DE102013214859A1

DE102013214859A1 - Probenbehälter und Probenentnahmevorrichtung für einen oder/und mit einem solchen Probenbehälter

Info

Publication number: DE102013214859A1
Application number: DE201310214859
Authority: DE
Inventors: Rainer BECKBISSINGER; Meinrad Hofstetter
Original assignee: Hamilton Bonaduz AG
Current assignee: Hamilton Bonaduz AG
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2015-02-05

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Probenbehälter (42) zur Aufbewahrung von flüssigen oder/und festen Proben (28), etwa zur Bereitstellung für eine labortechnischen Untersuchung, umfassend einen Behälterkörper (14) mit einer Probenentnahmeöffnung (18) und weiter umfassend einen mit dem Behälterkörper (14) verbundenen, die Probenentnahmeöffnung (18) verschließenden Deckel (12, 32), wobei ein Verbindungsbereich (34), in welchem der Deckel (12, 32) mit dem Behälterkörper (14) verbunden ist, am unversehrten Probenbehälter (42) vollständig um die Probenentnahmeöffnung (18) umläuft, wobei eine am Deckel (12, 32) oder/und am Verbindungsbereich (34) vorgesehene Sollberststelle (39) derart ausgebildet ist, das sie unter Erhöhung einer in der Sollberststelle (39) wirkenden Spannung über eine gegenüber der bei bestimmungsgemäßer Probenaufbewahrung herrschenden Betriebsspannung erhöhte Grenzberstspannung hinaus birst, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollberststelle (39) am unversehrten Probenbehälter (42) derart innerhalb eines vom Verbindungsbereich (34) umschlossenen und den Verbindungsbereich (34) umfassenden Entweichbereichs (38) des Deckels (12, 32) in oder/und an dem Deckel (12, 32) vorgesehen ist, dass a.) der Deckel (12, 32) im Entweichbereich (38) unter Aufgabe des Materialzusammenhangs von Deckelmaterial birst oder/und b.) dass der Deckel (12, 32) und der Behälterkörper (14) sich unter Fortfall wenigstens eines Abschnitts des Verbindungsbereichs (34) wenigstens lokal derart voneinander lösen, dass nach dem Lösen kein vollständig um die Behälteröffnung (18) umlaufender Verbindungsbereich (34) zwischen Deckel (12, 32) und Behälterkörper (14) mehr besteht.

Description

Probenbehälter zur Aufbewahrung von flüssigen oder/und festen Proben, etwa zur Bereitstellung von Proben für eine labortechnische Untersuchung, welcher bei Betrachtung eines unversehrten Bezugszustands des Probenbehälters einen Behälterkörper mit einer Probenentnahmeöffnung und weiter einen mit dem Behälterkörper verbundenen, die Probenentnahmeöffnung verschließenden Deckel aufweist,
wobei Behälterkörper und Deckel im Bezugszustand ein Probenaufnahmevolumen des Probenbehälters vollständig umschließen,
wobei ein Verbindungsbereich des Behälterkörpers, welcher im Bezugszustand des Probenbehälters mit einem Gegenverbindungsbereich des Deckels verbunden ist, vollständig um die Probenentnahmeöffnung umläuft, und
wobei am Probenbehälter im Bezugszustand eine Sollberststelle derart vorgesehen und ausgebildet ist, dass sie bei Erhöhung einer in der Sollberststelle wirkenden Spannung über eine Grenzberstspannung hinaus birst, welche bezüglich der bei bestimmungsgemäßer Probenaufbewahrung herrschenden Betriebsspannung erhöht ist.
Ein solcher Probenbehälter zur Bereitstellung von flüssigen Proben für eine labortechnische Untersuchung ist beispielsweise aus der US 2012/0107811 A1 bekannt.
Diese Druckschrift offenbart eine Art Blister-Verpackung aus einem Blister-Behälterkörper und einem den Blister-Behälterkörper verschließenden im Wesentlichen ebenen Deckel. Das Probenaufnahmevolumen ist folglich durch eine Ausbeulung im Blister-Behälterkörper bereitgestellt.
Ein um die zum Deckel hin weisende Öffnung des Blister-Behälterkörpers umlaufender Verbindungsbereich des Blister-Behälterkörpers ist durch eine peelfähige, also durch Abschälen trennbare Siegelung mit einem Gegenverbindungsbereich des Deckels verbunden. Die Siegelung bildet somit die Verbindung von Verbindungs- und Gegenverbindungsbereich und folglich von Deckel und Behälterkörper miteinander. Außerhalb des Verbindungsbereichs und somit außerhalb des Bereichs der Blister-Behälterkörperöffnung ist eine den Deckel durchsetzende Entnahmeöffnung am Deckel ausgebildet, welche durch die zuvor beschriebene peelfähige Siegelung von der Öffnung des Blister-Behälterkörpers und damit von dem Probenufnahmevolumen des bekannten Blister-Behälterkörpers getrennt ist.
Dann, wenn aus dem bekannten Probenbehälter eine Probe entnommen werden soll, wird dieser Probenbehälter in eine Spannvorrichtung eingespannt, welche einen hohen Druck längs einer geschlossen kontinuierlich umlaufenden Klemmlinie auf jenen Bereich des Behälterkörpers ausübt, in dem sich ein Flanschrand des Blister-Behälterkörpers und der Deckel unmittelbar benachbart überlappen. Längs der Klemmlinie werden der Flanschrand des Blister-Behälterkörpers und der Deckel mit hohem Druck – und aufgrund der geringen Fläche der Klemmlinie mit sehr hoher Kraft – zusammengepresst. Ein von der Entnahmeöffnung im Deckel fernliegender, die Öffnung des Probenaufnahmevolumens des Blister-Behälterkörpers unmittelbar umgebender Teil der Klemmlinie liegt im Bereich der peelfähigen Siegelung und stützt diese dort. Ein zwischen den genannten Öffnungen gelegener Bereich der Siegelung wird durch die Klemmlinie nicht gestützt. Die kontinuierlich geschlossen umlaufende Klemmlinie schließt die durch den Deckel verschlossene Öffnung des Probenaufnahmevolumens des bekannten Blister-Behälterkörpers sowie die im Deckel ausgebildete Entnahmeöffnung ein. Eine Verbindung zwischen der Entnahmeöffnung im Deckel und und dem Probenaufnahmevolumen im Blister-Behälterkörper innerhalb der geschlossen umlaufenden Klemmlinie verbleibt in diesem eingespannten Zustand des Blister-Behälterkörpers ausschließlich durch den oben genannten nicht von der Klemmlinie gestützten Abschnitt der peelfähigen Siegelung getrennt.
Zur möglichst hygienischen Entnahme einer im Probenaufnahmevolumen des bekannten Blister-Behälterkörpers aufgenommenen Flüssigkeit wird in diesem eingespannten Zustand des Probenbehälters Druck auf die deckelferne Seite des Blister-Behälterkörpers ausgeübt und damit der Innendruck des mit Gas und Probenflüssigkeit gefüllten Probenaufnahmevolumens erhöht.
Bei Überschreitung eines Grenzdrucks beginnt nur der innerhalb der geschlossen umlaufenden Klemmlinie gelegene nicht gestützte peelfähige Siegelbereich zu versagen, so dass Flüssigkeit, die Siegelung schälend und damit den Deckel vom Blister-Behälterkörper lokal abhebend, zwischen Deckel und Blister-Behälterkörper zu strömen beginnt.
Die von der Spanneinrichtung längs der Klemmlinie zwischen Deckel und Blister-Behälterkörper erzeugte Druckkraft ist größer als die von der Probenflüssigkeit während der Druckerhöhung erzielte Druckkraft, so dass die Probenflüssigkeit die Klemmlinie nicht überströmen kann. Die peelfähige Siegelung bleibt deshalb unmittelbar im Bereich der Klemmlinie und radial außerhalb derselben intakt. Durch die von der Spanneinrichtung längs der geschlossen umlaufenden Klemmlinie ausgeübte Kraft kommt es bei der Probenentnahme zu keiner nennenswerten Relativbewegung zwischen Deckel und Probenbehälter.
In dem Umfangsbereich jedoch, in dem sich außerhalb des die Öffnung des Probenaufnahmevolumens bedeckenden Deckelbereichs die Entnahmeöffnung im Deckel befindet, kann die Probenflüssigkeit unter Zerstörung der peelfähigen Siegelung bis zur Entnahmeöffnung im Deckel gelangen, wo sie schließlich entnommen werden kann.
Nachteilig an dieser Lösung ist zum einen der komplizierte Aufbau des Probenbehälters, der einen verhältnismäßig großen Bauraum benötigt, da die Entnahmeöffnung im Deckel stets versetzt von der Öffnung des Probenaufnahmevolumens am Blister-Behälterkörper anzuordnen ist. Weiterhin ist die benötigte Spanneinrichtung und das zur Probenentnahme erforderliche Verfahren unerwünscht kompliziert.
Darüber hinaus funktioniert der bekannte Probenbehälter nur für flüssige Proben, da, konstruktiv bedingt, zunächst Probenflüssigkeit orthogonal zur späteren Austrittsrichtung aus der Entnahmeöffnung im Deckel ein Stück weit orthogonal zur eigentlichen Entnahmerichtung entlang des Deckels zwischen Blister-Behälterkörper und Deckel von dem Probenaufnahmevolumen zur Austrittsöffnung strömen muss. Dabei schafft sich die unter erhöhtem Druck stehende Flüssigkeit unter Zerstörung der peelfähigen Siegelung ihren eigenen Strömungskanal. Festkörper sind aufgrund der zur Entnahme notwendigen Strömungsrichtungsänderungen jedoch nicht aus dem bekannten Probenbehälter entnehmbar.
Weiter ist aus der WO 2006/079082 A2 ein Probenbehälter bekannt, welcher aus einem verformbaren Behälterkörper und einen eine Probenentnahmeöffnung des Behälterkörpers überspannenden Verschluss gebildet ist, wobei in dem Behälterkörper der Probenentnahmeöffnung gegenüberliegend mechanische Trennmittel, wie etwa ein Dorn, vorgesehen sind, so dass durch Verformung des Behälterkörpers zum Verschluss hin der Verschluss mechanisch penetriert wird und durch die so hergestellte Penetration Probenflüssigkeit aus dem Probenbehälter entnommen werden kann.
Anders als bei der zuvor genannten gattungsgemäßen US 2012/0107811 A1 wird bei der WO 2006/079082 A2 kein Bersten einer Sollberststelle durch einen erhöhten Innendruck des Inhalts des Behälterkörpers erreicht. Vielmehr wird Material des Deckels bzw. des Verschlusses des Behälterkörpers schlicht mechanisch zertrennt. Der Deckel des aus der WO 2006/079082 A2 bekannten Probenbehälters umfasst somit keine Sollberststelle im Sinne der vorliegenden Anmeldung.
Auch der aus der zuletzt genannten Druckschrift bekannte Probenbehälter eignet sich im Wesentlichen nur zur Aufbewahrung und Entnahme von flüssigen Proben, da der am Probenbehälter vorgesehene Dorn in der Regel durch die Probe hindurch zu dem Verschluss hin und durch diesen hindurch geführt werden muss. Bereits bei rieselfähigen Schüttgütern ist die Ausführbarkeit einer solchen Öffnungsbewegung durch die im Probenbehälter aufgenommene Probe jedoch nicht gesichert. Jedenfalls kann es bereits bei hohen Füllgraden dazu kommen, dass der Deckel durch die Probe hindurch mit dem im Behälterkörper ausgebildeten Dorn nicht mehr erreichbar ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gattungsgemäßen Probenbehälter derart weiterzubilden, dass er zur Aufbewahrung von flüssigen oder/und festen Proben geeignet ist, dass er mit möglichst geringem Raumbedarf bereitstellbar ist und dass er einfach zu öffnen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Probenbehälter der eingangs genannten Art, bei welchem dass die Sollberststelle derart innerhalb eines vom Gegenverbindungsbereich umschlossenen und den Gegenverbindungsbereich umfassenden Entweichbereichs des Deckels in oder/und an dem Deckel vorgesehen ist, dass

a.) der Deckel im Entweichbereich unter Aufgabe des Materialzusammenhangs von Deckelmaterial birst oder/und
b.) dass der Deckel und der Behälterkörper sich unter Fortfall wenigstens eines Abschnitts der im Bezugszustand zwischen Verbindungsbereich und Gegenverbindungsbereich bestehenden Verbindung wenigstens lokal voneinander lösen.

Die Lösung der oben genannten Aufgabe durch die vorliegende Erfindung erfolgt durch zwei Lösungsmöglichkeiten, die auch in Kombination verwendet werden können.
Die erfindungsgemäße Lösung wird in dieser Anmeldung, sofern nichts anderes ausdrücklich ausgesagt ist oder sich aus dem Zusammenhang, etwa aus beschriebenen Verfahrensschritten und -abläufen und dergleichen, nicht eindeutig etwas anders ergibt, an Hand des Bezugszustandes eines mit einem Deckel ordungs- und bestimmungsgemäß verschlossenen Behälterkörpers beschrieben, wie er zur Aufbewahrung einer in dem Probenbehälter aufgenommenen Probe verwendet wird.
Dadurch, dass die Sollberststelle innerhalb eines vom Gegenverbindungsbereich umschlossenen und den Gegenverbindungsbereich umfassenden Entweichbereichs des Deckels in oder/und an dem Deckel vorgesehen ist, kann der Probenbehälter, verglichen mit dem gattungsgemäßen Probenbehälter des Standes der Technik, mit geringerem Bauraumbedarf ausgeführt werden, da keine außerhalb des Verbindungsbereichs gelegene Entnahmeöffnung der Flüssigkeit am Deckel vorgesehen werden muss.
Gemäß der ersten unter Buchstabe a.) genannten Lösungsmöglichkeit kann der Deckel in einem innerhalb des Gegenverbindungsbereichs gelegenen Abschnitt reißen, platzen oder sonst wie bersten, so dass im Deckel eine Öffnung unmittelbar im Bereich der Probenentnahmeöffnung entsteht. Dadurch wird Probenmaterial im Probenaufnahmevolumen unmittelbar durch die durch Bersten des Deckel wenigstens teilweise freigelegte Probenentnahmeöffnung hindurch von außen zugänglich. Das Probenmaterial kann daher unmittelbar aus der Probenentnahmeöffnung und der durch Bersten im Deckel geschaffenen Öffnung in geradliniger Bewegung, d. h. nicht wie im Stand der Technik nach vorheriger Umlenkung, aus dem Probenbehälter entnommen werden.
Die Sollberststelle der Lösungsmöglichkeit a.) kann als Materialschwächung des Deckelmaterials ausgestaltet sein. Dies kann eine Materialdünnstelle sein oder eine das Deckelmaterial in Dickenrichtung nicht vollständig durchsetzende Perforation, Prägung, Einschnitt und dergleichen.
Gemäß der zweiten Lösungsmöglichkeit, welche unter Buchstabe b.) genannt ist, kann der Deckel intakt bleiben. Jedoch wird dann die im Bezugszustand zwischen Verbindungsbereich und Gegenverbindungsbereich bestehende Verbindung von Deckel und Behälterkörper längs eines so großen Umfangsabschnitts um die Probenentnahmeöffnung gelöst bzw. zerstört, dass der Deckel im Bereich der fortgefallenen Verbindung von dem Probeninhalt des Probenbehälters zur Freigabe der Probenentnahmeöffnung vom Behälterkörper weg verlagert, insbesondere durch Verformung verlagert oder ganz entfernt werden kann. Letzteres ist möglich, wenn die Verbindung vollständig fortfällt.
Die Sollberststelle der zweiten Lösungsmöglichkeit kann durch entsprechende Ausgestaltung der Verbindung gebildet sein, etwa durch Wahl der Größe der Verbindungsfläche oder/und der Wahl eines Klebstoffs oder – im Fall von durch thermischem Siegeln gebildeten Verbindungen – durch entsprechende Wahl von Siegelparametern, wie etwa Siegeldruck, Siegeltemperatur oder/und Siegeldauer.
Auch diese zweite Alternative des Buchstabens b.) resultiert in einer unmittelbaren Freilegung wenigstens eines Teils der Probenentnahmeöffnung und ermöglicht so eine Entnahme der Probe aus dem Behälterkörper in geradliniger Bewegung durch die Probenentnahmeöffnung hindurch. Wiederum ist keine Umlenkung in der Entnahmebewegung notwendig.
Ebenso wenig muss im Inneren des Probenbehälters irgendein Trennmittel oder ein Öffnungswerkzeug bereitgestellt werden.
Da durch beide Lösungsmöglichkeiten bei einer Probenentnahme die Notwendigkeit einer Umlenkung der Entnahme- oder Entleerungsbewegung der Probe wegfällt, können in den erfindungsgemäßen Probenbehältern in besonders vorteilhafter Weise auch Festkörper als Proben aufbewahrt werden, da diese entweder durch eine Zugangsöffnung im geborstenen Deckel oder an dem entfernten, etwa zurückgebogenen, Deckelabschnitt des fortgefallenen Verbindungsbereichs vorbei aus dem Probenbehälter herausgedrückt werden können.
Die Probe kann bei dem Berstverhalten des erfindungsgemäßen Probenbehälters durch die wenigstens teilweise freigelegte Probenentnahmeöffnung des Behälterkörpers hindurch aus dem Probenaufnahmevolumen des Behälterkörpers entnommen bzw. aus dem Behälterkörper entfernt werden.
Mit „Probenentnahme” ist in dieser Anmeldung die vollständige oder teilweise Entnahme einer Probe aus dem Probenbehälter bezeichnet, wenngleich die vollständige Entnahme bevorzugt ist.
Die zum Bersten der Sollberststelle notwendige Spannungserhöhung kann erreicht werden, in dem ein Festkörper-Probeninhalt gegen den Deckel gedrückt wird. Zusätzlich oder Alternativ kann der Innendruck in einem von Behälterkörper und Deckel im unversehrten Zustand des Probenbehälters umschlossenen Probenaufnahmevolumen über einen Grenzberstdruck hinaus erhöht werden, welcher bezüglich dem bei bestimmungsgemäßer Probenaufbewahrung herrschenden Betriebsinnendruck erhöht ist. Auch dies führt zu einer erhöhten Spannung in der Sollberststelle.
Der Deckel kann zum möglichst dichten Verschluss der Probenentnahmeöffnung bei gleichzeitig geringem Deckelgewicht eine Kunststofflage umfassen oder kann aus einer solchen gebildet sein.
Um den Deckel auch für eine zeitlich längere Aufbewahrung einer Probe in dem Probenbehälter auszurüsten, kann der Deckel als Schichtkörper mit einer oder mehreren Lagen, insbesondere mit einer oder mehreren Kunststofflagen, ausgebildet sein. Die Kunststoffe können dann nach unterschiedlichen Eigenschaften ausgewählt sein, die am Deckel vereinigt vorliegen sollen. Beispielsweise kann eine erste, außen liegende Kunststofflage zur Verbindung mit dem Behälterkörper als Thermoplastlage ausgebildet sein. Eine weitere Lage kann als Gas- oder/und Wasserdampfbarriere vorgesehen sein. Schließlich können weitere Lagen als Haftvermittlerlagen zwischen Lagen des Deckels vorgesehen sein.
Der Deckel kann grundsätzlich mit seinem Gegenverbindungsbereich auf den Verbindungsbereich des Behälterkörpers aufgeklebt sein. Besonders einfach, weil ohne zusätzlichen Klebstoffauftrag auskommend, und sicher kann der Gegenverbindungsbereich des Deckels an den Verbindungsbereich des Behälterkörpers thermisch angesiegelt sein. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn der Verbindungsbereich des Behälterkörpers und der am Deckel außen liegende und in Anlage an den Verbindungsbereich kommende Gegenverbindungsbereich aus kompatiblen, besonders bevorzugt identischen, thermoplastischen Kunststoffen gebildet sind. Dies soll jedoch nicht ausschließen, dass die gesamte zum Behälterkörper hinweisende Außenseite des Deckels und die gesamte zum Deckel hinweisende Außenseite des Behälterkörpers aus kompatiblem Materialien gebildet sind.
Gerade im Hinblick auf eine besonders gute Barriereeigenschaft zur Verhinderung eines Durchgangs von Sauerstoff oder Wasserdampf durch den Deckel, was jedes für sich eine Zerstörung der Probe bewirken kann, kann der Deckel eine Metallfolie umfassen. In besonders einfachen Fällen kann der Deckel sogar nur aus dieser Metallfolie gebildet sein. Eine besonders vorteilhafte Sauerstoff- und Wasserdampfbarrierefolie ist nach bisherigen Erfahrungen eine Aluminiumfolie, welche verhältnismäßig kostengünstig in ausreichender Menge am Markt erhältlich ist. Diese weist welche weiter eine hohe Standfestigkeit auf und zeigt eine ausreichende Festigkeit bei gleichzeitig guter Verformbarkeit. Daher ist die oben angesprochene Metallfolie des Deckels besonders bevorzugt eine Aluminiumfolie.
Zur erleichterten Probenentnahme, insbesondere dann, wenn es sich bei der Probe um einen Festkörper handelt, kann vorgesehen sein, dass der Behälterkörper einen steiferen Abschnitt umfasst, welcher der Probenentnahmeöffnung näher gelegen ist, vorzugsweise diese enthält, und dass der Behälterkörper einen weniger steifen Abschnitt umfasst, welcher von der Probenentnahmeöffnung weiter entfernt gelegen ist, vorzugsweise einen das Probenaufnahmevolumen in einer Richtung von der Probenentnahmeöffnung weg abschließenden Behälterboden umfasst. Dabei setzt der steifere Abschnitt einer Verformung, insbesondere einer Biegeverformung, durch Krafteinwirkung orthogonal zu einer von einem Rand der Probenentnahmeöffnung eingefassten Öffnungsfläche in Richtung auf die Probenentnahmeöffnung zu einen größeren Widerstand entgegen als der weniger steife Abschnitt. In diesem Fall kann der steifere Abschnitt zur Fixierung des Behälterkörpers und damit des Probenbehälters beim Öffnen desselben verwendet werden, während der weniger steife Abschnitt der Verformung des Behälterkörpers zum Zwecke der Erhöhung der in der Sollberststelle wirkenden Spannung dienen kann. Durch eine solche Verformung kann ein Festkörper im Probenaufnahmevolumen gegen den Deckel gedrückt werden oder der Innendruck im Probenaufnahmevolumen kann allgemein erhöht werden.
Bevorzugt sind der steifere Abschnitt und der weniger steife Abschnitt in einer Folgerichtung aufeinander folgend vorgesehen. Die Folgerichtung kann beispielsweise dann, wenn der Behälterkörper ein wenigstens abschnittsweise rotationssymmetrisches, etwa konisches oder zylindrisches, Probenaufnahmevolumen aufweist, eine axiale Richtung entlang der Rotationssymmetrieachse (Konusachse, Zylinderachse) sein.
Die unterschiedliche Steifigkeit kann grundsätzlich durch die Verwendung unterschiedlicher Materialien im steiferen und im weniger steifen Abschnitt bereitgestellt sein, wenngleich dies aufgrund des mit der Verwendung unterschiedlicher Materialien verbundenen erhöhten Fertigungsaufwands nicht bevorzugt ist. Die Materialien können sich dann beispielsweise hinsichtlich ihres Elastizitätsmoduls unterscheiden, wobei der steifere Abschnitt aus dem Material mit höherem Elastizitätsmodul gefertigt ist.
Vielmehr ist aus Gründen eines möglichst geringen Fertigungsaufwands bevorzugt, die unterschiedlichen Steifigkeiten der beiden genannten Abschnitte durch unterschiedliche Querschnittskonturen der jeweiligen Abschnitte bereitzustellen, beispielsweise dadurch, dass der steifere Abschnitt eine dickere Wandstärke aufweist als der weniger steife Abschnitt. Bezugszustand ist dabei der unversehrte und durch äußere Kräfte mit Ausnahme der Gewichtskraft des Probeninhalts und seiner eigenen Gewichtskraft unbelastete Probenbehälter.
Ebenso kann alternativ oder zusätzlich der steifere Abschnitt Verstärkungsrippen aufweisen mit einer Verlaufskomponente in der genannten Folgerichtung, während der weniger steife Abschnitt diese Verstärkungsrippen nicht oder mit geringerem Bauvolumen oder/und in geringerer Anzahl aufweist.
Die Möglichkeit, die unterschiedlich steifen Abschnitte durch unterschiedliche Querschnittskonturen in den jeweiligen Abschnitten bereitzustellen, bietet die Ausgangsbasis dafür, dass der Behälterkörper trotz der Bereitstellung unterschiedlich steifer Abschnitte aus ein- und demselben Material gebildet werden kann.
Da in einem besonders bevorzugten Fall die Probe zwar flüssig in den Probenbehälter eingefüllt wird, zur Aufbewahrung jedoch eingefroren wird, um die Probe besonders lange haltbar zu machen, gelten die obigen Aussagen zu den verwendeten unterschiedlichen Elastizitätsmodulen bevorzugt bei Raumtemperatur, bei welcher die Aufbewahrung auch erfolgen kann, oder in einem von –80°C oder –90°C bis –130°C reichenden Temperaturbereich, insbesondere bei den genannten Temperaturgrenzen. Beispielsweise kannder steifere Abschnitt aus Polyolefin ausgebildet sein, wobei sich in Versuchen Polyethylen als besonders geeignet herausgestellt hat. Ebenso kann der weniger steife Abschnitt Polyphenylenether oder/und Silikon umfassen oder aus Polyphenylenether oder/und Silikon gebildet sein. Diese beiden Materialien haben sich in Versuchen bei den genannten tiefen Temperaturen als besonders zur elastischen Verformung geeignet erwiesen.
Zur möglichst dichten Packung mehrerer Behälterkörper in ein- und demselben Aufbewahrungsschrank und weiter zur möglichst einfachen Fixierung des Behälterkörpers bei einer Entnahme von Probeninhalt unter der bestimmungsgemäßen Zerstörung der Sollberststelle ist es vorteilhaft, wenn der Behälterkörper wenigstens in einem Abschnitt prismatisch ausgebildet ist. Bevorzugt ist der Behälterkörper, gegebenenfalls mit Ausnahme des Randes der Probeneufnahmeöffnung, vollständig prismatisch ausgebildet, wobei eine gleichmäßige prismatische Ausbildung bevorzugt ist. Darunter wird verstanden, dass die einzelnen ebenen Flächenabschnitte eines Prismas im Wesentlichen gestaltgleich sind. Besonders bevorzugt ist der genannte Abschnitt des Behälterkörpers rotationssymmetrisch ausgebildet, so dass es auf seine Orientierung um seine Rotationssymmetrieachse oder seine Längsachse herum nicht ankommt. Eine Entnahme gerade von Festkörpern aus dem Probenbehälter ist dabei dann erleichtert, wenn das Probenaufnahmevolumen eine konische, sich zur Probenentnahmeöffnung hin erweiternde Form aufweist. Eine zylindrische Gestalt bietet dagegen bei gleichem größten Durchmesser ein größeres Probenaufnahmevolumen als eine konische Gestalt.
Wie oben bereits dargelegt wurde, wird der Probenbehälter bevorzugt wenigstens abschnittsweise verformt, um die zum Bersten der Sollberststelle notwendige Spannungserhöhung zu bewirken. Ein zur Verformung des Behälterkörpers eingesetztes Werkzeug wirkt bevorzugt mit dem Behälterboden des Behälterkörpers zusammen. Dieser liegt in der Regel und bevorzugt von der Probenentnahmeöffnung entfernt, besonders bevorzugt dieser bezüglich einer Längsachse des Probenbehälters axial gegenüber. Zur Führung eines derartigen Werkzeugs während der Verformung des Behälterkörpers, insbesondere seines Behälterbodens, ist daher bevorzugt vorgesehen, dass ein von der Probenentnahmeöffnung entfernt gelegener Behälterboden des Behälterkörpers, welcher das das Probenaufnahmevolumen in einer Richtung von der Probenentnahmeöffnung weg begrenzt, von einem rotationssymmetrischen oder prismatischen, vorzugsweise gleichmäßig prismatischen, besonders bevorzugt konischen oder zylindrischen rohrförmigem Fortsatz umgeben ist, welcher bevorzugt einstückig mit dem oben genannten prismatischen oder/und rotationssymmetrischen Abschnitt des Behälterkörpers ausgebildet ist. Eine Endfläche des Fortsatzes kann außerdem eine, vorzugsweise ebene, insbesondere zur Längsachse des Probenbehälters orthogonale, Standfläche des Probenbehälters bereitstellen, mit welcher der Probenbehälter auf einen ebenen Untergrund gestellt werden kann.
Grundsätzlich ist es zwar möglich, die oben beschriebenen Probenbehälter als Einzelbehälter zu verwenden, jedoch ist bevorzugt ein wie oben beschrieben ausgestalteter Probenbehälter Teil einer Probenbehälteranordnung mit einer Mehrzahl von gleichartigen Probenbehältern. Bevorzugt sind die Probenbehälter einer Probenbehälteranordnung integral zusammenhängend ausgebildet, so dass die gesamte Probenbehälteranordnung in einem einzigen Herstellungsverfahren, beispielsweise mit einem Gießverfahren, besonders bevorzugt im Spritzgießverfahren, mit geringem Aufwand herstellbar ist. Zur erleichterten Handhabung der Probenbehälteranordnung mit Laborgeräten liegen bevorzugt die Probenentnahmeöffnungen der einzelnen Probenbehälter der Probenbehälteranordnung in einer gemeinsamen Ebene. Dies erleichtert insbesondere die Automatisierung einer Entleerung sowie einer Befüllung der Probenbehälter.
Grundsätzlich kann daran gedacht sein, jeden Probenbehälter einer Probenbehälteranordnung mit einem gesonderten Deckel zu verschließen, welcher mit Deckeln anderer Probenbehälter derselben Probenbehälteranordnung in keinerlei Materialzusammenhang steht. Wesentlich einfacher zu verschließen ist eine Probenbehälteranordnung jedoch dann, wenn mehrere, vorzugsweise alle, Probenentnahmeöffnungen im unversehrten Zustand der Probenbehälteranordnung, also wenn sich deren Probenbehälter im Bezugszustand befinden, von einer gemeinsamen Deckelanordnung verschlossen sind, wobei als der sie verschließende Deckel jeder Probenentnahmeöffnung ein anderer Deckelabschnitt der Deckelanordnung zugeordnet ist, welcher mit einem die jeweilige Probenentnahmeöffnung umgebenden Probenbehälteranordnungsabschnitt unter Bildung des vollständig um die Probenentnahmeöffnung umlaufenden Verbindungsbereichs verbunden ist. Bevorzugt ist die Deckelanordnung einstückig ausgebildet, beispielsweise als eine Folienbahn oder ein Folienfleck. Bevorzugt, aber nicht zwingend, ist dann die Sollberststelle gemäß der eingangs beschriebenen Alternative a.) ausgestaltet, so dass die Verbindung des Deckelabschnitts mit dem jeweils zugeordneten Probenbehälter eine Spannungserhöhung in der Sollberststelle über die zum Bersten benötigte Grenzberstspannung aushält, während das Deckelmaterial innerhalb des Verbindungsbereichs unter Aufgabe des Materialzusammenhangs birst. Dies hat den Vorteil, dass das Bersten der Sollberststelle eines Probenbehälters die Integrität anderer Probenbehälter möglichst nicht beeinflusst.
Zur erleichterten Handhabung kann die Probenbehälteranordnung einen Rahmen aufweisen, in welchen sie einsetzbar ist und aus welchem sie herausnehmbar ist. Zur sicheren Verbindung der Probenbehälteranordnung mit dem Rahmen im darin eingesetzten Zustand ist es vorteilhaft, wenn die Probenbehälteranordnung Verbindungsmittel aufweist, welche mit entsprechenden Gegenverbindungsmitteln des Rahmens form- oder/und kraftschlüssig zusammenwirken können, um eine Entnahme der Probenbehälteranordnung aus dem Rahmen, verglichen mit einem Zustand ohne derartige Verbindungsmittel, zu erschweren.
Besonders bevorzugt sind derartige Verbindungsmittel als Verrastungsmittel, etwa als überwindbare Verrastungsmittel ausgestaltet, so dass zur Herstellung und Trennung der gewünschten Verbindung kein weiteres Werkzeug notwendig ist.
Der hier vorgestellte erfindungsgemäße Probenbehälter oder die aus einer Mehrzahl derartiger Probenbehälter gebildete Probenbehälteranordnung kann besonders vorteilhaft mit einer Probenentnahmevorrichtung zusammenwirken, um den Probeninhalt aus dem Probenaufnahmevolumen durch die Probenentnahmeöffnung hindurch zu entnehmen. Da eine Probenentnahmevorrichtung in Wesentlichen Funktionsbereichen komplementär zu den hier vorgestellten Probenbehältern ausgebildet ist, wird die eingangs genannte Aufgabe auch gelöst durch eine Probenentnahmevorrichtung für einen oder/und mit einem Probenbehälter, wie er oben beschrieben wurde, insbesondere für eine oder/und mit einer Probenbehälteranordnung, wie sie oben beschrieben wurde, bei welcher die Probenentnahmevorrichtung eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme wenigstens eines Probenbehälters aufweist, wobei sie weiter einen Stößel aufweist, welcher dann, wenn in der Probenentnahmevorrichtung ein Probenbehälter aufgenommen ist, an einen Behälterboden des wenigstens eines Probenbehälters von einer der Probenentnahmeöffnung abgewandten Seite des Probenbehälters her annäherbar und mit diesem zur Verformung wenigstens eines Abschnitts des wenigstens eines Probenbehälters in mittelbaren oder unmittelbaren Kontakt bringbar ist.
Der Stößel kann dann das oben genannte Werkzeug sein, welches zur Verformung des Probenbehälters zum Zwecke der Erhöhung der Spannung in der Sollberststelle sein.
Um den Fertigungs- und Montageaufwand zur Herstellung der Probenentnahmevorrichtung gering zu halten, ist es vorteilhaft, wenn der Stößel in einer Ebene orthogonal zu seiner Annäherungsrichtung an den wenigstens einen Probenbehälter verlagerbar ist. Dann können mehrere Probenbehälter, insbesondere einer Probenbehälteranordnung, mit ein und demselben Stößel geöffnet werden. Zwischen den einzelnen Öffnungsvorgängen kann der Stößel von einem bereits geöffneten Probenbehälter zu einem als nächstes zu öffnenden Probenbehälter bewegt werden.
Alternativ können auch zahlreiche Stößel matrixartig nebeneinander verlagerbar angeordnet sein. Diese sind dann bevorzugt unabhängig von einander bewegbar. In beiden Alternativen ist es aus Gründen einer effektiven Bauraumasnutzung vorteilhaft, wenn der Stößel sich längs einer Stößellängsachse erstreckt und seine Annäherungsrichtung an den wenigstens einen Probenbehälter längs der Stößellängsachse verläuft.
Die Anmelderin behält sich weiter vor, gesonderten Schutz für ein Verfahren zum Betrieb des oben beschriebenen Probenbehälters, insbesondere der oben beschriebenen Probenbehälteranordnung zu beanspruchen, mit folgenden Verfahrensschritten:

– Aufbewahren eines verschlossenen Probenbehälters,
– Erhöhen der Spannung in der Sollberststelle über die Grenzberstspannung hinaus,
– Entnahme des Probeninhalts nach Bersten der Sollberststelle.

Dann, wenn der Probeninhalt in flüssiger Form eingefüllt wird, umfasst das obige Verfahren vorteilhafterweise den weiteren Schritt eines Einfrierens des flüssigen Probeninhalts. Dieses Einfrieren kann während des Aufbewahrens erfolgen.
Um bei Proben, die bei Raumtemparatur flüssig oder bereits gasförmig vorliegen, eine die Grenzberstspannung übersteigende Spannung auf die Sollberststelle ausüben zu können, ohne beim Bersten des Deckels einen unkontrollierten Austritt eines Teils der Probe aus dem Probenbehälter zu riskieren, wird der Schritt des Erhöhens der Spannung bevorzugt bei einer Temperatur vorgenommen, bei welcher die Probe in gefrorenem, also festem, Zustand vorliegt. Dies ist bevorzugt die oben bereits genannte Temperatur von –80°C oder/und von –90°C oder/und von –130°C, oder eine in einem von –80 bis –130°C reichenden Temperaturbereich gelegene Temperatur. Bevorzugt ist die Temperatur des Probenbehälters und der Probe beim Erhöhen der Spannung in der Sollberststelle die Aufbewahrungstemperatur, so dass die Spannungserhöhung und die Entnahme in der gleichen Klimazone wie die Aufbewahrung der Probe stattfinden kann.
Um sicherzustellen, dass sich die Probe während der Erhöhung der Spannung nicht zu sehr erwärmt kann der Schritt des Erhöhens der Spannung bei einer Umgebungstemperatur ausgeführt werden, die um nicht mehr als 10 K höher ist als die Temperatur der Umgebung der Probe während ihrer Aufbewahrung. Dies kann durch das oben bereits erwähnte Ausführen des Schritts der Erhöhung der Spannung, und bevorzugt auch der Entnahme der Probe in derselben Klimazone bzw. im selben Klimaraum besonders vorteilhaft gewährleistet werden, in dem auch die Aufbewahrung der Probe erfolgt. Dann sind die Umgebungstemperaturen der Probe bei Aufbewahrung und spannungserhöhung, bevorzugt auch bei der Probenentnahme im Wesentlichen identisch.
Vorteilhafterweise wird also der Probeninhalt stets in fester Form aus dem Probenbehälter entnommen. Eine Entnahme in flüssiger Form soll jedoch nicht ausgeschlossen sein.
Das Erhöhen der Spannung über die Grenzberstspannung hinaus kann eine Erhöhung des Innendrucks im Probenaufnahmevolumen über einen Grenzberstdruck hinaus umfassen.
Das Verfahren kann darüber hinaus einen oder mehrere der folgenden weiteren Schritte umfassen, welche den oben genannten zeitlich vorausgehen:

– Bereitstellen eines Behälterkörpers,
– Einfüllen eines flüssigen oder festen Probeninhalts in den Probenbehälter und
– Verschließen des Probenbehälters mit einem Deckel derart, dass eine Sollberststelle derart gebildet ist, dass sie unter Erhöhung der in ihr wirkenden Spannung über eine Grenzberstspannung hinaus birst.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:
1 eine Längsschnittansicht durch eine erfindungsgemäße Probenbehälteranordnung mit vier nebeneinander angeordneten Behälterkörpern und einer davon noch mit Abstand vorgesehenen Deckelanordnung,
2 die aus den Komponenten von 1 fertiggestellte Probenbehälteranordnung, wobei beispielhaft der ganz linke Probenbehälter mit Füllung dargestellt ist,
3 die Probenbehälteranordnung von 2, wobei lediglich der ganz rechts gelegene Probenbehälter gefüllt dargestellt ist, mit ausgehärtetem Probeninhalt und sich näherndem Stößel einer Probenentnahmevorrichtung,
4 die Anordnung von 3, wobei beispielhaft der zweite Probenbehälter von links gefüllt dargestellt ist, mit einem geborstenen Deckelabschnitt und aus dem Probenaufnahmevolumen teilweise ausgeschobenem Probeninhalt und
5 die Darstellung von 4, wobei nun der zweite Probenbehälter von rechts als vormals gefüllt dargestellt ist, mit vollständig aus dem Probenaufnahmevolumen ausgeschobenem Probeninhalt.
In 1 ist eine Behälterkörperanordnung allgemein mit 10 bezeichnet und ist eine Deckelanordnung allgemein mit 12 bezeichnet.
Die Behälterkörperanordnung 10 umfasst beispielhaft vier Behälterkörper 14, welche bevorzugt integral miteinander verbunden sein können.
Die Deckelanordnung 12 umfasst bevorzugt eine Aluminiumfolie, welche auf ihrer der Behälterkörperanordnung 10 zugewandten Seite bevorzugt mit einem thermoplastischen Kunststoff beschichtet ist, um eine thermische Ansiegelung der Deckelanordnung 12 an die Behälteranordnung 10 zu ermöglichen.
Beispielhaft für alle Behälterkörper 14 wird in 1 nachfolgend der ganz rechte Behälterkörper 14 beschrieben. Dessen Beschreibung gilt auch für die übrigen drei in 1 dargestellten Behälterkörper.
Der Behälterkörper 14 weist ein bevorzugt im Wesentlichen rotationssymmetrisches Probenaufnahmevolumen 16 auf, das längs einer Rotationsachse R verläuft.
Das Probenaufnahmevolumen 16 weist einen der Probenentnahmeöffnung 18 näher liegenden und diese endseitig umfassenden ersten konischen Bereich 16a auf, welcher lediglich eine schwache Neigung, bzw. einen geringen Konusöffnungswinkel, bezüglich der Rotationsachse R aufweist. Der Abschnitt 16a kann auch zylindrisch ausgebildet sein, dann würden die mit der Rotationsachse R in einer gemeinsamen Ebene liegenden Mantellinien parallel zur Rotationsachse R verlaufen. Bei der in 1 gewählten Form weisen die gemeinsam mit der Rotationsachse R in einer Ebene liegenden Mantellinien einen Öffnungswinkel im Bereich einer Entformungsschräge auf, etwa 1° bis 2,5°, was die Entnahme eines Festkörper-Probeninhalts aus dem Probenaufnahmevolumen 16 erleichtert.
Weiter weist das Probenaufnahmevolumen 16 einen von der Probenentnahmeöffnung 18 ferner liegenden zweiten konischen Abschnitt 16b auf, welcher von einem Boden 20 des Probenbehälters 14 begrenzt ist.
Der Behälterkörperboden 20 weist vorzugsweise einen ebenen Bereich 20a auf, welcher als Werkzeugangriffsfläche für eine Probenentnahmevorrichtung dienen kann.
Der Behälterboden 20 ist radial außen vorzugsweise mit einem zylindrischen oder konischen Fortsatz 22 umgeben, welcher bevorzugt axial über dem Behälterboden 20, insbesondere über dessen ebenen Bereich 20a, hinaus ragt und den Behälterboden 20 vollständig umgibt.
Der rohrförmige Fortsatz 22 ist vorzugsweise integral mit dem zweiten konischen Abschnitt 16b oder/und mit dem Behälterboden 20 ausgebildet oder insgesamt integral mit dem Behälterkörper 14 ausgebildet.
Der rohrförmige Fortsatz 22 dient, wie in den 3 bis 5 erkennbar ist, der möglichen Führung eines Stößels zur Öffnung des Behälterkörpers und zur Entnahme von Probeninhalt. Außerdem kann seine freie Stirnringfläche als Standfläche für den unter Beteiligung des Behälterkörper 14 gebildeten Probenbehälter dienen.
Der Behälterkörper 14 umfasst in dem in den Figuren dargestellten Beispiel einen steiferen Abschnitt 24 und einen wenigen steifen Abschnitt 26. Der steifere Abschnitt 24 ist in dem dargestellten Beispiel aus einem Werkstoff mit einem höheren Elastizitätsmodul gefertigt als der weniger steife Abschnitt 26. Zusätzlich oder alternativ können unterschiedliche Steifigkeiten auch durch unterschiedliche Wandstärken oder Verrippungen des jeweiligen Axialbereichs erzielt werden. Die beiden unterschiedlich steifen Abschnitte 24 und 26 können an ihren sich berührenden Verbindungsflächen miteinander verklebt sein.
Aufgrund der unterschiedlichen Steifigkeiten ist der weniger steife Abschnitt 26 mit geringerer Kraft verformbar als der steifere Abschnitt 24, so dass der steifere Abschnitt 24 zur Fixierung der Behälterkörperanordnung 10 oder des einzelnen Behälterkörpers 14 verwendet werden kann, während der weniger steife Abschnitt 26 durch Werkzeugangriff verformbar ist, um den Behälterkörper 14 zu öffnen und eine Probe 28 ganz oder teilweise zu entnehmen.
In 2 ist die Behälterkörperanordnung 10 mit daran angesiegelter Deckelanordnung 12 dargestellt. In den Probenaufnahmevolumina 16 befindet sich eine Probenflüssigkeit, die zu Erläuterungszwecken lediglich im äußerst linken Behälterkörper 14 als Probenflüssigkeit 28 dargestellt ist.
Die Deckelanordnung 12 ist an die einzelnen Behälterkörper 14 längs einer die Probenentnahmeöffnung 18 umgebenden Kreisbahn an einen einen Verbindungsbereich bildenden Randstegabschnitt 30 des Behälterkörpers 14 angesiegelt.
In 2 ist der halbe Verbindungsbereich, längs welchem ein Gegenverbindungsbereich 31 eines Deckelabschnitts 32 der Deckelanordnung 12 mit dem Verbindungsbereich oder Randstegabschnitt 30 und damit mit dem Behälterkörper 14 verbunden ist, strichliniert dargestellt. Eine Verbindung von Verbindungsbereich 30 mit dem Gegenverbindungsbereich 31, im vorliegenden Fall eine Siegelung, ist mit 34 bezeichnet. Radial innerhalb des Verbindungsbereichs 30 und des Gegenverbindungsbereichs 31 befindet sich, vom Gegenverbindungsbereich 31 vollständig umschlossen, ein Abdeckbereich 36 des Deckelabschnitts 32. Abdeckbereich 36 und Gegenverbindungsbereich 31 bilden gemeinsam einen Entweichbereich 38 des Deckelabschnitts 32, in welchem sich eine Sollberststelle 39 befindet, die bei Überschreiten einer Grenzberstspannung in der Deckelanordnung 12 birst. Die Sollberststelle 39 kann allgemein als Materialschwächung, etwa als Materialdünnstelle, in Dickenrichtung der Deckelanordnung 12 nicht vollständig durchgehende Perforation und dergleichen ausgestaltet sein.
Die Außenseite 12a der Deckelanordnung 12 soll zur besseren Erläuterung der vorliegenden Erfindung im Bezugszustand des Probenbehälters 42 eine virtuelle Begrenzungsfläche 40 des aus Deckelabschnitt 32 und Behälterkörper 14 gebildeten Probenbehälters 42 definieren. Diese virtuelle Begrenzungsfläche, definiert am unversehrten Probenbehälter 42, ist in 2 im Wesentlichen eben, wobei die Ebene der virtuellen Begrenzungsfläche 40 im Wesentlichen orthogonal zur Zeichenebene der 2 und orthogonal zur Rotationsachse R des Probenaufnahmevolumens 16 verläuft.
Jener Abschnitt der virtuellen Begrenzungsfläche 40, welche mit dem Entweichbereich 38 eines Deckelabschnitts 32 übereinstimmt, bildet einen Austrittsbereich 44 des Probenbehälters 42. Auch der Austrittsbereich 44 ist im vorliegenden Beispiel somit kreisförmig. Im Gegensatz zu dem Deckelabschnitt 32, der sich beim Öffnen des Probenbehälters 42 verformt, bleibt die durch die Außenseite 12a der Deckelanordnung 12 im Bezugszustand des Probenbehälters definierte virtuelle Begrenzungsfläche 40 unabhängig vom Zustand der Deckelanordnung 12 dort, wo sie sich im Bezugszustand des Probenbehälters 42 befindet.
In 3 ist dargestellt, wie ein Stößel 46 einer Probenentnahmevorrichtung längs der Rotationsachse R zur Probe 28 und zum Behälterboden 20 hin verlagert wird. Die Proben 28, die in flüssiger Form in die Probenaufnahmevolumina 16 der Behälterkörper 14 eingefüllt wurden, wurden zwischenzeitlich zur Aufbewahrung eingefroren und weisen in dem in 3 gezeigten Zustand eine Temperatur im Bereich von –80°C bis –130°C auf. Die Probe 28 ist daher in dem im vorliegenden Beispiel gezeigten Entnahmezeitpunkt als Festkörper zu betrachten. Die Aufbewahrung und die Entnahme der Probe 28 finden vozugsweise bei derselben Temperatur statt. Zumindest sollte die Entnahme der Probe 28 aus dem Probenbehälter 42 in einem Temperaturbereich von nicht mehr als 10 K über der Aufbewahrungstemperatur stattfinden. Maßgebend ist im Zweifelsfall die Temperatur der Probe 28.
In 4 ist eine Stellung dargestellt, bei welcher durch die axiale Bewegung des Stößels 46 zur Entnahmeöffnung 18 des Probenbehälters 42 hin die feste, tiefgefrorene Probe 28 solange gegen den Deckelabschnitt 32 gedrückt wurde, bis eine Spannung in der Sollberststelle 39 über eine Grenzberstspannung hinaus erhöht wurde, so dass die Sollberststelle 39 barst und der Deckelabschnitt 32 des in 4 gezeigten geöffneten Probenbehälters 42 zerstört ist.
Die Sollberststelle 39 lag dabei im Abdeckbereich 36, denn der Gegenverbindungsbereich 31 des Deckels, in welchem dieser mit dem als Randstegabschnitt ausgebildete Verbindungsbereich 30 des Behälterkörpers 14 verbunden ist, ist nach wie vor intakt. Die gefrorene und daher feste Probe 28 wird somit durch den Stößel 46 unter Zwischenanordnung des Behälterbodens 20 gegen die elastische Verformung des Behälterbodens 20 in axialer Richtung der Rotationsachse R durch den Austrittsbereich 44 der virtuellen Begrenzungsfläche 40 und durch die Probenentnahmeöffnung 18 in geradliniger Bewegung aus dem Probenaufnahmevolumen 16 ausgedrückt bzw. ausgeschoben.
In 5 ist ein Zustand gezeigt, bei welchem der gefrorene Probeninhalt 28 vollständig aus dem Probenaufnahmevolumen 16 des Behälterkörpers 14 der Behälterkörperanordnung 10 ausgeschoben ist. Die Verformung des Behälterbodens 20 durch den Stößel 46 ist durch dessen dünnere Wandstärke angezeigt. Die gefrorene Probe 28 kann in der in 4 oder in der in 5 gezeigten Stellung von einer externen Handhabungsvorrichtung, etwa einem Greifer, übernommen und weiteren Aufgaben zugeführt werden. Beispielsweise kann der Probeninhalt in einen weiteren Behälter verbracht und dort zur weiteren Analyse aufgetaut werden.
Selbstverständlich funktioniert die vorliegend beschriebene Probenentnahme auch mit flüssigem Probeninhalt. Dann sollte jedoch dafür Sorge getragen werden, dass jenseits des Austrittsbereichs 44 ein Auffangbehälter bereitgestellt ist, damit kein Probeninhalt beim Bersten des betreffenden Deckelabschnitts 32 verloren geht. Dies ist aufgrund des – je nach Ausgestaltung der Sollberststelle 39 – herrschenden Überdrucks im Probenaufnahmevolumen 16 gegenüber dem Druck der Außenumgebung möglich, da mit dem Bersten der Sollberststelle 39 dieser Überdruck schlagartig abgebaut wird.
Der vorliegend vorgestellte Probenbehälter 42 und die zugehörige Probenentnahmevorrichtung mit dem Stößel 46 gestatten einen hohen Automatisierungsgrad bei der Handhabung von aufbewahrten Proben und garantieren somit eine möglichst beeinträchtigungsfreie Handhabung von Proben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2012/0107811 A1 [0002, 0013]
WO 2006/079082 A2 [0012, 0013, 0013]

Claims

Probenbehälter (42) zur Aufbewahrung von flüssigen oder/und festen Proben (28), etwa zur Bereitstellung von Proben (28) für eine labortechnische Untersuchung, welcher bei Betrachtung eines unversehrten Bezugszustands des Probenbehälters (42) einen Behälterkörper (14) mit einer Probenentnahmeöffnung (18) und weiter einen mit dem Behälterkörper (14) verbundenen, die Probenentnahmeöffnung (18) verschließenden Deckel aufweist, wobei Behälterkörper (14) und Deckel (12, 32) im Bezugszustand ein Probenaufnahmevolumen (16) des Probenbehälters (42) vollständig umschließen, wobei ein Verbindungsbereich (30) des Behälterkörpers (14), welcher im Bezugszustand des Probenbehälters (42) mit einem Gegenverbindungsbereich (31) des Deckels (12, 32) verbunden ist, vollständig um die Probenentnahmeöffnung (18) umläuft, und wobei am Probenbehälter (42) im Bezugszustand eine Sollberststelle (39) derart vorgesehen und ausgebildet ist, dass sie bei Erhöhung einer in der Sollberststelle (39) wirkenden Spannung über eine Grenzberstspannung hinaus, welche bezüglich der bei bestimmungsgemäßer Probenaufbewahrung herrschenden Betriebsspannung erhöht ist, birst und dadurch eine Zugänglichkeit des Probenaufnahmevolumens (16) durch die Probenentnahmeöffnung (18) von außen bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollberststelle derart innerhalb eines vom Gegenverbindungsbereich (31) umschlossenen und den Gegenverbindungsbereich (31) umfassenden Entweichbereichs (38) des Deckels (12, 32) in oder/und an dem Deckel (12, 32) vorgesehen ist, dass a.) der Deckel (12, 32) im Entweichbereich (38) unter Aufgabe des Materialzusammenhangs von Deckelmaterial birst oder/und b.) dass der Deckel (12, 32) und der Behälterkörper (14) sich unter Fortfall wenigstens eines Abschnitts der im Bezugszustand zwischen Verbindungsbereich (30) und Gegenverbindungsbereich (31) bestehenden Verbindung wenigstens lokal voneinander lösen.
Probenbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (12, 32) eine Kunststofflage umfasst oder aus einer solchen gebildet ist, vorzugsweise ein Schichtkörper mit einer oder mehreren Lagen, insbesondere Kunststofflagen ist, wobei der Gegenverbindungsbereich (31) des Deckels (12, 32) an den Verbindungsbereich (30) des Behälterkörpers (14) aufgeklebt oder, bevorzugt, an diesen thermisch angesiegelt ist.
Probenbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (12, 32) eine Metallfolie, insbesondere Aluminiumfolie umfasst oder aus dieser gebildet ist.
Probenbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterkörper (14) einen steiferen Abschnitt (24) aufweist, welcher der Probenentnahmeöffnung (18) näher gelegen ist, vorzugsweise diese enthält, und einen weniger steifen Abschnitt (26) aufweist, welcher von der Probenentnahmeöffnung (18) weiter entfernt gelegen ist, vorzugsweise einen das Probenaufnahmevolumen (16) in einer Richtung von der Probenentnahmeöffnung (18) weg abschließenden Behälterboden (20) umfasst, wobei der steifere Abschnitt (24) einer Verformung, insbesondere einer Biegeverformung, durch Krafteinwirkung orthogonal zu einer von einem Rand der Probenentnahmeöffnung (18) eingefassten Öffnungsfläche in Richtung auf die Probenentnahmeöffnung (18) zu einen größeren Widerstand entgegensetzt als der weniger steife Abschnitt (26).
Probenbehälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der steifere Abschnitt (24) und der weniger steife Abschnitt (26) in einer Folgerichtung (R) aufeinander folgen und dass – bei Betrachtung in einer zur Folgerichtung (R) orthogonalen Schnittebene – der steifere Abschnitt (24) eine andere Querschnittskontur aufweist als der weniger steife Abschnitt (26), insbesondere eine dickere Wandstärke aufweist als der weniger steife Abschnitt (26) oder/und Verstärkungsrippen mit Verlaufskomponente in Folgerichtung (R) aufweist, oder/und dass der steifere Abschnitt (24) aus einem Material gebildet ist, das bei einer vorbestimmten Aufbewahrungstemperatur, etwa bei Raumtemperatur oder/und bei –80°C oder/und bei –90°C oder/und bei –130°C, oder in einem von –80 bis –130°C reichenden Temperaturbereich, einen höheren Elastizitätsmodul aufweist als das Material des weniger steifen Abschnitts (26).
Probenbehälter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der steifere Abschnitt aus Polyolefin, insbesondere aus Polyethylen gebildet ist oder/und dass der weniger steife Abschnitt Polyphenylenether oder/und Silikon umfasst oder aus Polyphenylenether oder/und Silikon gebildet ist.
Probenbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterkörper (14) wenigstens in einem Abschnitt rotationssymmetrisch oder prismatisch, vorzugsweise gleichmäßig prismatisch, besonders bevorzugt konisch oder/und zylindrisch ausgebildet ist.
Probenbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Probenentnahmeöffnung (18) entfernt gelegener Behälterboden (20) des Behälterkörpers (14), welcher das Probenaufnahmevolumen (16) in einer Richtung von der Probenentnahmeöffnung (18) weg begrenzt, von einem rotationssymmetrischen oder prismatischen, vorzugsweise gleichmäßig prismatischen, besonders bevorzugt konischen oder/und zylindrischen rohrförmigem Fortsatz (22) umgeben ist, welcher bevorzugt einstückig mit dem rotationssymmetrischen bzw. prismatischen Abschnitt des Behälterkörpers (14) ausgebildet ist.
Probenbehälteranordnung mit einer Mehrzahl von Probenbehältern (42) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche bevorzugt integral zusammenhängen, wobei die Probenentnahmeöffnungen (18) vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene liegen.
Probenbehälteranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, vorzugsweise alle, Probenentnahmeöffnungen (18) im Bezugszustand der Probenbehälteranordnung (42) von einer gemeinsamen, vorzugsweise einstückigen, Deckelanordnung (12) verschlossen sind, wobei jeder Probenentnahmeöffnung (18) ein anderer Deckelabschnitt (32) der Deckelanordnung (12) als der sie verschließende Deckel (12, 32) zugeordnet ist, wobei jeder Deckelabschnitt (32) einen Gegenverbindungsbereich (31) aufweist, welcher im Bezugszustand mit einem um die jeweilige Probenentnahmeöffnung (18) umlaufenden Verbindungsbereich (18) verbunden ist.
Probenbehälteranordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Rahmen aufweist, in welchen sie einsetzbar ist, wobei die Probenbehälteranordnung Verbindungsmittel, insbesondere Verrastungsmittel, zur Verbindung, insbesondere Verrastung, mit einem Gegenverbindungsmittel, insbesondere Gegenverrastungsmittel, des Rahmens aufweist.
Probenentnahmevorrichtung für einen oder/und mit einem Probenbehälter gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, insbesondere für eine oder/und mit einer Probenbehälteranordnung gemäß wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenentnahmevorrichtung eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme wenigstens eines Probenbehälters (42) aufweist, wobei sie weiter einen Stößel (46) aufweist, welcher an einen Behälterboden (20) des wenigstens eines Probenbehälters (14) von einer der Probenentnahmeöffnung (18) abgewandten Seite des Probenbehälters (42) her annäherbar und mit diesem zur Verformung wenigstens eines Abschnitts des wenigstens einen Probenbehälters (14) in mittelbaren oder unmittelbaren Kontakt bringbar ist.
Probenentnahmevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (46) in einer Ebene orthogonal zu seiner Annäherungsrichtung (R) an den wenigstens einen Probenbehälter (42) verlagerbar ist.
Probenentnahmevorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (46) sich längs einer Stößellängsachse (R) erstreckt und seine Annäherungsrichtung (R) an den wenigstens einen Probenbehälter (42) längs der Stößellängsachse (R) verläuft.
Verfahren zur Entnahme von Proben aus einem Probenbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder aus einer Probenbehälteranordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, vorzugsweise unter Verwendung einer Probenentnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, welches folgende Schritte aufweist: – Aufbewahren eines verschlossenen Probenbehälters, – Erhöhen der Spannung in der Sollberststelle über die Grenzberstspannung hinaus, – Entnahme des Probeninhalts nach Bersten der Sollberststelle, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Erhöhens der Spannung bei einer Temperatur ausgeführt wird, welche um nicht mehr als 10 K höher ist als die Aufbewahrungstemperatur der Probe.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Erhöhens der Spannung bei einer Umgebungstemperatur ausgeführt wird, die um nicht mehr als 10 K höher ist als die Umgebungstemperatur der Probe während ihrer Aufbewahrung.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbewahrungstemperatur der Probe oder/und die Umgebungstemperatur der Probe Raumtemperatur oder/und –80°C oder/und –90°C oder/und bei –130°C beträgt, oder in einem von –80 bis –130°C reichenden Temperaturbereich gelegen ist.