DE2039000A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Entnahme von Fluessigkeitsproben - Google Patents

Description

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Patentanwalt·

Dipl.- Ing. E. Eder Dipl.-Ing. K. Schieschke

8 München 13 Elisabethstraße 34

Gilford Instrument Laboratories InC₁ Oberlin, Ohio_a USA

Verfahren und Vorrichtung zur Entnahme von Flüssigkeitsproben

Die Erfindung eignet sich vor allem zur Entnahme sehr kleiner Flüssigkeitsproben. Hierzu hat man bisher in erster Linie mit mehreren Kapillarröhrchen gearbeitet. Die hierzu vorgesehene λ bekannte Apparatur zur Handhabung mehrerer Röhrchen ist Jedoch .unbequem und unwirtschaftlich wenn nur ein einziges Röhrchen benötigt wird. Da die zur Probenentnahme verwendete Röhrchenart relativ leicht zerbrechlich ist, traten Schwierigkeiten bei der Handhabung auf·

Die Erfindung betrifft deshalb das Füllen eines einaigen Kapillarröhrchen« zur Entnahme von Stichproben und für ähnliche Zwecke,

Die bekannten Methoden bieten beträchtliche Vorteile bei der Handhabung von Kapillarröhrchen die eine grössere FlUseigkeltsmenge

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aufnehmen können, als man sie sonst in einem vertikalen, am Ende offenen Kapillarröhrchen halten kann. Dies rührt daher_a dass die ■ offenen Kapillarröhrchen evakuiert und an den Enden verschlossen sind. Wird während des Eintauchens in eine Flüssigkeit ein Ende geöffnet so zieht das Vakuum die Flüssigkeit fast vollständig in das Röhrchen und hält sie darin. Es ist nicht erforderlich, dass zur Vermeidung von Flüssigkeitsverlust das gefüllte Röhrchen horizontal gehalten wird, Ausserdem muss zum Füllen das Röhrchen nicht horizontal oder schräg gegen die- aufzunehmende Flüssigkeit gehalten werdenj wie dies meist bei der Verwendung offener Kapillarröhrchen der Fall ist.

Bei solchen Röhrchen musste bisher zum Füllen mit einer Flüssigkeit W das die Flüssigkeit enthaltende Gefäss möglichst weit gekippt werdenj damit man das offene Röhrchen in seine Oberfläche tauchen konnte oder man musste eine saugflasche mit Adapter verwenden um an dem Röhrchen saugen zu können, während es in die Flüssigkeit getaucht wurde. Die weitere Handhabung nach dem Füllen des Röhrchens ist ebenfalls kompliziert, da dieses horizontal gehalten werden muss. Der Verschluss der Flüssigkeitsprobe durch Wachspfropfen ist ebenfalls nicht befriedigend.

Wie schon die bekannten Methoden erkennen lassen besteht ein Bedürfnis kleine Flüssigkeitsmengen durch sorgfältiges Abschneiden kurzer Stücke von einem längeren Kapillarröhrchen, das die Flüssigkeit ent- |) hält j verarbeiten zu können. Durch die Erfindung wird dies mit Vorteil auch dann möglich, wenn einzelne Röhrchen im Labor, zu Test- oder Qualitätsprüfzwecken untersucht werden, Verfahren und Vorrichtung gemäss der Erfindung erlauben eine einfache Handhabung ohne Verunreinigung und mit minimaler Bruchgefahr,

Die Erfindung eignet sich für biologische und industrielle Fluids und 1st für allgemeine Laboruntersuchungen in der Biologie, Chemie^ in der Industrie, für Qualitätskontrollen usw, vorgesehen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren «um Füllen eines verschlossenen und evakuierten Kapillarröhrchene mit einer Flüssigkeitsprobe· Das

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Verfahren zeichnet sich dadurch aus₄ dass das Röhrchen mit einer Kerbung versehen wird, dass das Röhrchen axial so weit in die Flüssigkeit gebracht wirdj, dass die Kerbung unter dem Flüssigkeitsspiegel liegt _Λ und dass das Röhrchen an axial gegenüberliegenden Stellen der Kerbung abgestützt wird und an der Kerbung ein Biegemoment angreift _Λ wodurch von dem eingetauchten Röhrchen ein Abschnitt abgebrochen und mindestens in das Innere des anderen Abschnitts eine gewisse Menge der Flüssigkeitsprobe gesaugt wird.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Entnahme einer Probe aus einer in einem Gefäss befindlichen Flüssigkeit. Diese Vorrichtung ist gekennzeichnet durch ein evakuiertes _Λ an den Enden verschlossenes und am einen Ende mit einer Kerbung versehenes Kapillarröhrchen^ durch eine "Abbrecheinrichtung mit einem Abstützt eil _a der . | das Röhrchen am Umfang an einer in axialer Richtung von der Kerbung getrennten., dem einen Ende in Bezug auf die Kerbung gegenüberliegenden Stelle abstützt* durch ein Blockelement mit einer schrägen Flächej die an dem einen Ende derart angreiftj dass bei Bewegung von Röhrchen und Fläche gegeneinander das eine Ende abgelenkt wirdj durch eine Führung für das Röhrchen in axialer Richtung gegenüber der schrägen Flächej sodass das eine Ende seitlich beansprucht wird und ein Biegemoment an der Kerbung auftritt und durch einen ausreichend grossen Abstand zwischen dem Abstützteil und der Fläche_a sodass₄ während die Kerbung in die Flüssigkeit eingetaucht istj der Abschnitt des Röhrchens unter der seitlichen Belastung zwischen dem Ende und der Kerbung abbricht. .λ

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilschnitt durch ein in ein Abkeilgerät eingesetztes Kapillarröhrchenj

Fig. 2 das Abbrechen eines Endabschnitts des Kapillarröhrchens durch Einschieben des Röhrchens im Längsschnittj

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Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3 - 3 in Fig. l_a

Fig. h eine Ansicht ähnlich Fig«, 2₃ jedoch mit einem modifizierten Abkeilgerätj das unter Ausnutzung der relativen Bewegung zwischen dem flexiblen Ende des Abkeilgeräts und dem festen Röhrchenende arbeitet _s und

die Figuren 5 und 6 perspektivische Darstellungen bei der Ausführung zweier Verfahrenssehritte gemäss der Erfindung unter Verwendung eines Behälters mit flexiblen Wänden»

Bei den Anordnungen nach den Figuren 1 - h verwendet man einen Behälter oder eine Küvette aus relativ steifem Material^ wie etwa Glas* Methakrylat-Kunstharz und dgl. Ein Abkeilgerät übt eine seitliche Belastung auf ein Ende des Röhrchens aus. In den Figuren 5 und 6 ist der Behälter als Küvette mit flexiblen Wänden^ bzw. als Tasche dargestellt. Die Flüssigkeit befindet sich somit im Behälter_s das Röhrchen wird in die Flüssigkeit eingetaucht j wobei die damit betraute Person das Röhrchen mit den Fingern auf gegenüberliegenden Seiten der Kerbung erfasst und das Röhrchen unter dem Flüssigkeitsspiegel abbricht.

Die Zeichnung zeigt ein Kapillarröhrchen 10 aus Glas mit einer Bohrung von gleichmassigem^ genau bekannten Durchmesser die mit einer Flüssigkeit 12 in einem Gefäss I¹+ gefüllt werden soll. Das Gefäss besteht hierbei Glas oder steifem Kunästoff _Λ wie dies in der Biologie^ Chemie j Hämatologie usw. der Fall ist. Die Enden 16 und 18 des Röhrchens 10 sind verschlossen* d.h_e abgeschmolzen _a während die Bohrung 20 evakuiert ist. Direkt über dem unteren Ende 18 ist das Röhrchen gekerbt oder geritzt längs einer Kerbung oder Kerblinie 22. Zwischen der Kerbung 22 und dem Ende 18 liegt der Endabschnitt 2h, Das Verfahren zum Abschmelzen der Enden wie auch zum Kerben oder Ritzen ist bekannt. Die Kerbung 22 kann bereits bei der Herstellung der evakuierten Röhrchen vorgesehen oder erst vom Verbraucher an der gewünschten Stelle angebracht werden.

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Zum Füllen des Röhrchens 10 mit der Flüssigkeit 12 wird ein Abkeilgerät 26 über den unteren Abschnitt des Röhrchens geführt· Das Abkeilgerät nach den Figuren I_x 2 und 3 umfasst einen unteren Block 28 mit einer schrägen Keilflache 3D und einer Manschette 32j die einen zylindrischen Durchlass 3^t- bildet. Die Achse dieses Durchlasses schneidet die Keilfläche 30 in einem spitzen Winkel. Beim Einführen des Röhrchens 10 in den Durchlass 2>h_s fluchtet es mit diesem. Das Abkeilgerät 26 ist vorzugsweise aus geeignetem Kunststoff gepresst/ der sich mit der Flüssigkeit 12 verträgt und ausreichend fest ist. Hierzu kommen verschiedene Kunststoffe in Frage_Λ beispielsweise Nylon.« Polyäthylen j Tetrafluoräthylen usw. Der Durchmesser des Durchlasses ^k ist so gewählt* dass das Röhrchen fest umschlossen ist _Λ sich jedoch unter Druck in die Manschette 32 einschieben lässt. Der Hals 36 zwischen der Manschette und dem Block 28 muss ausreichend stabil sein um die Biegekraft aufnehmen zu können.

Nach dem Aufsetzen des Abkeilgeräts 26 auf das Röhrchen 10 wird dieses in die zu untersuchende Flüssigkeit 12 getaucht und das Röhrchen 10 von der damit beschäftigten Person entweder mit den Fingern oder unter Verwendung eines kleinen Griff Stückes nach unten geschoben. Dabei gleitet das Röhrchen durch den Durchlass 3¹+ der Manschette 32 und das Ende 18 trifft auf die schräge Fläche 30 und wird von einer seitlichen Kraft abgelenkt. Die Manschette 32 hält das Röhrchen 10 über der Kerbung 22₄ während die Belastung beim Einschieben des Röhrchens 10 unter der Kerbung auftritt. Dadurch bricht der Endabschnitt 2h an der Kerbung 22 ab und fällt auf den Boden des Gefässes Ik, Sofort nach dem Abbrechen saugt das Vakuum der Bohrung 20 eine Flüssigkeitsmenge 12* (Fig. 2) der Flüssigkeit 12 an.

Danach wird das Röhrchen 10 zusammen mit dem Abkeilgerät 26 aus der Flüssigkeit 12 herausgezogen. Das Abkeilgerät 2$ kann weggeworfen werden_Ä während das Röhrchen 10 mit der eingeschlossenen Flüssigkeit 12» auf bekannte VTeise weiterverarbeitet wird* beispielsweise indem zur Verwendung als Mikropröben das Röhrchen in kürzere Abschnitte von bekannter Länge und damit auch bekanntem Volumen unterteilt wird.

Fig· if zeigt eine abgewandelte Form der erf indungsgemässen Vorrichtung, ebenfalls zur Vervendung in einem starren Gefäße. Das Gefäss IM ist

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eine relativ flache Küvette mit einer geringen Menge Fluss igk-eitsprobe 12. Das Röhrchen 10 ist bei 22 über dem Ende 18 wie bei der vorhergehenden Ausführungsform gekerbt. Das Abkeilgerät 26 * besteht dagegen aus etwas flexiblerem Material als das erwähnte Gerät 26. Es kann beispielsweise ein geeignetes Elastomer sein_a das die beiden Funktionen für die seitliche Belastung zum Abbrechen des Endabschnitts übernimmt.

Die Manschette oder der Griff abschnitt 32 * ist bei dieser Ausführungsform länglich und lässt sich gemäss Fig. h mit den Fingern greifen. Das Röhrchen wird in den Durchlass 3¹+ * eingeführt und nach unten gegen den unteren Blockabschnitt 28 * geschoben der auf seiner schrägen Keilfläche 30 ' einen kleinen Sitz oder eine Vertiefung 29 besitzen kann. Der Hals 36 * ist hier absichtlich schmal und flexibel gehaltenj sodasSj wenn das Abkeilgerät 26 * nach unten gegen den Boden des Gef ässes l*f» gedrückt wird_a der Blockabschnitt 23 ^f in die gestrichelte Lage gemäss Fig. h schwenkt. Dadurch entsteht die seitliche Belastung zum Abbrechen des Endabschnitts 2^- vom Röhrchen. Durch die Weichheit des Materials des Gerätes 26 ' kann man den Griffabschnitt 32 * zusammendrücken und damit das Röhrchen 10 im Durchlass 3¹+ * fest greif en* sodass, wenn das Gerät 26 · nach unten gedrückt wirdj praktisch keine Relativbewegung zwischen dem Röhrchen 10 und dem Gerät 26 » auftritt.

Der Unterschied zwischen den Ausführungsformen nach den Figuren Ij und 3 einerseits und der Ausführungsform nach Fig. h andererseits besteht in der Bewegung des Röhrchens gegenüber dem Abkeilgerät und der Fixierung von Block und Keilfläche einerseits und der Fixierung von Röhrchen und der Bewegung des Blocks und der Keilfläche andererseits. In beiden Fällen ist eine Relativbewegung zwischen einer schwenkbaren Fläche oder einer Keilfläche und dem Röhrchenende vorhandenj sodass auf dieses eine seitliche Kraft ausgeübt wird. Ferner wird in beiden Fällen das Röhrchen auf gegenüberliegenden Seiten der Kerbung gehalten, während ein Biegemoment an der Kerbstelle auftritt.

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Es lässt sich auch eine kombinierte Funktionsweise zum Abbrechen des Röhrdienendes erzielen.

Die Figuren 5 und. 6 zeigen eine Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens bei einem Behälter mit flexiblen Wänden. Per Behälter 50 besitzt hierbei eine Abdeckung oder Kappe 52 aus etwas steiferem Material, beispielsweise aus polymerisiertem Kunstharz. Der Behälter 50 bildet eine flexible Tasche 5¹+ mit vorzugsweise durchsichtigen Wänden. Die Tasche 50 kann beispielsweise aus Polyäthylen oder dgl. bestehen. Die Tasche ist mit der Kappe 52 versiegelt. Durch einen Durchlass 56 in der Kappe kann man das untere Ende des Röhrchens 10 in das Innere des Behälters 50 einführen. Das untere Ende des Durchlasses 56 kann eine (nicht gezeigte) Prallklappe aufweisen, die eine Verunreinigung der Flüssigkeit 12 in der Tasche vor der Verwendung *

verhindert. Ebenso oder alternativ kann der Eingang zum Durchlass 56 zwei eng aneinanderliegende Lippen oder Klappen besitzen* durch die das untere Ende des Röhrchens 10 einführbar ist.

Die Kappe 52 wird gemäss 5 mit einer Hand gehalten, während man mit der anderen Hand das Röhrchen 10 einführt. Sobald das Röhrchen 10 ausreichend weit in diekTasche eingeschoben ist erfasst man durch • die flexiblen Wände das untere Ende (Fig. 6). Das untere Ende 18, das sich unter der Kerbung 22 befindet, wird mit der rechten Hand erfasst. Man verschiebt dann die linke Hand, hält dabei den Hauptteil des Behälters in der becherförmigen Hand, erfasst mit Daumen und Zeigefinger das Röhrchen durch die flexible Wand über der Kerbung _t| und übt die erforderliche seitliche Kraft aus, die zum Abbrechen des unteren Abschnitts 2h unter dem Spiegel der Flüssigkeit 12 erforderlich istj worauf eine Flüssigkeitsmenge in die Bohrung des Röhrchens 10 gesaugt wird. Das abgebrochene Stück 2*f verbleibt auf dem Behälterboden. Nach dem Entfernen des ersten Röhrchens lassen sich auf die gleiche Weise weitere Röhrchen füllen.

Das Gefäss 50 soll lediglich eine Ausführungsform eines Gefässes mit flexibler Wand darstellen, das es ermöglicht die erforderliche seitliche Kraft auszuüben, ohne dass eine Verunreinigung der Probe durch die damit beschäftigte Person oder umgekehrt erfolgen kann.

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Zur besseren Darstellung ist in der Zeichnung der Durchmesser des Röhrchens übertrieben gross dargestellt. In Wirklichkeit ist das Röhrchen dünnwandig und besitzt einen Aussendurchmesser von ca. 1 mm. Eine ähnliche _Λ leicht zerbrechliche Form wird klinisch zur Entnahme von Blutproben aus dem Finger verwandt.

Die wesentlichen Punkte der Erfindung sind somit die Evakuierung des Röhrchens und sein Verschluss durch Abschmelzen* wodurch das Vakuum erhalten bleibt_o In der Nähe eines Endes wird mit einem geeigneten Ger'.ät eine Kerbung gemacht. Dieses Ende wird in die Flüssigkeit eingetauchta die in das Röhrchen aufgenommen werden soll. Der Behälter ist normalerweise eine Ampulle oder Küvette aus einer sterilen Substanzj wie etwa Glas oder relativ steifem Kunststoff, In anderen P Fällen kann der Behälter flexible Wände besitzen.

Bei einem Behälter mit steifen Wänden wird mittels eines Abkeilgerätes eine seitliche Kraft auf das untere Ende des Röhrchens ausgeübtj wodurch dieses unter dem Spiegel der Flüssigkeit im Behälter abbr icht·

Bei einem Behälter mit flexibler Wand kann man das Röhrchen durch die Wand mit den Fingern greif en_a oberhalb und unterhalb der Kerbung und zum Abbrechen des einen Endes vom Röhrchen eine seitliche Kraft ausüben,

fc In jedem Fall wird* da das Abbrechen unter dem Flüssigkeitsspiegel ' erfolgt j die Flüssigkeit durch das Vakuum in die Bohrung des Röhrchens gesaugt und füllt dieses praktisch vollkommen. Da das andere Ende verschlossen ist neigt die Flüssigkeit nicht zum Auslaufen aus dem Röhrcheninnerenj sodass sich das Röhrchen bequem handhaben lässtj beispielsweise inaine Vorrichtung einsetze^ wo es in Stücke bestimmter Länge unterteilt wird. Diese einzelnen Stücke enthalten dann wieder genau bekannte Volumina der Flüssigkeit wie sie bei der Untersuchung von Mikroproben und dgl, benötigt werden.

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Claims (12)

: 5 203900Q Patentansprüche

1.j Verfahren zum Füllen eines verschlossenen und evakuierten ^V~' Kapillarröhrchens mit einer Flüssigkeitsprobej dadurch gekenn-- zeichnetj dass das Röhrchen.mit einer Kerbung versehen und axial so weit in die Flüssigkeit gebracht wirdj dass die Kerbung unter dem Flüssigkeitsspiegel liegt, dass das Röhrchen an axial gegenüberliegenden Stellen der Kerbung abgestützt wird und dass an der Kerbung ein Biegemoment angreiftj wodurch von. dem eingetauchten Röhrchen ein Abschnitt abgebrochen und mindestens in das Innere des anderen Abschnitts ein Teil der Flussigkeitsprobe gesäugt wird,

2. Verfahren nach Anspruch l_a dadurch gekennzeichnet, dass die Kerbung an einem axialen und verschlossenen Ende des Röhrchens liegt und dass der kürzere Abschnitt mit einem verschlossenen Ende abgebrochen wird.

3, Verfahren nach Anspruch 1 oder 2_a dadurch gekennzeichnet,, dass der andere Abschnitt am Umfang abgestützt wird und dass ein Biegemoment erzeugt wird, indem dieser Abschnitt und eine schräge Fläche gegeneinander bewegt werden.

h. Verfahren nach Anspruch 3j dadurch gekennzeichnet, dass das eine axiale Ende des Röhrchens gegen die schräge Fläche bewegt wird,'· ■ ■..;■■' . ■■■'..■; -

5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - h» dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützen des Röhrchens und das Aufbringen einer Biegekraft erfolgenj während das Röhrchen eingetaucht ist,

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Eintauchen das eine verschlossene Ende in ein Gefäss mit flexiblen Wänden gebracht wirdj das die Flüssigkeit enthältj und dass das Abstützen und das Aufbringen einer Biegekraft von aus s er halb des Gefäeses durch dessen flexible Wände hindurch erfolgen.

7« Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein evakuiertes, an den Enden (16,18) verschlossenes und am einen Ende (18) mit einer Kerbung (22) versehenes Kapillarröhrchen (10), durch eine Abbrecheinrichtung (26,26*) mit einem Abstützteil (32,32*) j der das Röhrchen (10) am Umfang an einer in axialer Richtung von der Kerbung (22) getrennten, dem einen Ende (18) in Bezug auf die Kerbung gegenüberliegenden Stelle abstützt, durch ein Blockelement (28,28*) mit einer schrägen Fläche (30,30 Oj die an dem einen Ende (18) derart angreift, dass bei Bewegung von Röhrchen (10) und Fläche (30,30*) gegeneinander das eine Ende (18) abge- lenkt wird, durch eine Führung (3^aS¹+¹) für das Röhrchen (10) in axialer Richtung gegenüber der schrägen Fläche (30,30*), sodass das eine Ende (18) seitlich beansprucht wird und ein Biegemoment an der Kerbung auftritt, und durch einen ausreichend grossen Abstand zwischen dem Abstützteil (32,32 ^f) und der Fläche (3°,3O*), sodass, während die Kerbung in die Flüssigkeit eingetaucht "ist, der Abschnitt (2¹+) des Röhrchens (10) unter der seitr liehen Beanspruchung zwischen dem Ende (18) und der Kerbung (22) abbr icht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7 j dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützteil (32,32») zum Abstützen des Röhrchens (10) am Umfang ein axiales Verschieben des Röhrchens (10) ermöglicht und dass das Blockelement (28,28¹Jj das die schräge Fläche (30,30*) aufweist j gegenüber dem Abstützteil (32,32*) praktisch fest ist , wodurch beim Verschieben des Röhrchens (-10) in axialer Richtung durch den Abstützteil (32,32 ') hindurch gegen die schräge Fläche (30,30») eine seitliche Kraft auftritt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Röhrchen (10) und die Abbrecheinrichtung' (26,26») miteinander verbunden und in das Gefäss (Ι^-',ΐΜ) einführbar sind, mit der Abbrecheinrichtung (26,26 ') voraus,- sodass die Abbrecheinrichtung gegen den Boden des Gefässes gedrückt werden kann, wobei die Kerbung (22) eingetaucht ist und das weitere Verschieben zum Abbrechen des Endabschnittes (2¹O führt.

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10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 - 9* dadurch gekennzeichnet , dass die Abbrecheinrichtung (26,26') aus einem Stück besteht, dass das Abstützteil (32,32')■■ eine'Manschette umfasst und dass das Blockelement (28,28 ^f) einen keilförmigen Block im Abstand unter der Manschette umfasst.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, ."dass die Abbrecheinrichtung (26 ^f) aus synthetischem Kunstharz geformt ist„

12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützteil (32 ^f) zum Abstützen des Röhrchens am Umfang mit einer Anordnung-(29) versehen ist, die ein axiales Verschieben des Röhrchens verhindert, und dass das Blockelement(28^t) mit J der schrägen Fläche (30 ^f) praktisch flexibel mit dem Abstützteil (32^f) verbunden ist, sodass beim Einschieben der Abbrecheinrichtung (26 0 in das Gef äss (lM) das Röhrchen (10) mitgenommen .; wird, das Blockelement' (28 *) -mit der schrägen Fläche (30 ') gegen das eine verschlossene Ende (18) gedrückt wird und auf dieses eine seitliche Kraft ausübt.

Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbreeheinriehtung (26 ¹O'aus einem elastomeren Material besteht, sodass der Abstützteil (32*) zum Festklemmen des Röhrchens (10) zusammendrückbar ist. ' ■ .

Patentanwalt·

Dipl.-IngyE. EdW

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