JP2014509731A - 試料容器を球形状の封止部材で封止する装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、試料容器を球形状の封止部材で封止する装置に関する。この装置は、複数の球形状の封止部材の貯蔵容器と、当該装置のハウジングの出口開口部から封止部材を放出する放出手段と、当該放出手段から封止部材に印加される押力を制限する手段とを備える。
【選択図】 図１６

Description

本発明は、試料容器を球形状の封止部材で封止する装置、およびこのような装置と、これに対応した試料容器からなる装置に関する。

試料容器は、とりわけバイオ技術の方法の範疇で、生物学的試料あるいは生物学的物質、たとえば核酸を含有する試料、を処理することに用いられる。この試料容器は、たとえば、試験管の中で核酸を増幅するために、ポリメラーゼ連鎖反応（"Polymerase Chain Reaction"、ＰＣＲ）のような増幅反応の範疇で用いることができる。この際、上記の試料容器は核酸を含む試料を収容することに用いられる。

従来技術では、多くの様々な試料容器が知られており、このような試料容器は、たとえばＰＣＲのような、対応するバイオ技術の方法の範疇において、通常使い捨ての製品として用いられている。これらの試料容器は、まず試料が充填され、次に密閉封止されてから、ＰＣＲ処理に供される。この試料容器の封止の際には、高度な必要条件が設定されている。一方では、試料物質の出入によって、または意図しない圧力変化によって、ＰＣＲ処理の結果が損なわれないように、この試料容器は、高信頼度で密閉封止されなけらばならない。他方では、ＰＣＲ処理の範疇では、通常多数の試料およびその試料容器が用いられており、これらは充填され封止されなければならない。このため、これらはできる限り自動化されて実施されなければならない。さらに、この試料容器は安価に製造されなければならないが、これは特にこれらの容器が多量に必要であり、かつ使い捨て製品として使用されるためである。

特許文献１から、試料容器が知られており、この試料容器では、円筒状のハウジングの端部が試料スペースとなっており、円形の開口部が設けられ、この開口部は試料スペースへ管状に延びている。この開口管部は、試料スペースへの移行部の直前まで先細となっており、これにより球形状の封止部材のシール座面を形成している。シール座面への封止部材の取り付けの後で、この封止部材は封止栓によって固定される。

欧州特許公開公報ＥＰ０４４９４２５Ａ２

特許文献１に記載の試料容器は、３つの部分からなる装置であり、比較的複雑で高価であるばかりでなく、比較的大きな労力によって、ようやく自動的な封止が可能となる。

このような従来技術に基づき、本発明の課題は、試料容器と装置からなり、試料容器の確実な自動的封止を保証するシステムを提供することである。

上記の課題は独立請求項１に記載の装置並びにこの装置および独立請求項１２に記載の試料容器によって解決される。貯蔵容器が独立請求項１６に記載されており、この貯蔵容器は、請求項１に記載の本発明による装置と組み合わせて使用されるものである。本発明による装置、本発明によるシステムおよび本発明による貯蔵容器のさらなる有利な実施形態は、それぞれの従属請求項に記載されており、以下の本発明の説明に記載されている。

本発明によるシステムはハウジングを備えた試料容器を含む。このハウジングは、試料を収容するための試料スペースを形成し、少なくとも１つの円形の開口部を備え、この開口部は、試料スペースへ管状に延びている。この試料容器は、球形状の封止部材を用いて封止されることができる。この際、封止部材の直径は、封止部材の最大外周を含む領域がこの封止部分に摩擦接合によって（kraftschlussige）固定され得る程度に、少なくとも（封止）部分における開口管部の直径より大きい。

球形状の封止部材の最大外周を含む領域が開口管部の壁と接触することによる、摩擦接合によるこの封止部材の固定は、確実な固定を達成するために重要である。この種の摩擦接合による固定での合力は、開口管部の長手軸方向での押力成分がゼロかまたは比較的小さい（したがって無視できる）が、むしろ（大部分）球形状の封止部材の径方向中心へ向っている。これにより、封止部材および開口管部壁の比較的小さな（好ましくは弾性的）変形で、十分な固定と、これと同時に良好な密封効果を得ることができる。僅かな変形は、すなわち開口管部への封止部材の押し込みでの比較的小さな押力のみを必要とする。これは、試料容器の封止の自動化を容易にするだけでなく、また試料容器の手動での封止も可能とする。さらに、封止部材およびハウジングに用いられる材質に対する必要条件を引き下げ、試料容器の製造コストを抑えることができる。

本発明によるシステムの試料容器では、この球形状の封止部材は試料容器のハウジングとの組み合わせで機能し、これにより密封だけでなく、追加の保持部材、たとえば特許文献１の試料容器で公知の封止栓を用いずに、プロセスに対し信頼性良く固定することができる。このような試料容器は、封止部材を単にハウジングの開口管部に適切な方法で押し込むことにより自動的に封止することができる。

このような試料容器の封止のために、本発明によるシステムは１つの装置を備え、この装置は、複数の球形状の封止部材のための貯蔵容器と、この装置のハウジングの出口開口部を通る封止部材を放出するための放出手段とを備える。この試料容器の封止には、この装置の放出手段を用いて球形状の封止部材が試料容器のハウジングの開口管部に押し込まれ、そこで摩擦接合によって固定される。

本発明による装置には、放出手段（好ましくは押し棒）をから封止部材に印加される押力を制限する手段が設けられている。この手段は封止部材の荷重およびこれによる試料容器のハウジングの荷重を制限するように動作することができる。これにより、特に押し棒による供給制御への要求条件が低減されるが、これは押し棒の大きなストロークが押力制限によって補償され、これにより試料容器の開口管部への封止部材の過度の押し込みが避け得るからである。

この押力制限手段は、好ましくは（少なくとも１つの）ばねとして形成されていてよく、このばねは例えば押し棒と駆動手段との間に配設され、この駆動手段は押し棒の周期的動作を生じさせる。押し棒の大きすぎるストロークは、ばねの弾性変形によって補償され得る。当然ながら、このばねは、駆動手段と試料容器の保持部との間の押力伝達の任意の位置に配設することが可能である。たとえば、試料容器はその収容部でばねで支えられてよく、あるいはこの収容部が適宜ばねで支えられてよい。このばねは、好ましくは予圧されて上記の装置に組み込まれ、所定の押力を超えた際に動作するようにする。

あるいは、放出手段から封止部材への押力印加を放出動作の電気的制御によって制御することができる。

本装置の１つの好ましい実施形態においては、押し棒を備える放出手段を設けてよい。これにより、構造的に簡単に封止部材を試料容器の開口管部に押し込むことができる。

本発明による装置は、好ましくは、複数の試料容器を短い時間間隔で封止するために使用することを想定しており、好ましくは、押し棒を適切な駆動手段を用いて周期的な（前後の）動作で駆動するように設計されてよい。本装置は１つの機構と組み合わせて用いられるようになっている。この機構は、押し棒の周期的な動作に対応した時間間隔で、本発明による装置が封止する試料容器を個々に供給し、また本発明による装置が個々の試料容器を次々に送出するようになっている。

押し棒の周期的な動作のための駆動手段は、好ましくは回転駆動部を含み、この回転駆動部の回転運動を押し棒の周期的な移動動作に変換するために、この回転駆動部は、変速装置を介して押し棒と接続されている。

１つの好ましい実施形態では、このため、この回転駆動部は１つの駆動ディスクを備える。この駆動ディスクには、その中心からずれた位置にボルトが設けられており、このボルトは押し棒の長穴で案内駆動されるか、またはこの押し棒に接続された案内部材によって案内駆動される。ここで長穴の機構は動作方向に平行でない（同軸でもない）。これにより、構造的に簡単に駆動ディスクの回転運動を押し棒の周期的な移動動作に変換することができる。押し棒を周期的な移動動作で駆動するために、このようにして、市場で入手できる安価な回転駆動部（特に電気回転モータ）を用いることができる。当然ながら、駆動ディスクと押し棒あるいはこの押し棒の案内部材との間には、他の任意の結合部を設けてよい。

駆動手段は、当然ながら他の任意の方法であってもよい。たとえばトグルレバー（Kniehebel）機構によって、または（任意の）リニアモータ、たとえば電気が印加されたコイルで可動に案内駆動されるプランジャ（Tauchanker、「ソレノイド」）の形態によって構成されてもよい。

本発明による装置をスムーズな稼働を達成するため、また特に押し棒によって１つの封止部材が個々に取り出されて、試料容器のハウジングの開口管部に押し込まれることを確実に行うため、本発明による装置は、好ましくは分離機構を備える。この分離機構は、好ましくは供給通路を備える。この供給通路には、封止部材が連続して配置され、この供給通路を通って、押し棒の移動路にある供給位置に供給されるここで封止部材の供給通路での動きは、重力の作用によって生じる。代替として、あるいは追加的に任意の他の移動手段、たとえば振動を印加する手段または圧搾空気を用いた移動手段を用いることができる。

本発明による装置は、さらに個々に分離された封止部材を供給位置に一時的に固定するためのブロック部材（Sperrelement）を備えてよい。このブロック部材によるそれぞれの封止部材の固定は、好ましくは、押し棒がこの封止部材を取り出す時に開放される。これは、ばねで押さえられるかあるいはばねに吊り下げられたブロック部材によって実現できる。このブロック部材は、押し棒から封止部材に印加される過度の押力の際に横方向に押され、封止部材の移動路が開放される。

本発明による装置のさらに他の１つの好ましい実施形態では、本装置は、封止部材の貯蔵容器から放出手段への輸送部を支持する支持手段を備える。この支持手段は、好ましくは振動および／または圧縮空気で機能する。この支持手段は輸送部にのみ作用するかまたは支持し、たとえば重力の作用による輸送部と組み合わせて動作する。

好ましくは、押し棒は交換可能に本装置に組み込まれて設けられる。このような実施形態は、とりわけバイオ技術の方法、たとえばPCR処理、での試料容器の封止に有用である。これは殺菌に対する特別な要求条件があるためである。本装置への押し棒の交換可能な組み込みは、このようにして、これらのアプリケーションの殺菌の要求条件を満たす簡単かつ安価なメンテナンスを可能とする。代替あるいは追加として、この押し棒には交換可能な（表面）カバーが設けられてよい。このような実施形態は、交換可能な押し棒と比較して、システムの殺菌に対する要求条件を少ないコストで満足する。

好ましくは、本装置は、封止部材の放出、貯蔵容器の充填状態、および／または押し棒から各々の封止部材に印加される押力を検出する、少なくとも１つのセンサを備える。このようなセンサは、封止処理の監視および記録を可能にする。

本発明によるシステムの１つの好ましい実施形態では、放出の際に封止部材と接触する押し棒の接触面が、試料容器のハウジングの開口管部の外側の断面よりも大きく形成されて設けられてもよい。これにより、開口管部を取り巻くハウジングの部分が押し棒に対する（最大の）衝突部位として機能し、想定したよりも封止部材がハウジングの開口管部の奥に押し込まれることを防ぐことができる。さらに、押し棒の相対的に大きな面積によって、本装置が試料容器のハウジングに対して相対的に不正確に位置された場合でも、確実な封止を達成することを保証することができる。この実施形態は、試料容器の損傷が避けるために、好ましくは押し棒から封止部材に印加される押力を制限する手段と組み合わせて用いるものとする。

本発明によるシステムは、さらに試料容器のハウジングにおける封止部材の位置を検出するセンサを備えてよい。このセンサもまた、封止の検査と記録に有用あるいは必要となり得る。このため、試料容器のハウジングを少なくとも封止部分の一部を光学的に透明に形成し、このセンサは、透明な部分でのハウジングの材質の屈折率を検出するための手段を備えることが可能である。したがってセンサの機能は、屈折率の変化を測定することである。この屈折率の変化は、第１の固体（封止部材が置かれた位置の開口管部の壁）から第２の固体（封止部材）へ光が通過する際に、開口管部の内壁でまったく全反射を起こさないのに対し、第１の固体（開口管部の壁）から大気（または他のガス）へ通過する際は、その内壁で部分的な反射が起こることによって生じる。

好ましくは、試料容器のハウジングは、座面を形成するための段部が形成されて設けられてよい。この座面を介して、封止部材を押し込む力（概ね６０N〜１３０N、最大２５０Nまで）を印加することができ、試料容器を保持するホールダに係止される。とりわけ、この座面はハウジングの１つの場所に形成されてよく、この場所は開口管部の封止部分の近くに設けられる。これにより、場合によっては僅かな壁厚で形成され、したがって繊細に形成されたハウジングの他の部分（とりわけ試料スペースの周囲のハウジング壁）を介して、力が伝達されることを避けることができる。

本発明による装置において使用される貯蔵容器は、筐体と、筐体内に配置されたガイド機構および／または支持機構を備え、これらの機構には複数の球形状の封止部材が数珠つなぎに配置されている。

好ましくは、このガイド機構および支持機構は、らせん状に延びるガイド通路および支持通路を備えてよい。

さらに、好ましくは、貯蔵容器の筐体は充填開口部を備え、この充填開口部は、貯蔵容器が封止部材で充填された後、強固に封止されるようにしてよい。このような貯蔵容器は本発明においては、使い捨て製品として設けられることが好ましく、これはとりわけ殺菌の理由から有利である。このような観点において、放出手段（特に押し棒）は、使い捨て製品として設計された貯蔵容器に組み込まれるように設けられてよい。

本発明は、図示された実施形態を参照して、以下に詳述される。

本発明による試料容器を示す図である。 図１の試料容器の側断面図の一部を示す図である。 図１の側断面図に示す試料容器の別の断面図である。 図１〜３に示す試料容器に、押し棒を用いて封止部材を押し込む第１の実施形態を示す図である。 図１の試料容器に、押し棒を用いて封止部材を押し込む第２の実施形態を示す図である。 図１の試料容器に、押し棒を用いて封止部材を押し込む第２の実施形態を示す図である。 図１乃至３に示す試料容器に、図４のように押し棒を用いて封止部材を押し込む際の、押力の経過を示す図である。 図１〜３に示す試料容器に、図５および６に示すように押し棒を用いて封止部材を押し込む際の、押力の挙動を示す図である。 本発明による装置の試料容器の第２の実施形態の側断面図である。 本発明による装置の試料容器の第２の実施形態の別の断面図である。 本発明による装置の試料容器の第３の実施形態を示す図である。 本発明による装置の試料容器の第３の実施形態を示す図である。 本発明による装置の試料容器の第４の実施形態を示す図である。 第１の実施形態の試料容器を自動的に封止する、本発明による装置の貯蔵容器の図である。 本発明による試料容器を自動的に封止する装置の封止ユニットの図である。 図１２に示す封止ユニットの動作の様子を示す原理図である。 第２の実施形態の試料容器を自動的に封止する、本発明による装置の貯蔵容器の等角投影図である。 図１４に示す貯蔵容器を封止ユニットと共に示す縦方向断面図である。 図１４に示す貯蔵容器を代替封止ユニットと共に示す縦方向断面図である。 図１１および１２に示す部品の自動化された封止装置への組み込みを示す図である。 図１７に示す自動化された封止装置のＰＣＲ実施用装置への組み込みを示す図である。 本発明による試料容器を自動封止する装置に、封止部材を供給する他の方法を概略的に示す図である。 「正常」な押力と、様々な原因により「正常」から偏位し押力の比較を示す図である。 「正常」な押力と、様々な原因により「正常」から偏位した押力の比較を示す図である。 「正常」な押力と、様々な原因により「正常」から偏位した押力の比較を示す図である。 「正常」な押力と、様々な原因により「正常」から偏位した押力の比較を示す図である。 「正常」な押力と、様々な原因により「正常」から偏位した押力の比較を示す図である。 「正常」な押力と、様々な原因により「正常」から偏位した押力の比較を示す図である。

図１は、本発明による試料容器の第１の実施形態を示す。試料容器１はハウジング２を備え、その第１の部分（頭部３）と第２の部分（中間部４）はほぼ円筒形の側面で形成されている。この側面は僅かに円錐状に先細となっており、プラスチックから成るハウジング２を射出成型後に離型することを可能とする。頭部３の反対側の、中間部４の終端には終端部５が接続されており、ここでハウジング２は先細となり、このため広い意味で尖状に形成されている。終端部５で、ハウジング２は（光学的に）透明な材質から形成されており、たとえばＰＣＲ処理のような、バイオ技術の方法の範疇で光学的な測定素子を、試料容器１に使用することを可能としている。

頭部３と中間部４との間のハウジング２の外面には、座面として機能する段部６が形成されている。この座面を介してハウジング２は試料容器ホールダ７（図２参照）に係止される。

ハウジング２の中間部４と終端部５の内部には試料スペースが形成されており、ここでこれらの部分でのハウジング２の壁厚はほぼ一定となっており、したがって中間部４の内部もまたほぼ円筒形で円錐形に先細の試料スペースとなっている。先端部が丸く形成された試料スペース部分が、ハウジング２の終端部５に形成されている。

ハウジング２の頭部３には、開口管部が形成されており、試料容器１に検査試料を充填することを可能とする。充填後、球形状の封止部材８を本発明のように押し込んで封止する。この封止作用、すなわち密封および封止部材８の開口管部での固定は、封止部材８の最大の外径が所定の部分（封止部分１１、図２参照）での開口管部より僅かに大きくなるようにし、これによりこの封止部材８が開口管部に挟み込まれて固定されることによって得られる。

頭部３の上側の（開放された）終端から、開口管部には、まず入口の面取り部９が設けられ、この面取り部は（封止部材８の外形に対し）相対的に大きな開口断面（４．５ｍｍより大きい外径）で規定される。入口面取り部９は、封止部材８（最大外径４．１ｍｍ〜４．２ｍｍ）を中央に設置することを容易にする。入口面取り部９は、環状の突出部１０に移行し、この突出部は、開口管部の開口断面（直径３．７ｍｍ）を、開口管部の封止部分（直径約４．０ｍｍ）より相対的に小さくしている。封止部材８の開口管部への押し込みのため、ハウジング２の長手方向に同軸または平行にかつハウジング２の終端部に向けて、この封止部材に押力（分力）が印加される。

この押力は、ハウジング２の頭部３の領域および封止部材８が変形し、封止部材８が第１の突出部１０を通過し開口管部の封止部分１１まで移動する程度の大きさである。ここで封止部材８は、開口管部の直径に比べて大きな（最大の）直径により、封止部分１１に摩擦接合（kraftschlussig）で固定すなわち挟み込まれる。この押力は、この際ハウジング２の封止部分１１および封止部材８の（ほぼ弾性的な）変形をもたらす。最大の断面領域における、対称的な摩擦接合による球形状の封止部材８の固定により、開口管部の壁からの球への反力、およびこの逆の反力はハウジングの長手軸方向にはなんら分力を有していない。以上により封止部材８は、封止部分１１に押し込まれて確実に固定され、ここでハウジング２の長手軸方向で外側に向かう顕著な力が作用しないようにされる。

封止部材８が封止部分１１に押し込まれる際に通過しなければならない第1の突出部１０は、突き当て部として働き、たとえばバイオ技術の方法の範疇での加熱による試料スペース内での加圧が発生した際に、封止部材８が開口管部から外へ移動し、これにより試料容器11が意図せず開放されてしまうことを防ぐ。

さらに、この突出部１０は、封止部材８の押し込みの際の特徴的な押力の挙動を生じ、この押力の挙動に基づいて、封止部材８が封止部分へ実際に押し込まれることを検出することができる（ぴったりはまるように）。

ハウジング２の試料スペースへの開口管部の移行部は、環状の段部として形成されている。この段部は、第２の突出部１２となっており、封止部材８の突き当て部として働き、これにより封止部分１１の試料スペース側への境界となっている。

開口管部の封止部分１１の長さは、封止部材８が両方の突出部１１，１２に突き当たるまで（図３参照）、ある程度の距離ｘに渡って移動できるように設定される。ここで示した場合では、この距離は最大０．７ｍｍに制限される。これは、経験から、このような封止部材８の移動の際、試料スペース内のプロセスパラメータ（特に圧力、温度）は僅かに変化するのみで、たとえばＰＣＲ処理のようなバイオ技術の方法に実質的に（悪い）影響を与えることを殆ど恐れることがないからである。この封止部分１１の内部での封止部材８の位置決めの許容誤差は、ハウジング２および封止部材８の製造の際の許容誤差を相対的に大きくすることができるという利点を有し、これによって適用される工具に対する必要条件を少なく設定することができる。

図４〜６は、封止部材８を開口管部に移動するための（２つの実施形態での）押し棒１３を示す。図４の実施形態では、押し棒１３は３．６ｍｍ（またはこれより小さい）の外径を有し、したがって第１の突出部１１の領域の開口管部の内径より小さくなっている。これより、この押し棒１３は開口管部に入り込むことができる。ここで、この押し棒の動きは正確に制御可能でなければならないが、これは封止部材８が突き当て部として機能する第２の突出部に対しある押力で押して、ハウジング２または封止部材８が損傷され得ることを防ぐためである。この実施形態では、したがって図５および６に示す押し棒１３は、外径が入口面取り部９の領域の開口管部の内径より顕著に大きくなるように形成される。このようにして押し棒１３の動きは、最後にハウジング２の開放端に当たることによって制限される。押し棒を用いて、突き当て部として機能する第２の突出部１２に対する封止部材８の押し当てを避けることができる。押し棒１３の大きな接触面積のさらなる利点は、押し棒１３が正確に中央へ配置されていない場合でも、押し当ては封止部材８を介することによって通常は問題なく行われる（図６参照）ことである。

図７ａは、図４に示す押し棒を用いた時の封止過程の押力の挙動（押し棒移動距離Ｉに対する押力Ｆ）の例を示す。この押力の挙動の第１の部分（ａ）では、押力は殆どゼロである。この部分は押し棒１３が封止部材８に接触するまでの移動を示している。続いて第２の部分において、第１の極大値（ｂ）（曲線の第１の極値点）まで急激に上昇するが、これは封止部材を第１の突出部１０を通過するのに必要である。この後、この押力は第２の極値点（ｃ）まで降下するが、これは封止部分１１での球の移動に対応した必要な押力（開口管部の僅かな円錐形状のために、ほんの僅か上昇している。部分（ｄ）参照）を示している。この押力は実質的に、封止部分１１での開口管部の壁と、この壁に接触している封止部材８の部分との摩擦から生じている力に対応している。適切に封止過程が実施されると、図７の部分（ｄ）のどこかで押力の印加は終了する。

しかしながら、押し棒１３が開口管部に過度に深くまで入り込むと、封止部材はこの押し棒によって第２の突出部１２に対して押圧される可能性があるが、これは再び急激な押力の上昇（部分（ｅ））に示されている。この上昇は、場合によっては（すなわち押し棒の入れ込みに依存して）試料容器１（場合によっては封止部材８または押し棒１３）の破壊荷重で制限され（（ｆ））、これにより押力は顕著に低いレベル（部分（ｇ））に降下する。

図７ｂは、図５および６に示す押し棒の使用に対応した押力の挙動の例を示す。この押力の挙動は、部分（ａ）と（ｄ）およびこれらの間は図７ａのそれぞれに対応する。部分（ｄ）の後に、押力の上昇（ｈ）が続くが、これは図７ａに示す挙動におけるよりも急激に降下する。この挙動は、押し棒１３が試料容器１の縁部に当たることによるものである。試料容器１（または押し棒１３）の過重を避けるため、押し棒１３は、さらに相対的に僅かな距離のみ移動されることになる。押し棒のストロークの制御のため、押力の挙動が評価されてよく、これによりたとえば部分（ｈ）の最後に到達した際に、（押力の）限界値に到達し、この限界値が押し棒の駆動を停止するようにすることができる。図７ｂにおいては、点線の直線でさらなる押力挙動が示されているが、これは試料容器が過重により破壊されるまでを示している。これは部分（ｈ）の続きで示され（部分（ｉ））、この最後で破壊が生じる。これは押力がほぼゼロのレベルまで真っ直ぐに降下することによって示されている（部分（ｋ））。

図２０ａ〜２０ｆは、前述の「正常な」押力挙動からの偏位の例を示す。これらの偏位から、対応した不具合の原因を結論づけることができる。これらでは、偏位した押力挙動が連続線で示され、これに対し「正常な」押力挙動が点線で示されている。図２０ａは、２つの偏位した押力挙動を示すが、これらにおいては開口管部の領域における試料容器および／または封止部材の寸法または材質の特性が適正でない。図２０ｂは、２つの偏位した押力挙動を示すが、これらにおいては封止部材の垂直方向の調整、すなわち封止部材と押し棒との距離が小さすぎるかまたは大きすぎることを示す。図２０ｃに示す偏位した押力挙動においては、水平方向の調整が適切でない、すなわち試料容器の長手軸方向と押し棒とが一致していない。これは封止部材の動きを妨げることになる。図２０ｄに示す偏位した押力挙動では、封止部材が欠損している結果であり、押し棒は何ら押力を加えることなく試料容器に衝突するまで動く。図２０ｅに示す偏位した押力挙動は、封止部材および／または試料容器の接触面が必要条件に適合しないことを示している。これに対し、図２０ｆは、試料容器が破損される場合の、偏位した押力挙動を示す。

図８ａおよび８ｂは試料容器１の第２の実施形態を示し、ここでは２つの封止部材８がハウジング２の１つの共通な封止部分１１に摩擦接合によって（kraftschlussig）固定されている。これにより、両封止部材８の間には第２の試料スペースが形成される。これに対応した開口管部の形状は、図８に示したものと異なり、図１〜３に示す実施形態に任意に対応したものでよく、すなわち、とりわけ１つ以上の突出部を設けてよい。下側の試料スペースと封止部分１１との間、およびこの封止部分１１と試料容器の上側の開放端との間には、それぞれバイバス通路１４がハウジングの壁に設けられている。上側のバイパス通路１４は、両試料スペースにおける過圧を均等にするために機能する。さもなければ、封止部材を比較的深く押し込むと、過圧が発生してしまう。これに対して下側のバイパス通路１４は、たとえばＰＣＲ処理の範疇では、上側の試料室に保持された試料を下側の試料室に供給するために設けられる。これは図８ａに示されている。ここで下側の封止部材８は、上側の封止部材８を用いて、開口管部／試料スペースの下側のバイパス通路１４を含む部分に移動され、上側の試料室からの試料を下側のバイパス通路１４を介して、下側の封止部材８を通り過ぎて下側の試料室に流入することができる。

図９ａ〜９ｂは、試料容器１の他の実施形態を示し、同様にこれらにおいては、封止部材８が押し棒１３を用いて試料スペースの閉じた終端まで完全に押し込まれるようになっている。この際、圧迫された試料液体は、ハウジング２の壁の片側に形成されたバイパス通路１４を介して流入し、試料容器１から取り出すことができる。

図１０は、試料スペースの領域でハウジング２に変化した壁厚が設けられている試料容器１を示す。試料を収容する試料スペースの領域では、ハウジング２は、たとえば０．２〜０．３ｍｍの、できる限り小さな壁厚を有する。小さな壁厚は、光学的な方法を用いた試料の検査を容易にする。これに対し、空きスペース（すなわちそこには試料が保持されていない）となっている、試料スペースの１つの部分においては、壁厚は大きく（たとえば２倍厚い、たとえば０．４〜０．６ｍｍ）形成され、これによりハウジング２の機械的安定性が高められるだけでなく、とりわけハウジング２を通りぬける試料の蒸発を低減することができる。

図１１および１２は、自動化された封止装置（図１７参照）の個々の部品を示す。この封止装置はＰＣＲ処理の実施に使用されるようになっている（図１８参照）。

ここで、図１１は貯蔵容器１５を示す。この貯蔵容器には、長く引き回されたらせん形状に延びたガイド１６が配設されており、このガイドは試料容器11の複数個の封止部材１３を収納しガイドするためのものである。ガイド１６の下側の終端は、出口開口部となっており、図１２に部分的に示されているように、ここを通って封止ユニット１７の封止部材が供給される。充填された使い捨ての容器として供給される貯蔵容器１５は、ここでは封止ユニット１７の前面側終端に固定される。

封止ユニット１７は、筐体１８に配設された電動モータを備え、この電動モータによって駆動ディスク１９が回転するように駆動できる。駆動ディスク１９には、その中心からずれた位置にボルト２０が設けられており、このボルトは、押し棒ガイド２２の長穴２１で案内駆動されている。図１３に原理的に示されているように、長穴２１におけるボルト２０の案内駆動は、駆動ディスク１９の回転運動を、押し棒１３を備えた押し棒ガイド２２の周期的な上方および下方への動きに変換する。押し棒１３の下方への動きのたびに、供給位置に保持された封止部材８が取り出され、封止ユニットの出口開口部を通って、この下側に配置された試料容器１（図１３には不図示）のハウジング２の開口管部に押し込まれる。押し棒１３が再度上方に動いた後、さらに、連続して供給通路２３に一時的に保持された封止部材８の１つが（重力によって）供給位置に移動し、ここでばねで支えられた係止部品２４によって保持される。これに続く押し棒１３の下方への動きの際に、次の封止部材８が取り出される。この際係止部品２４が側方に圧迫され、出口開口部が開放される。

代替として、この周期的な押し棒１３の前後の動きを、駆動ディスク１９の同じ方向の（３６０ °の）回転によってもたらすのでなく、（周期的に）回転方向を変えるように駆動されるステップモータを用いて、押し棒１３の動きを実現することが可能である。これにより、押し棒１３の移動距離や速度の特徴を、任意に、かつ特に変化するように実現することができる。これは、特に、押し棒１３から封止部材８に印加される押力を（センサによる測定に関連し）これに対応したステップモータの制御により制限するために用いることができる。この実施形態はさらに、押し棒１３の周期的な動きを基本的に駆動ディスク１９の連続回転によって実現し、許容される押力を超える危険のある場合に、駆動モータの動きを止め、その動きの方向を逆転するように構成することもできる。

図１４は、他の実施形態における複数の封止部材８のための貯蔵容器１５ａを示す。図１１に示す貯蔵容器１５との実質的な差異は、一方では、貯蔵容器１５ａの貯蔵スペースにおける封止部材８が整理されていない、すなわち山積みになっているのに対し、他方では封止部材８を貯蔵容器１５ａから個々に分離して供給するために、押し棒１３ａが一体に組み込まれていることである。貯蔵容器１５ａの底面および壁面は、山積みの下になっている封止部材が放出通路２９に供給されるように形成されており、この放出通路の内径は封止部材の外径より僅かにのみ大きくなっている。これにより、封止部材が個々に分離されて供給位置に到達することが確実にされ、ここで押し棒１３ａにより確保されて取り出される。

図１５は、図１４に示す貯蔵容器を代替の封止ユニット１７ａ（部分的にのみ図示）と組み合わせて使用することを示す。この組み合わせの特徴は、合計２つの押し棒を用いることである。一つは貯蔵容器１５ａに組み込まれた押し棒１３ａであり、これは貯蔵容器からの封止部材８の個々に分離された放出のために機能し、これにより、その下に配置された試料容器１の上に封止部材が戴置される。これに対し、２つめの、封止ユニット１７ａに組み込まれた押し棒１３は、（他の）試料容器１に戴置された封止部材８を、この試料容器の開口管部の封止部分に押し込むために機能する。２つの押し棒を用いることの主な利点は、押し棒１３ａを含む貯蔵容器１７ａが使い捨て容器として用いられた場合に、衛生面が改善されることにあり、これにより使用後の貯蔵容器は廃棄される。

図１５から分かるように、両押し棒１３、１３ａの動きは互いに結びついている。ここで、押し棒１３の部分でばねで支えられたボルト３０は、押し棒１３ａの対応する開口部に食い込んでいる。押し棒１３の動きは、このように押し棒１３ａに伝達される。押し棒１３自体は複数の部品から組み立てられており、突き当て部品（Stoselelement）３１を含んでいる。この突き当て部品は押し棒１３の基体３２の下側終端でスライド可能に支えられている。内側ねじ山を有する中央部の穴を介して、突き当て部品３１はねじピン３３と結合されており、このねじピンは押力制限ユニットの一部となっている。押力制限ユニットは、さらにばね３４（円筒状のコイルばね）を含み、このばねは２つの取付板（Anlageplatten）３５により予圧されている。この予圧力は、上側の取付板３５および突き当て部品３１の環状の突出部の構造を介して、基体３２の対応する接触面で受け止められる。ねじ付ボルト３３の突き当て部品３１へのねじ込み深さを介して、コイルばねの予圧を変更することができ、これによって突き当て部品３１が封止部材８に印加する押力の限界値を調整することができる。この押力が限界を越えると直ちに、突き当て部品１３の後退によって、押し棒のストロークの（部分的な）補償が行われる。

図１６は、機能的には基本的に図１５それぞれに対応した封止ユニット１７ｂを示すが、しかしながら、ここでは構造的により簡単に組み上げられている。（機械的な）押力制限ユニットはここには設けられておらず、その代わりにこれに対応した押し棒制御の制御装置によって電気的に実現される。このため、突き当て部品３１ａは軸方向に動かないように、押し棒１３の基体３２ａに組み込まれ、また貯蔵容器の押し棒１３ａの連行のためのボルト３０ａもばねで支えられていない。貯蔵容器１５ａは、ここでは図１５のそれに対応している。

封止ユニット１７，１７ａ，１７ｂおよび貯蔵容器１５，１５ａは、図１７に示すように、自動封止装置２５に組み込まれてよい。ここで、封止ユニット１７および貯蔵容器１５からなるユニットは、直線駆動部２６を介して、第１の軸（横方向）に沿って移動可能である。

図１７に示す自動封止装置は、同様に図１８に示すＰＣＲ処理を実施する装置に組み込むことができ、封止装置２５全体は、第１の軸（封止装置の直線駆動部２６の移動軸）に対し直角方向に配設されている第２の軸の第２の直線駆動部２７を介して（長手方向に）移動可能である。封止ユニット１７および貯蔵容器１５からなるユニットの可動性は、２つの互いに直角に配設された軸で実現されており、３つの試料容器トレイ７にセットされた複数の試料容器１のハウジング２を移動し、それぞれ封止部材８で封止することを可能にする。この際、封止部材８の個々のハウジング２への正確な配置は、レーザ距離センサ（不図示）を用いて検査される。

図１９は、封止部材８を取り外し可能にコンベヤベルト（ブリスタベルト、Blistergurt）２８に固定し、これらを次々にコンベヤべルト２８の動きによって供給位置にセットすることができることを概略的に示している。この供給位置から押し棒１３を用いて、試料容器１の開口管部に押し込むことができる。コンベヤベルト２８は規則的な間隔で配置された開口部が設けられたベースベルト３６を備え、各々の開口部の領域で、封止部材８はベースベルト２６の１つの側に接し、ここで固定ベルト３７が巻きつけられることによって保持される。個々の封止部材は、押し棒１３を用いてそれぞれの開口部を通ってコンベヤベルト２８から取り外され、試料容器１の開口管部に押し込まれる。

Claims (19)

1. 球形状の封止部材（８）を備えた試料容器（１）を封止する装置であって、
   複数の球形状の封止部材の貯蔵容器（１５）と、
   前記装置の筐体の出口開口部を通る封止部材（８）を放出する放出手段と、
   前記放出手段から前記封止部材（８）に印加される押力を制限する手段と、を特徴とする装置。
2. 請求項１に記載の装置において、
   前記放出手段は押し棒（１３）を備えることを特徴とする装置。
3. 請求項２に記載の装置において、押し棒（１３）の周期的な動作のための駆動手段を特徴とする装置。
4. 請求項３に記載の装置において、
   変速装置を介して前記押し棒（１３）と接続された回転駆動部を特徴とする装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置において、
   前記封止部材（８）を前記押し棒の移動路に個々に分離して配置する分離機構を特徴とする装置。
6. 請求項５に記載の装置において、
   前記分離機構は、供給通路（２３）を備え、
   当該供給通路を介して、前記封止部材（８）が供給位置に輸送されることを特徴とする装置。
7. 請求項６に記載の装置において、
   個々に分離された前記封止部材（８）を前記供給位置に一時的に固定するブロック部材（２４）を特徴とする装置。
8. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の装置において、
   前記貯蔵容器（１５）から前記放出手段まで前記封止部材（８）を輸送するための、好ましくは振動および／または圧縮空気で機能する手段を特徴とする装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の装置において、
   前記放出手段は、交換可能に組み込まれていることを特徴とする装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の装置において、
    前記放出手段には、交換可能なカバーが設けられていることを特徴とする装置。
11. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の装置において、
    前記封止部材（８）の放出、前記貯蔵容器（１５）の充填状態、および／または前記放出手段から前記封止部材（８）に印加される押力を検出する、少なくとも１つのセンサを特徴とする装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の装置と、
    試料容器（１）のハウジング（２）であって、
    前記ハウジング（２）は、試料を収容するための試料スペースを形成し、少なくとも１つの円形の開口部を備え、前記開口部は、試料スペースへ管状に延び、
    前記封止部材（８）の直径は、前記封止部材（８）の最大外周を含む領域が前記封止部分（１１）に摩擦接合によって固定され得る程度に、少なくとも（封止）部分（１１）における前記開口管部の直径より大きいことを特徴とするハウジングと、
    からなるシステム。
13. 請求項１２に記載のシステムにおいて、
    前記封止部材（８）と接触する前記放出手段の接触面は、前記試料容器（１）の前記開口管部の外側の断面よりも大きいことを特徴とするシステム。
14. 請求項１２または１３に記載のシステムにおいて、
    前記試料容器（１）のハウジング（２）における前記封止部材（８）の存在および／または位置を検出するためのセンサを特徴とするシステム。
15. 請求項１４に記載のシステムにおいて、
    前記試料容器（１）の前記ハウジング（２）は、少なくとも前記封止部分（１１）の一部が光学的に透明に形成され、前記センサは、透明な前記ハウジングの一部の材質の屈折率を検出する手段を有することを特徴とするシステム。
16. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の装置に使用される、複数の球形状の封止部材（８）を含む貯蔵容器（１５）であって、
    ハウジング（２）と、前記ハウジング（２）の内部に配設されたガイド機構および／または支持機構を特徴とし、当該機構には複数の球形状の封止部材（８）が数珠つなぎに配置されている貯蔵容器。
17. 請求項１６に記載の貯蔵容器（１５）において、
    前記ガイド機構および支持機構は、らせん状に延びるガイド通路および支持通路を備えることを特徴とする貯蔵容器。
18. 請求項１６または１７に記載の貯蔵容器（１５）において、
    前記ハウジング（２）は充填開口部を備え、
    当該充填開口部は、前記貯蔵容器（１５）が前記封止部材（８）で充填された後、強固に封止されることを特徴とする貯蔵容器。
19. 請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の貯蔵容器において、
    前記ハウジング（２）の出口開口部を通る封止部材（８）を放出するための放出手段が組み込まれていることを特徴とする貯蔵容器。

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