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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie eine Probeentnahmeeinrichtung zum Entnehmen von Proben einer Substanz, welche in einem Behältnis gelagert ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Behältnis, aus welchem Proben unter Verwendung dieser Vorrichtung und dieser Probeentnahmeeinrichtung entnommen werden können.
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Proben werden immer dann entnommen, wenn man bestimmte Eigenschaften oder Zustände einer oder mehrerer Substanzen ermitteln will, die in einem Behältnis gelagert sind. Bei vielen verfahrenstechnischen Prozessen, insbesondere bei pharmazeutischen Prozessen, ist es von großer Wichtigkeit, dass verschiedene Substanzen gleichmäßig in einem Behältnis verteilt sind. Dies gilt insbesondere für pulverförmigen Substanzen, die miteinander gemischt werden. Trotz eines intensiv durchgeführten Mischvorgangs kann nicht immer sichergestellt werden, dass sich zwei oder mehrere Substanzen gleichmäßig innerhalb des Behältnisses verteilt haben. Je nach Ausgestaltung des Behältnisses können sich insbesondere in den Ecken totraumartige Abschnitte ausbilden, in welchen eine Durchmischung schwieriger erreichbar ist als in anderen Bereichen, insbesondere im Zentrum.
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Ein anderer Anwendungsfall kann die Bestimmung der Partikelgrößenverteilung einer pulverförmigen Substanz sein. Hintergrund ist unter anderem, dass die Aktivität der betreffenden Substanz von der Größe der Oberfläche und folglich der Größe der Partikel der Substanz abhängt.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines Mischvorgangs erläutert, wobei die Ausführungen sinngemäß auch für andere Anwendungen gelten.
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Um zu überprüfen, wie gut sich die Substanzen durchmischt haben, werden regelmäßig Proben aus dem Behältnis entnommen und entsprechend analysiert. Dabei ist es von großer Wichtigkeit, dass die Proben an repräsentativen Stellen und besonders bevorzugt immer an denselben Stellen aus dem Behältnis entnommen werden. Hierzu würde es sich anbieten, die Probenentnahme zu automatisieren, was jedoch nur mit einem hohen, nicht immer zu rechtfertigenden Aufwand verbunden ist. Infolgedessen werden die Proben überwiegend manuell entnommen. Ob die Proben tatsächlich an den repräsentativen Stellen und an denselben Stellen entnommen worden sind, hängt zu einem erheblichen Teil von der Erfahrung und der Zuverlässigkeit derjenigen Person ab, welche die Proben entnimmt. Werden beispielsweise die Proben außerhalb des erwähnten totraumartigen Abschnitts entnommen, so kommt die Analyse der entnommenen Proben häufig zu dem Ergebnis, dass eine ausreichend gute Vermischung vorliegt, obwohl dies in den totraumartigen Abschnitten nicht der Fall ist. Im schlimmsten Fall genügen die hieraus erzeugten verfahrenstechnischen oder insbesondere pharmazeutischen Produkte den Qualitätsanforderungen nicht, so dass die gesamte Charge verworfen werden muss, wodurch vergleichsweise hohe finanzielle und zeitliche Verluste entstehen können.
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Je nachdem, welche Substanzen miteinander vermischt werden sollen, können diese mitunter eine hohe Toxizität aufweisen. Insofern besteht für die Person, welche die Proben entnimmt, ein gewisses Risiko, dass sie bei der Probenentnahme einer unzulässig hohen Exposition ausgesetzt wird. Zudem kann nicht ausgeschlossen werden, dass während der Probenentnahme Substanzen von außen in das Behältnis gelangen, die dort zu einer unerwünschten Kontamination führen können.
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Aufgabe einer Ausführungsform bzw. Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und eine Probeentnahmeeinrichtung zum Entnehmen von Proben einer Substanz, welche in einem Behältnis gelagert ist, vorzuschlagen, mit welchen es mit einfachen und kostengünstigen Mitteln möglich ist, eine Abhilfe für die oben genannten Nachteile zu schaffen und die es insbesondere ermöglichen, Proben der Substanz auf reproduzierbare und sichere Weise aus dem Behältnis zu entnehmen. Des Weiteren liegt einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Behältnis zu schaffen, aus welchem Proben unter Verwendung dieser Vorrichtung und dieser Probeentnahmeeinrichtung entnommen werden können.
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Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entnehmen von Proben einer Substanz, welche in einem Behältnis gelagert ist, wobei das Behältnis
- - eine Wandung, die einen Hohlraum umschließt, und
- - eine die Wandung durchdringende Behältnisöffnung aufweist, durch welche der Hohlraum zugänglich ist, wobei die Substanz im Hohlraum angeordnet ist und die Vorrichtung umfasst
- - einen Grundkörper, der
- ◯ mittels einer Verschlusseinrichtung im Bereich der Behältnisöffnung lösbar mit der Wandung oder mit einer Adaptereinheit verbindbar oder verbunden ist, und
- ◯ zumindest einen rohrförmigen Führungsabschnitt umfasst, durch welchen jeweils ein Probestab durchsteckbar ist und welcher den Probestab dabei so führt, dass der Probestab zum Entnehmen von Proben durch die Behältnisöffnung in den Hohlraum des Behältnisses eingebracht werden kann, wenn der Grundkörper direkt oder mittels der Adaptereinheit mit der Wandung verbunden ist.
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Der Grundkörper wird dabei üblicherweise konzentrisch zur Behältnisöffnung mit der Wandung des Behältnisses verbunden. Es kann jedoch auch der Fall auftreten, dass die Behältnisöffnung anders geformt und/oder dimensioniert ist als der Grundkörper. In diesem Fall kann eine entsprechend ausgestaltete Adaptereinheit eingesetzt werden, die einerseits an der Wandung und andererseits am Grundkörper befestigt wird. Wichtig ist, dass der Grundkörper eindeutig in Bezug auf das Behältnis positioniert ist. Je nach Anwendungsfall ist es dabei nicht unbedingt notwendig, dass der Grundkörper an der Wandung befestigt ist, solange eine eindeutige Positionierung während der Probenentnahme gewährleistet ist. In den allermeisten Fällen wird jedoch eine Befestigung des Grundkörpers an der Wandung angestrebt, um ein unbeabsichtigtes Lösen des Grundkörpers von der Wandung insbesondere während der Probenentnahme zu verhindern.
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Zum Entnehmen der Proben bietet es sich an, einen Probestab zu verwenden, der so dimensioniert ist, dass dieser auch in schwer zugängliche Bereiche des Hohlraums des Behältnisses vordringen kann. Der Probestab muss dabei nicht zwangsläufig starr ausgebildet sein, sondern kann zumindest abschnittsweise auch flexibel sein, wobei sich eine starre Ausbildung anbietet. Zum Entnehmen einer Probe wird der Probestab in den Führungsabschnitt eingebracht und durch diesen durchgeführt, wozu der Führungsabschnitt an seinen beiden Enden offen ist. Der Führungsabschnitt kann dabei vom Grundkörper nach außen hin abstehen und/oder innerhalb des Grundkörpers verlaufen. Dabei muss der Führungsabschnitt nicht einteilig mit dem Grundkörper ausgebildet sein. Vielmehr kann der Führungsabschnitt von einem separaten Rohr gebildet werden, welches mit dem Grundkörper verbunden ist. Der Führungsabschnitt gibt dabei eine gewisse Ausrichtung des Probestabs in Bezug auf den Grundkörper und folglich auf das Behältnis vor. Infolgedessen kann der Probestab nur entlang einer vom Führungsabschnitt definierten Verschiebeachse verschoben werden. Die Person, welche die Proben entnimmt, muss dabei den Probestab nur vorschriftsgemäß so weit in das Behältnis hineinschieben, bis dass die vorgesehene Entnahmeposition erreicht ist, anschließend die Probe entnehmen und den Probestab wieder aus dem Behältnis herausziehen. Um der Person einen Hinweis darauf zu geben, dass der Probestab die Entnahmeposition erreicht hat, kann der Probestab eine entsprechende Markierung aufweisen. Auf diese Weise ist es mit vergleichsweise einfachen Mitteln möglich, eine reproduzierbare Probenentnahme zu realisieren.
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Nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform kann der Führungsabschnitt ein freies Ende aufweisen, an welchem ein Verbindungsflansch angeordnet ist, mit welchem eine den Probestab umschließende Schutzumhausung lösbar mit dem Führungsabschnitt verbindbar oder verbunden ist. Während der Probenentnahme muss der Hohlraum des Behältnisses für den Probestab zugänglich sein, weshalb das Behältnis zumindest zeitweise am freien Ende offen ist. Infolgedessen kann die im Behältnis gelagerte Substanz durch den Führungsabschnitt entweichen und in die Umwelt gelangen. Mit der Verwendung der Schutzumhausung kann das unkontrollierte Entweichen der Substanz in die Umwelt verhindert werden. Dadurch, dass der Führungsabschnitt einen Verbindungsflansch aufweist, kann das Verbinden und das Lösen der Schutzumhausung mit und vom Führungsabschnitt erleichtert werden. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn der Verbindungsflansch den Normen einer Triclamp-Verbindung entspricht. Triclamp-Verbindungen werden in pharmazeutischen Anwendungen sehr häufig verwendet, so dass eine entsprechend hohe Erfahrung im Umgang mit diesen vorliegt.
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In einer weitergebildeten Ausführungsform kann der Grundkörper einen Grundkörper-Verbindungsflansch aufweisen, mit welchem der Grundkörper unter Verwendung der Verschlusseinrichtung mit der Wandung oder mit der Adaptereinheit verbindbar oder verbunden ist. Prinzipiell kann der Grundkörper auf jede geeignete Weise mit der Wandung des Behältnisses verbunden werden, beispielsweise durch Schraub- oder Rastverbindungen. Die Verwendung eines Grundkörper-Verbindungsflansches ermöglicht es jedoch, den Grundkörper mittels einer Triclamp-Klammer mit dem Behältnis oder der Adaptereinheit zu verbinden. Triclamp-Verbindungen werden, wie erwähnt, in verfahrenstechnischen und pharmazeutischen Anwendungen sehr häufig verwendet, so dass üblicherweise keine besonderen Anpassungen notwendig sind, wenn der Grundkörper-Verbindungsflansch den Normen, welche die Triclamp-Verbindungen definieren, entspricht. Anstelle von Triclamp-Klammern können auch Kabelbinder verwendet werden, welche in der
WO 2017/046220 A1 offenbart sind. Derartige Kabelbinder weisen den Vorteil auf, dass sie für unterschiedliche Durchmesser der Triclamp-Verbindungen verwendet werden können. Zudem eignen sie sich für den sogenannten „Single-Use“, der sich insbesondere bei toxischen Substanzen aufgrund der einfachen Entsorgung anbietet.
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Bei einer weitergebildeten Ausführungsform kann der Grundkörper aus einem Vollmaterial bestehen und pro Führungsabschnitt eine Durchgangsbohrung aufweisen, welche koaxial zum Führungsabschnitt verläuft. Das Vollmaterial verleiht dem Grundkörper eine erhöhte Steifigkeit. Die Durchgangsbohrungen verlaufen dabei koaxial zu den Führungsabschnitten und setzen den von den Führungsabschnitt umschlossenen Hohlraum vorzugsweise versatzfrei innerhalb des Grundkörpers fort. Der Probestab wird infolgedessen nicht nur von dem Führungsabschnitt, sondern auch von der Durchgangsbohrung geführt, wodurch seine Ausrichtung in Bezug auf den Grundkörper und folglich in Bezug auf das Behältnis in Verbindung mit der erhöhten Steifigkeit noch präziser wird. Es ist daher möglich, die vorgesehene Entnahmeposition auf reproduzierbare Weise sehr genau zu erreichen.
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Eine Ausbildung der Erfindung betrifft eine Probeentnahmeeinrichtung zum Entnehmen von Proben einer Substanz, welche in einem Behältnis gelagert ist, umfassend
- - eine Vorrichtung nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen, und
- - zumindest einen Probestab, welcher durch den Führungsabschnitt durchführbar ist, wobei der Führungsabschnitt den Probestab dabei so führt, dass der Probestab zum Entnehmen von Proben durch die Behältnisöffnung in den Hohlraum des Behältnisses eingebracht werden kann, wenn der Grundkörper direkt oder mittels der Adaptereinheit mit der Wandung verbunden ist.
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Die technischen Effekte und Vorteile, die sich mit der vorschlagsgemäßen Probeentnahmeeinrichtung erreichen lassen, entsprechen denjenigen, die für die vorliegende Vorrichtung zum Entnehmen von Proben erörtert worden sind. Zusammenfassend sei darauf hingewiesen, dass es vorschlagsgemäß möglich ist, die vorgesehene Entnahmeposition, an welcher die Probe im Behältnis entnommen werden soll, auf reproduzierbare Weise sehr genau zu erreichen. Infolgedessen kann unabhängig von der Person und deren Erfahrung eine ausreichend genaue Aussage über die Durchmischung oder andere Eigenschaften der sich im Behältnis befindliche Substanzen getroffen werden.
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Bei einer weiteren Ausbildung kann vorgesehen sein, dass die Probeentnahmeeinrichtung eine den Probestab umschließende Schutzumhausung aufweist, welche einen Gegenverbindungsflansch aufweist, mit dem die Schutzumhausung mittels des Verbindungsflansches mit dem Führungsabschnitt lösbar verbindbar oder verbunden ist. Da während der Probenentnahme der Hohlraum des Behältnisses für den Probestab zugänglich sein muss, kann nicht ausgeschlossen werden, dass eine gewisse Menge der Substanz durch den Führungsabschnitt entweichen und in die Umwelt gelangen kann. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn im Behältnis toxische Substanzen gelagert sind. Die mit dem Führungsabschnitt verbundene Schutzumhausung verhindert, dass während der Probenentnahme Substanzen unkontrolliert entweichen können. Insofern trägt die Schutzumhausung zu einer erhöhten Sicherheit im Betrieb der Probeentnahmeeinrichtung bei. Dabei bietet es sich an, den Verbindungsflansch und den Gegenverbindungsflansch gemäß den Vorgaben einer Triclamp-Verbindung auszuführen. Wie erwähnt, kommen Triclamp-Verbindungen in verfahrenstechnischen und pharmazeutischen Anwendungen sehr häufig zum Einsatz, so dass weitverbreitete Triclamp-Klammern zum Verbinden der Schutzumhausung mit dem Führungsabschnitt verwendet werden können. Aber auch hier können anstelle von Triclamp-Klammern auch Kabelbinder verwendet werden, welche in der
WO 2017/046220 A1 offenbart sind.
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Eine fortentwickelte Ausbildung kann vorgeben, dass der Probestab zumindest einen Probeaufnahmeraum aufweist, der geöffnet und verschlossen werden kann. Das Vorsehen eines Probenaufnahmeraums ermöglicht es, das Volumen der Substanz zu definieren, die entnommen werden soll. Hierdurch wird gewährleistet, dass eine für die Analyse der Probe weder zu viel noch zu wenig Substanz entnommen wird.
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Nach Maßgabe einer fortentwickelten Ausbildung kann der Probestab einen Kern und eine den Kern umschließende und bewegbar auf dem Kern gelagerte Hülse aufweisen, wobei der Kern den Probeaufnahmeraum bildet und die Hülse zumindest eine Hülsenöffnung aufweist, welche den Zugang zum Probeaufnahmeraum in einer Offenstellung freigibt. Hierzu kann die Hülse beispielsweise translatorisch und/oder rotatorisch bewegbar auf der Hülse gelagert sein. Der Probestab wird im geschlossenen Zustand in die Entnahmeposition gebracht. Hierbei ist die Hülse so angeordnet, dass sie den Probeaufnahmeraum vollständig verschließt. Ist die Entnahmeposition erreicht, wird die Hülse in die Offenstellung beispielsweise gedreht, in welcher die Hülsenöffnung den Zugang zum Probeaufnahmeraum freigibt. Infolgedessen kann die Substanz in den Probeaufnahmeraum eindringen. Ist dies geschehen, wird die Hülse wieder so gedreht, dass sie den Probeaufnahmeraum verschließt. Auf diese Weise ist es möglich, den Probeaufnahmeraum schnell und einfach zu öffnen und wieder zu schließen.
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Bei einer weiteren Ausbildung kann vorgesehen sein, dass der Probestab eine Hülsenführungseinrichtung umfasst, mit welcher die Position der Hülse zum Kern festlegbar ist. Wie erwähnt, wird der Probeaufnahmeraum durch Drehen der Hülse um den Kern geöffnet und wieder geschlossen. Dabei ist es wichtig, die Position der Hülse in Bezug zum Kern während der gesamten Probeentnahme zu kennen, insbesondere auch dann, wenn der Probestab in die Substanz eingetaucht ist und der eingetauchte Teil des Probestabs nicht sichtbar ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass ein im Kern befestigter Pin in einem Langloch der Hülse verläuft. Liegt der Pin beispielsweise an einem Ende des Langlochs an, kann sich die Hülse in der Offenstellung befinden, während dann, wenn der Pin am gegenüberliegenden Ende des Langlochs anliegt, der Zugang zum Probeaufnahmeraum gesperrt ist. Infolgedessen kann die Hülse nur auf einer vorgegebenen Bahn relativ zum Kern bewegt werden.
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Alternativ oder kumulativ kann eine Verdrehsicherung vorgesehen sein. Die Verdrehsicherung verhindert dabei, dass die Hülse unabsichtlich relativ zum Kern gedreht und eventuell der Probeaufnahmeraum zumindest teilweise geöffnet ist. Hierdurch kann Substanz in den Probeaufnahmeraum gelangen, welche nicht aus der Entnahmeposition stammt. Die Person, welche die Proben entnimmt, muss die Verdrehsicherung aktiv zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung verstellen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Verdrehsicherung einen im Kern federgelagerten Stift aufweist, welcher in eine erste Öffnung der Hülse eingreift, in welcher der Probeaufnahmeraum geschlossen ist. Erst wenn der Stift zum Kern hin gedrückt wird, lässt sich die Hülse relativ zum Kern drehen. Greift der Stift in eine zweite Öffnung der Hülse ein, befindet sich die Hülse in der Offenstellung. Die Personen aktiviert die Verdrehsicherung erst dann, wenn die Entnahmeposition erreicht ist. Anschließend dreht die Person die Hülse in die Offenstellung, in welcher die Substanz in den Probeaufnahmeraum gelangen kann. Anschließend wird die Hülse so gedreht, dass der Stift wieder in die erste Öffnung eingreift. Somit wird auch sichergestellt, dass bei der weiteren Handhabung außerhalb des Behältnisses der Probeaufnahmeraum nicht unbeabsichtigt geöffnet wird und die Substanz unkontrolliert austreten kann.
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Eine fortentwickelte Ausbildung kann vorgeben, dass der Probestab einen Anschlag aufweist, der mit dem Führungsabschnitt zum Festlegen einer Entnahmeposition zur Anlage gebracht werden kann. Mit dem Anschlag ist es auf sehr einfache Weise möglich, der Person, welche die Probe entnimmt, eine spürbare Rückmeldung zu geben, dass die Entnahmeposition erreicht ist. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn der Anschlag am Führungsabschnitt anliegt.
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Nach Maßgabe einer fortentwickelten Ausbildung kann
- - die Adaptereinheit eine erste Containment-Schnittstelle und eine zweite Containment-Schnittstelle umfassen, wobei
- - die erste Containment-Schnittstelle mittels des Grundkörper-Verbindungsflansches lösbar mit dem Grundkörper verbindbar oder verbunden ist, und
- - die zweite Containment-Schnittstelle lösbar mit dem Behältnis verbindbar oder verbunden ist, wobei
- - die erste Containment-Schnittstelle lösbar mit der zweiten Containment-Schnittstelle verbindbar oder verbunden ist.
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Derartige Containment-Schnittstellen sind beispielsweise aus der
WO 2016/142432 A1 bekannt. Sie zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass sie sich nur im verbundenen Zustand öffnen und schließen lassen. Hierzu kann beispielsweise die erste Containment-Schnittstelle eine sogenannte Aktivklappe und die zweiten Containment-Schnittstelle eine Passivklappe aufweisen, die gemeinsam gedreht werden können. Daher lassen sich zwei geschlossene Räume derart miteinander verbinden, dass sie nur zueinander, aber nicht zur Umwelt hin geöffnet werden. Folglich lassen sich Substanzen aus dem Behältnis entnehmen, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Substanz beim Überführen in die Umwelt entweichen kann. Gleichzeitig wird verhindert, dass Substanzen aus der Umwelt in die Substanz gelangen und diese kontaminieren kann. Beim Trennen der beiden Containment-Schnittstellen voneinander bleibt auch keine Substanz an von außen zugänglichen Oberflächen haften. Insofern lassen sich auch toxische Substanzen ohne eine Gefahr für die Substanzen selbst und für die Umwelt aus dem Behältnis entnehmen.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung betrifft ein Behältnis zum Lagern einer Substanz, wobei das Behältnis umfasst
- - eine Wandung, die einen Hohlraum umschließt, in welchem die Substanz angeordnet ist,
- - eine die Wandung durchdringende Behältnisöffnung, durch welche der Hohlraum zugänglich ist, und
- - einen Behältnis-Verbindungsflansch aufweist, mit welchem das Behältnis unter Verwendung der Verschlusseinrichtung mit dem Grundkörper der Vorrichtung nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen oder einer Adaptereinheit verbindbar oder verbunden ist.
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Die technischen Effekte und Vorteile, die sich mit dem vorschlagsgemäßen Behältnis erreichen lassen, entsprechen denjenigen, die für die vorliegende Vorrichtung zum Entnehmen von Proben erörtert worden sind. Zusammenfassend sei darauf hingewiesen, dass es vorschlagsgemäß möglich ist, die vorgesehene Entnahmeposition, an welcher die Probe im Behältnis entnommen werden soll, auf reproduzierbare Weise sehr genau zu erreichen. Infolgedessen kann unabhängig von der Person, welche die Proben entnimmt, und deren Erfahrung eine ausreichend genaue Aussage über die Durchmischung der sich im Behältnis befindliche Substanzen getroffen werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann die Adaptereinheit eine erste Containment-Schnittstelle und eine zweite Containment-Schnittstelle umfassen, wobei
- - die erste Containment-Schnittstelle mittels des Grundkörper-Verbindungsflansches lösbar mit dem Grundkörper verbindbar oder verbunden ist, und
- - die zweite Containment-Schnittstelle mittels des Behältnis-Verbindungsflansches lösbar mit dem Behältnis verbindbar oder verbunden ist, wobei
- - die erste Containment-Schnittstelle lösbar mit der zweiten Containment-Schnittstelle verbindbar oder verbunden ist.
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Wie erwähnt, lassen sich mittels der beiden Containment-Schnittstellen auch toxische Substanzen ohne eine Gefahr für die Substanzen selbst und für die Umwelt aus dem Behältnis entnehmen.
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Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
- 1A eine Schnittdarstellung durch ein Behältnis, welches mittels einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Probeentnahmeeinrichtung verbunden ist,
- 1B eine vergrößerte Darstellung des in 1A gekennzeichneten Bereichs A,
- 2A eine isolierte Darstellung des in 1A dargestellten Ausführungsbeispiels der Probeentnahmeeinrichtung,
- 2B eine vergrößerte Darstellung des in 2A gekennzeichneten Bereichs B,
- 3A eine isolierte Ansicht auf einen Probestab des in 1A dargestellten Ausführungsbeispiels der Probeentnahmeeinrichtung,
- 3B eine vergrößerte Darstellung des in 3A gekennzeichneten Bereichs C,
- 3C eine vergrößerte Darstellung des in 3A gekennzeichneten Bereichs D,
- 3D eine Schnittdarstellung entlang der in 3C gekennzeichneten Schnittebene X-X,
- 4A eine erste isolierte Ansicht eines Probestabs des in 1A dargestellten Ausführungsbeispiels der Probeentnahmeeinrichtung, der von einer Schutzumhausung umschlossen ist, und
- 4B eine zweite isolierte Ansicht des in 4A dargestellten Probestabs.
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In der 1A ist ein Behältnis 10 gezeigt, in welchem eine bestimmte Substanz ist oder mehrere Substanzen gelagert sind. Im Sinne der sprachlichen Vereinfachung ist im Folgenden nur von einer Substanz die Rede, wobei die Ausführungen sinngemäß auch für mehrere Substanzen zutreffend sind.
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Das Behältnis 10 weist dabei eine Wandung 12 auf, welche einen Hohlraum 13 umschließt, in welchem die nicht dargestellte Substanz angeordnet ist. Zudem bildet die Wandung 12 eine Behältnisöffnung 14, durch welche der Hohlraum 13 von außen her zugänglich ist. Das Behältnis 10 ist im vorliegenden Fall als ein flexibles Gebinde ausgestaltet, welches in einen Rahmen 16 eingespannt ist und mittels Spannflächen 18 in eine vorgegebene Form gezwungen wird. Derartig gespannte flexible Gebinde sind beispielsweise aus der
EP 3 318 509 A1 bekannt.
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An der Behältnisöffnung 14 bildet die Wandung 12 einen Behältnis-Verbindungsflansch 20, an welchem eine Adaptereinheit 22 befestigt ist (
1B). Die Adaptereinheit 22 umfasst dabei eine erste Containment-Schnittstelle 24 und eine zweite Containment-Schnittstelle 26, wobei die erste Containment Schnittstelle 24 lösbar mit einer Probeentnahmeeinrichtung 28 und die zweite Containment-Schnittstelle 26 unter Verwendung des Behältnis-Verbindungsflansches 20 mit dem Behältnis 10 lösbar verbunden ist. Die zweite Containment-Schnittstelle 26 bildet einen Behältnis-Gegenverbindungsflansch 30, der passend zum Behältnis-Verbindungsflansch 20 ausgebildet ist. Sowohl der Behältnis-Verbindungsflansch 20 als auch der Behältnis-Gegenverbindungsflansch 30 sind nach Art einer Triclamp-Verbindung ausgestaltet und können mit einer Verschlusseinrichtung 32 lösbar miteinander verbunden werden. Diese Verschlusseinrichtung 32 kann eine Triclamp-Klammer umfassen, im dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedoch ein Kabelbinder 34 vorgesehen, welcher in der
WO 2017/046220 A1 näher beschrieben ist.
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Die Probeentnahmeeinrichtung 28 umfasst eine Vorrichtung 36 zum Entnehmen von Proben der im Behältnis 10 gelagerten Substanz, wobei die Vorrichtung 36 einen Grundkörper 38 aufweist. Der Grundkörper 38 bildet einen Grundkörper-Verbindungsflansch 40, der mit einem Grundkörper-Gegenverbindungsflansch 42 der ersten Containment-Schnittstelle 24 auf dieselbe Art und Weise verbunden werden kann, wie es für die Verbindung zwischen der zweiten Containment-Schnittstelle 26 und dem Behältnis 10 beschrieben worden ist.
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Wie insbesondere aus der 1B zu erkennen ist, weist die Vorrichtung 36 insgesamt fünf Führungsabschnitte 44 auf, von denen aufgrund der gewählten Schnittdarstellung in den 1A und 1B nur drei zu erkennen sind. Die Führungsabschnitte 44 umfassen dabei jeweils ein Rohr 46, welche mit dem Grundkörper 38 verbunden sind. Insbesondere aus der 1B geht ebenfalls hervor, dass der Grundkörper 38 aus einem Vollmaterial hergestellt ist. Der Grundkörper 38 weist fünf Durchgangsbohrungen 48 auf, die koaxial zu den Rohren 46 der Führungsabschnitt 44 angeordnet sind. Der Raum, der von den Rohren 46 umschlossen wird, setzt sich weitgehend versatzfrei in den Durchgangsbohrungen 48 fort.
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Aus der 1B ist zudem erkennbar, dass an einem freien Ende 50 des Führungsabschnitts 44 ein Verbindungsflansch 52 vorgesehen ist, auf dessen Funktion im Folgenden noch näher eingegangen wird.
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Insbesondere bezugnehmend auf die 1A, 1B, 2A und 2B wird nun die bereits erwähnte Probeentnahmeeinrichtung 28 näher erläutert. Die Probeentnahmeeinrichtung 28 umfasst eine Anzahl von Probestäben 54, der von denen einer in den 3A bis 3D isoliert dargestellt ist. Dieser Probestab 54 ist von einer Schutzumhausung 56 umschlossen, welche besonders gut in den 4A und 4B zu erkennen ist. In diesen 4A und 4B ist auch zu erkennen, dass die Schutzumhausung 56 einen starren rohrförmigen Abschnitt 58 mit einem Gegenverbindungsflansch 59 aufweist, mit welchem die Schutzumhausung 56 mit dem oben erwähnten Verbindungsflansch 52 des Führungsabschnitts 44 verbunden werden kann. Wiederum sind der Verbindungsflansch 52 und der Gegenverbindungsflansch 59 so ausgestaltet, dass sie unter Ausbildung einer Triclamp-Verbindung einander verbunden werden können. Insbesondere aus der 2B ist erkennbar, dass die Schutzumhausung 56 und der Führungsabschnitt 44 mittels eines Kabelbinders 34 der bereits beschriebenen Art miteinander verbunden sind. Im Übrigen wird die Schutzumhausung 56 von einer flexiblen Hülle 60 gebildet.
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Die 3B zeigt den in 3A gekennzeichneten Bereich C vergrößert und um 90° gedreht. 3C zeigt den in 3A gekennzeichneten Bereich D ebenfalls vergrößert und ebenfalls um 90° gedreht. 3D zeigt den Bereich D entlang der in 3C gekennzeichneten Schnittebene X-X.
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Insbesondere aus der 3D geht hervor, dass der Probestab 54 einen Kern 62 und eine drehbar am Kern 62 gelagerte Hülse 64 umfasst. Zudem ist erkennbar, dass im Kern 62 zwei Probeaufnahmeräume 66 angeordnet sind. Die Hülse 64 weist zwei Hülsenöffnungen 67 auf, deren Ränder in etwa den Rändern der Probeaufnahmeräume 66 folgen. In den 3C und 3D befindet sich die Hülse 64 in einer Offenstellung, in welcher die Hülsenöffnungen 67 den Zugang zu den Probeaufnahmeräumen 66 freigeben. Durch Drehen der Hülse 64 aus der Offenstellung heraus werden die Probeaufnahmeräume 66 geschlossen (nicht dargestellt).
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Um eine unbeabsichtigte Bewegung der Hülse 64 relativ zum Kern 62 zu verhindern, umfasst der Probestab 54 eine Hülsenführungseinrichtung 68, welche insbesondere aus der 3B zu erkennen ist. Die Hülsenführungseinrichtung 68 kann beispielsweise einen Pin 70 umfassen, der im Kern 62 gelagert ist. Dieser Pin 70 kann in einem Langloch 72 der Hülse 64 bewegt werden. Liegt der Pin 70 an einem Ende des Langlochs 72 an, so befindet sich die Hülse 64 in der bereits erwähnten Offenstellung, in welcher der Zugang zu den Probeaufnahmeräumen 66 freigegeben ist. Liegt der Pin 70 an dem gegenüberliegenden Ende des Langlochs 72 an, so verschließt die Hülse 64 die Probeaufnahmeräume 66. Auf diese Weise kann jederzeit klar und eindeutig festgestellt werden, ob der Zugang zu den Probeaufnahmeräumen 66 freigegeben oder verschlossen ist. Darüber hinaus wird verhindert, dass sich die Hülse 64 axial zum Kern 62 bewegen kann.
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Weiterhin weist der Probestab 54 einen Anschlag 74 auf, welcher in 3B gut zu erkennen ist. Auf die Funktion des Anschlages 74 wird später nochmals genauer eingegangen.
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Die Probeentnahmeeinrichtung 28 wird auf folgende Weise verwendet: Das Behältnis 10 ist mit der zweiten Containment-Schnittstelle 26 verbunden, welche die Behältnisöffnung 14 verschließt. Am Grundkörper 38 wird die erste Containment-Schnittstelle 24 unter Verwendung des bereits erwähnten Kabelbinders 34 angeschlossen und die erste Containment-Schnittstelle 24 mit der zweiten Containment-Schnittstelle 26 verbunden. Die erste Containment-Schnittstelle 24 (siehe insbesondere 2B) und die zweite Containment-Schnittstelle 26 sind dabei geschlossen.
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Nun wird die gewünschte Anzahl von Probestäben 54 mit ihren Schutzumhausungen 56 mittels der Verbindungsflansche 52 und der Gegenverbindungsflansche 59 von einer Person an den Führungsabschnitten befestigt (siehe insbesondere 2A und 2B), wozu ebenfalls jeweils ein Kabelbinder 34 verwendet wird. In den meisten Fällen wird an jedem Führungsabschnitt 44 ein Probestab 54 angeschlossen. Sollten weniger Probestäbe 54 benötigt werden, werden die betreffenden Führungsabschnitte 44 mit entsprechenden Deckeln verschlossen (nicht gezeigt).
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Die erste Containment-Schnittstelle 24 und die zweite Containment-Schnittstelle 26 werden nun angedockt und anschließend geöffnet. Hierzu wird eine erste Klappe 76 der ersten Containment-Schnittstelle 24 zusammen mit einer zweiten Klappe 78 der zweiten Containment-Schnittstelle 26 um eine senkrecht zur Zeichenebene insbesondere der 1B verlaufende Drehachse gedreht. Anschließend werden die Probestäbe 54 durch den Führungsabschnitt 44 und die Behältnisöffnung 14 in den Hohlraum 13 des Behältnisses 10 eingebracht, bis dass ihre Anschläge 74 an den betreffenden Führungsabschnitten 44 anschlagen. Die flexible Hülle 60 der Schutzumhausung 56 wird dabei entsprechend verformt. Der Außendurchmesser der Hülse 64 des Probestabs 54 entspricht dabei in etwa dem Innendurchmesser des Führungsstabs, so dass der Probestab 54 entlang einer vorgegebenen Verschiebeachse verschoben wird.
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Je nach Durchmesser der ersten Containment-Schnittstelle 24 und der zweiten Containment-Schnittstelle 26 und je nach Probestab 54 kann es notwendig sein, die erste Klappe 76 und die zweite Klappe 78 um einen unterschiedlichen Winkel zu drehen, um den Durchgang für den betreffenden Probestab 54 freizugeben (siehe insbesondere 1B). In 1A ist ein Probestab 54 zu sehen, der so weit in den Hohlraum 13 des Behältnisses eingebracht worden ist, dass sein Anschlag 74 am Führungsabschnitt 44 anliegt und die Entnahmeposition eingenommen hat. Die Person dreht nun die Hülse 64 um den Kern 62, bis dass der Pin 70 am gegenüberliegenden Ende des Langlochs 72 anliegt. Dann befindet sich die Hülse 64 in einer Offenstellung, in welcher die Probeaufnahmeräume 66 für die im Behältnis 10 befindliche Substanz zugänglich ist. Nach einer vorgegebenen Zeit, die wenige Sekunden bis einige Minuten betragen kann, dreht die Person die Hülse 64 wieder zurück in die Ausgangsstellung, in welcher die Probenaufnahmeräume 66 geschlossen sind. Nun zieht die Person den Probestab 54 wieder aus dem Behältnis 10 heraus. Auf diese Weise wird mit allen an die Führungsabschnitte 44 angeschlossenen Probestäben 54 verfahren. Wenn die Probenentnahme abgeschlossen ist, werden die erste Containment-Schnittstelle 24 und die zweite Containment-Schnittstelle 26 wieder geschlossen und abgedockt, wie es für die erste Containment-Schnittstelle 24 insbesondere in der 2B dargestellt ist. Der Kabelbinder 34, mit welchem die Schutzumhausung 56 am Führungsabschnitt 44 befestigt ist, wird nun geöffnet und der Probestab 54 vom Führungsabschnitt 44 des Grundkörpers 38 gelöst. Anschließend kann der Probestab 54 in ein Labor transportiert werden und die entnommene Substanz bezüglich der gewünschten Eigenschaften analysiert werden.
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Für den Fall, dass die im Behältnis 10 gelagerte Substanz eine sehr hohe Toxizität aufweist, ist es denkbar, die Schutzumhausung 56 und den Führungsabschnitt 44 nicht direkt miteinander zu verbinden, sondern auch dort entsprechend dimensionierte Containment-Schnittstellen zu verwenden (nicht dargestellt). In diesem Fall wird der Probestab 54 erst dann vom Führungsabschnitt 44 des Grundkörpers 38 gelöst, wenn die betreffenden Containment-Schnittstellen geschlossen sind. Hierdurch kann verhindert werden, dass Substanz, die in den Führungsabschnitt 44 und in die Schutzumhausung 56 gelangt ist, in die Umwelt gelangen kann.
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Für den Fall, dass die im Behältnis 10 gelagerte Substanz keine oder sehr geringe Toxizität aufweist und es akzeptabel ist, wenn Partikel aus der Umwelt in den Hohlraum 13 des Behältnisses gelangen, kann der Grundkörper 38 auch direkt am Behältnis 10 befestigt werden. Die Probenentnahme wird dann ohne die erste Containment-Schnittstelle 24 und die zweite Containment-Schnittstelle 26 durchgeführt.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt fünf Führungsabschnitte 44 am Grundkörper 38 angeordnet. Zudem sind in einem Probestab 54 zwei Probenaufnahmeräume 66 vorgesehen. Infolgedessen können insgesamt 10 Proben in einem Probeentnahmevorgang entnommen werden, wenn hierbei jeder Führungsabschnitt 44 pro Probeentnahmevorgang nur einmal mit einem Probestab 54 verbunden wird. Die Anzahl der Führungsabschnitte 44 und der Probeaufnahmeräume 66 kann selbstverständlich an die jeweils zu erfüllenden Anforderungen angepasst werden. Auch ist es möglich, unterschiedlich lange Probestäbe 54 und/oder Probestäbe 54 zu verwenden, bei denen die Anschläge an unterschiedlichen Stellen angeordnet sind.
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- 10
- Behältnis
- 12
- Wandung
- 13
- Hohlraum
- 14
- Behältnisöffnung
- 16
- Rahmen
- 18
- Spannfläche
- 20
- Behältnis-Verbindungsflansch
- 22
- Adaptereinheit
- 24
- erste Containment-Schnittstelle
- 26
- zweite Containment-Schnittstelle
- 28
- Probeentnahmeeinrichtung
- 30
- Behältnis-Gegenverbindungsflansch
- 32
- Verschlusseinrichtung
- 34
- Kabelbinder
- 36
- Vorrichtung
- 38
- Grundkörper
- 40
- Grundkörper-Verbindungsflansch
- 42
- Grundkörper-Gegenverbindungsflansch
- 44
- Führungsabschnitt
- 46
- Rohr
- 48
- Durchgangsbohrung
- 50
- freies Ende
- 52
- Verbindungsflansch
- 54
- Probestab
- 56
- Schutzumhausung
- 58
- rohrförmiger Abschnitt
- 59
- Gegenverbindungsflansch
- 60
- Hülle
- 62
- Kern
- 64
- Hülse
- 66
- Probeaufnahmeraum
- 67
- Hülsenöffnung
- 68
- Hülsenführungseinrichtung
- 70
- Pin
- 72
- Langloch
- 74
- Anschlag
- 76
- erste Klappe
- 78
- zweite Klappe
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2017/046220 A1 [0012, 0016, 0031]
- WO 2016/142432 A1 [0023]
- EP 3318509 A1 [0030]
