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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Probenentnahmesysteme
aus geschlossenen Behältern,
wie klinische chemische Analysiereinrichtungen, und spezifischer
auf Durchstechstationen für
ein Probenentnahmesystem aus geschlossenen Behältern.
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Probenentnahme-
und Analysiersysteme der klinischen Chemie verwenden häufig geschlossene Behälter, um
Proben zu enthalten, die zu analysieren sind. Eine der anfänglichen
und notwendigen Funktionen von derartigen Probenentnahmesystemen
ist es, die Kappe oder einen Stopfen an geschlossenen Behältern zu
durchstechen, in welchen die Proben enthalten sind, um eine Öffnung an
der Kappe oder dem Stopfen für
das nachfolgende Einsetzen eines Probeentnahmekopfs zu erhalten.
Diese Kappendurchstechfunktion wird oft durch eine Kappen- bzw. Abdeckungsdurchstechstation
des Probenentnahmesystems ausgeführt.
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In
konventionellen Probenentnahmesystemen verwendet die Kappendurchstechstation
häufig Durchstechklingen
bzw. -schneiden, die einen X-förmigen
Querschnitt aufweisen. Diese Art einer konventionellen Durchstechklinge
mit einem X-förmigen Querschnitt
scheint fähig
zu sein, durch Kappen oder Stopfen hindurchzustechen, welche relativ
dünn sind.
Jedoch gibt es mehrere Nachteile dieser konventionellen Art einer
Durchstechklinge mit einem X-förmigen
Querschnitt.
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Einer
der Hauptnachteile der konventionellen Art einer durchstechenden
bzw. Durchstechklinge mit einem X-förmigen Querschnitt ist jener,
daß sie nicht
für ein
Durchstechen von dicken (d.h. etwa 0,95 cm (3/8 Zoll)) Kappen oder
Stopfen geeignet ist, die aus Gummimaterial oder dgl. Gefertigt
bzw. hergestellt sind. Wenn ein Probeentnahmekopf in dem X-förmigen Schnitt
bzw. Einschnitt eingesetzt wird, der an der Kappe oder dem Stopfen
ausgebildet ist, erfordert der Kopf zuviel Kraft zum Penetrieren,
was in Bewegungsfehlern und einem Blockieren des Schrittmotorantriebs
resultiert. Zusätzlich
tendiert während
eines Entnehmens der Klingen und des Probenkopfs der Behälter dazu,
gemeinsam mit den Klingen oder dem Testkopf angehoben zu werden und
ist kaum unten zu halten.
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Ein
anderer Nachteil dieser konventionellen Art einer Durchstechklinge
mit einem X-förmigen Querschnitt
ist jener, daß,
wenn ein Probeentnahmekopf nachfolgend durch den X-förmigen Schnitt
eingesetzt wird, der an der Kappe oder dem Stopfen verbleibt bzw.
zurückgelassen
ist, der Probeentnahmekopf dazu tendiert, die Kappe oder den Stopfen
wieder abzudichten. Dies verändert
das Druckprofil im Inneren des Probenbehälters (in Abhängigkeit
von der Menge an Probe in dem Behälter), was das Ansaugen der
Probe und das Gerinnungsdetektionssystem beeinträchtigen kann, welches auf einem
Detektieren von Druckänderungen
während
des Ansaugzyklus beruht.
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Ein
weiterer Nachteil dieser konventionellen Art von Durchstechklingen
mit einem X-förmigen Querschnitt
ist, daß ein
Erfassen eines falschen Niveaus erzeugt werden kann, wenn ein Testkopf
in den Behälter
durch eine durchstochene Kappe oder einen Stopfen eingesetzt wird.
Häufig
sind Behälter kappen
oder Stopfen mit knopfförmigen
Silikongummistücken
bzw. -kautschukstücken
hergestellt, welche durch metallische Folienverschlüsse unterstützt bzw.
getragen sind. Während
Durchstechklingen mit einem X-förmigen
Querschnitt durch die metallische Folie durchstanzen können, schneiden
sie die metallische Folie nur mit einem X-förmigen Schnitt. Wenn der Probenkopf
bzw. Probenentnahmekopf später durch
die Kappe oder den Stopfen durchtritt, um die Probe zu erreichen,
berührt
er oft die Folie und triggert bzw. verursacht dadurch eine Kapazitätsverschiebung,
welche eine Erfassung eines falschen Niveaus bildet, welche das
System veranlaßt
anzunehmen, daß das
Probenfluidniveau erreicht ist, bevor der Probenentnahmekopf tatsächlich das
Fluidniveau erreicht.
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Aus
DE-A-198 52 947 ist eine Vorrichtung zum Durchstechen von Behälterkappen
bekannt.
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Aus
US-A-5 11 946 sind dicke Kappen mit H-förmigen und U-förmigen Schnitten bzw. Einschnitten
bekannt. Jedoch gibt es keine Offenbarung über die Struktur von irgendeiner
Schneidklinge zum Bereitstellen von derartigen Schnitten.
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Daher
ist es wünschenswert,
eine Durchstechstation mit Durchstechklingen eines neuen Designs
zu versehen, welche zuverlässig
dicke Kappen oder Stopfen durchstechen können, die aus Gummi oder ähnlichen
Materialien hergestellt sind, und auch die Nachteile der konventionellen
Art von Durchstechklingen mit einem X-förmigen Querschnitt überwinden
können.
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Dieses
Ziel wird durch eine Vorrichtung zum Durchstechen von Behälterkappen
erfüllt,
wie sie in Anspruch 1 definiert ist. Bevorzugte Ausbildungen der
Erfindungen sind in den abhängigen
Unteransprüchen
beschrieben.
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Es
ist eines der primären
Ziele bzw. Gegenstände
der vorliegenden Erfindung, eine Durchstechstation für ein Probenentnahmesystem
aus geschlossenen Behältern
zur Verfügung
zu stellen, wie eine Analysiervorrichtung für klinische Chemie. Die Durchstechstation
verwendet neu entworfene bzw. ausgebildete und konstruierte Durchstechklingen, welche
zuverlässig
dicke Kappen oder Stopfen durchstechen können, die aus Gummi oder ähnlichen
Materialien hergestellt bzw. gefertigt sind, und kann auch die Nachteile
der konventionellen Art von Durchstechklingen mit einem X-förmigen Querschnitt überwinden.
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Die
Kappendurchstechstation der vorliegenden Erfindung verwendet durchdringende
bzw. Durchstechklingen, die einen H-förmigen
Querschnitt aufweisen, welcher eine H-förmige Öffnung in eine Kappe oder einen
Stopfen auf der Oberseite eines Probenbehälters schneiden kann. Wenn
ein Probentestkopf bzw. Probenentnahmetestkopf nachfolgend eingesetzt
wird, dehnt er die Öffnung
in eine augenförmige Öffnung,
was die notwendige Belüftung
für einen
Druckausgleich zur Verfügung
stellt.
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Die
Kappendurchstechstation gemäß der vorliegenden
Erfindung ist weiters ausgebildet bzw. entwickelt, um mit Handhabungsgestellen
zu arbeiten, welche unterschiedlich dimensionierte Behälter enthalten,
und wendet einen Kappenanwesenheitssensor an, um zu detektieren,
ob eine Kappe oder ein Stopfen an der Oberseite eines Behälters für ein Durchstechen
vorhanden ist. Sie verwendet auch einen Schiffchenmechanismus zum
Waschen der Klingen zwischen jeder Proben durchstechtätigkeit
an, um ein Übertragen
einer Kontamination bzw. Verunreinigung zwischen Probenbehältern zu
eliminieren. Zusätzlich
beinhaltet es auch einen hydropneumatischen Schmier- und Waschmechanismus,
um die Klinge zwischen jeder Durchstechtätigkeit zu schmieren und zu
waschen. Die Durchstechstation ist ebenfalls zur Verwendung in einem
existierenden CTS-System gut geeignet.
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Diese
und andere Gegenstände
und Ziele werden in einer Durchstechstation erreicht, welche einen
strukturellen Rahmen enthält,
der zwei vertikale Stangen und eine Schlittenanordnung aufweist,
die gleitbar an den Führungsstangen
montiert bzw. festgelegt ist. Ein Schrittmotor ist zur Verfügung gestellt, um
eine Führungsschraube
bzw. Führungsschnecke anzutreiben,
welche wiederum die Schlittenanordnung antreibt, um sich entlang
der Führungsstange (-stangen)
nach oben und unten zu bewegen. Ein Schneiden- bzw. Klingenhalter ist an dem oberen Ende
der Schlittenanordnung festgelegt. Eine Ausrichtblockanordnung,
welche von dem Schlitten unabhängig
ist, gleitet entlang der Führungsstangen und
wird durch die vertikale Bewegung der Schlittenanordnung angehoben
und abgesenkt. Der Klingenhalter hält eine Durchstechklingenanordnung,
welche eine zentrale Klinge mit zwei parallelen Reihen von drei
Längsschlitzen
und zwei querverlaufende bzw. Querklingen beinhaltet, welche mit
der zentralen Klinge jeweils in ihren Schlitzen gegenseitig verriegeln,
so daß die
Klingenanordnung einen allgemein modifizierten H-förmigen Querschnitt
zum Durchstechen einer dicken Kappe oder eines Stopfens auf einem
Probenbehälter
aufweist. Die Ausrichtblockanordnung ist durch eine Rückholfeder
vorgespannt bzw. beaufschlagt, um den Behälter nach unten zu halten,
wenn die Klingenanordnung nach einem Durchstechen der Kappe oder des
Stopfens entfernt bzw. zurückgezogen
wird. Auf der Ausrichtblockanordnung und vorkragend über den
Probenbehälter
ist eine Ausrichtarmanordnung. Die Armanordnung hat einen Waschturm
und einen Dochthalter, der wiederum daran so montiert ist, daß sie über der
Probenbehälterstation
zentriert sind. Das Design bzw. die Konstruktion ist derart, daß die Klingenanordnung
durch das Innere des Dochthalters, die Dochtanordnung, Waschstation
(oder "Dusche") und durch die Kappe oder
den Stopfen bzw. Stoppel des Probenbehälters hindurchtreten muß, wenn
es geeignet bzw. angemessen ist. An der Armanordnung ist ein Kappensensor
inkludiert bzw. enthalten, welcher bestimmt, ob eine Kappe vorhanden
ist oder nicht, ob es sich lediglich um ein offenes Rohr handelt.
Der Arm zentriert das Rohr (unabhängig von einem Kappenaußendurchmesser)
so, daß der
nachfolgende Schnitt mit dem Rohrzentrum ausgerichtet ist. Ein weiterer
Sensor bestimmt den Punkt eines vertikalen Kontakts zwischen dem
Arm und dem Stopfen und somit die Höhe des Rohrs. Ein hydropneumatisches
System stellt die dosierte Schmierung und ein Waschen der Klingen
nach einem Durchstechen einer Probenkappe zur Verfügung. Zwei
Fittings sind an dem Dochthalter festgelegt. Der Fitting, welcher
die Waschfunktion bereitstellt, führt bzw. speist eine Waschlösung oder
D.I. Wasser in die Waschstation über
einen Satz von Düsen
zu. Der andere Fitting führt
eine kleine Menge an Silikonöl
in einen Docht, durch welchen die Klingen bei jedem Zyklus durchtreten.
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Die
hauptsächlichen,
einzigartigen und neuen Merkmale der Kappendurchstechstation der
vorliegenden Erfindung beinhalten das Design und die Konstruktion
von Durchstechklingen mit einem H-förmigen Querschnitt, die Verwendung
eines Kappenanwesenheitssensors, die Fähigkeit, verschie dene dimensionierte
Behälter
handzuhaben, und das Design und die Konstruktion des automatisierten
bzw. automatischen Wasch- und Schmiermechanismus zum Waschen und
Schmieren der Klingen zwischen Durchstechtätigkeiten bzw. -vorgängen, um
eine Kontamination zu verhindern, die durch ein Übertragen von Proben bewirkt
wird.
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Von
einer derartigen Anordnung wurde gefunden, daß sie eine Anzahl von Vorteilen
mit sich bringt. Wie dies unten in größerem Detail erklärt werden
wird, sind die neuen Durchstechklingen mit einem H-förmigen Querschnitt
gut für
ein Durchstechen von dicken Kappen oder Stopfen geeignet, die aus
Gummi oder ähnlichen
Materialien gefertigt sind. Ein Probentestkopf kann leicht in den
H-förmigen Schnitt
bzw. Einschnitt eingesetzt werden, der an der Kappe oder dem Stopfen
ausgebildet ist, wodurch Bewegungsfehler reduziert werden und ein
Anhalten bzw. Blockieren des Schrittmotorantriebs vermieden wird.
Die Klingen und der Testkopf können
auch leicht ohne ein Anheben der Probenbehälter entfernt werden. Die augenförmige Öffnung,
die durch das Einsetzen des Testkopfs ausgebildet wird, stellt auch eine
adäquate
Belüftung
zur Verfügung,
um ein geeignetes bzw. ordnungsgemäßes Druckprofil im Inneren
eines Behälters
aufrecht zu erhalten. Sie vermeidet auch das Problem eines Verschlusses
aus einer metallischen Folie, wodurch jedes falsche Niveauabtasten
bzw. -erfassen eliminiert wird, wenn der Testkopf in den Behälter durch
die durchstochene Kappe oder den Stopfen eingesetzt wird.
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Die
Erfindung wird unten in ihren bevorzugten Ausbildungen beschrieben.
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Die
oben erwähnten
und anderen Merkmale dieser Erfindung und die Art eines Erhaltens
derselben werden offensichtlicher werden und werden am besten unter
Bezugnahme auf die folgende Beschreibung verstanden werden, die
im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen gegeben bzw. genommen
wird. Diese Zeichnungen zeigen nur eine typische Ausbildung der
Erfindung und beschränken daher
nicht ihren Rahmen. Sie dienen dazu, um Spezifizität und Details
hinzuzufügen,
in welchen:
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1 eine
Seitenansicht von einer der zwei querverlaufenden Klingen der neuen
Durchstechklingen ist;
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2 eine
Seitenansicht der zentralen Klinge der neuen Durchstechklingen ist;
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3 eine
Seitenansicht der anderen der zwei querverlaufenden Klingen der
neuen Durchstechklingen ist;
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4 eine
Draufsicht auf den H-förmigen Schnitt
ist, der durch die neuen Durchstechklingen gemacht wird;
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5 eine
Draufsicht auf die augenförmige Öffnung ist,
die durch das Einsetzen eines Probenentnahmetestkopfs in den H-förmigen Einschnitt
gebildet wird, der durch die neuen Durchstechklingen hergestellt
ist;
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6 eine
Seitenansicht eines Gestells mit Probenbehältern von verschiedenen Konfigurationen ist,
die die Durchstechstation der vorliegenden Erfindung als geeignet
zeigt, um mit derartigen Behältern zu
arbeiten;
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7 eine
schematische Seitenansicht eines Schiffchen- bzw. Shuttlemechanismus der Durchstechstation
der vorliegenden Erfindung mit dem Schiffchen in einer "offenen" Position während des
Durchstechzyklus ist;
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8 eine
schematische Seitenansicht des Schiffchenmechanismus der Durchstechstation
der vorliegenden Erfindung mit dem Schiffchen in einer "geschlossenen" Position während des
Waschzyklus ist;
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9 eine
Explosionsdarstellung der Ausrichtarmanordnung der Durchstechstation
der vorliegenden Erfindung ist;
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10 ein
Schema eines Schmier- und hydropneumatischen Waschsystems der Durchstechstation
der vorliegenden Erfindung ist;
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11 eine
Vorderansicht des Schmierpumpmechanismus der Durchstechstation der
vorliegenden Erfindung ist;
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12 ein
Querschnitt des Waschturms und des Dochthalters ist; und
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13 eine
Seitenansicht der Durchstechstation der vorliegenden Erfindung ist.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Durchstechstation für ein Probenentnahmesystem
für geschlossene
Behälter,
wie eine klinische Chemikalien-Analysiereinrichtung zur Verfügung.
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Bezugnehmend
auf 1, 2 und 3 sind drei
Klingen zum Zusammenbauen der neuen durchdringenden bzw. Durchstechklingen
mit einem H-förmigen
Querschnitt gezeigt, umfassend bzw. beinhaltend eine erste querverlaufende
Klinge 1, eine zentrale Klinge 2 und eine zweite
querverlaufende bzw. Querklinge 3. Die zentrale Klinge 2 hat
zwei parallele Reihen von längsweisen
bzw. Längsschlitzen 4 zum
Einsetzen der zwei querverlaufenden Klingen 1 bzw. 3.
Die querverlaufenden Klingen 1 bzw. 3 sind in
diesen Schlitzen 4 der zentralen Klinge verriegelt, um
die neuen Durchstechklingen zusammenzubauen. Wenn sie zusammengebaut
sind, ist die zentrale Klinge 2 auf einer Ebene senkrecht
zu den zwei querverlaufenden Klingen 1 und 3,
so daß die
zusammengebauten Durchstechklingen eine modifizierte, allgemein
H-förmige
Querschnittskonfiguration aufweisen. In dieser Anordnung verstärken die
zentrale Klinge 2 und die querverlaufenden Klingen 1 und 3 einander,
wobei sie eine zusammengesetzte Klingenanordnung bilden, welche
steif und stark genug ist, um dicke Gummikappen oder Stopfen der
Probenbehälter
zu durchstechen. Das geschärfte
bzw. zugespitzte Ende von jeder Klinge ist V- oder umgekehrt V-förmig, was
die Durchstechlast auf die Kappe reduziert, um das Dehnen der Kappen
während
eines Durchstechens zu reduzieren. Als ein Beispiel können die
zentrale Klinge 2 und querverlaufenden Klingen 1 und 3 aus
einem Typ 440 rostfreien Stahl hergestellt werden, der auf Rc 58 – 60 gehärtet ist
und. mit Titannitrid beschichtet ist. Die harte Beschichtung, wie
Titannitrid auf den Durchstechklingen kann helfen, die Schneidkanten
der Klingen beizubehalten, und die Schmier- bzw. Gleitfähigkeit
der Klingen zu erhöhen.
Vorzugsweise hat jede Dicke eine Klinge von 0,38 mm (0,015 Zoll).
Die querverlaufenden Klingen können
kleine Schlitze 72 an dem durchstechenden bzw. Durchstechende
zum Belüften
des Probenbehälters
aufweisen. An den querverlaufenden Klingen kann ein abwechselnder
umgekehrter V-Punkt 73 verwendet werden.
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Bezugnehmend
auf 4 und 5 ist ein modifizierter, allgemein
H-förmiger
Schnitt gezeigt, der durch die Durchstechklingen der vorliegenden Erfindung
auf einer dicken Gummikappe oder einem Stopfen eines Probenbehälters ausgeführt bzw.
hergestellt ist. Wenn der Probenentnahmetestkopf 5 durch
den H-förmigen
Schnitt eingesetzt wird, wird der Testkopf 5 den Schnitt
in eine augenförmige Öffnung aufweiten
bzw. dehnen. Diese augenförmige Öffnung wird
eine adäquatere
und zuverlässige
Belüftung
während
des Probenzyklus zur Verfügung stellen,
so daß eine
Verlegungsverhinderung und eine Probenbelüftung den Systemerfordernissen
genügen.
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Bezugnehmend
auf 6 ist die Durchstechstation der vorliegenden Erfindung
illustriert, welche fähig
ist, Probenbehälter
verschiedener Konfigurationen oder Bedingungen handzuhaben, die
in einem Gestell 6 gehalten sind. Beispielsweise kann das
Gestell 6 Probenbehälter
unterschiedlicher Höhen
oder Behälter
aufweisen, welche "offen" sind, d.h. ohne
eine Kappe oder einen Stopfen, wie beispielsweise der eine, der
bei 7 gezeigt ist, oder Behälter, welche "geschlossen" sind, d.h. mit einer
Kappe bzw. einem Stopfen, wie beispielsweise der eine, der bei 8 gezeigt
ist. Um entweder "offene" oder "geschlossene" Probenbehälter handzuhaben,
welche weiters unterschiedliche Höhen aufweisen können, umfaßt die Durchstechstation
der vorliegenden Erfindung eine einzige Durchstechstation 9,
welche einen Klingenhalter 10 zum Halten der Durchstechklingen, die
durch die Klingen 1, 2 und 3 zusammengebaut sind,
eine Klingendusche 11, einen Ausrichtarm 12 und
eine Auslöse-
bzw. Triggervorrichtung 13 beinhaltet. Die Strukturen und
Funktionen dieser Komponententeile werden im Detail unten beschrieben
werden.
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Bezugnehmend
auf 7 und 8 ist ein Schiffchenmechanismus
der Durchstechstation der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Schiffchenmechanismus
beinhaltet ein Schiffchen 14, das in einer "offenen" Position in 7 gezeigt
ist, aus dem Weg der Klingen 1, 2 und 3 während des
Durchstechzyklus, und auch in einer "geschlossenen" Position in 8 gezeigt
ist, welche die Probenbehälter
während
des Waschzyklus abdeckt.
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Wie
dies im Detail in 7 und 8 gezeigt
ist, wird eine Rändelschraube 15 verwendet,
um die Klingen an Ort und Stelle in dem Klingenhalter 16 zusammengebaut
zu halten.
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Die
Klingen treten durch die Dochtanordnung 17, durch einen
Dochthalter 18, durch den Waschstrom 19 vorbei
an dem Schiffchen 14 und durch den Ausrichtarm hindurch,
wo das Durchstechen der Kappe oder des Stopfens 21 stattfindet.
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Der
Trigger bzw. Auslöser 13 befindet
sich in seinem ursprünglichen
Zustand (unterstützt
durch eine Torsionsfeder), wie dies in 8 gezeigt
ist. Wenn keine Kappe oder kein Stoppel auf der Oberseite eines
Probenbehälters
vorhanden ist (d.h. der Probenbehälter "offen" ist), blockierte das Flag am anderen
Ende des Triggers den Lichtstrahl in dem photoelektrischen Schalter 13a.
Jedoch wird, wenn ein Probenbehälter 8 durch
eine Kappe oder einen Stoppel 21 verschlossen ist, ein
Trigger 13 nach oben durch die Kappe oder dem Stopfen 21 gedrückt, wie dies
in 7 gezeigt ist. Die Bewegung des Triggers 13 wiederum
gibt den Lichtstrahl in dem photoelektrischen Schalter 13a frei,
um die Steuer- bzw. Regelschaltung zu informieren, daß eine Kappe
oder ein Stopfen 21 vorhanden ist, die bzw. der zu durchstechen
ist. Der Trigger 13 schwenkt auf einem Triggerzapfen bzw.
-stift 64 und einem Paar von Buchsen 68 (siehe 9).
Der Trigger 13 ist durch eine Torsionsfeder 70 vorgespannt,
so daß der
Strahl des photoelektrischen Schalters 13a zu Beginn blockiert
ist.
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Die
Klingen 1, 2 und 3 und der Klingenhalter 16 sind
an der Schlittenanordnung 23 montiert bzw. festgelegt,
welche auf zwei parallelen Führungsstangen 24 auf-
und abgleitet. Die Ausrichtblockanordnung 20 bewegt sich
mit der Schlittenanordnung 23. Die Ausrichtblockanordnung 20 hat
eine starke Rückhol-
bzw. Umkehrfeder 22, welche den Behälter 8 in dem Gestell 6 nach
unten hält,
während
die Klingen nach einem Durchstechen herausgezogen bzw. entfernt
werden.
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Wie
dies in 8 gezeigt ist, verschließt das Schiffchen 14 während der
Aufwärtsbewegung
der Schlittenanordnung 23, die die Durchstechklingen trägt. Eine
Nockenrillenverbindung 28 ist auf der Schlittenanordnung
montiert bzw. festgelegt, welche das Schiffchen nach innen und außen durch
eine Rolle bzw. Walze 29 treibt. Wenn sich die Schlittenanordnung 23 etwa
einen halben Weg nach oben bewegt, verschließt das Schiffchen 14 und
bildet eine Abdichtung gegen die nach innen geneigte bzw. verjüngte Oberfläche 30 des
Waschturms 19 mittels eines O-Rings oder einer Vierfach-Ring-Dichtung 31. Ein
Waschventil 32 (siehe 8 & 10),
welches den Wascheinlaß 55 zu
dem Waschturm 19 zuführt, wird
eingeschaltet. Diese Tätigkeit
bzw. dieser Vorgang sendet eine unter Druck stehende Waschlösung in
einen ringförmigen
bzw. Ringraum 65, der zwischen dem Dochthalter 18 und
dem Waschturm 19 ausgebildet ist, zwischen zwei O-Ring-Dichtungen 56.
Dieser ringförmige
Raum speist sechs nach unten gerichtete Düsen 57, die einen
Sprühstoß von Waschlösung (beispielsweise
Wasser) auf die Durchstechklingen senden. Etwa zur selben Zeit (oder
kurz vorher) wird ein Vakuum an dem Abwasser- bzw. Abfallauslaß 33 angelegt,
um die Waschlösung und/oder
Abfallprodukte daran zu hindern, daß sie gegen das Innere des
Waschturms 19 spritzen und möglicherweise schädliche Aerosole
in die Luft einbringen bzw. abgeben.
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Andere
Elemente, die in 7 & 8 gezeigt
sind, sind die Führungsstangen 24,
welche die Ausrichtung des Schlittens 23, des Ausrichtblocks 20 und
des Rahmens 54 beibehalten. Der Schlitten 23 und
der Ausrichtblock 20 enthalten jeweils vier lineare Kugellager 58,
welche auf den Führungsstangen 24 reiten
bzw. aufruhen. Das Schiffchen 14 wird horizontal in den
und aus dem Waschturm 19 durch den Führungsblock 59 angetrieben,
welcher sich auf zwei horizontalen Führungszapfen 61 bewegt.
Das Schiffchen 14 ist auf dem Führungsblock 59 mittels
einer Schiffchenführungswelle 62 mit
einer Kompressionsfeder 63 zwischen dem Schiffchen 14 und
dem Führungsblock 59 montiert
bzw. festgelegt. Die Feder stellt die geeignete Vorlast und Nachgiebigkeit
zur Verfügung,
wenn die Dichtung 31 gegen die geneigte Oberfläche 30 des
Waschturms 19 anliegt.
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7 zeigt
die Führungsschrauben/Führungsmutter-Anordnung 25,
die in das Oberende der Schlittenanordnung 23 eingeschraubt
ist, so daß die Kerbe 66 in
der Führungsmutter
mit der Einstellschraube 67 ausgerichtet ist, was eine
Rotation der Führungsmutter
verhindert.
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Ein
Sicherheitsmerkmal ist in 7 gezeigt, um
sicherzustellen, daß der
Ingenieur oder der Kunde sicher verschlissene Klingen entfernen
und neue Klingen ohne spezielle Werkzeuge installieren kann. Der
Klingenhalter 16 ist ausgebildet bzw. konstruiert, um als
eine Einheit durch ein Lockern der Rändelschrauben 75 entfernt
zu werden. Sie stellt einen guten Handgriff dar, während die
alten Klingen zu einem Messerbehälter
transportiert werden. Die Klingenanordnung, welche verworfen bzw.
entsorgt wird, besteht aus den 3 Klingen 1, 2 und 3 und
einer Klingenklemme 71, welche als ein billiges geformtes
bzw. gegossenes Teil hergestellt sein kann (alternativ kann die
Klinge aus einem Aluminiumstangenrohling gedreht sein). Sie hat
einen mit einem Gewinde versehenen bzw. Gewindeeinsatz in der Oberseite,
einen Schlitz auf einer Seite, welcher die Klingenanordnung über einen
Führungszapfen
bzw. -stift 74 führt, und
drei Schlitze (einen für
jede Klinge) für
eine geeignete bzw. ordnungsgemäße Klingenausrichtung. Ein
Anziehen mit den Fingern der federbelasteten Rändelschraube 15 zieht
die Klingenanordnung und die Klemme 71 nach oben in den
Hohlraum in dem Halter 16 und quetscht bzw. klemmt die
Klingen dicht bzw. fest in ihre Schlitze, ähnlich zu einem Kragen, der
auf einer Drehmaschine für
verschiedene Schneidwerkzeuge verwendet wird. Um die Klingenanordnung
wegzuwerfen bzw. zu entsorgen, wird der Klingenhalter über den
Behälter
für scharfe
Gegenstände
gehalten, während
die Rändelschraube 15 durch
die Hand gelockert wird. Nach einem Lockern der Schraube 15 wird
ein Drücken
nach unten auf den Kopf der Schraube die Klingenanordnung verlagern,
was es ihr (Klemmen und Klingen) ermöglicht, in den Messerbehälter zu
fallen. Ein neuer Satz von Klingen und die Klemme werden in einer
umgekehrten Reihenfolge bzw. Sequenz eingebaut. Die Klingenseiten
können
sicher handgehabt werden, da es dort keine scharfen Kanten gibt.
Die Spitzen sollten für
einen Versand, ein Lagern und eine Handhabung abgedeckt sein. Diese
Abdeckung kann entfernt werden, sobald die Klingen geeignet in dem
Halter 16 installiert sind.
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8 zeigt
eine strichlierte Ansicht der Klingenanordnung 72 im Inneren
des Waschturms 19 auf ihrem Weg zu der "Heim"-Position,
nachdem ein dicker Stopfen durchstochen wurde. An etwa dieser Position
kann die Waschlösung
sicher zu dem Waschturm zum Waschen der nunmehr kontaminierten Klingenanordnung
durch ein Drehen an dem Ventil 32 zugeführt werden, da das Schiffchen 14 nun
zurück
in seiner abgedichteten Position ist, wobei das Vakuum eingeschaltet
ist.
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9 ist
eine Explosionsdarstellung der Ausrichtarmanordnung, die einige
der Elemente zeigt, die in dem Waschen und Schmieren der Klingen
involviert sind. Der Öleinlaß 63 dosiert
das Öl
in die Dochtanordnung 17. Der Wascheinlaß 55 stellt Waschlösung für die Testkopfwaschfunktion
zur Verfügung.
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Bezugnehmend
auf 10 und 11 ist ein
Schmier- und hydropneumatisches Waschsystem der Durchstechstation
der vorliegenden Erfindung, und eine Ölabgabeeinrichtung des Schmier-
und hydropneumatischen Waschsystems gezeigt. Das Schmier- und hydropneumatische
Waschsystem ist ausgebildet, um die geeigneten Mengen an Schmiermittel
und Waschflüssigkeit
zur Verfügung
zu stellen, und zum Handhaben von Abfall von dem Klingenreinigungsverfahren
bzw. -prozeß.
Es beinhaltet eine Flasche Silikonöl 35 mit einer abgedichteten
Kappe. Ein Schlauch und ein Aufnahmehalm sind von der Ölflasche 35 zu
dem Einlaß der Ölabgabeeinrichtung 36 festgelegt.
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Um
ein erstmaliges Vorbereiten eines vollen Systems, wie mit einer
ganz neuen Einheit zu erzielen, oder wenn die Ölflasche entleert ist und/oder
Luft in die Ölzufuhrleitung
eingelassen ist, muß der
Schlitten geringfügig
nach unten bewegt werden, um das Quetschen bzw. Klemmen von dem
elastischen Rohr zu entfernen, wonach er zu der "Heim"-Position
rückgeführt wird.
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Um
die Ölleitung 39 am
Beginn in Betrieb zu setzen bzw. vorzubereiten, wird Systemluftdruck
an die Ölflasche 35 über einen
Druckregulator 38 und ein 3-Wege-Ventil 37 angelegt.
Das 3-Wege-Ventil ist mit der gemeinsamen Öffnung, die mit der Flasche 35 verbunden
ist, und der normalerweise geschlossenen Öffnung verbunden, die mit der
Luftzufuhr verbunden ist, die von dem Druckregulator 38 kommt. Die normalerweise
offene Öffnung
bzw. der normalerweise offene Anschluß wird bzw. ist zu der Atmosphäre belüftet. Da
die Flaschenkappe abgedichtet ist, zwingt, wenn das Ventil 37 eingeschaltet
ist bzw. wird, der Luftdruck das Öl durch den Halm in die Ölzufuhrleitung 39,
die den Ölverteiler
speist, den Dochthalter-Öleinlaß 40 und
in den Öldocht 56.
Da sich das Schiffchen 14 in seiner "geschlossenen" befindet, kann das Vakuumsystem zu
diesem Zeitpunkt aktiviert werden, um jedes überflüssige bzw. überschüssige Schmiermittel von dem
Klingenwaschturm 19 in dem. Fall zu entfernen, daß der Docht übersättigt wird.
Der Luftdruck kann an dem Druckregulator 38 eingestellt
werden, um die Flussgeschwindigkeit bzw. Strömungsrate des Öl während der
Vorbereitungstätigkeit
zu optimieren. Das System ist nun vorbereitet bzw. installiert und
das 3-Wege-Ventil 37 ist bzw. wird ausgeschaltet, was es
der Ölflasche
ermöglicht,
Druck zu entlüften
bzw. abzulassen und somit den Ölfluß zu stoppen.
Um ein Siphonieren bzw. Rückströmen von Öl zurück in die
Flasche zu verhindern, ist eine Serie von zwei Absperr- bzw. Verschlußventilen
installiert, eines stromaufwärts 49 von der Ölabgabeeinrichtung
und eines stromabwärts 41 nahe
der Öleinlaßöffnung.
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Bezugnehmend
auf 11 verwendet die Ölabgabeeinrichtung 42 eine
lineare, peristaltische Tätigkeit,
um eine vorbestimmte Menge an Schmiermittel zu dem Docht zuzuführen, um
jenes zu ersetzen, welches während
jeder "Wisch"-Tätigkeit
der Klingen verwendet wird, wenn sie sich durch den Docht während eines
Durchstechen hin- und herbewegen. Der Hauptpumpenkörper 43 ist
auf dem Ausrichtblock 20 festgelegt. In dem Pumpenkörper 43 montiert
bzw. aufgenommen und gefangen bzw. ergriffen durch einen Stift bzw.
Zapfen 45 sind vier Finger 44, die nebeneinander
und unter rechten Winkeln zu dem elastischen Rohr 50 angeordnet
sind, welches unter den Fingern geführt ist, zwischen den Fingern
und der Ausrichtblockoberfläche
angeordnet sind. Die Finger werden sequentiell durch die Tätigkeit
einer vorkragenden bzw. einseitig eingespannten Feder 46 mit
einem Kugellager 47 an einem Ende oder irgendeiner anderen
Art von Rolle durchgedrückt.
Die Federanordnung 48 ist auf dem Schlitten 23 montiert
bzw. festgelegt, welcher auch die Klingenanordnung hält. Das
elastische Rohr 50 wird während jedes Auf- und Ab-Schneid- oder Installier-Zyklus
des Schlittens 23 relativ zu dem Ausrichtblock 20 geklemmt
bzw. gequetscht, was die geeignete Menge an Öl zu dem System zuführt. Die
Menge an Öl,
die zugeführt
wird, hängt
von der Breite und der Anzahl der Finger und der Querschnittsfläche des elastischen
Rohrs ab.
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Ein
Rückfluß des Öls während des
Aufwärtshubs
des Schlittens 23, welcher normalerweise die Richtung des Ölflusses
umkehren würde,
wird durch die Absperrventile 41 & 49 in der Ölzufuhrleitung
verhindert. Unerwünschte
Druckspitzen, die durch dieses Umkehren bewirkt sind (da kein Fluidfluß bzw. -strom
stattfindet), wird durch die vorkragende Feder und durch die Elastizität des Pumpenrohrs
bzw. der Pumpenverrohrung absorbiert. So tritt ein Fluß nur in der
bevorzugten Richtung auf.
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Um
die Absperrventiltätigkeit
während
der Zeit zu unterstützen,
wenn das System offline ist, wird ein fünfter Finger 52 zur
Verfügung
gestellt, welcher das elastische Rohr abquetscht, wenn sich der Schlitten 23 in
seiner "Heim"-Position befindet. Obwohl nahezu alle
Absperrventile ein gewisses Ausmaß an Lecken in der Rückwärtsabsperrichtung
zeigen, verhindert dies ein unwünschenswertes
Rückfließen bzw.
-strömen
des Öls
aus der Leitung in die Flasche. Dies eliminiert auch, daß die Leitung
jeden Tag neu vorbereitet werden muß.
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Die
Pumpe arbeitet nur, wenn es eine Relativbewegung zwischen dem Schlitten 23 und
dem Ausrichtblock 20 gibt, d.h. einem kompletten Schneidzyklus.
Dieser tritt normalerweise nur auf, wenn es ein geschlossenes Probenrohr 8 in
dem Probengestell 6 unter der Durchstechstation gibt. Daher bewegt
sich, wenn kein Rohr in dem Probengestell 6 vorhanden ist
oder ein Probenrohr vorhanden ist bzw. präsentiert wird, welches kein
Durchstechen erfordert (wie ein offenes oder vorab geschnittenes
Rohr), der Kappendetektionstrigger nicht, und der Durchstechzyklus
ist bzw. wird abgebrochen bzw. unterbrochen, und es wird kein Öl zugeführt.
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In
dem Fall, daß eine "Minivorbereitung" durchgeführt werden
muß, (welche
erforderlich sein kann, nachdem das System für einen Zeitraum inaktiv war
und der Docht zum Austrocknen tendiert), bewirkt ein Anschlag- bzw.
Stopblock 53 (der an dem Rahmen 54 festgelegt
ist), daß der
Ausrichtblock 20 auf seinem Weg nach unten mit dem Schlitten 23 stoppt.
Dem Schlitten 23 wird erlaubt, seinen Ölabgabehub zu beenden. Der
Stopblock 53 ist unter der kürzesten, erwarteten Rohrhöhe angeordnet.
Die Software erlaubt normalerweise nicht, daß der Schlitten sich so weit
nach unten bewegt, außer
eine "Minivorbereitung" ist erforderlich.
Mit dem Stopblockmerkmal muß kein
Probengestell vorhanden sein, um eine "Minivorbereitung" auszuführen.
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Bezugnehmend
auf 12 ist eine Dochtanordnung 17 der Durchstechstation
der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Dochtanordnung 17 ist
lösbar an
dem Dochthalter 18 für
eine leichte Wartung und einen Ersatz festgelegt. Die Dochtanordnung
hält den
Docht 56, welcher vorzugsweise ein kreisförmiges Kissen
ist, das aus irgendeinem gewebten oder absorbierenden Gewebematerial
gefertigt ist. Sie bildet ein Reservoir, welches eine kleine Menge
an Schmieröl
in Kontakt mit den Klingen hält.
Das Öl
tritt in den Dochtraum durch die Öffnung 63 in dem Dochthalter
ein. Das Ölabgaberohr 75 kommt
von dem Auslaß der
Linearpumpe 42. Der Docht ist einem normalen Verschleiß und einem
Abrieb unterworfen, und ist daher in einer entsorgbaren Anordnung
enthalten.
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Das
Waschabgabe- bzw. -zufuhrrohr 76 ist mit dem 2-Wege-Ventil 32 verbunden.
Der Einlaßfitting 55 für die Waschlösung ist
in dem Dochthalter 18 angeordnet und die Waschlösung tritt
in den Ringraum 65 (welcher durch Dichtungen 56 isoliert
ist) ein, um die Düsen 57 in
dem Waschturm 19 zu speisen. Die sechs Düsen 57 sind
gegenwärtig
so angeordnet bzw. gezielt, daß sie
alle freiliegende Ecken und Oberflächen der Klingen 1, 2 und 3 treffen.
Belüftungslöcher 77 führen Umgebungsluft
während
des Wasch/Vakuumzyklus zu, um einen großen Druckgradienten am Aufbauen
zwischen dem Docht 56 und der Vakuumquelle zu hindern.
Dies tendiert dazu, den Docht auszutrocknen.
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Bezugnehmend
auf 13 ist die aufgestellte Anordnung der Durchstechstation
der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Schlittenanordnung 23 wird
durch eine Führungsschraube 25 angetrieben, die
in einer mit einer Rille bzw. Nut versehenen Riemenscheibe 78 endet,
welche wiederum durch einen Schrittmotor 26 durch einen
Gurt 27 angetrieben ist. Der Motor 26 ist an der
Motormontageplatte 81 für eine
Gurtspannungseinstellung festgelegt. Ein "Heim"-Sensor/Flag 58 ist
an der Spitze der Schlittenbewegung vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt.
Ein Behälterhöhen-Sensor/Flag 59 ist
zwischen der Schlittenanordnung 23 und der Ausrichtblockanordnung 20 installiert,
welcher(s) verwendet wird, um die Höhe des Probenbehälters zu
messen, der in Kontakt mit der Ausrichtblockanordnung 20 gelangt.
Die Durchstechstation wird durch einen Rahmen 54 unterstützt bzw.
getragen. Die Ölabgabeeinrichtung 42 ist
an der Vorderseite des Ausrichtblocks 20 und der Feder/Walze
angeordnet, die an der Schlittenanordnung festgelegt ist (siehe 11).
Das Probengestell 6 mit Probenbehältern wird in die Durchstechstation
durch Schienen 68 geführt.
Ein Strichcode-Lesegerät 69 ist
zur Verfügung
gestellt, um einlangende bzw. eintretende Gestelle abzutasten, welche
bestimmt, ob die Probenbehälter
in einem speziellen Gestell durchstochen werden sollen oder nicht.
Die obere Ventilanordnung 79 enthält Ventile 32 und 37.
Die untere Ventilanordnung 80 enthält ein Ventil 51 und
einen Druckregulator 38.
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Die
Durchstechstation der vorliegenden Erfindung hat zahlreiche Vorteile.
Das neue Durchstechklingenanordnungs-Design mit zahlreichen ineinander bzw.
miteinander verriegelten Klingen, die eine steife und dauerhafte
Durchstechklingenanordnung mit einer minimalen Biegung bilden, kann
zuverlässig
eine dicke (typischerweise 0,95 cm (3/8 Zoll)) Gummikappe oder einen
Stopfen in der Oberseite eines Probenbehälters durchstechen, der entweder
aus Glas oder aus Kunststoff gefertigt bzw. hergestellt ist, ohne
Schmutz zurückzulassen
oder den Behälter
zu zerbrechen. Wenn die Klingen in Kontakt mit dem Probeninneren
des Behälters
kommen, werden die Klingen zwischen jeder Probe gewaschen, so daß eine Übertragung
minimal ist. Die geschmierten Durchstechklingen mit einem H-förmigen Querschnitt
können
die Menge an vertikaler Kraft minimieren, die erforderlich ist, um
eine dicke Kappe oder einen Stopfen zu durchstechen, was ein Eindrücken der
Kappe oder des Stopfens in den Probenbehälter verhindert, und auch die
Ausziehkraft reduziert, die erforderlich ist, um die Kappe oder
den Stopfen von den Durchstechklingen abzuziehen bzw. abzustreifen.
Der H-förmige
Einschnitt, der durch die neuen Klingen gefertigt bzw. hergestellt
ist, erlaubt eine geeignete Belüftung
während
eines Probentestkopfeintritts, so daß eine Behinderungs- bzw. Verstopfungsdetektion
und eine Probenbelüftung
den Systemerfordernissen genügen.
Zusätzliche
vertikale Schlitze in den querverlaufenden Klingen helfen, das Rohr
an der Durchstechstation zu belüften.
Der Schnitt, der in der Kappe oder dem Stopfen hergestellt ist,
erlaubt auch mehrfache Penetrationen bzw. Durchdringungen des Probentestkopfs,
ohne Gummistücke
zu verlagern oder übermäßigen Schmutz bzw.
Abfall zu erzeugen.
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Die
Station hat ein Waschsystem, welches die Klingen zwischen Probenbehältern reinigt,
um eine Kontamination bzw. Verunreinigung durch Übertragung zu eliminieren.
Sie hat auch ein Schmiersystem, welches die Klingen schmiert, welches
eine Kraft auf die Klingen während
der Durchstechtätigkeit bzw.
des Durchstechvorgangs reduziert und auch eine kleine Menge an Schmieröl an der
durchstochenen Kappe oder dem Stopfen zurückläßt, um die Kraft zu reduzieren,
die durch den Probentestkopf erforderlich ist, um in die durchstochene
Kappe oder den Stopfen später
in dem Zyklus durchzutreten und aus dieser bzw. diesem entnommen
zu werden. Die Ölabgabeeinrichtung
kann genauer ein feststehendes Ölvolumen
in jedem Zyklus ohne die Komplexität einer Spritzenpumpe abgeben,
die typischerweise zusätzliche
Motoren erfordert.
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Die
Station kann automatisch zwischen einem "offen" oder einem "geschlossenen" Behälter unterscheiden.
Sie hat auch ein Behälterhöhen-Detektionsmerkmal,
welches bestimmt, ob sich ein Behälter innerhalb des vorbestimmten
Bereichs für
das Durchstechen befindet.
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Das
Setup bzw. der Aufbau und die Installation der neuen Durchstechstation
ist ebenfalls sicher und einfach. Die Durchstechstation der vorliegenden Erfindung
ist mit einem bestehenden "Closed
Tube Sampling" (CTS)
System untereinander austauschbar, das kommerziell von Beckman Coulter
erhältlich ist.