DE4234558C2 - Probenbehälter und Verfahren zum Verschließen des Probenbehälters - Google Patents

Description

In analytischen Laboratorien, insbesondere der Medizin und Chemie, erfordern sowohl der Umfang der Analysenprogramme als auch die oft hohe Anzahl zu prüfender Parameter ein häufiges Öffnen und Verschließen jedes einzelnen Probenbe­ hälters. Durch den Kontakt des Probenmaterials mit der Um­ gebung treten dabei Probenverluste sowie Kontaminationen der Probe oder, z. B. bei flüchtigen und aggressiven Sub­ stanzen, der Umgebung auf.

Um eine ausreichende Dichtheit beim Verschließen der Pro­ benbehälter zu erreichen, ist hoher Kraftaufwand nötig, z. B. zum Festziehen von Gewindeverschlüssen, zur Deforma­ tion von Schnappverschlüssen und elastischen Kappen, zum Einrasten von Bajonettverschlüssen oder zum Festklemmen von Schliffverbindungen. Dazu werden größtenteils beide Hände benötigt, so daß häufig benutzte Substanzentnahme­ geräte oft beiseite gelegt werden müssen. Auch erfordern die Unebenheiten vieler Verschlußmechanismen, wie Gewinde und Schnappränder, einen höheren Reinigungsaufwand und er­ höhen die Gefahr weiterer Kontamination sowie Substanzver­ schleppung.

Der Einsatz von magnetisch wirkenden Behälterverschlüssen, wie in dem DE-GM 18 03 879 beschrieben, ist dagegen für che­ mische Probenbehälter nicht bekannt. In dieser Druckschrift werden unter anderem magnetische Stülp- und Eindrückdeckel verwendet, wobei ein oder mehrere Permanent-Magnete sowohl im als auch außerhalb des Behälters so angebracht sind, daß Behälterunterteil und Behälterdeckel zusammenhalten. Bei lose aufliegendem Deckel sind zur Zentrierung am Behälter­ oberrand zusätzlich Sicken o. ä. angebracht.

Der Einsatz von Laborrobotern gestaltete sich bis jetzt sehr schwierig. So sind die Probenbehälter nur mit speziel­ len, von der Größe des Probenbehälters abhängigen Instal­ lationen, wie Greifer und Adaptor, zu öffnen bzw. zu ver­ schließen, wobei dieser Vorgang nicht ruckfrei vor sich geht, so daß die Apparatur und der Probenrack erschüttert werden. Auch ist nicht möglich, die Positionierung des Ro­ boterarmes über bzw. um den Verschluß so einzustellen, daß z. B. bei der Positionierung der Probenbehälter oder Be­ hältertabletts (Racks) unweigerlich auftretende Standort­ abweichungen die Arbeit des Laborroboters nicht behindern oder gar unmöglich machen. Auch erfordert der Einsatz von Laborrobotern behälterspezifische sowie von Hersteller zu Hersteller verschiedene Zusatzinstallationen am Roboter­ arm, wie mechanisch arbeitende Greifer oder Kontrollsenso­ ren, die entsprechende zusätzliche Programmierungen not­ wendig machen.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen universellen und handlichen Ver­ schluß von Proben- und Chemikalienbehältnissen für Routi­ neuntersuchungen zu entwickeln, der von Mensch und Maschi­ ne gleichermaßen unkompliziert benutzt werden kann, eine ausreichende Dichtheit besitzt, leicht zu reinigen ist, einen guten Zugang zur Probe gewährleistet und Möglichkei­ ten zur Vereinfachung und Vereinheitlichung des Behälter­ handlings von Laborrobotersystemen bietet.

Der im Patentanspruch 2 angegebenen Erfindung dagegen liegt das Problem zugrunde, daß keine behälterspezifischen, von der Größe des Probenbehälters abhängigen Werkzeuge des La­ borroboters benötigt werden und daß dieser ein leichtes, kontinuierliches ruckfreies Öffnen sowie Verschließen der Probenbehälter ohne Erschütterung der Apparatur oder des Probenracks garantiert.

Auch soll die Positionierung des Roboterarmes über bzw. um den Verschluß problemlos vonstatten gehen, d. h. geringe, bei der Positionierung der Probenbehälter oder Behälter­ tabletts unweigerlich auftretende Standortabweichungen dürfen die Arbeit des Laborroboters nicht behindern oder gar unmöglich machen.

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbe­ sondere darin, daß durch den flachen Winkel zwischen Ver­ schlußgrenzfläche und Gefäßboden die Höhe des Stopfens ge­ ring und der Durchmesser der Gefäßöffnung groß gehalten werden kann, so daß ein verbesserter Zugang zum Inhalt möglich wird.

Durch den flachen Winkel zwischen Verschlußgrenzfläche und Gefäßboden wird im Gegensatz zu den derzeit verwendeten herkömmlichen Schleifhalsverschlüssen eine Haftung durch Verklemmen vermieden. Dadurch wird ebenso wie durch die verwendeten Magnetverschlüsse ein leichter und vor allem kontinuierlicher Öffnungs- und Verschließvorgang ermög­ licht, was beim Einsatz von Laborrobotern von grundlegen­ der Wichtigkeit ist, da durch deren mechanische Arme meist nur begrenzte Kräfte ebenfalls kontinuierlich übertragen werden können, um Erschütterungen oder gar Dejustierungen zu vermeiden.

Ein ruckartiges Öffnen sowie daraus resultierende Substanz­ verluste, Kontaminationen oder auch Gefährdungen bei der Arbeit mit aggressiven Medien werden bei entsprechender Größe und Stärke der Permanentmagnete bzw. des Eisenstücks vermieden. Beim Einsatz von Laborrobotern kann zudem auf spezielle, d. h. gefäß- oder auch verschlußspezifische Werkzeuge und Installationen am Roboterarm verzichtet wer­ den, indem einheitlich einfache Elektromagnete zum Einsatz kommen. Diese können auch bei leichten Dejustierungen von Probenbehältern oder Probentabletts die einzelnen Ver­ schlüsse noch sicher bedienen.

Ein Ausführungsbeispiel soll anhand der Zeichnung näher beschrieben werden.

In dieser Zeichnung sind das Probengefäß 1 und der Ver­ schlußstopfen 2 im Schnitt zu sehen. Der Verschlußstop­ fen 2 verjüngt sich von A nach B hin, wobei der Winkel ACE größer oder gleich 45° sein muß. Durch diesen flachen Win­ kel zwischen Verschlußgrenzfläche und Gefäßboden wird, im Gegensatz zu den derzeit verwendeten herkömmlichen Schleifhalsverschlüssen, eine Haftung durch Verklemmen vermieden. Im Probengefäß 1 sowie im Verschlußstopfen 2 eingearbeitete Permanent3-Permanent4- oder Permanent3- Eisen4-Kombinationen sichern einen ausreichenden und leicht zu betätigenden Verschluß des Probenbehälters. Am Verschlußstopfen 2 und am Probengefäß 1 befindliche Rän­ der 5, 6 verhindern zusätzlich ein Verkanten des Ver­ schlußstopfens 2 beim Aufsetzen und damit eventuelle Un­ dichtheiten. Durch die Größe des Winkels ACE kann die Hö­ he D-E des Verschlußstopfens 2 und damit des gesamten Ver­ schlusses ohne dabei die dichtende Fläche, im Schnitt als AB sichtbar, reduzieren zu müssen, gering gehalten werden. Somit ist ein guter Zugang zur Probe gewährleistet, und es ist die Möglichkeit gegeben, das Behälterhandling von La­ borrobotersystemen zu vereinfachen und zu vereinheitlichen. Durch die Verwendung von Magnetverschlüssen kann das Werk­ zeug des Laborroboterarmes aus einem einfachen Elektromag­ neten 7 bestehen. Durch Positionierung des Roboterarmes über dem Probenbehälter oder um den Verschluß 2 wird durch Wahl der entsprechenden Größe und Stärke der Permanentmag­ nete 3, 4 oder des Eisenstückes 4 ein leichter, kontinuier­ licher und vor allem ruckfreier Öffnungs- und Schließvor­ gang ermöglicht.

Die Bedienung des Roboterarmes ist dabei sowohl unabhängig vom Durchmesser des Verschlusses 2 als auch von der Form des Probenbehälters. Auch kann auf spezielle gefäß- oder auch verschlußspezifische Werkzeuge oder Installationen am Roboterarm verzichtet werden.

Claims (2)

1. Probenbehälter für häufig zu untersuchende Proben in chemischen Laboratorien, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl in dem, an das Probengefäß angepaßten, sich ke­ gelstumpfförmig zum Boden des Probengefäßes hin in einem Winkel größer oder gleich 45° zur vertikalen Sym­ metrieachse verjüngenden Verschlußstopfen als auch im Probengefäß eine Kombination Permanentmagnet-Permanent­ magnet oder Permanentmagnet-Eisenkern zum Verschließen eingearbeitet ist.

2. Verfahren zum Verschließen des Probenbehälters, dadurch gekennzeichnet, daß der am Roboterarm angebrachte, ein­ heitlich einfache, ein kontinuierliches und ruckfreies Öffnen und Verschließen des Probenbehälters garantie­ rende und ohne gefäß- oder verschlußspezifische Werk­ zeuge und Installationen auskommende Elektromagnet über dem Probenbehälter oder um den Verschlußstopfen pla­ ziert und jeweils durch Betätigen des Elektromagneten der Probenbehälter geöffnet und verschlossen wird.