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Die Erfindung betrifft ein Probenröhrchen zum Aufnehmen, Transportieren und Lagern von flüssigen Proben in einem Rack.
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Flüssige Proben in chemischen, biochemischen, biologischen oder medizinischen Forschungslaboren oder auch Kliniken werden regelmäßig in Probenröhrchen, insbesondere bei tiefen Temperaturen, aufbewahrt. Diese können in verschiedenen Größen ausgebildet sein, die dem SBS-Standard (Society for Biomolecular Screening) entsprechen. Neben unterschiedlichen, genormten Durchmessern hat jeder Hersteller dieser Probenröhrchen seine eigenen Standards bezüglich Form, Material und anderer Eigenschaften.
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Während die Probenröhrchen früher in einfachen Kühlschränken gelagert wurden, werden sie heutzutage üblicherweise in automatisierten Tieftemperatur-Lagersystemen aufbewahrt. Diese weisen einen Tank auf, in dem sich flüssiger Stickstoff oder ein anderes vergleichbares Kühlmittel befindet. In dem Tank werden die Probenröhrchen oberhalb des flüssigen Stickstoffes, in der dort befindlichen Gasphase, direkt eingelagert. Die Lagertemperatur sollte dabei im Idealfall -130 °C nicht überschreiten. Zur Entnahme der Probenröhrchen aus dem Lagersystem werden üblicherweise Robotersysteme eingesetzt, wobei regelmäßig auch ein Arbeitsraum vorgesehen ist, der mittels beheizbarer Handschuhe eine manuelle Entnahme und eine Bearbeitung der Proben bei tiefen Temperaturen ermöglicht.
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Moderne Probenröhrchen werden zumeist im Spritzgussverfahren monolithisch hergestellt und bestehen aus einem Behälterteil zur Aufnahme der Probe sowie einem Fußteil.
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Der Fußteil dient insbesondere der Kennzeichnung des Probenröhrchens und weist dazu an einer Unterseite eine beschreibbare bzw. bedruckbare Planfläche auf, die auch als Aufstellfläche für das Probenröhrchen dient. Für die Kennung werden zweidimensionale QR-Codes oder aber auch Strichcodes aufgebracht werden.
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Ein solches Probenröhrchen ist aus der
WO 2014/195409 A1 bekannt. Das dort offenbarte Probenröhrchen weist einen beschreibbaren Bereich auf, welcher durch Bestrahlung mit einem Laser mit einer Kennung versehen werden kann. Dazu werden Farbpigmente in den Kunststoff des Fußteils eingebracht und in einem zweiten Schritt des Spritzgussverfahrens mit dem Probenröhrchen verbunden. Andere Herstellungsverfahren sind ebenfalls erwähnt:
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So kann der Fußteil an den Behälterteil angespritzt oder mittels Laser mit dem Behälterteil verschweißt werden.
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Derartige Probenröhrchen werden in einem Rack, einem entsprechend der normierten Durchmesser der Probenröhrchen ausgelegten, gerastertem Kasten aufbewahrt. Die Racks sind oft an der Unterseite offen, so dass mittels bildgebender Verfahren die Kennungen, die sich an den Fußteilen der im Rack befindlichen Probenröhrchen befinden, ausgelesen werden können, ohne dass die Probenröhrchen aus dem Rack entnommen werden müssen. Dadurch ist es vor allem möglich, alle Kennungen eines Racks mit einer einzelnen Bildaufnahme auszulesen.
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Ältere Probenröhrchen sind an ihrem Fußteil oft nicht flach, sondern weisen eine Standstruktur auf.
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Verschiedene Ausführungen von Standstrukturen sind zum Beispiel in der
US 2018/0125464 A1 vorgestellt, die eine Probenaufnahme- und Probenverarbeitungsvorrichtung, welche für verschiedene Probenröhrchen geeignet ist, betrifft. Die Probenröhrchen weisen hier ein zylinderförmiges Behälterteil mit einer Seitenwand und einen Boden auf, wobei die Seitenwand in einer ersten Ausgestaltung über den Boden herausragt, so dass der Fußteil als eine ringförmige Standstruktur ausgebildet ist. In einer zweiten Ausgestaltung weist das Probenröhrchen eine kreuzförmige Standstruktur auf, welche am Boden des Probenröhrchens den Fußteil bildet. Dieser hat zweierlei Aufgaben: Zum einen erlaubt er, das Probenröhrchen aufrecht abzustellen, zum andern dient er zusammen mit am Gitter des Racks angebrachten Nasen als Verdrehsicherung, so dass die Probenröhrchen aufgeschraubt werden können, ohne dass sie aus dem Rack entnommen werden müssen. In einer dritten Ausführungsform ist die Standstruktur eine Hybridstruktur, gebildet aus der über den Boden hinausragenden Seitenwand, die an ihrem Rand mit Vorsprüngen versehen ist, welche ähnlich der kreuzförmigen Struktur eine Verdrehsicherung bilden.
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Derartige alte Probenröhrchen weisen oft eine Kennung an der Seitenwand auf. Diese Kennung befindet sich teilweise ungeordnet irgendwo an der äußeren Umfangsfläche der Seitenwand der Probenröhrchen, weshalb ein gleichzeitiges Auslesen aller in einem einzelnen Rack gelagerten Probenröhrchen nicht ohne weiteres möglich ist. Vielmehr muss jedes Probenröhrchen einzeln entnommen und geprüft werden, indem es z.B. einmal vor einem Lesegerät um die eigene Achse rotiert wird. Ein solches Verfahren ist zeitaufwendig und kann, da sich die Probenröhrchen länger in einem wärmeren Bereich des Lagersystems befinden, zu einer unerwünschten Erwärmung der Probe führen. Bei noch älteren Probenröhrchen sind teilweise sogar handschriftliche Kennungen aufgebracht, so dass ein automatisches Auslesen kaum möglich ist.
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Weiterhin ist ein Umlagern einer flüssigen Probe aus einem Probenröhrchen in ein anderes Probenröhrchen nicht möglich, weil ein Auftauen notwendig ist, welches die Probe unbrauchbar machen kann. Viele lang eingelagerte Proben sind daher noch immer in derartigen alten Probenröhrchen aufbewahrt. Ein langfristiges Einlagern kommt regelmäßig bei besonders seltenen und wertvollen Proben vor, kann aber auch durch gesetzliche Vorschriften notwendig sein.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, alte Probenröhrchen derart zu verändern, dass eine Kennung anbringbar ist, die an den in einem Rack gehaltenen Probenröhrchen automatisiert ausgelesen werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch einen Ansteckschuh für ein Probenröhrchen mit einem Boden gelöst, wobei der Boden auf einer ersten Seite eine Planfläche zum Auf- oder Einbringen einer Kennung und auf einer gegenüberliegenden zweiten Seite eine sich vom Boden weg erstreckende Steckstruktur zum Anstecken an eine Standstruktur eines Probenröhrchens aufweist.
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Vorteilhaft ist auf der Planfläche bereits eine Kennung vorhanden, damit die Kennung nicht erst innerhalb des Lagersystems auf den Ansteckschuh aufgebracht werden muss.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Boden des Ansteckschuhs mindestens zwei Anschlagstrukturen, die paarweise gegenüber angeordnet sind. So wird in Verbindung mit einem Probenröhrchen eine Verdrehsicherung innerhalb des Racks erreicht.
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Die Steckstruktur des Ansteckschuhs weist in einer anderen vorteilhaften Ausführung eine Haltestruktur auf. Mit dieser lässt sich der Ansteckschuh besonders fest mit dem Probenröhrchen durch Formschluss verbinden.
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Die Aufgabe wird ferner durch ein beschuhtes Probenröhrchen gelöst. Dieses ist aus einem zylindrischen, durch einen Boden einseitig verschlossenen Probenröhrchen, an welchem an dem Boden eine sich in Richtung einer Zylinderachse des Probenröhrchens erstreckende kreuz- oder ringförmige Standstruktur ausgebildet ist, und einem Ansteckschuh mit einem Boden gebildet, indem Probenröhrchen und Ansteckschuh koaxial aneinandergesteckt sind. Der Boden des Ansteckschuhs weist auf einer ersten Seite eine Planfläche zum Auf- oder Einbringen einer Kennung oder mit einer auf- oder eingebrachten Kennung und auf einer gegenüberliegenden zweiten Seite eine sich vom Boden weg erstreckende, zu der kreuz- oder ringförmigen Standstruktur des Probenröhrchens kompatible Steckstruktur auf.
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Das beschuhte Probenröhrchen umfasst in einer vorteilhaften Ausgestaltung eine Steckstruktur des Ansteckschuhs, welche eine Haltestruktur aufweist, die zwischen dem Probenröhrchen und dem Ansteckschuh eine formschlüssige Verbindung bewirkt. So wird ein sicherer Halt auch bei tiefen Temperaturen erreicht.
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Die Planfläche des Ansteckschuhs liegt in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung innerhalb eines Außendurchmessers des Probenröhrchens, damit für die Lagerung des beschuhten Probenröhrchens kein größeres Rack benötigt wird.
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Das beschuhte Probenröhrchen weist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung das Merkmal auf, dass der Boden des Ansteckschuhs mindestens zwei Anschlagstrukturen umfasst, die paarweise gegenüber angeordnet sind. Auf diese Weise kann in Verbindung mit den am Raster des Racks vorhandenen Nasen eine Verdrehsicherung erhalten oder hinzugefügt werden, durch die das Probenröhrchen aufgeschraubt werden kann, ohne es aus dem Rack entnehmen zu müssen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Standstruktur kreuzförmig und die Steckstruktur durch eine mehrfach radial geschlitzte Umwandung gebildet. Damit kann das beschuhte Probenröhrchen optimal auf ein Probenröhrchen mit kreuzförmiger Standstruktur angepasst werden. Vorteilhaft ist alternativ die Standstruktur ringförmig und die Steckstruktur zylinderförmig ausgebildet, wobei die Standstruktur die Steckstruktur umschließt. Damit kann das beschuhte Probenröhrchen optimal auf ein Probenröhrchen mit ringförmiger Standstruktur angepasst werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert.
- 1a zeigt einen Ansteckschuh und ein Probenröhrchen in einer ersten Ausgestaltung,
- 1b zeigt ein beschuhtes Probenröhrchen in der ersten Ausgestaltung,
- 2a zeigt einen Ansteckschuh und ein Probenröhrchen in einer zweiten Ausgestaltung,
- 2b zeigt ein beschuhtes Probenröhrchen in der zweiten Ausgestaltung,
- 3a zeigt einen Ansteckschuh und ein Probenröhrchen in einer dritten Ausgestaltung,
- 3b zeigt ein beschuhtes Probenröhrchen in der dritten Ausgestaltung und
- 4a-i zeigen verschiedene Ausgestaltungen der Planfläche.
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1a, 2a und 3a zeigen jeweils einen Ansteckschuh 1 für ein Probenröhrchen 8 mit einem Boden 2, der auf der ersten Seite eine Planfläche 3 aufweist. Die Planfläche 3 ist zum Auf- oder Einbringen einer hier nicht dargestellten Kennung 5 geeignet, die z.B. auf diese gedruckt oder mit einem Laser geschrieben werden kann.
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Die Kennung 5 dient der eindeutigen Identifikation des Probenröhrchens 8 und kann in sämtlichen gängigen Standards ausgeführt sein, so z.B. Strichcodes wie EAN, UPC oder IAN; gestapelte Codes wie Codablock und PDF417; Punktcodes oder Matrix-Codes wie QR-Code, DataMatrix und dergleichen.
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Auf einer zweiten Seite des Bodens des Ansteckschuhs 2 befindet sich eine sich von dem Boden 2 weg erstreckende Steckstruktur 4. Diese ist so beschaffen, dass sie mit einer an einem Boden des Probenröhrchens 9 befindliche Standstruktur 11 kompatibel koaxial angesteckt und so kraft- und/oder formschlüssig verbunden werden kann.
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Das Probenröhrchen 8 selbst ist, hier als Schnittzeichnung dargestellt, zylinderförmig mit einer Zylinderachse 10 mit einem Außendurchmesser 12 und weist eine umlaufende Seitenwand 13 auf. Der so gebildete Hohlzylinder ist mit dem Boden des Probenröhrchens 9 verschlossen. Letzterer ist vorzugsweise gewölbt, um ein restloses Entnehmen der im Probenröhrchen 8 einlagerbaren, flüssigen Proben zu gewährleisten. Am Boden des Probenröhrchens 9 erstreckt sich die Standstruktur 11 in Richtung der Zylinderachse 10.
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Das Probenröhrchen 8 ist vorteilhaft aus einem ersten Material und der Ansteckschuh 1 aus einem anderen, zweiten Material gefertigt. Als Materialien kommen sowohl für den Ansteckschuh 1 als auch für das Probenröhrchen 8 diverse Kunststoffe zum Einsatz, womit das Probenröhrchen 8 und der Ansteckschuh 1 kostengünstig in großen Stückzahlen, zum Beispiel im Spritzgussverfahren, hergestellt werden können. Andere Materialien wie Metalle und Keramiken sind grundsätzlich möglich, wobei hier eine unterschiedliche Wärmeausdehnung des Ansteckschuhs 1 im Vergleich zu dem verwendeten Material des Probenröhrchens 8 berücksichtigt werden muss.. Da es bei der Abkühlung zu Verformungen der Materialien kommen kann, ist es von Vorteil, wenn das erste Material des Probenröhrchens 8 und das zweite Material des Ansteckschuhs 1 identisch sind, oder zumindest den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen.
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Die Standstruktur 11 ist in einer ersten Ausführung, dargestellt in 1a, als ein Ring gestaltet, welcher als eine Verlängerung der Seitenwand 13 des Probenröhrchen 8 ausgebildet ist und sich so in Richtung der Zylinderachse 10 erstreckt. Die Steckstruktur 4 kann hier von innen in die Standstruktur 11 des Probenröhrchens 8 eingreifen, wobei sie mit einer Haltestruktur 14, die aus Widerhaken, Noppen, einer Falzung oder anderen geeigneten Elementen besteht, ausgestattet ist, um mittels einer formschlüssigen Verbindung einen festen Halt des Ansteckschuhs 1 zu gewährleisten und ein versehentliches Lösen vor allem bei tiefen Temperaturen zu verhindern. Auch glatte Seitenflächen können einen hinreichend festen Halt ermöglichen, der jedoch durch die Haltestruktur 14 noch verbessert werden kann. Der Ansteckschuh 1 kann, wie bereits beschrieben, mittels der Steckstruktur 4 mit dem Probenröhrchen 8 koaxial aneinandergesteckt werden. Das daraus gebildete beschuhte Probenröhrchen ist in 1b in Schnittdarstellung gezeigt.
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Da sich die Kennung 5 auf der Planfläche 3 des Ansteckschuhs 1 befindet, wird mit dem beschuhten Probenröhrchen ein Auslesen von unten ermöglicht, so dass eine Kompatibilität mit modernen Racks und Auslesesystemen erreicht wird.
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In 2a weist das Probenröhrchen 8 in einer zweiten Ausführung eine Standstruktur 11 auf, die sich ebenfalls in Richtung der Zylinderachse 10 erstreckt, aber kreuzförmig ist. Eine solche Form ist besonders vorteilhaft für Racks, welche eine Verdrehsicherung aufweisen, wie sie weiter oben beschrieben worden sind. Die kreuzförmige Standstruktur 11 verhindert im Zusammenspiel mit im Rack befindlichen Nasen, dass sich das Probenröhrchen 8 im Rack um die eigene Achse drehen kann. Auf diese Weise ist es möglich, an die im Probenröhrchen 8 gelagerte Probe zu gelangen, ohne es selbst aus dem Rack entnehmen zu müssen. Auf diese Weise wird der Arbeitsprozess erleichtert und beschleunigt.
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Ein mit einer solchen Standstruktur 11 kompatibler Ansteckschuh 1 weist eine ebenso kreuzförmige Steckstruktur 4 auf. Diese besteht in dieser zweiten Ausführung aus einer Umwandung 6, welche mehrfach derartig radial geschlitzt ist, dass die kreuzförmige Standstruktur 11 in der Umwandung 6 form- und/oder kraftschlüssig gehalten werden kann. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist eine Haltestruktur 14 vorhanden, die den Halt des Ansteckschuhs 1 am Probenröhrchen 8 verbessert. Ein derart beschuhtes Probenröhrchen ist in 2b gezeigt.
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3a weist eine hybridartige Standstruktur 11 auf, welche sowohl kreuz- als auch ringförmige Elemente aufweist. Eine ringförmige Standstruktur 11 kann hierbei einen geringeren Durchmesser als der Außendurchmesser 12 des Probenröhrchens 8. Die an der Standstruktur 11 befindlichen, kreuzförmigen Elemente, welche als Verdrehsicherung dienen, können sich teilweise oder ganz in Richtung der Zylinderachse 10 über die Standstruktur 11 erstrecken. Hier sind verschiedenste Ausführungen denkbar.
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Ein zu einer solchen hybridartigen Standstruktur 11 kompatibler Ansteckschuh 1 weist eine komplementäre Steckstruktur 4 auf, die ringförmig, sternförmig oder als radial geschlitzte Umwandung 6 ausgeprägt sein kann, oder aus einer Kombination der genannten Formen der Umwandung 6 besteht. Insbesondere für den Fall, dass die kreuzförmigen Elemente sich nicht über die gesamte Standstruktur 11 erstrecken, kann die Steckstruktur 4 ringförmig und derart ausgeprägt sein, dass sie die an der Kontaktstelle mit dem Ansteckschuh 1 ebenfalls ringförmige Standstruktur 11 vollständig umschließt. Eine Haltestruktur 14 kann optional angebracht werden. Ein mit einem derart ausgebildeten Ansteckschuh 1 beschuhtes Probenröhrchen ist in 3b in Schnittdarstellung gezeigt. Alternativ ist denkbar, dass die Standstruktur 11 auch hier die Steckstruktur 4 umschließt, wie es in Zusammenhang mit der ersten Ausführung sowie 1a und 1b erläutert worden ist.
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Im Folgenden sollen noch allgemeine Eigenschaften des Ansteckschuhs 1 erläutert werden, die bei allen Ausführungsformen vorteilhaft Anwendung finden können, im Allgemeinen jedoch optional sind.
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In der einfachsten Form entspricht die Planfläche 3 der Grundfläche des zylinderförmigen Probenröhrchens 8 und beschreibt einen Kreis, in dessen Mitte sich Kennung 5 befindet, wie es in 4a dargestellt ist. Da das Raster des Racks nach SBS-Standard normiert ist, ist es in der Regel von Vorteil, wenn die Planfläche 3 des Ansteckschuhs 1 kleiner als der Außendurchmessers 12 des Probenröhrchens 8 ist oder diesem entspricht und somit nicht aufträgt. Grundsätzlich kann eine kreisförmige Planfläche 3 aber auch größer als der Außendurchmesser 12 sein, sofern das beschuhte Probenröhrchen noch in das Raster des Racks passt, in das es eingelagert werden soll. Insbesondere kann ein besonders großer Ansteckschuh 1 mit einem Probenröhrchen 8 eines kleineren Standards aneinandergesteckt werden, um es z.B. in ein Rack einzulagern, welches sonst nur für Probenröhrchen 8 mit einem größeren Außendurchmesser 12 geeignet ist.
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Ferner ist es wünschenswert, wenn auch das beschuhte Probenröhrchen derart beschaffen ist, dass es im Rack eingelagert vor dem Verdrehen gesichert ist.
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Dazu ist vorteilhaft der Boden des Probenröhrchens 2 derart gestaltet, dass er Anschlagstrukturen 7 umfasst. Diese sind hinreichend markant ausgeprägt, dass sie eine Drehung des beschuhten Probenröhrchens im Rack verhindern können, indem die Anschlagstrukturen 7 an am Raster des Racks befindlichen Nasen anschlagen.
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Die Verdrehsicherung kann durch eine Variation des Bodens des Ansteckschuhs 2 in Kombination mit der Planfläche 3 erreicht werden. Während im Folgenden ausschließlich auf die Planfläche 3 Bezug genommen wird, ist natürlich zu verstehen, dass auch ein Teil des Bodens des Ansteckschuhs 2, der gesamte Boden des Ansteckschuhs 2 oder auch die Umwandung 6 eine Grundfläche beschreiben können, die der Planfläche 3 entspricht. Alternativ kann die Steckstruktur 4 oder die Umwandung 6 von der Form des Bodens des Ansteckschuhs 2 oder der Planfläche 3 völlig verschieden sein. Vor allem ist es problemlos möglich, jedwede Steckstruktur 4 mit jeder vorgestellten Planfläche 3 zu kombinieren.
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4b-i zeigen verschiedene Ausführungen der Planfläche 3, welche in Kombination mit einem passenden, mit Nasen versehenen Rack eine Verdrehsicherung ermöglichen. So kann die Planfläche 3 eckig, insbesondere viereckig, sechseckig oder achteckig ausgestaltet sein, wie in 4b-d dargestellt. In diesem Fall werden die Anschlagstrukturen 7 durch die Ecken gebildet. Außerdem ist eine elliptische Form möglich, die vorteilhaft, wie in 4d dargestellt, an den Scheitelpunkten der Hauptachse spitz zuläuft und auf diese Weise Anschlagstrukturen 7 bildet. Die weiteren Ausführungen weisen eine geschlossene Planfläche 3 auf, die entweder mit mehreren Vorsprüngen (4f-g) oder Ausnehmungen (4h) versehen sind. Hier werden die Anschlagstrukturen 7 durch Kanten und/oder die Vorsprünge gebildet. In 4i ist der dritten Ausführung des Probenröhrchens 8. Der Ansteckschuh 1 weist aber auch in dieser Ausführung eine geschlossene Planfläche 3 auf, damit die Kennung 5 aufgebracht werden kann.
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Die Aufzählung dieser verschiedenen Ausführungen ist nicht abschließend, sondern es können beliebige Formen, Vorsprünge oder Ausnehmungen beliebiger Zahl und auch andere geeignete, aber völlig anders aussehende geometrische Formen Anwendung finden. Allen Ausführungen ist aber gemein, dass sie Anschlagstrukturen 7 aufweisen, die bevorzugt gegenüberliegend angeordnet sind und auf diese Weise mit am Gitter des Racks befindlichen Nasen in Anschlag kommen können, die üblicherweise ebenfalls mittig an gegenüberliegenden Seiten des Gitters angebracht sind.
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In einem besonderen Anwendungsfall kann ein Ansteckschuh 1 auch an einem Probenröhrchen 8 befestigt werden, welches selbst an seiner Standstruktur 11 eine plane Fläche aufweist, die bereits mit einer Kennung 5 versehen ist. Auf diese Weise kann besonders einfach eine Umetikettierung erfolgen, wenn z.B. auf einen neuen Datenstandard umgestellt werden soll oder ein anderweitiger Bedarf besteht. Außerdem kann ein Probenröhrchen 8, welches bereits eine zum Aufbringen einer Kennung 5 geeignete Standfläche, aber keine Verdrehsicherung aufweist, durch einen Ansteckschuh 1 mit Anschlagstrukturen 7 mit einer solchen Verdrehsicherung 7 versehen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ansteckschuh
- 2
- Boden des Ansteckschuhs
- 3
- Planfläche
- 4
- Steckstruktur
- 5
- Kennung
- 6
- Umwandung
- 7
- Anschlagstruktur
- 8
- Probenröhrchen
- 9
- Boden des Probenröhrchens
- 10
- Zylinderachse
- 11
- Standstruktur
- 12
- Außendurchmesser
- 13
- Seitenwand
- 14
- Haltestruktur
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2014/195409 A1 [0006]
- US 2018/0125464 A1 [0010]
