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Die Erfindung betrifft eine Transportkappe zum Transport eines Behälters mittels magnetischer oder elektromagnetischer Transporteinrichtungen, mit einer Haltevorrichtung, einem Magnetelement und einer Öffnung, wobei durch die Haltevorrichtung eine lösbare Verbindung zwischen der Transportkappe und dem Behälter herstellbar ist, das Magnetelement eine positive magnetische Suszeptibilität aufweist und die Öffnung sich in Längsrichtung der Transportkappe durch die Transportkappe hindurch erstreckt.
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Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl verschiedener Verschlusskappen bekannt, mit denen Behälter, insbesondere Behälter zur Aufbewahrung von Proben für die Chromatographie, verschlossen werden. Diese Verschlusskappen sind beispielsweise als Schraub-, Schnapp- oder Krimpkappen ausgebildet. Sowohl für die Behälter als auch für die Verschlusskappen kommen unterschiedliche Materialien zum Einsatz, wie z. B. Kunststoff, Glas oder Metall. In der Regel weisen derartige Verschlusskappen eine mittig angeordnete Öffnung auf, die mit einer Dichtung, welche als Septum bezeichnet wird, verschlossen ist. Mittels einer Hohlnadel kann durch das Septum hindurch der gesamte Inhalt oder nur ein Teil des Inhaltes des Behälters entnommen werden, ohne dabei die Verschlusskappe zu entfernen. Hierdurch wird gewährleistet, dass weder der Inhalt des Behälters in die Umgebung entweicht noch dass der Inhalt des Behälters verunreinigt wird.
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Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik Transporteinrichtungen bekannt, mit denen mit Verschlusskappen verschlossene Behälter automatisiert aufgenommen, transportiert und wieder abgesetzt werden können. Insbesondere kann auch automatisiert mittels einer Hohlnadel aus den aufgenommenen Behältern Inhalt entnommen werden. Aufgrund der Vielfalt der verschiedenen Verschlusskappen, existieren entsprechend unterschiedliche Transporteinrichtungen. In der Regel werden hierbei technisch aufwändige Greifvorrichtungen zum Aufnehmen der Behälter verwendet. Diese Greifvorrichtungen müssen zudem an die jeweilige verwendete Verschlusskappe angepasst sein.
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Bei Verschlusskappen, die eine positive magnetische Suszeptibilität aufweisen, finden auch magnetische oder elektromagnetische Transporteinrichtungen Verwendung. Eine positive magnetische Suszeptibilität wird im Folgenden gleichbedeutend verwendet mit der Eigenschaft, dass ein Stoff von einem äußeren Magnetfeld derart beeinflusst wird, dass auf diesen Stoff eine Kraft in Richtung der zunehmenden Feldstärke des äußeren Magnetfelds wirkt. Bei magnetischen oder elektromagnetischen Transporteinrichtungen geht von der Transporteinrichtung ein Magnetfeld aus, welches bewirkt, dass auf eine Verschlusskappe, die eine positive magnetische Suszeptibilität aufweist, eine derartige Kraft wirkt, so dass die Verschlusskappe zusammen mit dem von der Verschlusskappe verschlossenen Behälter aufgenommen und transportiert werden kann. Vorzugsweise ist das Magnetfeld, welches von der Transporteinrichtung ausgeht, steuerbar, so dass auch verschieden schwere Behälter aufgenommen, transportiert und auch wieder abgestellt werden können. Von Nachteil ist jedoch insbesondere, dass die für die Verschlusskappen verwendeten Materialien, die vorzugsweise eine relativ hohe positive magnetische Suszeptibilität aufweisen, damit auch schon relativ kleine Magnetfelder eine zur Aufnahme der mit Verschlusskappen verschlossenen Behälter ausreichende Kraft bewirken, in der Regel sehr teuer sind. Des Weiteren ist häufig eine Wiederverwertung derartiger Verschlusskappen nicht praktikabel, da zum einen diese Verschlusskappen oft nicht zerstörungsfrei von dem Behälter entfernt werden können und zum anderen diese Verschlusskappen häufig mit dem Inhalt der von ihnen verschlossenen Behälter verunreinigt sind.
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Die europäische Patentschrift
EP 1 327 591 B1 offenbart eine Transportvorrichtung für Behälter wie etwa Flaschen, die Mittel zum Vortrieb eines Behälters aufweist, wobei diese Mittel einen Linearmotor umfassen. Des Weiteren umfasst die Transportvorrichtung Mittel zum magnetischen Schweben des Behälters, insbesondere bilden die Mittel zum Vortrieb die Mittel zum Schweben. Vorzugsweise findet hierbei ein Träger Verwendung, der geeignet ist mindestens einen Behälter zu halten, wobei die Mittel zum Vortrieb dazu eingerichtet sind, den Träger vorzutreiben, und die Mittel zum Schweben geeignet sind, den Träger zu tragen. Eine Möglichkeit, einzelne Behälter zu unterscheiden, offenbart diese Druckschrift nicht.
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Die internationale Patentanmeldung
WO 2007/065 196 A1 offenbart eine Verschlusskappe zum Verschließen eines Behälters, wobei die Verschlusskappe einen RFID-Transponder aufweist. Hierbei dient der RFID-Transponder der Identifikation des Inhalts des mit der Verschlusskappe verschlossenen Behälters. Diese Druckschrift offenbart jedoch keine Transportkappe zum Transport eines Behälters, sondern eine Verschlusskappe zum Verschluss eines Behälters.
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Damit ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Transportkappe anzugeben, die eine automatisierte Identifikation des mit der Transportkappe transportierten Behälters ermöglicht.
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Die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe ist ausgehend von der eingangs beschriebenen Transportkappe dadurch gelöst, dass die Transportkappe einen RFID-Transponder aufweist, wobei der RFID-Transponder eine Antenne und eine Elektronikkomponente aufweist.
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Die Verwendung eines RFID-Transponders erlaubt das berührungslose Auslesen von Informationen, die in der Elektronikkomponente gespeichert sind, und auch das Speichern von Informationen in der Elektronikkomponente. Hierfür bieten sich, insbesondere bei automatisierten Prozessen, z. B. Informationen zum Inhalt, zu bereits vollzogenen Verfahrensschritten und zu noch ausstehenden Verfahrensschritten eines Behälters an. Vorzugsweise ist der RFID-Transponder passiv ausgestaltet, d. h. dass der RFID-Transponder über keine eigene Energiequelle verfügt, sondern die zum Betrieb notwendige Energie einer externen Energiequelle entnehmen kann, insbesondere einem äußeren elektromagnetischen Feld. Durch die Verwendung einer externen Energiequelle können die Kosten einer internen Energiequelle eingespart werden und die sonst notwendige Wartung, der Austausch oder die Aufladung einer internen Energiequelle entfällt.
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Die erfindungsgemäße Transportkappe ist im Wesentlichen zum Aufsetzen auf bereits – z. B. mit einer Verschlusskappe – verschlossene Behälter vorgesehen, so dass diese unabhängig von dem Material der verwendeten Verschlusskappe mit einer magnetischen oder elektromagnetischen Transporteinrichtung aufgenommen, transportiert und wieder abgesetzt werden können. Hierzu weist die erfindungsgemäße Transportkappe vorzugsweise eine als Rasteinrichtung ausgebildete Haltevorrichtung auf die z. B. unter den unteren Rand der Verschlusskappe greift und so die Transportkappe mittelbar über die Verschlusskappe mit dem Behälter verbindet.
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Ebenso ist es mit der erfindungsgemäßen Transportkappe möglich, dass der Behälter über die Haltevorrichtung unmittelbar mit der Transportkappe verbindbar ist. Erfindungsgemäß ist diese Verbindung, insbesondere werkzeuglos, einfach wieder zu trennen, wodurch die Handhabbarkeit im Laborgebrauch verbessert wird. Die Trennung kann im Falle der als Rasteinrichtung ausgebildeten Haltevorrichtung beispielsweise durch ein einfaches Aufdehnen oder Spreizen der Rasteinrichtung vorgenommen werden. Für besondere Anwendungsfälle kann jedoch auch eine Verbindung vorgesehen sein, die nur durch den Einsatz eines Werkzeuges wieder gelöst werden kann. Z. B. kann dieses Werkzeug Teil der Transporteinrichtung sein. Durch die Haltevorrichtung wird der Vorteil erreicht, dass die erfindungsgemäße Transportkappe weitgehend unabhängig von Art und Material der Verschlusskappe, d. h. universell, eingesetzt werden kann. Durch die einfache Lösbarkeit der Verbindung kann die erfindungsgemäße Transportkappe mehrfach verwendet werden.
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Als Haltevorrichtung sind bei weiteren bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung Gewinde oder durch Kraftschluss erzielte Klemmverbindungen vorgesehen.
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Die Rasteinrichtung wird durch wenigstens ein Rastelement gebildet. Vorzugsweise sind mehrere Rastelemente an der dem Behälter zugewandten Seite der Transportkappe über den Umfang verteilt angeordnet. Alternativ ist jedoch auch eine einstückige umlaufende Rastwulst denkbar.
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Die Richtung aus der die Transportkappe auf einen mit einer Verschlusskappe verschlossenen Behälter aufgesetzt wird, ist prinzipiell keinen Beschränkungen unterworfen. Beispielsweise kann die Transportkappe auch seitlich auf die Verschlusskappe aufgesetzt werden. Es hat sich jedoch als besonders vorteilhaft herausgestellt, dass die Transportkappe senkrecht von oben auf die Verschlusskappe aufsetzbar ist, da dieser Zugangsweg bei Verwendung einer automatisierten Transporteinrichtung in der Regel am leichtesten zugänglich ist.
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Die Längsrichtung der Transportkappe entspricht der Richtung, die bei auf den verschlossenen Behälter aufgesetzter und durch die Transporteinrichtung aufgenommener Transportkappe durch die Verbindungslinie zwischen der Transporteinrichtung und der Verschlusskappe gebildet wird. Durch die sich in Längsrichtung der Transportkappe erstreckende Öffnung wird somit ein Zugang zu der Oberfläche der Verschlusskappe gewährleistet, so dass, vorausgesetzt die Verschlusskappe weist ein Septum auf, manuell oder durch die Transporteinrichtung automatisiert mittels einer Hohlnadel, wie im Stand der Technik bekannt, aus dem Behälter Inhalt entnommen werden kann.
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Das Magnetelement ist erforderlich, damit mittels eines durch eine Transporteinrichtung erzeugten Magnetfeldes eine ausreichende Kraft auf die Transportkappe wirkt, so dass die Transportkappe aufgenommen, transportiert und wieder abgesetzt werden kann. Es ist prinzipiell auch möglich, kein separates Magnetelement vorzusehen, sondern die Transportkappe könnte bei Verwendung geeigneter Materialien ebenso als Ganzes die Funktion des Magnetelements übernehmen, jedoch hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, lediglich ein möglichst kleines Magnetelement vorzusehen, da auf diese Weise an dem hierfür verwendeten Material, welches in der Regel sehr teuer ist, gespart werden kann. Das Magnetelement kann sowohl als Permanentmagnet als auch unmagnetisiert ausgebildet sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Transportkappe aus Kunststoff besteht. Zum einen hat die Verwendung von Kunststoff den Vorteil, dass hierdurch eine besondere Flexibilität der Haltevorrichtung, insbesondere der Rasteinrichtung, erreicht wird. Zum anderen hat Kunststoff den Vorteil, dass er als Rohstoff äußerst günstig ist und auch bei der Verarbeitung, z. B. als Fräs-, Dreh- oder Spritzgussteil, nur geringe Kosten verursacht.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Magnetelement ringförmig ausgebildet ist. Vorteilhafterweise weist ein derartiges Magnetelement eine zentrale Öffnung auf. Insbesondere umschließt das Magnetelement die Öffnung der Transportkappe. Alternativ sind jedoch auch diverse andere Formen möglich, beispielsweise flache regelmäßige oder unregelmäßige Vielecke mit einer zentralen Öffnung.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Magnetelement koaxial zur Längsachse der Transportkappe angeordnet ist. Durch eine ringförmige Ausgestaltung und koaxiale Anordnung des Magnetelements wird gewährleistet, dass die Krafteinwirkung, die durch das Magnetfeld einer Transporteinrichtung bewirkt wird, auf die Transportkappe äußerst gleichmäßig erfolgt, so dass der mit der Transportkappe verbundene Behälter sicher aufgenommen, transportiert und wieder abgesetzt werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Transportkappe eine Abdeckscheibe aufweist, wobei durch die Abdeckscheibe das Magnetelement und/oder der RFID-Transponder abdeckbar sind. Die Abdeckscheibe verdeckt jedoch insbesondere nicht die Öffnung der Transportkappe. Beispielsweise ist die Abdeckscheibe ringförmig ausgebildet und weist daher eine zentrale Öffnung auf, die gewährleistet, dass die Öffnung der Transportkappe nicht durch die Abdeckscheibe verschlossen wird. Durch die Abdeckscheibe werden das Magnetelement und/oder der RFID-Transponder vor äußeren Einflüssen geschützt. Gleichzeitig sind das Magnetelement und/oder der RFID-Transponder aber, z. B. zu Wartungszwecken oder zum Austausch, nach Entfernen der Abdeckscheibe zugänglich. Falls dies nicht notwendig sein sollte, können das Magnetelement und/oder der RFID-Transponder alternativ auch in das Material der Transportkappe eingebettet, z. B. mit der Transportkappe vergossen, sein.
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Bei bevorzugten Ausgestaltungen ist vorgesehen, dass die Antenne ringförmig ausgebildet ist. Vorteilhafterweise weist eine derartige Antenne eine zentrale Öffnung auf, so dass die Antenne die Öffnung der Transportkappe umschließt. Alternativ sind jedoch auch diverse andere Formen möglich, insbesondere flache regelmäßige oder unregelmäßige Vielecke mit einer zentralen Öffnung. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass die Reichweite des RFID-Transponders von der Größe der Antenne abhängt. Daher ist es vorteilhaft, dass die Antenne möglichst groß ausgebildet ist.
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Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn die Antenne koaxial zur Längsachse der Transportkappe angeordnet ist. Mit einer ringförmigen und koaxial zur Längsachse der Transportkappe angeordneten Antenne wird erreicht, dass die Transporteinrichtung in der Hauptabstrahlrichtung der Antenne liegt. Dies ermöglicht eine besonders vorteilhafte Kommunikation mit einer RFID-Lese- und Schreibeinrichtung, falls sich in dem Teil der Transporteinrichtung, der der Transportkappe im aufgenommenen Zustand am nächsten gelegen ist, die Antenne der RFID-Lese- und Schreibeinrichtung befindet. Insbesondere können sowohl die Antenne als auch das Magnetelement in Form eines Ringes ausgebildet sein und koaxial zur Längsachse der Transportkappe die kreisförmige und ebenfalls koaxial angeordnete Öffnung der Transportkappe umschließen.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass das Magnetelement zur Unterbindung von Wirbelströmen wenigstens eine Aussparung aufweist, insbesondere mehrteilig ausgebildet ist. Hierdurch wird gewährleistet, dass der RFID-Transponder bei Sende- oder Empfangsvorgängen nicht durch parasitäre Wirbelströme in dem Magnetelement beeinträchtigt wird. Als mögliche Formen des Magnetelements kommen z. B. ein an einer oder mehreren Stellen aufgetrennter Ring oder ein aufgetrenntes Vieleck, ein oder mehrere V-förmige Magnetelemente oder zwei im Wesentlichen punktförmige Magnetelemente in Frage. Zu beachten ist bei der Formgebung des Magnetelements vor allem, dass eine ausreichend starke Wechselwirkung mit dem Magnetfeld gegeben ist, welches von der Transporteinrichtung erzeugt wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Magnetelement als Antenne des RFID-Transponders fungiert. Durch diese Mehrfachfunktionalität können Materialkosten eingespart werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Öffnung mit einem Dichtelement verschließbar ist. Durch das Vorsehen eines Dichtelements oder mehrerer Dichtelemente in der Öffnung der Transportkappe wird bei Bedarf eine verbesserte Abdichtung des Behälters erreicht. Darüber hinaus kann durch das Vorsehen von jeweils einem Dichtelement an den beiden Enden der Öffnung der Transportkappe der hierdurch abgeteilte Innenraum vor Verunreinigungen geschützt werden.
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Im Einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Transportkappe auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche sowie auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen verwiesen. In der Zeichnung zeigt
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1 schematisch einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Transportkappe gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel im aufgesetzten Zustand,
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2a schematisch ein Magnetelement der erfindungsgemäßen Transportkappe gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel,
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2b schematisch ein Magnetelement der erfindungsgemäßen Transportkappe gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel und
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3 schematisch eine Aufsicht der erfindungsgemäßen Transportkappe gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel.
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In der Schnittdarstellung der 1 ist die erfindungsgemäße Transportkappe 1 auf einen Behälter 2 aufgesetzt. Der Behälter 2 ist mit einer Verschlusskappe 3 verschlossen. Die Transportkappe 1 weist eine als Rasteinrichtung ausgestaltete Haltevorrichtung 4 auf Diese Haltevorrichtung 4 untergreift den unteren Rand der Verschlusskappe 3 und stellt so eine lösbare Verbindung zwischen der Transportkappe 1 und dem mit der Verschlusskappe 3 verschlossenen Behälter 2 her. Innerhalb des oberen Teils der Transportkappe 1 ist ein ringförmiges Magnetelement 5 angeordnet.
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Die Transportkappe 1 weist eine Öffnung 6 auf, die sich in Längsrichtung der Transportkappe 1 durch die Transportkappe 1 hindurcherstreckt. Im oberen Teil der Transportkappe 1 ist des Weiteren ein RFID-Transponder angeordnet, der eine Antenne 7 und eine Elektronikkomponente 8 aufweist. Hierbei ist die Antenne 7 ringförmig ausgebildet und innerhalb des ebenfalls ringförmigen Magnetelements 5 angeordnet. An der Oberseite der Transportkappe 1 ist eine ringförmige Abdeckscheibe 9 angeordnet, die das Magnetelement 5 und die Antenne 7 sowie die Elektronikkomponente 8 abdeckt. Die Verschlusskappe 3 des Behälters 2 weist ein Septum 10 auf. Durch das Septum 10 hindurch kann mittels einer Hohlnadel der gesamte Inhalt oder nur ein Teil des Inhaltes des Behälters 2 entnommen werden, ohne dabei die Verschlusskappe 3 zu entfernen.
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Die 2a zeigt ein Magnetelement einer erfindungsgemäßen Transportkappe gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung. Das dargestellte Magnetelement 5 weist im Wesentlichen eine ringförmige Ausgestaltung auf. Jedoch ist an einer Stelle eine Aussparung 11 vorgesehen, so dass der Ringschluss des Magnetelements 5 an dieser Stelle unterbrochen ist.
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2b zeigt ebenfalls wie 2a ein im Wesentlichen ringförmiges Magnetelement 5 gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung. Das in der 2b dargestellte Magnetelement 5 weist jedoch vier Aussparungen 11 auf, so dass das Magnetelement 5 aus vier nicht miteinander verbundenen Teilen aufgebaut ist.
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3 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Transportkappe 1 in einer Aufsicht. Die dargestellte Transportkappe 1 weist eine ringförmige Abdeckscheibe 9 auf. Die Öffnung 6 der Transportkappe ist mit einem Dichtelement 12 verschlossen.
