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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Probengefäß mit mindestens einer Probenkammer und mindestens einem Messaufnehmer und eine Messelektronik zum Betreiben des Messaufnehmers.
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Es ist bekannt, Probengefäßen, wie etwa Multiwellplatten, Petrischalen, Erlenmeyerkolben etc., Messaufnehmer zuzuordnen, um Parameter der Probe zu messen, beispielsweise Temperatur, Impedanz und dergleichen mehr. Bei den Proben kann es sich dabei unter anderem um biologische Proben handeln, wie etwa Zellen, aber auch Proben anderer Art, etwa chemische Proben.
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In der Regel werden hierfür separate, mit der Messelektronik über Kabelverbindungen dauerhaft verbundene Messaufnehmer von dem jeweiligen Anwender in der Probenkammer des Probengefäßes positioniert und ausgerichtet. Anschließend kann die Messung durchgeführt werden. Nach Abschluss der Messung wird die Messelektronik mitsamt Messaufnehmer wieder entnommen und entfernt.
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Nachteilig hierbei ist unter anderem, dass in dieser Konstellation eine kontinuierliche Erfassung von Messergebnissen der Probe im Laboralltag schwierig umzusetzen ist. Denn um beispielsweise das Probengefäß, den Messaufnehmer und die Messelektronik sicher in einem Labor von einem Ort zu einem anderen Ort transportieren zu können, wie es häufig vorkommt, wird aufgrund der dauerhaften Kabelverbindung von Messaufnehmer und Messelektronik einerseits und der Tatsache, dass die Messelektronik separat neben dem Probengefäß platziert wird andererseits, in der Regel der Messaufnehmer zunächst aufwendig von dem Probengefäß getrennt und zusammen mit der Messelektronik separat transportiert.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Probengefäß und eine Messelektronik anzugeben, mit der in einfacher Weise auch bei häufigen Ortswechseln der Probengefäße eine kontinuierliche Erfassung von Messwerten von in den Probengefäßen enthaltenen Proben möglich ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung aus einem Probengefäß und einer Messelektronikeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiter wird die Aufgabe gelöst mit einem Probengefäß und einer Messelektronikeinheit für eine solche Anordnung mit den Merkmalen der Ansprüche 22 bzw. 24.
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Demensprechend verfügt eine solche Anordnung zum einen über ein Probengefäß, das mindestens eine Probenkammer zur Aufnahme einer Probe aufweist, einen lösbar oder unlösbar mit dem Probengefäß, insbesondere bei Herstellung des Probengefäßes verbundenen, elektrisch betriebenen Messaufnehmer, mit dem mindestens ein insbesondere biologischer, chemischer und/oder physikalischer Parameter einer in der Probenkammer befindlichen Probe messbar ist, sowie mindestens zwei (elektrische) Kontaktelemente, die über mit dem Probengefäß verbundene elektrische Leitungen mit dem Messaufnehmer verbunden sind. Weiter verfügt die Anordnung über eine Messelektronikeinheit zum Betreiben des Messaufnehmers und zur drahtlosen Weiterleitung (über elektromagnetische Wellen, wie etwa WLAN etc.) von Messsignalen des Messaufnehmers an eine entfernte Empfangseinheit, wobei die Messelektronikeinheit lösbar elektrisch mit den beiden Kontaktelementen des Probengefäßes verbunden ist und wobei die Messelektronikeinheit, insbesondere durch Befestigung eines oder des Gehäuses derselben an dem Probengefäß, lösbar an dem Probengefäß befestigt ist.
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Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, eine Messelektronikeinheit, die die notwendigen Bauteile aufweist, um Messvorgänge mittels eines an diese angeschlossenen Messaufnehmers durchführen zu können, unmittelbar an einem einen Messaufnehmer aufweisenden Probengefäß lösbar zu befestigen und dabei zugleich eine lösbare elektrische Verbindung zwischen der Messelektronikeinheit und dem Messaufnehmer des Probengefäßes zu schaffen.
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Hierdurch wird unter anderem die Möglichkeit geschaffen, die Anordnung aus Probengefäß und Messelektronikeinheit in einfacher und sicherer Weise als kompakte Gesamteinheit von einem ersten Ort zu einem anderen Ort zu verbringen, ohne den Messaufnehmer und/oder die Messelektronikeinheit von dem Probengefäß trennen zu müssen. Hierdurch kann ermöglicht werden, die Messungen an der Probe an dem anderen Ort quasi nahtlos weiterführen zu können. Auf diese Weise könnte die Probe an verschiedenen Orten in demselben Probengefäß verschiedenen Prozessen oder Maßnahmen unterworfen werden, während die Messungen an der Probe (kontinuierlich oder periodisch) weitergeführt und die Messergebnisse bzw. Messsignale beispielsweise an eine zentrale Empfangseinheit übersandt und einer weiteren Auswertung zugeführt werden können.
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Indem die Befestigung der Messelektronikeinheit an dem Probengefäß genauso wie die elektrische Verbindung zwischen dem Messaufnehmer und der Messelektronikeinheit lösbar ausgeführt ist, ist es zudem denkbar, Probengefäße mit Messaufnehmern beispielsweise als Einwegartikel bereitzustellen, die nach der Verwendung separat entsorgt werden können, sodass diese nicht notwendigerweise aufwändig gereinigt werden müssten. Die (kostenintensivere) Messelektronikeinheit dagegen kann dann nach der Verwendung von dem Probengefäß gelöst und für ein anderes Probengefäß eingesetzt werden.
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Vorzugsweise kann die Messelektronikeinheit an die Kontaktelemente des Probengefä-ßes angepasste Kontaktelemente aufweisen, die jeweils mit einem der Kontaktelemente des Probengefäßes zur Bildung der elektrisch leitenden Verbindung in Berührung gebracht sind bzw. bei Verbindung dieser Bauteile in Berührung gebracht werden.
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Dabei kann die lösbare elektrische Verbindung zwischen dem jeweiligen Kontaktmittel des Probengefäßes und dem jeweiligen Kontaktmittel der Messelektronikeinheit jeweils, insbesondere unter Anlage aneinander, auf einem Form- und/oder Kraftschluss zwischen den Kontaktelementen beruhen. Denkbar ist aber auch, dass die Kontaktmittel jeweils ohne einen solchen Form- bzw. Kraftschluss nur aneinander anliegen.
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In einer besonders wichtigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Konzepts kann der Messaufnehmer Teil eines lösbar oder unlösbar mit dem Probengefäß verbundenen, vorzugsweise mehrere Messaufnehmer aufweisenden Foliensensors sein. Foliensensoren sind im Stand der Technik bekannt und sind besonders kostengünstig herzustellen. Der jeweilige Foliensensor kann dabei beispielsweise während der Herstellung des Probengefäßes mit dem Probengefäß verbunden werden, sodass der Verbindungsvorgang mit anderen Worten in den Herstellungsprozess des Probengefäßes integriert wird. Denkbar ist aber auch, den Foliensensor nachträglich mit dem Probengefäß zu verbinden bzw. diesen daran anzubringen. Beispielsweise könnte dies ein Anwender übernehmen, der den Foliensensor unmittelbar vor der Verwendung desselben vor Ort in einem Labor anbringt.
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Vorzugsweise kann dabei der Foliensensor, insbesondere eine großflächige Seite des Foliensensors, den Boden des Probengefäßes bilden.
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Dies insbesondere derart, dass der Foliensensor, insbesondere ein den Messaufnehmer umfassender Bereich des Foliensensors (bzw. der vorgenannten großflächigen Seite desselben) den Boden der vorzugsweise nach oben offenen Probenkammer bildet, sodass eine in der Probenkammer befindliche Probe auf dieser Seite des Foliensensors sitzen würde bzw. dieser zugewandt wäre und der Messaufnehmer die Probe kontaktieren kann.
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Was das Probengefäß betrifft, so kann es einen bevorzugt spritzgegossenen Probengefäßkörper aus Kunststoff oder einen Probengefäßkörper aus Glas aufweisen, in dem dann die (mindestens eine) Probenkammer gebildet ist.
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Der Foliensensor kann dann unlösbar oder lösbar an dem Probengefäßkörper des Probengefäßes angebracht sein, insbesondere an dessen Unterseite, vorzugsweise - wie oben angedeutet - unter Bildung des Bodens der Probenkammer.
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Denkbar ist alternativ auch, dass der Probengefäßkörper des Probengefäßes unmittelbar aus einem Foliensensor mit Messaufnehmer geformt ist. So könnte der den Probengefäßkörper bildende Foliensensor etwa in einem Thermoformprozess zu dem Probengefäßkörper geformt werden.
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Das Probengefäß kann im Übrigen mehrere separate Probenkammern aufweisen, von denen jeder ein eigener Messaufnehmer zugeordnet ist, insbesondere jeweils ein Messaufnehmer des mehrere Messaufnehmer aufweisenden, vorzugsweise dabei jeweils den Boden der jeweiligen Probenkammer bildenden, Foliensensors.
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Naturgemäß kann dabei dann der Boden jeder dieser Probenkammern des Probengefä-ßes durch den Foliensensor gebildet sein, insbesondere jeweils durch einen jeweiligen Bereich des Foliensensors (bzw. der entsprechenden großflächigen Seite desselben), in dem sich jeweils ein Messaufnehmer befindet, sodass dieser dann eine in der Probenkammer befindliche Probe kontaktieren kann.
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Die eine, die mehreren oder jede Probenkammer kann im Übrigen (jeweils) durch einen Hohlraum gebildet sein, der sich unter Bildung einer (jeweiligen) Öffnung der Probenkammer in einer Außenseite des Probenkörpers, insbesondere in einer Außenseite eines/des Bodens des Probenkörpers, durch den Probenkörper hindurch bis zu dieser Außenseite erstreckt, wobei diese (jeweilige) Öffnung der Probenkammer in der Außenseite des Probenkörpers durch den Foliensensor flüssigkeitsdicht überdeckt ist.
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Dabei kann der Foliensensor an dieser Außenseite des Probenkörpers lösbar befestigt sein, insbesondere mittels lösbarem Klebstoff, oder unlösbar. Der Foliensensor kann dann diese Außenseite des Probenkörpers teilweise oder vollständig überdecken, insbesondere unter Überdeckung sämtlicher Probenkammeröffnungen in dieser Außenseite.
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Im Übrigen kann der Foliensensor, insbesondere eine großflächige Seite desselben, bevorzugt eine von der Außenseite des Probenkörpers abgewandte Seite desselben, eine Außenseite des Probengefäßes selbst bilden.
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Was die Messelektronikeinheit aufweist, so kann diese einen AD-Wandler aufweisen zum Wandeln von analogen Signalen des Messaufnehmers in digitale Signale und/oder eine Sendeeinheit zum drahtlosen Senden von Signalen, insbesondere des Messaufnehmers an eine entfernte Empfangseinheit, insbesondere mittels Funk, und/oder einen elektronischen Mikrochip.
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Was das Probengefäß betrifft, so kann es eine das Probengefäß eindeutig identifizierende ID-Kennung aufweisen, insbesondere einen Data-Matrixcode.
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Die Messelektronikeinheit kann dann in diesem Zusammenhang eine Erfassungseinrichtung zur automatischen, insbesondere drahtlosen Erfassung dieser ID-Kennung aufweisen, sodass diese ID-Kennung automatisch eingelesen wird, wenn die Messelektronik mit dem Probengefäß verbunden wird.
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Zur oben bereits erwähnten, lösbaren Befestigung der Messelektronikeinheit an dem Probengefäß kann mindestens ein an der Messelektronikeinheit, insbesondere an dessen Gehäuse, angeordnetes Verbindungsmittel mit dem Probengefäß zusammenwirken, insbesondere mit einem an dem Probengefäß angeordneten Verbindungsmittel, bevorzugt unter Bildung eines lösbaren Form- und/oder Reibschlusses.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass das Probengefäß einen Aufnahmebereich aufweist, in dem die Kontaktelemente angeordnet sind und in den die Messelektronikeinheit eingepasst ist. Dies insbesondere derart, dass keine Außenseite der Messelektronikeinheit, insbesondere keine Außenseite eines oder des Gehäuses der Messelektronikeinheit, gegenüber den an den Aufnahmebereich angrenzenden Außenseiten des Probengefäßes nach außen vorsteht.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass die Messelektronikeinheit ein oder mehrere Sensoren aufweist zur Messung von einem oder mehreren Parametern der Umgebung der Messelektronikeinheit, insbesondere der Temperatur, der Bewegung, der Feuchtigkeit und/oder des Drucks des die Messelektronikeinheit umgebenden (gasförmigen) Mediums, insbesondere der umgebenden Luft, und/oder der Umgebungshelligkeit. Dabei können der eine oder die mehreren Sensoren an einem oder dem Gehäuse der Messelektronikeinheit angeordnet sein und/oder mit diesem verbunden sein und/oder innerhalb des Gehäuses angeordnet sein.
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Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie aus den beigefügten Zeichnungen.
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Darin zeigt:
- 1 ein Probengefäß sowie einen Foliensensor des Probengefäßes einer erfindungsgemäßen Anordnung in einer Explosionsdarstellung, mit Blick von schräg unten,
- 2 das Probengefäß und den Foliensensor in einer Explosionsdarstellung, mit Blick von schräg oben,
- 3 eine Darstellung analog zur 1, allerdings mit an dem Probengefäß befestigtem Foliensensor,
- 4 eine Darstellung analog zur 2, ergänzt um eine Messelektronik-Einheit für das Probengefäß der erfindungsgemäßen Anordnung, und zwar in einem Zustand, in dem die Messelektronik-Einheit nicht mit dem Probengefäß verbunden ist,
- 5 eine Darstellung analog zur 4, allerdings in einem an dem Probengefäß befestigten Zustand der Messelektronik-Einheit.
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In den Figuren ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Probengefäßes 10 und einer Messelektronik-Einheit 11 gezeigt, die zusammen eine bzw. die erfindungsgemäße Anordnung bilden.
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Das Probengefäß 10 ist skizzenhaft als vorliegend quaderförmiger Block dargestellt, in dem einzelne, voneinander beabstandete Probenkammern 12 angeordnet sind. Die Probenkammern 12 dienen zur Aufnahme von Proben, wie etwa biologischen Proben, zum Beispiel Zellen oder dergleichen. Es können aber auch verschiedenste andere Arten von Proben verwendet werden. Auf die Art der Proben kommt es erfindungsgemäß nicht an.
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Im vorliegenden Fall sind die Probenkammern 12 hohlzylindrische, von einer Oberseite 14a zu einer Unterseite 14b durchgehende Ausnehmungen in einem Probengefäßkörper 13 des Probengefäßes 10. Diese Ausnehmungen erstrecken sich demnach vorliegend von der Oberseite 14a des Probengefäßkörpers 13 bis zu der Unterseite 14b. Es versteht sich, dass die Probenkammern 12 auch anders ausgebildet sein können. Denkbar ist es beispielsweise auch, dass das Probengefäß 10 nur eine Probenkammer 12 aufweist.
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Jeder Probenkammer 12 ist ein eigener, elektrisch betriebener Messaufnehmer 15 zugeordnet, der ein oder mehrere Parameter einer in der jeweiligen Probenkammer 12 befindlichen Probe erfassen kann. Dies können verschiedenste Arten von biologischen, chemischen und/oder physikalischen Parameter sein, auf die genaue Art derselben kommt es nicht an. Beispielsweise könnte die Temperatur oder die Impedanz der Probe gemessen werden.
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Vorliegend sind die einzelnen, in einem Raster angeordneten Messaufnehmer 15 Teil eines Foliensensors 16.
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Der Foliensensor 16 verfügt über einen Folienzuschnitt 17, insbesondere aus zwei oder mehr miteinander verbundenen Lagen, mit dem elektrische Leitungen bzw. Leiterbahnen 18 verbunden sind. Diese können in bekannter Art beispielsweise zwischen zwei Folienlagen eingebettet sein.
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Mit den Leiterbahnen 18 sind vorliegend als Kontaktflächen ausgebildete, elektrische Kontaktelemente 19 des Foliensensors 16 verbunden.
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Jedem Messaufnehmer 15 sind jeweils zwei Kontaktelemente 19 zugeordnet.
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Der gesamte Foliensensor 16 ist mittels lösbarem Klebstoff an der Unterseite 14b des Probengefäßkörpers 13 befestigt. Er bildet dabei im vorliegenden Fall den Boden bzw. eine Außenseite des Probengefäßes 10, vgl. bis . (im befestigten Zustand der Folie).
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Der Foliensensor 16 ist derart ausgebildet und an der Unterseite 14b des Probengefäßkörpers 13 angeordnet, dass jeder Probenkammer 12 jeweils ein Messaufnehmer 15 der Mehrzahl der Messaufnehmer 15 des Foliensensors 16 zugeordnet ist.
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Dabei bildet jeweils ein entsprechender Teilbereich des Foliensensors 16, in dem der jeweilige Messaufnehmer 15 angeordnet ist, jeweils den Boden der ihm zugeordneten Probenkammer 12.
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Der Foliensensor 16 kann alternativ auch mit nicht lösbarem bzw. dauerhaftem Klebstoff an der Unterseite 14b befestigt sein.
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Im befestigten Zustand des Foliensensors 16 sind die Kontaktelemente 19 in einem Installations- oder Aufnahmebereich 20 des Probengefäßes 10 angeordnet, der einen Ausschnitt bzw. eine Ausnehmung in dem quaderförmigen Probengefäß 10 bildet.
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In diesem Aufnahmebereich 20 kann die Messelektronik-Einheit 11 insbesondere form- und/oder reibschlüssig mit dem Probengefäß 10 bzw. dem Probengefäßkörper 13 verbunden werden.
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Konkret wird die Messelektronik-Einheit 11 in diesem Aufnahmebereich 20 an dem Probengefäß 10 bzw. dem Probengefäßkörper 13 befestigt. Beispielsweise mittels nicht explizit dargestellter Clipverbindungen, aufeinander abgestimmter Verbindungsschienen oder verschiedener anderer Verbindungsmittel, die das Probengefäß 10/der Probengefäßkörper 13 und/oder die Messelektronik-Einheit 11 aufweisen können.
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Diese Befestigung erfolgt so, dass die Messelektronik-Einheit 11 lösbar an dem Probengefäß 10 befestigt werden kann.
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Bei der Befestigung werden jeweils nicht explizit dargestellte, elektrische Kontaktelemente der Messelektronik-Einheit 11 zur Bildung einer jeweiligen elektrischen Verbindung mit zugeordneten Kontaktelementen 19 des Probengefäßes 10 bzw. des Foliensensors 16 des Probengefäßes 10 jeweils in eine elektrisch-leitende Verbindung gebracht.
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Im vorliegenden Fall ist die Messelektronik-Einheit 11, nämlich das Gehäuse 21 desselben, auf die Abmessungen des Aufnahmebereichs 20 abgestimmt, und zwar derart, dass keine Außenseite des Gehäuses 21 gegenüber den an den Aufnahmebereich 20 angrenzenden Außenseiten des Probengefäßes 10 nach außen hervorsteht. Hierdurch wird eine besonders kompakte Gesamteinheit aus Probengefäß 10 und Messelektronik-Einheit 11 geschaffen.
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Die Messelektronik-Einheit 11 dient zum Betreiben der Messaufnehmer 15 und zum drahtlosen Senden der von den Messaufnehmern 15 stammenden Messsignale, die bei Messung der entsprechenden Parameter der Probe entstehen, an eine entfernte Empfangseinheit (nicht dargestellt). Die Messsignale können dabei gegebenenfalls in aufbereiteter Form übersandt werden.
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So kann die Messelektronik-Einheit 11 über einen IC und einen Analog/ Digital(AD)-Wandler verfügen. Im Messbetrieb kann dann die Messelektronik-Einheit 11 analoge Messsignale der Messaufnehmer 15 empfangen, diese in digitale Signale wandeln und drahtlos an die entfernte Empfangseinheit senden.
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Die entfernte Empfangseinheit kann dabei beispielsweise Teil einer Computereinrichtung sein, die eine Auswerteeinrichtung umfasst, mit der die empfangenen Messsignale in bekannter Weise ausgewertet werden.
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Die Messelektronik-Einheit 11 kann zum Übersenden der drahtlosen Signale beispielsweise ein entsprechendes Funkmodul aufweisen (WLAN/Bluetooth etc.). Die Messelektronik-Einheit 11 kann natürlich zusätzlich auch einen entsprechenden Empfänger für den Empfang drahtloser Signale aufweisen, beispielsweise zum Empfangen von Signalen, die zur Steuerung der Messelektronik-Einheit 11 dienen.
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Die Messelektronik-Einheit 11 verfügt des Weiteren über ein eigenes Energieversorgungsmodul, beispielsweise eine Batterie oder einen Akkumulator, mit dem die stromverbrauchenden Bauteile der Messelektronik-Einheit 11 und gegebenenfalls die Messaufnehmer 15 des Foliensensors 16 mit elektrischem Strom versorgt werden können.
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Alternativ ist aber auch denkbar, eine separate Stromversorgungseinheit, beispielsweise einen elektrischen Transformator, vorzusehen, mit der die Messelektronik-Einheit 11 über elektrische Kabelleitungen verbunden ist.
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Nach Abschluss des Messbetriebs können sowohl der lösbar befestigte Foliensensor 16 als auch die lösbar befestigte Messelektronik-Einheit 11 von dem Probengefäßkörper 13 gelöst werden, so dass der Probengefäßkörper 13 entweder auf einfache Weise gereinigt werden kann oder - sofern er als Einwegartikel ausgebildet ist - entsorgt werden kann. Insbesondere die (teure) Messelektronik-Einheit 11 kann allerdings weiterverwendet werden für ein anderes Probengefäß 10 gleicher oder ähnlicher Bauart.
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Der Foliensensor 16 wird nach dem Lösen von dem Probengefäß 10 in der Regel ebenfalls entsorgt. Denkbar ist aber, auch den Foliensensor 16 weiterzuverwenden und diesen an einem anderen Probengefäßkörper 13 anzubringen.
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Die Messelektronik-Einheit 11 selbst kann im Übrigen auch ein oder mehrere Sensoren aufweisen zur Messung von einem oder mehreren Parametern der Umgebung, in der sich die Anordnung aus Probengefäß 10 und Messelektronik-Einheit 11 jeweils befindet. Beispielsweise könnte die Umgebungstemperatur, die Feuchtigkeit des die Anordnung umgebenden Mediums, der Druck desselben (Luftdruck), die Umgebungshelligkeit etc. durch die Sensoren der Messelektronik-Einheit 11 gemessen werden.
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Wie der Fachmann erkennt, sind verschiedenste Varianten der Ausbildung der Messelektronik-Einheit 11 und des Probengefäßes 10 denkbar, ohne das erfinderische Konzept zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Probengefäß
- 11
- Messelektronik-Einheit
- 12
- Probenkammer
- 13
- Probengefäßkörper
- 14a
- Oberseite
- 14b
- Unterseite
- 15
- Messaufnehmer
- 16
- Foliensensor
- 17
- Folienzuschnitt
- 18
- Leiterbahn
- 19
- Kontaktelement
- 20
- Aufnahmebereich
- 21
- Gehäuse
