DE102017119841A1

DE102017119841A1 - Schlauchanordnung

Info

Publication number: DE102017119841A1
Application number: DE102017119841.5A
Authority: DE
Inventors: Claude Louis Marchand
Original assignee: Labomatic Instruments AG
Current assignee: Labomatic Instruments AG
Priority date: 2017-08-29
Filing date: 2017-08-29
Publication date: 2019-02-28
Also published as: EP3661650A1; US20200346216A1; JP2020531869A; WO2019042989A1

Abstract

Eine Schlauchanordnung umfasst zumindest zwei in zumindest einer Ebene in vordefinierten Abständen angeordnete Schläuche und eine die Schläuche in Längsrichtung umschließende Ummantelung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schlauchanordnung für Flüssigkeitshandhabungsvorrichtungen zur Verwendung bei der Analyse oder medizinischen Diagnose, z.B. bei der Flüssigkeitschromatographie.
Schläuche, die in den oben genannten Vorrichtungen für den Transport von Flüssigkeiten eingesetzt werden, müssen Durchmesser mit engen Toleranzen im Bereich von wenigen Hundertstel Millimetern aufweisen, um einen genau bemessenen Durchsatz der Flüssigkeiten zu gewährleisten, sie müssen chemisch beständig sein, um einer Vielzahl von Substanzen standzuhalten, sie müssen die Anlagerung von Rückständen und Keimen möglichst verhindern, um Anforderungen bezüglich Hygiene und Analysegenauigkeit gerecht zu werden, sie müssen robust sein, um in einer automatisierten Umgebung eine lange Standzeit zu haben, und sie müssen vom Monteur leicht zu verarbeiten und einzubauen sein, und dies alles zu einem günstigen Preis. Kunststoffe haben sich hierfür als geeignet erwiesen. Beispielhafte Materialien für solche Schläuche sind Polyetheretherketon (PEEK) oder Silikon oder Fluorpolymere, wie Tetrafluorethylen-Perfluorpropylen-Copolymer bzw. Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP).
Automatisierte Flüssigkeitshandhabungsvorrichtungen, sogenannte Liquid Handling Systeme, wie sie von der Anmelderin hergestellt und vertrieben werden, werden, rein beispielhaft, z.B. an Flüssigkeitschromatographen eingesetzt, um gleichzeitig unterschiedliche Fraktionen aus dem Chromatographen in verschiedene, in einem Array angeordnete Reagenzgläser oder Mikrotiterplatten einzubringen und auch wieder automatisiert aus diesen zu entnehmen. Die Flüssigkeitshandhabungsvorrichtung bewegt hierzu einen Abgabekopf mit mehreren Auslässen für die unterschiedlichen Fraktionen sukzessive über das Array der Reagenzgläser oder Mikrotiterplatten, und gibt die entsprechenden Fraktionen in die Teströhrchen hinein oder zieht sie daraus ab. Dazu werden bislang jeweils einzelne Schläuche für die jeweilige Fraktion von der Entnahmestelle an dem Flüssigkeitschromatographen zu der entsprechenden Stelle an dem Kopf der Flüssigkeitshandhabungsvorrichtung geführt. In der Regel sind dies 4 bis 8 Schläuche, die mehr oder weniger lose verlegt werden müssen, um der Bewegung des Abgabekopfes über dem Array folgen zu können.
Es ist jedoch mühsam, jeden Schlauch einzeln verlegen zu müssen. Außerdem muss genau darauf geachtet werden, dass sich die einzelnen Schläuche im Verlaufe der Bewegung des Abgabekopfes nicht gegenseitig behindern und möglicherweise in bewegliche Teile der Flüssigkeitshandhabungsvorrichtung gelangen und diese beschädigen oder selbst beschädigt werden.
Um dieses Problem zu lösen, sind Versuche unternommen worden, Schläuche mit mehreren Kanälen herzustellen. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass solche Schläuche nicht die Anforderungen bezüglich des exakten Querschnitts jedes einzelnen Kanals einhalten. Auch Versuche, einzelne Schläuche in Längsrichtung miteinander zu verbinden, waren aufgrund der zu verwendenden Materialien erfolglos.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schlauchanordnung, welche auf kostengünstige Weise eine verbesserte Anordnung von Schläuchen unter Beibehaltung der erforderlichen hohen Querschnittsgenauigkeit, aber mit verbesserter Handhabung zur Verfügung stellt, und ein Verfahren zu ihrer Herstellung zu schaffen.
Insbesondere soll das erfindungsgemäße Verfahren mit einer beliebigen Anzhl von Schläuchen anwendbar sein, d.h. von zwei bis 3, vier bis 8 oder noch mehr Schläuchen. Diese Aufgabe wird durch eine Schlauchanordnung nach Anspruch 1, eine Flüssigkeitshandhabungsvorrichtung nach Anspruch 9 und ein Verfahren zur Herstellung einer Schlauchanordnung nach Anspruch 10 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben, in diesen zeigt:

1 eine dreidimensionale Ansicht eines vorderen Endabschnitts einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchanordnung,
2 einen Querschnitt durch die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schlauchanordnung,
3 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchanordnung,
4 einen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchanordnung,
5 einen Querschnitt durch eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchanordnung,
6 einen Querschnitt durch eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchanordnung.

1 zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines vorderen Endabschnitts einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchanordnung 100. Der hintere Teil, in welchem die Schlauchanordnung 100 auf eine Rolle aufgewickelt ist, ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Eine solche Rolle kann 50 m Schlauch aufnehmen und eine Wickelbreite von 200 mm und einen Wickeldurchmesser von 250 mm haben. Die Schlauchanordnung 100 besteht aus vier in einer Ebene A angeordneten Schläuchen 120, die aus Kunststoff, wie etwa Polyetheretherketon (PEEK) oder Silikon oder Fluorpolymeren, zum Beispiel im vorliegenden Fall Tetrafluorethylen-Perfluorpropylen-Copolymer (FEP) hergestellt sind. Die Schläuche 120 sind einer Ummantelung 140 versehen. Das Material der Ummantelung 140; 240; 340; 440; 540 ist vorzugsweise Kunststoff, wie Polyurethan (PU) oder Polyvinylchlorid (PVC) oder Silikon, im vorliegenden Fall PVC mit einer Härte von 75 SH. A, so dass die Schlauchanordnung 100 insgesamt in etwa so flexibel wie die einzelnen Schläuche bleibt. Der vordere Teil der Ummantelung 140 ist entfernt, so dass die Schläuche 120 an ihrem vorderen Endabschnitt 122 freiliegen. An diesen freiliegenden Endabschnitten 120 können nicht dargestellte Fittinge beispielsweise durch Bördeln befestigt werden. Diese Fittinge ermöglichen dann den Anschluss der Schläuche z.B. an die Pipetten, um Flüssigkeiten durch die Schläuche hindurch aufnehmen und abgeben zu können.
2 zeigt einen Querschnitt durch die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schlauchanordnung 100. Die Schläuche 120 sind in einem definierten Abstand P voneinander angeordnet. Die Schläuche 120 weisen einen Innendurchmesser Di auf, der in einer praktischen Anwendung z.B. 2 mm mit einer Toleranz von +/- 5/100 mm beträgt. Der Außendurchmesser Da der Schläuche 120 beträgt z.B. 3 mm. Der Radius R_U der Ummantelung 14 beträgt etwa 2 mm, so dass die resultierende Dicke der Ummantelung etwa 0,5 mm beträgt.
Hergestellt wird die Schlauchanordnung 100 der 1 und 2 indem vier Schläuche 120 von nebeneinander angeordneten Schlauchrollen abgewickelt und in einem definierten Abstand P zueinander nebeneinander in ein Extrusionswerkzeug eingelegt werden. Die Schlauchrollen können zum Beispiel jeweils eine aufgerollte Schlauchlänge von 250m, 500m, 1000m oder mehr tragen. Die die Ummantelung bildende Kunststoffmasse wird in einen zwischen den Schläuchen 120 und dem Extrusionswerkzeug gebildeten Hohlraum eingespritzt, während gleichzeitig die Schläuche 120 durch das Werkzeug hindurch gezogen werden und damit als Dorne dienen. Die das Werkzeug verlassenden Schläuche 120 mit der darauf befindlichen Ummantelungsschicht 140 werden wiederum nach Abkühlung als die gewünschte Schlauchanordnung 100 auf eine Rolle aufgewickelt.
Im Fall der Ausführungsform von Schlauchanordnung 100 gemäß den 1 und 2 ist die Außenkontur der Schlauchanordnung 100 gewählt, so dass Vertiefungen der Wellen gegebenenfalls in Erhebungen einer Schleppkette passen, mit welcher Flüssigkeitshandhabungsvorrichtungen häufig ausgestattet sind, um Schläuche und Daten- und Stromkabel flexibel und geschützt zu einem sich bewegenden Abgabekopf zu führen. Die Schlauchanordnung 100 wird damit sicher an der Schleppkette geführt und es besteht nicht mehr die Gefahr, dass einzelne Schläuche in die Mechanik der Flüssigkeitshandhabungsvorrichtung gelangen. Die Schleppkette kann sogar durch die Schlauchanordnung 100 ersetzt werden, da die Ummantelung 140 die Funktion der Führung und des Schutzes der Schläuche 120 übernimmt.
Zur Konfektionierung der zu verbauenden Schlauchanordnung 100 wird eine gewünschte Länge der Schlauchanordnung 100 von der Rolle abgezogen und abgeschnitten. Die Enden der Schlauchanordnung 100 werden für den Anschluss von Fittingen vorbereitet, indem die Ummantelung 140 ein paar Zentimeter von den jeweiligen Enden der abgeschnittenen Schlauchanordnung 100 bis zum Außendurchmesser Da der darin befindlichen Schläuche 120 eingeschnitten wird und dann die Ummantelung 140 vom Ende der Schlauchanordnung 100 bis zum Einschnitt in der Ummantelung 140 über die Schläuche 120 hinweg abgezogen wird. Nun liegen Endabschnitte 122 der Schläuche 120 frei, die in gewünschter Weise mit Fittingen versehen werden können. Dazu können beispielsweise die Schlauchendabschnitte 122 durch Gewindemuffen geführt und umgebördelt werden.
3 zeigt einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchanordnung 200 aus vier nebeneinander in einer Ebene A angeordneten Schläuchen 220 und einer Ummantelung 240. Hier ist die Ummantelung 240 nicht überall gleich dick, aber es ist eine glatte Außenkontur ohne Vertiefungen vorgesehen, die je nach gewünschtem Anwendungsfall vorteilhaft sein kann.
4 zeigt einen Querschnitt durch eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchanordnung 300 aus drei nebeneinander in einer Ebene A angeordneten Schläuchen 320 und einer Ummantelung 340. Die Ummantelung 340 bildet zwischen den einzelnen Schläuchen 320 und an der Seite der äußersten Schläuche Stege 346, 348. Über die Stege 346 zwischen den Schläuchen 320 kann ein gewünschter Abstand P2 zwischen den Schläuchen 320 hergestellt werden. So kann über die Stege 346 der Abstand zwischen den Schläuchen 320 vergrößert werden, so dass mehr Raum für an die Schläuche zu befestigen Fittinge vorhanden ist und ein definierter Abstand zwischen den Fittingen sichergestellt wird, ohne dass die Schläuche 320 voneinander weggebogen werden müssen.
5 zeigt einen Querschnitt durch eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchanordnung 400, die ähnlich wie die Schlauchanordnung 300 der 4 aufgebaut ist. Wieder sind drei Schläuche 420 in einer Ebene angeordnet und mit einer Ummantelung 440 ummantelt. Die Ummantelung 440 bildet randseitige Stege 448 und zentrale Stege 446 zwischen den einzelnen Schläuchen 420 und besteht aus zwei Ummantelungshälften 442, 444, die an einer Trennlinie T aneinander anliegen, die die Ebene bildet, in der die drei Schläuche 420 angeordnet sind.
Zur Herstellung dieser Schlauchanordnung werden die Schläuche 420 nebeneinander in die untere Ummantelungshälfte 442 eingelegt und die obere Ummantelungshälften 444 wird aufgesetzt. Für die Verbindung der Ummantelungshälften 442 besteht je nach Materialwahl die Möglichkeit der Verklebung an der Trennlinie T, so dass auf eine oder beide berührt Flächen der Ummantelungshälften 442, 444 Klebstoff aufgetragen werden muss, bevor die beiden Hälften zusammengebracht werden, oder die Möglichkeit der Verschweißung z.B. über Ultraschall, wenn das Material der Ummantelung schweißbar ist. Die Sonotroden der Ultraschallschweißvorrichtung werden in diesem Fall auf die Stege 446, 448 aufgesetzt oder als Rollsonotroden über die Stege 446, 448 gerollt.
6 zeigt einen Querschnitt durch eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schlauchanordnung 500, die aus sieben Schläuchen 520 und einer Ummantelung 540 besteht. Die Schläuche 520 sind in diesem Fall aber nicht nur in einer Ebene A nebeneinander angeordnet, sondern zusätzlich in zwei weiteren Ebenen B und C.
Es ist anzumerken, dass es für den Anschluss der einzelnen Schläuche bei der Montage vorteilhaft sein kann, wenn diese eine individuelle Farbe oder Kodierung aufweisen, um die Zuordnung der jeweiligen Enden zu gewährleisten.
Bezugszeichenliste

A, B, C: Ebene
Di: Schlauchinnendurchmesser
Da: Schlauchaußendurchmesser
R_U: Radius Ummantelung
P, P2: Schlauchabstand
T: Trennlinie
100; 200; 300; 400; 500: Schlauchanordnung
120; 220; 320; 420; 520: Schlauch
122: Endabschnitt
140; 240; 340; 440; 540: Ummantelung
346, 348; 446, 448: Stege

Claims

Schlauchanordnung (100; 200; 300; 400; 500), umfassend zumindest zwei in zumindest einer Ebene (A) in vordefinierten Abständen (P) angeordnete Schläuche (120; 220; 320; 420; 520), und eine die Schläuche (120; 220; 320; 420; 520) in Längsrichtung umschließende Ummantelung (140, 240, 340, 440, 540).
Schlauchanordnung (100; 200; 300; 400; 500) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schläuche (120; 220; 320; 420; 520) aus Kunststoff, wie etwa Polyetheretherketon (PEEK) oder Silikon oder Fluorpolymeren, z.B. Tetrafluorethylen-Perfluorpropylen-Copolymer (FEP) hergestellt sind, und die Ummantelung (140; 240; 340; 440; 540) aus Kunststoff, wie Polyurethan (PU) oder Polyvinylchlorid (PVC) oder Silikon, hergestellt ist.
Schlauchanordnung (100; 200; 300; 400; 500) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (140; 240; 340; 440; 540) durch Extrusion um die Schläuche (120; 220; 320; 520) herum mittels eines Extrusionswerkzeugs oder durch Vergießen der Schläuche (120; 220; 320; 520) mittels Spritzguss oder durch Verbinden zweier Ummantelungshälften (442, 444) unter Zwischenlager der Schläuche (420) mittels Verkleben, Ultraschallschweißen oder dgl. hergestellt ist.
Schlauchanordnung (100; 200; 300; 400; 500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Endabschnitte (122) der Schläuche (120) durch Einschneiden der Ummantelung (140) bis zum Außendurchmesser der Schläuche (120) und Abziehen der dadurch abgetrennten Endabschnitte der Ummantelung von den Endabschnitten (122) der Schläuche (120) freilegbar sind.
Schlauchanordnung (100; 200; 300; 400; 500) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an den Endabschnitten (122) der Schläuche (120) Fittinge anbringbar sind.
Schlauchanordnung (100; 200; 300; 400; 500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Schläuche (120; 220; 320; 420; 520) der Schlauchanordnung (100; 200; 300; 400; 500) eine individuelle Farbe oder Kodierung aufweisen.
Schlauchanordnung (100; 200; 300; 400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur der Ummantelung (140; 240; 340; 440) mit den darin befindlichen Schläuchen (120; 220; 320; 420) derart eingerichtet ist, dass diese die Außenkontur einer Schleppkette ergänzt, welche in Verbindung mit der Schlauchanordnung (100; 200; 300; 400) an einer Flüssigkeitshandhabungsvorrichtung zur Verwendung bei der Analyse oder medizinischen Diagnose, wie etwa der Flüssigkeitschromatographie, eingesetzt wird.
Schlauchanordnung (100; 200; 300; 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlauchanordnung (100; 200; 300; 400) eine Schleppkette ersetzt, welche an einer Flüssigkeitshandhabungsvorrichtung zur Verwendung bei der Analyse oder medizinischen Diagnose, z.B. bei der Flüssigkeitschromatographie, eingesetzt wird.
Flüssigkeitshandhabungsvorrichtung zur Verwendung bei der Analyse oder medizinischen Diagnose, z.B. einem Flüssigkeitschromatographen, mit einer Schlauchanordnung (100; 200; 300; 400; 500) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Verfahren zum Herstellen einer Schlauchanordnung (100; 200; 300; 400; 500), das die folgenden Schritte umfasst: - Bereitstellen von zumindest zwei Schläuchen (120; 220; 320; 420; 520) aus Kunststoff, wie etwa Polyetheretherketon (PEEK) oder Silikon oder Fluorpolymeren, z.B. Tetrafluorethylen-Perfluorpropylen-Copolymer (FEP), in zumindest einer Ebene ausgehend von einer Schlauchrolle oder Schlauchzuschnitten, - Ummanteln der bereitgestellten Schläuche (120; 220; 320; 520) mit einer Ummantelung aus Kunststoff, wie Polyurethan (PU) oder Polyvinylchlorid (PVC) oder Silikon, durch Extrudieren in einem Extrusionswerkzeug oder durch Spritzgießen in einer Spritzgussform oder Einbetten der Schläuche (420) in zwei Ummantelungshälften (442, 444) und anschließendes Verkleben oder Verschweißen der Ummantelungshälften (442, 444).