielsweise einen Schritt der optischen Analyse, ausreichende Zuverlässigkeit aufweist, beispielsweise um den Austritt von Zellkulturen aus dem Probenbehälter oder die Verunreinigung von in der Probenkammer aufgenommenen Zellkulturen zu verhindern.
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Darüber hinaus sind die Verschließmittel des erfindungsgemäßen Probenbehälters aus der ersten Verschließstellung in eine zweite Verschließstellung bringbar, in welcher das Deckelteil am Basisteil verriegelt ist, so dass der Probenbehälter auch für einen Transport oder für Verfahrensschritte, die eine besondere Abdichtung oder Verriegelung des Probenbehälters erfordern, ausreichend fest verschlossen werden kann.
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An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass sich in der Beschreibung der Erfindung Richtungsangaben wie „oben”, „unten”, „seitlich”, „horizontal”, „vertikal” oder dergleichen auf eine Positionierung des Probenbehälters beziehen, in welcher das Basisteil mit einem Bodenabschnitt auf einer horizontalen Unterlage aufgesetzt ist, die Hauptachse des Probenbehälters in vertikaler Richtung verläuft und das Deckelteil von oben auf das Basisteil aufgesetzt ist. Selbstverständlich kann der Probenbehälter in beliebiger Raumorientierung verwendet werden, wobei die genannten Richtungsangaben dann entsprechend zu verstehen sind. Anzumerken ist ferner, dass unter dem Begriff „Ringzone” nicht nur kreisförmig umlaufende Flächen oder Kanten zu verstehen sind, sondern auch andere Flächen oder Kanten, welche eine nicht kreisförmige Öffnung umlaufen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die erste deckelseitige Ringzone in der ersten Verschließstellung im Wesentlichen nur unter Schwerkrafteinfluss auf der ersten basisseitigen Ringzone auf. Somit kann das Deckelteil zur Herstellung der ersten Verschließstellung, beispielsweise mittels eines Greifwerkzeugs in einem automatisierten Prozess, einfach von oben auf das Basisteil aufgelegt werden, wobei die Haltekraft, mit welcher die Ringzonen des Deckelteils und des Basisteils dichtend aufeinander gedrückt werden, durch die Schwerkraft des Deckelteils aufgebracht wird.
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Um die Dichtwirkung in der ersten Verschließstellung noch zu steigern, kann in einer weiteren Ausführungsform das Deckelteil eine zweite deckelseitige Ringzone aufweisen, welche koaxial zur Hauptachse verläuft, wobei die zweite deckelseitige Ringzone in der ersten Verschließstellung entlang einer zweiten basisseitigen Ringzone des Basisteils verläuft. Der Kontaktbereich zwischen den Ringzonen wird ferner vorzugsweise dadurch erhöht, dass die Ringzonen Ringflächen sind, deren Flächennormalen im Winkel, vorzugsweise im Wesentlichen orthogonal, zur Hauptachse ausgerichtet sind. Somit ist die Probenkammer bereits in der ersten Verschließstellung über zwei Ringzonenpaare abgedichtet, wobei die jeweiligen Kontaktflächen im Winkel, vorzugsweise im Wesentlichen orthogonal, zueinander verlaufen.
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Damit kann ein zusätzlicher Labyrintheffekt zur verbesserten Abdichtung zwischen Deckelteil und Basisteil genutzt werden, denn durch die Dichtung ein- oder austretende Teilchen müssten zuerst in einer ersten Richtung zwischen dem ersten Ringzonenpaar hindurchtreten und anschließend einen Richtungswechsel vollziehen, um durch das zweite Ringzonenpaar hindurchtreten zu können. In konstruktiv einfacher Weise könnte diese Variante dadurch realisiert werden, dass der Deckel den oberen Randabschnitt des Basisteils außen überdeckt, so dass eine innere Ringzone des Deckelteils an einer äußeren Ringzone des oberen Randabschnitts des Basisteils verläuft.
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In der zweiten Verschließstellung ist die erste deckelseitige Ringzone vorzugsweise unter Vorspannung der Verschließmittel auf der ersten basisseitigen Ringzone aufgesetzt, so dass die Verschließmittel in der zweiten Verschließstellung nicht nur eine Verriegelung zwischen Deckelteil und Basisteil schaffen, sondern auch die Dichtwirkung der Ringzone durch Ausübung einer Druckkraft verstärken.
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Die Verschließmittel des erfindungsgemäßen Probenbehälters können dafür eingerichtet sein, aus der ersten Verschließstellung durch eine Drehbewegung des Deckels in Bezug auf das Basisteil um die Hauptachse in die zweite Verschließstellung zu gelangen. Solche Verschließmittel ähneln der Funktion eines Bajonettverschlusses und sind daher intuitiv bedienbar. Zwar erfordert die Drehbewegung des Deckels einen zusätzlichen Bewegungsverlauf im Anschluss an die geradlinige Annäherung zwischen Deckelteil und Basisteil, jedoch ist erfindungsgemäß die zweite Verschließstellung in vielen Fällen entbehrlich, so dass der dazu notwendige Handhabungsaufwand beispielsweise nur für die Vorbereitung des Probenbehälter für einen Transport notwendig ist, eine angemessene Dichtfunktion zwischen Deckelteil und Basisteil dagegen bereits vorher in der ersten Verschließstellung hergestellt ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Verschließmittel einen Barrierenabschnitt, der eine Drehbewegung zwischen Deckelteil und Basisteil von der ersten Verschließstellung in die zweite Verschließstellung nur nach Überwindung einer Barrierenkraft zulässt. Durch einen solchen Barrierenabschnitt kann verhindert werden, dass das Deckelteil bei nicht exakter Bewegungsführung versehentlich in die zweite Verschließstellung gelangt und somit nicht durch einfache geradlinige Rückzugsbewegung wieder vom Basisteil trennbar ist. Insbesondere in einem automatisierten Prozess kann somit vermieden werden, dass sich das Deckelteil am Basisteil verhakt und beim Zurückziehen des Deckelteils das Basisteil mit angehoben wird oder umkippt.
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Erfindungsgemäße Verschließmittel können mit technisch einfachen Mitteln durch eine im Wesentlichen L-förmige Führungsnut realisiert werden, welche einen im Wesentlichen parallel zur Hauptachse verlaufenden ersten Nutabschnitt und einen im Wesentlichen orthogonal zur Hauptachse verlaufenden zweiten Nutabschnitt aufweist. Eine solche Führungsnut kann an einem der Elemente Basisteil und Deckelteil ausgebildet sein, während das jeweils andere Element aus Basisteil und Deckelteil ein entsprechendes Führungselement, beispielsweise in Form eines Vorsprungs, aufweist, das in der Führungsnut entlang dem ersten Nutabschnitt geführt wird, um die Verschließmittel zwischen der offenen Stellung und der ersten Verschließstellung zu bewegen, und in dem zweiten Nutabschnitt geführt wird, um die Verschließmittel zwischen der ersten Verschließstellung und der zweiten Verschließstellung zu bewegen. Somit führt und unterstützt die Führungsnut die Bewegung der Verschließmittel.
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Gleichzeitig kann die Führungsnut im zweiten Nutabschnitt die Verriegelung des Deckelteils am Basisteil übernehmen, da das Führungselement aus dem zweiten Nutabschnitt nicht durch axiale Rückzugsbewegung des Deckelteils herausgezogen werden kann. Vorzugsweise folgt der zweite Nutabschnitt nicht exakt der Umfangsrichtung, sondern weist zumindest in einem Teilabschnitt eine flache U-Form oder V-Form auf, um ein Einrasten in die zweite Verschließstellung zu ermöglichen.
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In einem Probenbehälter mit der vorstehend beschriebenen Führungsnut ist ein Barrierenabschnitt der vorstehend genannten Art vorzugsweise als Verengung oder als Vorsprung an einem dem ersten Nutabschnitt benachbarten Ende des zweiten Nutabschnitts vorgesehen. Das Führungselement wird dann mit einer überwindbaren Barrierenkraft daran gehindert, den ersten Nutabschnitt zu verlassen und in den zweiten Nutabschnitt einzutreten, so dass ein versehentliches Verstellen der Verschließmittel von der ersten Verschließstellung in die zweite Verschließstellung verhindert werden kann, jedoch möglich ist, wenn das Führungselement die Verengung bzw. den Vorsprung durch Überwindung der Barrierenkraft passiert.
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Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Probenbehälter zur Aufnahme einer Probe bereitgestellt, umfassend ein Basisteil, welches einen oberen Randabschnitt aufweist, der eine Hauptachse des Probenbehälters umläuft, ein Deckelteil, welches auf den oberen Randabschnitt des Basisteils aufsetzbar ist, um mit dem Basisteil eine Probenkammer des Probenbehälters einzuschließen, und Verschließmittel, mit welchen das Deckelteil an dem oberen Randabschnitt des Basisteils fixierbar ist, um den Probenbehälter zu verschließen, wobei der Probenbehälter einen Analyseabschnitt aufweist, durch welchen die Probenkammer einem optischen Analyseverfahren zugänglich ist, wobei der Analyseabschnitt eine höhere optische Güte aufweist als zumindest ein Abschnitt des Basisteils. Der Analyseabschnitt ermöglicht die Untersuchung einer in der Probenkammer aufgenommenen Probe mit hoher Präzision und ohne die Probe aus der Probenkammer zu entnehmen. Mit dem Analyseabschnitt kann ein spezialisierter Probenbehälter geschaffen werden, der besonders hohe optische Güte aufweist, um optische Messungen mit hoher Präzision ausführen zu können. Gleichzeitig können die anderen Teile des Probenbehälters, welche nicht im Bereich der optischen Achse der Messapparatur liegen, entweder aus kostengünstigen Materialien hergestellt werden oder andere spezialisierte Eigenschaften aufweisen.
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Ein Analyseabschnitt nach dem zweiten Aspekt kann vorteilhaft auch in einem Probenbehälter nach dem ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen sein.
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Die höhere optische Güte des Analyseabschnitts kann durch mindestens. eine der folgenden Eigenschaften bestimmt sein: eine höhere optische Transparenz, insbesondere für bestimmte Wellenlängenbereiche, beispielsweise eine höhere UV-Transparenz; eine geringere Lichtabsorption oder/und Streuung, welche ebenfalls wellenlängenabhängig sein kann; eine höhere optische Reinheit (beispielsweise besonders wenig Einschlüsse im Material); eine höhere Brechzahlhomogenität; eine geringere Doppelbrechungszahl (Maß für die Differenz zwischen den Brechzahlen zwischen unterschiedlichen Polarisationsrichtungen); eine höhere Oberflächenqualität wie etwa eine besondere Oberflächenglattheit oder eine Entspiegelung; oder eine höhere Formgenauigkeit, beispielsweise eine präzise Geometrie der Wandungen oder ein besonders geringer Temperaturausdehnungskoeffizient. Die besondere optische Eigenschaft des Analyseabschnitts ist dabei abhängig von dem zu verwendenden Analyseverfahren. Zumeist geht eine höhere optische Güte jedoch mit einem aufwändigeren Fertigungsverfahren für die Wandung des Probenbehälters im Analyseabschnitt einher, so dass eine Begrenzung dieses Materials auf den Analyseabschnitt eine kosteneffiziente Herstellung des Probenbehälters ermöglicht.
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Grundsätzlich kann der Analyseabschnitt am Deckelteil bereitgestellt werden, beispielsweise als zur Hauptachse koaxiales Sichtfenster. Besonders bevorzugt ist der Analyseabschnitt jedoch an dem Basisteil zwischen dem oberen Randabschnitt und einem unteren Bodenabschnitt des Basisteils angeordnet, da in diesem Abschnitt die Probe zumeist die Wandung des Basisteils unmittelbar berührt, so dass die optische Achse der Messapparaturen nicht durch einen Luft- oder Gasabschnitt tritt.
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Das Deckelteil kann vollwandig ausgeführt sein, um zumindest in der zweiten Verschließstellung vollständig dicht abzuschließen. Für einige Anwendungen kann jedoch ein Gasaustausch zwischen der Probenkammer und der Außenumgebung erwünscht sein. Das Deckelteil kann für solche Anforderungen mindestens eine Durchgangsöffnung aufweisen, welche mit einer gasdurchlässigen Membran abgedeckt ist. Die gasdurchlässige Membran ermöglicht dann den Durchtritt von Gas durch das Deckelteil, beispielsweise zum Druckausgleich, während Probenbestandteile am Entweichen aus dem Probenbehälter gehindert werden und gleichzeitig ein Eintreten von Fremdkörpern in den Probenbehälter verhindert wird.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Probenbehälter weiter für den Einsatz in einem automatisierten Prozess vorbereitet, indem das Deckelteil mindestens einen Werkzeugeingriffsabschnitt umfasst, welcher für den Eingriff mit einem Greifwerkzeug eingerichtet ist und in welchem das Deckelteil greifbar und zumindest entlang der Hauptachse bewegbar ist. An einem Werkzeugeingriffsabschnitt dieser Art kann das Deckelteil mit einfachen Greifwerkzeugen zuverlässig erfasst werden, ohne dass das Greifwerkzeug die Wirkung der Verschließmittel behindert. Wenn herkömmliche Probenbehälter mit Schraubdeckel von einem Greifwerkzeug ergriffen werden, so erfordert dies nicht nur eine komplexe Werkzeugbewegung zum Einklemmen des Deckels an seinem Außenumfang, sondern führt zusätzlich durch die ausgeübte Klemmkraft zu einer Deformierung des Innengewindes des Schraubdeckels, so dass der Gewindeeingriff mit dem Basisteil zusätzlich beeinträchtigt wird. Ein spezieller Werkzeugeingriffsabschnitt kann beispielsweise formschlüssig an ein Greifwerkzeug angepasst sein.
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Der Werkzeugeingriffsabschnitt kann technisch einfach durch eine Vertiefung realisiert werden, die sich in dem Deckelteil entlang der Hauptachse erstreckt. Der Werkzeugeingriffsabschnitt ist dann von den Verschließmitteln getrennt, so dass sich die Verschließmittel und das Greifwerkzeug gegenseitig nicht behindern. Wenn sich die Vertiefung zentral im Deckelteil erstreckt, so kann das Greifwerkzeug den Deckel besonders sicher gerade auf das Basisteil aufsetzen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Probenbehälters des Ausführungsbeispiels der Erfindung in der geöffneten Stellung,
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2 eine Unteransicht des Deckelteils des in 1 gezeigten Probenbehälters,
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3 eine Seitenansicht des Deckelteils des in 1 gezeigten Probenbehälters,
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4 eine Draufsicht des Deckelteils des in 1 gezeigten Probenbehälters,
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5 eine Schnittdarstellung des Deckelteils des in 1 gezeigten Probenbehälters gemäß einer Schnittlinie V-V in 4,
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6 eine perspektivische Unteransicht des Deckelteils des in 1 gezeigten Probenbehälters,
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7 eine Draufsicht des Basisteils des in 1 gezeigten Probenbehälters,
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8a und 8b Seitenansichten des Basisteils des in 1 gezeigten Probenbehälters, und
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8c und 8d Schnittansichten des Basisteils des in 1 gezeigten Probenbehälters gemäß Schnittlinien B-B bzw. C-C in 7.
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1 zeigt einen Probenbehälter 10 des Ausführungsbeispiels der Erfindung, welcher ein Basisteil 12 und ein Deckelteil 14 umfasst. Zum Verschließen des Probenbehälters kann das Deckelteil 14 auf einen oberen Randabschnitt 16 des Basisteils 12 aufgesetzt werden, so dass das Basisteil 12 und das Deckelteil 14 zwischen sich eine Probenkammer 18 mit einem Aufnahmevolumen von beispielsweise etwa 50 ml zur Aufnahme einer Probe definieren. Speziell handelt es sich bei dem Probenbehälter 10 um einen Kulturbehälter für die Züchtung von biologischen Zellen.
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Das Basisteil 12 weist die Form eines zylindrischen Röhrchens auf, welches in seinem Bodenabschnitt 20 geschlossen ist, und dessen Zylinderachse eine Hauptachse H des Probenbehälters 10 definiert. Die Zylinderform setzt sich bis an die obere Öffnung des oberen Randabschnitts 16 fort, das heißt das Basisteil ist am oberen Randabschnitt im Wesentlichen nicht verengt.
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Das Deckelteil 14 ist im Wesentlichen kreisscheibenförmig und weist einen äußeren umlaufenden Flansch 22 auf, der um den Außenumfang des oberen Randabschnitts 16 des Basisteils 12 passt, wenn das Deckelteil 14 auf das Basisteil 12 aufgesetzt wird. Das Deckelteil 14 ist im Ausführungsbeispiel im Wesentlichen aus einem Kunststoff-Spritzgussteil hergestellt.
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Wie in 2, 5 und 6 zu erkennen ist, weist das Deckelteil 14 auf seiner Unterseite eine erste deckelseitige Ringfläche 24 auf, welche die Hauptachse H konzentrisch umläuft, und deren Oberflächennormalen N1 schräg mit radialer Komponente zur Hauptachse H hin und mit axialer Komponente zum Basisteil 12 hin ausgerichtet sind. Eine zweite deckelseitige Ringfläche 26 ist an einer Innenseite des Flansches 22 des Deckelteils 14 ausgebildet und verläuft ebenfalls konzentrisch zur Hauptachse H. Die Oberflächennormalen N2 der zweiten deckelseitigen Ringfläche 26 sind orthogonal zur Hauptachse H orientiert und verlaufen radial zur Hauptachse H hin. Erste deckelseitige Ringfläche 24 und zweite deckelseitige Ringfläche 26 verlaufen im stumpfen Winkel zueinander (5).
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Die Ringflächen 24, 26 des Deckelteils 14 sind dafür eingerichtet, mit entsprechenden Ringzonen des Basisteils 12 zusammenzuwirken, um eine Dichtfunktion auszuüben. Die Ringzonen des Basisteils 12 werden nachfolgend unter Bezugnahme auf 1 und 8a, 8d beschrieben.
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Eine basisseitige Ringkante 30 ist an dem oberen Randabschnitt 16 des Basisteils 12 ausgebildet und umläuft die Hauptachse H konzentrisch. Die basisseitige Ringkante 30 ist (ebenso wie die Ringflächen 24, 26 des Deckelteils 14) als durchgehende, d. h. ununterbrochene Ringkante ausgebildet, insbesondere nicht durch später näher zu beschreibende Verschließmittel unterbrochen.
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Eine basisseitige Ringfläche 32, welche ebenfalls am oberen Randabschnitt 16 des Basisteils 12 ausgebildet ist, verläuft konzentrisch zur Hauptachse H und weißt Oberflächennormalen N5 auf, welche in radialer Richtung nach außen, das heißt von der Hauptachse H weg, weisen.
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Basisteil 12 und Deckelteil 14 sind aus der in 1 gezeigten offenen Stellung durch im Folgenden zu beschreibende Verschließmittel in eine erste Verschließstellung sowie eine zweite Verschließstellung überführbar. Auf Seiten des Basisteils 12 umfassen die Verschließmittel mehrere im Wesentlichen L-förmige Führungsnuten 36, welche am oberen Randabschnitt 16 von außen als Vertiefungen in die Wandung des Basisteils 12 eingebracht sind. Im Ausführungsbeispiel sind verteilt um den Umfang des oberen Randabschnitts 16 insgesamt drei Führungsnuten 36 im Winkelabstand von ungefähr 120° voneinander angeordnet.
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Jede Führungsnut 36 weist einen ersten Nutabschnitt 38 auf, welcher sich parallel zur Hauptachse H (axial) erstreckt und zur basisseitigen Ringkante 30 hin offen ist. An ihrem unteren Ende zweigt von dem ersten Nutabschnitt 38 ein zweiter Nutabschnitt 40 ab, welcher in Umfangsrichtung des Basisteils 12, das heißt im Wesentlichen orthogonal zum ersten Nutabschnitt 38, verläuft und an seinem dem ersten Nutabschnitt 38 abgewandten Ende 42 geschlossen ist. Der erste Nutabschnitt 38 und der zweite Nutabschnitt 40 sind zueinander geöffnet, das heißt die Nutabschnitte 38, 40 gehen ineinander über.
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An dem dem ersten Nutabschnitt 38 zugewandten Ende des zweiten Nutabschnitts 40, an welcher der zweite Nutabschnitt 40 mit dem ersten Nutabschnitt 38 verbunden ist, weist die Begrenzung des zweiten Nutabschnitts 40 einen Vorsprung 44 auf, welcher parallel zur Hauptachse H nach oben vorsteht. Die dem Vorsprung 44 gegenüberliegende Begrenzung 45 des Nutabschnitts 40 ist entsprechend dem Vorsprung etwas nach oben zurückgesetzt. In 8c ist ferner zu erkennen, dass der zweite Nutabschnitt 40 nicht genau in Umfangsrichtung verläuft, sondern eine flache V-Form aufweist, das heißt eine zum Nutende 42 und zum Nutanfang hin leicht schräg nach oben ansteigende Nutverlaufsrichtung aufweist. Ferner sind in 8a an der oberen Mündung 46 des ersten Nutabschnitts 38 Einläufschrägen 48 an beiden Nutbegrenzungswänden zu erkennen, welche trichterförmig zum ersten Nutabschnitt 38 hinführen.
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Auf Seiten des Deckelteils 14 umfassen die Verschließmittel im Ausführungsbeispiel drei Führungsvorsprünge 50, welche in Umfangsrichtung des Deckelteils 14 an einer Innenseite des Flansches 22 radial nach innen vorstehen. Die drei Vorsprünge 50 sind im Winkelabstand von 120° voneinander getrennt. Die Breite jedes Vorsprungs 50 in Umfangsrichtung ist so bemessen, dass der Vorsprung 50 in den ersten Nutabschnitt 38 der Führungsnut 36 des Basisteils 12 eingeführt werden kann, und die Höhe jedes Vorsprungs 50 in axialer Richtung ist so bemessen, dass der Vorsprung 50 in den zweiten Nutabschnitt 40 der Führungsnut 36 des Basisteils 12 eingeführt werden kann.
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In einem axial mittleren Abschnitt zwischen dem Bodenabschnitt 20 und dem oberen Randabschnitt 16 weist das Basisteil 12 einen Analyseabschnitt 54 auf, welcher durch einen zylindrischen Wandungsabschnitt des Basisteils 12 gebildet ist. Der Analyseabschnitt 54 weist eine besonders hohe optische Güte auf. Insbesondere ist die Oberfläche des Analyseabschnitts optisch hochtransparent und besonders glatt. Der Analyseabschnitt ist speziell für die Durchführung optischer Messverfahren ausgelegt und erlaubt die Durchführung solcher Verfahren im Wesentlichen ohne Streuung, Brechung oder sonstige negative Einflüsse. Insbesondere wird an die Erfassung des pH-Werts der in der Probenkammer 18 aufgenommenen Probe gedacht oder an die Bestimmung eines Biomassengehalts der Probe.
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Da der Analyseabschnitt 54 vollständig umlaufend ausgeführt ist, kann die Messung unabhängig von der Drehstellung des Probenbehälters 10 um die Hauptachse H ausgeführt werden. Insbesondere kann auch während einer Drehung des Probenbehälters 10, beispielsweise zur Aufrechterhaltung eines homogenen Mischungszustands der Probe, eine optische Messung durch den Analyseabschnitt 54 hindurch erfolgen, wobei eine hohe Formgenauigkeit und gute Oberflächenhomogenität des Analysebereichs 54 über den gesamten Umfang hinweg Messfehler in Abhängigkeit von der Drehposition des Probenbehälters 10 reduzieren.
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Um einen Gasaustausch oder/und einen Druckausgleich zwischen der Probenkammer und der Außenumgebung zu erlauben, weist das Deckelteil 14 eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 56 auf, welche das Deckelteil 14 durchsetzen und auf einem zur Hauptachse H konzentrischen Kreis K in gleichmäßigen Abständen voneinander angeordnet sind. Wie in 5 zu erkennen ist, ist jede Durchgangsöffnung 56 von einer halbdurchlässigen Membran 58 abgedeckt, welche auf der Unterseite des Deckelteils 14 die Durchgangsöffnungen 56 vollständig überlappend und somit abdeckend angeordnet ist. Die Membran 58 ist für Gase durchlässig, jedoch für Flüssigkeiten und Feststoffe undurchlässig.
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Ferner weist das Deckelteil 14 eine zentrale Werkzeugvertiefung 60 auf, welche nach oben offen ist und sich entlang der Hauptachse H erstreckt. Die Werkzeugvertiefung 60 ist durch eine zylindrische Wandung 62 und einen flachen, orthogonal zur Hauptachse H verlaufenden Boden 64 begrenzt. Zwischen dem Boden 64 und der Öffnung der Werkzeugvertiefung 60 ist eine Ringnut 63 in der zylindrischen Wand 62 ausgebildet.
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Ein in den Zeichnungen nicht dargestelltes Greifwerkzeug von entsprechend zylindrischer Form kann in die Werkzeugvertiefung 60 eingeführt werden, wobei geeignete Federmittel in der Ringnut 63 formschlüssig eingreifen können, um das Deckelteil 14 zu halten.
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Nachfolgend wird eine Verwendung des Probenbehälters 10 des Ausführungsbeispiels erläutert.
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Um den Probenbehälter 10 von der in 1 gezeigten offenen Stellung in eine erste Verschließstellung zu bringen, wird das Deckelteil 14 durch im Wesentlichen nur geradlinige Annäherungsbewegung entlang der Hauptachse H auf das Basisteil 12 zubewegt, so dass die Führungsvorsprünge 50 in die ersten Nutabschnitte 38 der Führungsnuten 36 einfahren. Kleinere Abweichungen in der relativen Drehlage zwischen Basisteil 12 und Deckelteil 14 können durch die Einlaufschrägen 48 aufgenommen werden. Bei weiterer Annäherung gleiten die Führungsvorsprünge 50 weiter soweit parallel zur Hauptachse H durch die ersten Nutabschnitte 38, bis die die erste deckelseitige Ringfläche 24 von oben auf der basisseitigen Ringkante 30 zur Anlage kommt. Dabei schiebt sich gleichzeitig die zweite deckelseitige Ringfläche 26 von außen über die basisseitige Ringfläche 32, so dass auch diese Ringzonen miteinander in Kontakt oder zumindest in sehr dichte Nachbarschaft gelangen.
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Insbesondere in 8b sowie auch in 1 und 8a, 8c, 8d ist gut zu erkennen, dass auch im Bereich der drei Führungsnuten 36 die erste basisseitige Ringkante 30 als vollständig durchgehende Dichtzonen ausgebildet sind, da die Führungsnuten 36 als äußere Vertiefungen der Wandung ausgeführt sind und somit die Dichtzonen an der Oberkante des Basisteils 12 in Umfangsrichtung nicht unterbrochen sind. Ferner sind die Führungsvorsprünge 50 nicht am unteren Rand des Flanschs 22 des Deckelteils 14 ausgebildet, sondern die zweite deckelseitige Ringfläche 26 erstreckt sich oberhalb, unterhalb und beiderseits jedes Führungsvorsprungs 50 bis fast an den unteren Rand 66 des Flansches 22 des Deckelteils 14. Mit anderen Worten umgibt die zweite deckelseitige Ringfläche 26 jeden Führungsvorsprung 50. Gleichermaßen sind die Führungsnuten 36 am Basisteil 12 jeweils als Vertiefungen in der basisseitigen Ringfläche 32 ausgebildet, so dass sich insbesondere auch ein Abschnitt 68 der basisseitigen Ringfläche 32 axial unterhalb der Führungsnuten 36 erstreckt (8a), welcher den oberen Randabschnitt 16 ebenfalls vollständig und ohne Unterbrechung umläuft.
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In der ersten Verschließstellung kommt es somit zum vollumfänglichen Anlagekontakt zwischen erster deckelseitiger Ringfläche 24 und basisseitiger Ringkante 30 sowie zwischen zweiter deckelseitiger Ringfläche 26 und zumindest dem umlaufenden Abschnitt 68 der basisseitigen Ringfläche 32, so dass eine zuverlässige Abdichtung allein durch die Auflage des Deckelteils 14 unter Schwerkrafteinfluss auf dem Basisteil 12 ermöglicht ist.
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Die im Wesentlichen nur lineare Annäherungsbewegung zwischen Deckelteil 14 und Basisteil 12 entlang der Hauptachse H kann in einfacher Weise von einem Greifwerkzeug ausgeführt werden, welches in einem automatisierten Prozess das Deckelteil 14 ergreift und in der beschriebenen Weise in die erste Verschließstellung am Basisteil 12 führt. Im Anschluss daran kann das Greifwerkzeug zurückgezogen werden. Ferner kann nun das Basisteil 12 zusammen mit dem Deckelteil 14 in Drehung versetzt werden, wenn dies z. B. für die optische Untersuchung erforderlich ist. Durch die Führungsvorsprünge 50 und die seitlichen Begrenzungen des ersten Nutabschnitts 38 kann auch bei Beschleunigung oder Abbremsung der Drehbewegung verhindert werden, dass sich das Deckelteil 14 gegenüber dem Basisteil 12 verdreht (zu der seitlichen Begrenzung des ersten Nutabschnitts 38 gehört auch der Vorsprung 44).
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Wenn der Probenbehälter 10 von der ersten Verschließstellung in eine zweite Verschließstellung gebracht werden soll, in welcher der Probenbehälter 10 fest verriegelt ist, beispielsweise für einen Transport oder eine Lagerung des Probenbehälters 10, so wird das Deckelteil 14 relativ zum Basisteil 12 um die Hauptachse H verdreht, so dass sich der Führungsvorsprung 50 in Richtung des zweiten Nutabschnitts 40 bewegt. Dieser Drehbewegung wird zunächst aufgrund des Barrierenvorsprungs 44 ein Widerstand entgegengesetzt, da der Führungsvorsprung 50 über den Vorsprung 44 entgegen der Schwerkraftrichtung gehoben werden muss. Auf diese Weise wird ein unbeabsichtigtes Verstellen in die zweite Verschließstellung verhindert.
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Nach Überwindung dieses Barrierenabschnitts 44 gleitet der Führungsvorsprung 50 entlang des zweiten Nutabschnitts 40 in Umfangsrichtung, wobei der zweite Nutabschnitt 40 nach dem Barrierenabschnitt 40 zunächst leicht schräg nach unten, das heißt zum Bodenabschnitt 20 hin, verläuft. Dadurch wird das Deckelteil 14 in diesem Abschnitt des zweiten Nutabschnitts 40 mit zunehmender Drehung fester auf den oberen Randabschnitt 16 aufgezogen, so dass die erste deckelseitige Ringfläche 24 unter Vorspannung auf die basisseitige Ringkante 30 gepresst wird. Erst in dem Endabschnitt 42 des zweiten Nutabschnitts 40 steigt der zweite Nutabschnitt 40 wieder etwas an, so dass die Vorspannung zwischen Deckelteil 14 und Basisteil 12 den Führungsvorsprung 50 sicher gegen den Endabschnitt 42 drückt und somit die Verschließmittel in die zweite Verschließstellung einrasten. Das vorstehend beschriebene Verschließverhalten beim Übergang von der ersten Verschließstellung in die zweite Verschließstellung wird durch den im Wesentlichen V-förmigen Verlauf des zweiten Nutabschnitts 40 ermöglicht.
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Zum Öffnen des Probenbehälters 10 kann in umgekehrter Reihenfolge vorgegangen werden. Nach dem Verschieben des Führungsvorsprungs 50 durch den zweiten Nutabschnitt 40 hindurch und über den Barrierenabschnitt 44 gelangt der Führungsvorsprung 50 in den ersten Nutabschnitt 38 und somit in die erste Verschließstellung. Aus der ersten Verschließstellung heraus kann das Deckelteil 14 durch eine einfache lineare Bewegung, beispielsweise in einem automatisierten Analyseprozess, nach oben vom Basisteil 12 abgehoben werden.
