用于封闭具有球形封闭元件的样本容器的装置制造方法

文档序号:4249133
用于封闭具有球形封闭元件的样本容器的装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用球形封闭元件来封闭样本容器的装置,所述装置包括用于多个球形封闭元件的储存容器、用于通过所述装置的壳体的出口开口排出封闭元件中的一个封闭元件的排出设备,以及用于限制由排出设备施加在封闭元件上的力的设备。
【专利说明】用于封闭具有球形封闭元件的样本容器的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于封闭具有球形封闭元件的样本容器的装置,且还涉及包括这种装置和对应的样本容器的系统。
【背景技术】
[0002]样本容器具体用在生物技术方法的范围内以便处理生物样本或生物材料,诸如包含核酸的样本。这些样本容器可以例如用于在扩增反应诸如聚合酶链反应(PCR)的范围内在体外复制核酸。这里,样本容器用于容纳包含核酸的样本。
[0003]根据当前技术已知,在适当的生物技术方法诸如PCR的范围内,许多不同的样本容器通常被用作一次性产品。在这里,样本容器首先被样本填充,然后被以气密的方式封闭,并且最后提供给PCR处理。在这里,对样本容器的封闭的要求很高。一方面,样本容器需要被可靠地气密密封以便不使PCR处理的结果由于样本原料的出入或不期望的压力变化而受到影响。另一方面,大量的样本并因此样本容器通常在PCR处理的范围内被使用并且需要被填充以及封闭。因此,上述填充以及封闭在可能的情况下应该以自动化的方式执行。此外,必须能够以节约成本的方式生产样本容器,具体是因为大量需要该样本容器并且它们被用作一次性产品。
[0004]样本容器从EP0449425A2是已知的,其中,形成样本空间的圆筒形壳体的一端设有圆形开口,该圆形开口以通道状的形式延伸进入样本空间。开口通道在过渡进入样本空间前不久成锥形并且因此形成用于球形封闭元件的密封座。一旦封闭元件已经配合在密封座上,封闭兀件通过封闭塞被固定。
[0005]作为三部分系统,从EP0449425A2已知的该样本容器不仅较复杂并且因此成本高,但是仅能够以自动化方式利用较高作用力封闭。

【发明内容】

[0006]从该现有技术继续,本发明的目的是指定包括样本容器和装置的系统,所述系统确保样本容器的可靠自动封闭。
[0007]该目的由根据独立权利要求1的装置和包括这种装置的系统以及根据独立权利要求12的样本容器来实现。独立权利要求16涉及与根据权利要求1根据本发明的装置结合使用的储存容器。根据本发明的装置的、根据本发明的系统的和根据本发明的储存容器的有利发展在相应的从属权利要求中公开且将从本发明的以下描述得出。
[0008]根据本发明的系统包括样本容器,该样本容器具有壳体,该壳体形成用于容纳样本的样本空间且具有至少一个球形开口,该球形开口以通道状方式延伸到样本空间。样本容器可借助于球形封闭元件来封闭,封闭元件的直径仅以如下程度超过开口通道的在至少一个(封闭)部中的直径,即封闭元件中的一个封闭元件能够以力锁定的方式通过其最大的圆周固定在封闭部中。
[0009]封闭元件的通过在包含球形封闭元件的最大圆周的区域和开口通道的壁之间的接触实现的力锁定固定是重要的,以便实现稳固的固定。通过该类型的力锁定固定产生的合力特别地不包含或仅包含相对小(并且因此可以忽略)的沿开口通道的纵向轴线方向的分力;而是,这些分力(主要)沿球形封闭元件的中心的方向被径向引导。同时,因此能够产生充分的固定和良好的密封效果,其中封闭元件和开口通道的壁只有相对小的(优选地弹性)变形。然后小变形还仅需要相对小的力以便将封闭元件引入开口通道中。这不仅能够简化样本容器的封闭的自动化并且还能够实现样本容器的手动封闭。此外,用于封闭元件和壳体的材料的要求减少,从而可以将样本容器的生产成本保持在低水平。
[0010]在根据本发明的系统的样本容器的情形中,球形封闭元件不仅连同样本容器的壳体一起来实现密封,而且该球形封闭元件在没有额外的保持设备例如封闭塞的情况下可靠地固定,如从EP0449425A2中的样本容器已知的。这种样本容器因此能够容易地以自动方式封闭,其中封闭元件仅以合适的方式被驱动到壳体的开口通道中。
[0011]为了封闭这种样本容器,根据本发明的系统具有这样一种装置,该装置包括用于多个球形封闭元件的储存容器以及还有用于通过该装置的壳体中的排出开口排出封闭元件中的一个封闭元件的排出设备。因此,为了封闭样本容器,球形封闭元件中的一个球形封闭元件借助于装置的排出设备被驱动到样本容器的壳体的开口通道中且以力锁定的方式被固定。
[0012]在根据本发明的装置中设置了限制由排出设备(优选地柱塞)施加在封闭元件上的力的设备。这能够用于限制被加载的封闭元件的或者样本容器的由此壳体的加载。具体地,柱塞的前进控制可以因此经受较少的严格需求,因为柱塞的过量行程可由力限制来补偿且因此可避免将封闭元件过度驱动到样本容器的开口通道中。
[0013]用于力限制的设备可以优选地形成为(至少一个)弹簧,该弹簧例如布置在柱塞和驱动设备之间,驱动设备实现柱塞的周期性运动。柱塞的过度行程可随后由弹簧的弹性变形补偿。当然,还能够在驱动设备和样本容器的支撑件之间的力流中的任何期望的部位处布置弹簧。例如,样本容器可通过弹簧安装在接受器中或者接受器以相应方式通过弹簧被安装。弹簧优选地以预加载方式集成在装置中以便允许其在限定的力被超过时作出反应。
[0014]另一方面,当然还可以通过排出运动的电子控制来控制由排出设备引入在封闭元件上的力。
[0015]在用于封闭的装置的优选实施方式中,排出设备可包括柱塞。这使得能够以结构简单的方式将封闭元件中的一个封闭元件驱动到样本容器的开口通道中。
[0016]因为根据本发明的用于封闭多个样本容器的装置优选地短周期使用,所以可优选地借助于合适的驱动设备以周期(往复)运动的方式驱动柱塞。该装置应随后与如下设备组合使用,该设备在与柱塞的周期运动对应的周期中将待封闭的各个样本容器供应到根据本发明的装置或允许根据本发明的装置连续地排出各个样本容器。
[0017]用于柱塞的周期运动的驱动设备可以优选地具有旋转驱动器,该旋转驱动器经由齿轮机构连接到柱塞以便将旋转驱动器的旋转运动转变为柱塞的周期平移运动。
[0018]在优选实施方式中,旋转驱动器可以为此目的具有驱动盘,螺栓偏心地布置在驱动盘上,该螺栓在柱塞的狭槽中或连接到柱塞的引导元件的狭槽中被引导,其中槽的对齐与运动方向不平行(还不同轴)。因此,驱动盘的旋转运动可以以结构简单的方式转变为柱塞的周期平移运动。为了以周期平移运动驱动柱塞,为此目的可以使用在市场上成本有效地利用的旋转驱动器(特别是电动旋转马达)。当然,还能够提供驱动盘和柱塞或者柱塞的导向元件之间的任何其它期望连接。
[0019]驱动设备当然也可以以任何其它期望的方式,例如借助于肘节杆机构或(任何期望的)线性马达,例如,具有在电加载线圈中可移动地引导的柱塞型电枢(“螺线管”)的形式的线性马达形成。
[0020]为了实现根据本发明的装置的平稳操作且特别为了确保在每种情形中仅一个封闭元件被柱塞夹带并驱动到样本容器的壳体的开口通道中,根据本发明的装置可以优选地包括分离设备。这能够优选地包括供给通道,封闭元件连续地布置在供给通道中且这些封闭元件经由供给通道被连续地供给到位于柱塞的运动路径中的转移位置。封闭元件在供给通道中的运动在该情形中可以由于重力而产生。可替代地或者此外,也可以使用任何其它期望的输送设备,例如,用于施加振动的设备或压缩空气输送设备。
[0021]根据本发明的装置可进一步具有将各个封闭元件临时地固定在转移位置中的阻挡元件。相应的封闭元件的由阻挡元件的固定优选地仅在柱塞夹带该封闭元件时被释放。这能够以简单的方式借助于弹簧承载的或安装有弹簧的阻挡元件来实现,该弹簧承载的或安装有弹簧的阻挡元件在超过由柱塞施加在封闭元件上的力时被侧向地位移,使得封闭元件的运动路径被释放。
[0022]在根据本发明的装置的另外优选实施方式中,该装置具有用于支持封闭元件从储存容器向排出设备的输送的支撑设备。这些可以优选地以振动和/或气动方式作用。该支撑设备可以单独实现输送或者仅支持输送,例如与由于重力导致的输送一起施加输送。
[0023]优选地,柱塞可以以可更换的方式集成在装置中。这种配置特别是在用于封闭用于生物技术方法,例如PCR过程的样本容器的情形中是有利的,因为此处有特定的无菌需求。柱塞可更换地集成到装置中因此允许简单的且成本有效的维护以便满足这种应用的无菌需求。可替代地或除此之外,柱塞还可设有可更换的(表面)罩。该实施方式可使得与可更换的柱塞相比能够以较低成本满足系统的无菌需求。
[0024]优选地,该装置具有用于感测封闭元件的排出、储存容器的填充水平和/或由柱塞施加在相应的封闭元件上的力的至少一个传感器。该传感器能够监测并记载封闭过程。
[0025]在根据本发明的系统的优选实施方式中,柱塞的在排出期间与封闭元件接触的接触面积可以被构造成比样本容器的壳体的开口通道的外部横截面面积大。因此,壳体的包围开口通道的部分可以用作用于柱塞的(最大)止挡件,由此,能够防止封闭元件比预期地进一步驱动到壳体的开口通道中。此外,柱塞的相对大的面积能够确保甚至在装置相对于样本容器的壳体较不精确的定位的情形中也能够实现可靠的封闭。该实施方式应优选地与用于限制由排出设备施加在封闭元件上的力的设备组合,以便避免对样本容器的破坏。
[0026]根据本发明的系统还可以具有能够确定封闭元件在样本容器的壳体中的位置的传感器。这对于检查和记载封闭过程是十分方便或必要的。用于此目的的一种可能性可以是以光学透明的方式在封闭部的至少一部分中形成样本容器的壳体,其中传感器包括用于检测在透明部分中的壳体材料的折射率的设备。传感器的操作可以相应地基于确定折射率的变化,该变化由以下事实引起,即在光从第一固体(在封闭元件所定位的位置处的开口通道的壁)过渡到第二固体(封闭元件)期间,在开口通道的内壁处总体没有反射,而在从固体(开口通道的壁)过渡到空气(或另一种气体)的情况下,在内壁处存在部分反射。[0027]优选地,壳体可形成用于形成支承表面的肩部。要施加以引入封闭元件的力(通常从60N至130N,至多250N)可经由所述支承表面在支撑样本容器的保持器处被支持。具体地,支承表面可以形成在壳体的位于开口通道的封闭部的附近的部位处。因此,能够防止力经由壳体的其它部分传递,壳体可以以较薄的壁厚形成且可因此是更敏感的(特别是壳体的包围样本空间的壁)。
[0028]在根据本发明的装置中使用的储存容器具有壳体和布置在壳体内的引导和/或支承设备,多个球形封闭元件在壳体中成排布置在彼此旁边。
[0029]优选地,引导和支承设备可以具有以螺旋形状延伸的引导和支承通道。
[0030]进一步优选地,储存容器的壳体可以具有填充开口,所述填充开口在储存容器已经被填充之后利用封闭元件不可释放地封闭。相应地,这种储存容器优选地根据本发明设置为单次使用的产品,其对于无菌来说是特别有利的。此为观点,排出设备(特别是柱塞)被集成到作为单次使用产品提供的储存容器中也是可能的。
【专利附图】

【附图说明】
[0031]根据附图所示的示例性实施例,在下文中更详细地说明本发明。在图中:
[0032]图1示出了根据本发明的系统的样本容器;
[0033]图2以侧截面视图示出了图1的样本容器的细节;
[0034]图3以侧截面视图示出了图1的样本容器的进一步的细节;
[0035]图4示出了通过在第一实施例中的柱塞将封闭元件引入到根据图1至图3的样本容器中;
[0036]图5和图6示出了通过在第二实施例中的柱塞将封闭元件引入到根据图1的样本容器中;
[0037]图7a示出了使用根据图4的柱塞,将封闭元件引入根据图1至图3的样本容器中时的力曲线;
[0038]图7b示出了使用根据图5至图6的柱塞,将封闭元件引入根据图1至图3的样本容器中时的力曲线;
[0039]图8a和图8b以两个不同的截面图示出了根据本发明的第二实施例中的系统的样本容器;
[0040]图9a和图9b示出了根据本发明第三实施例中的系统的样本容器;
[0041]图10示出了根据本发明第四实施例中的系统的样本容器;
[0042]图11示出了根据本发明的用于自动封闭第一实施例中的样本容器的装置的存储容器;
[0043]图12示出了根据本发明的用于自动封闭样本容器的装置的封闭单元;
[0044]图13示出了根据图12的封闭单元的操作原理的基本说明;
[0045]图14示出了根据本发明的用于自动封闭第二实施例中的样本容器的装置的存储容器的等轴测图;
[0046]图15以纵向截面示出了根据图14的存储容器与封闭单元的结合;
[0047]图16以纵向截面示出了根据图14的存储容器与可选的封闭单元的结合;
[0048]图17示出了自动封闭装置中的根据图11和图12的部件的集成;[0049]图18示出了用于执行PCR的装置中的根据图17的自动封闭装置的集成;
[0050]图19示出了向用于自动封闭根据本发明的样本容器的装置可替代地提供封闭元件的示意图;以及
[0051]图20a至图20f示出了 “正常”力曲线与由各种原因造成的偏置力曲线的对比。【具体实施方式】
[0052]图1不出了根据本发明的第一实施例中的样本容器。样本容器I包括壳体2,该壳体2在第一部(头部3)中以及第二部(中部4)中形成有主要为圆筒形的侧表面。侧表面具有仅小的逐渐变细的锥形,使用该锥形以便在注射成型后更容易地使由塑料构成的壳体2脱模。中部4的与头部3相对的端部与端部5邻接,在端部5中壳体2逐渐变细并且因此在更广泛的意义上说壳体2以逐渐变细的方式形成。在端部5中,壳体2由(光学)透明材料形成,这使得在样本容器I所用于的生物技术方法,诸如PCR处理的范围内能够使用光学测量元件。
[0053]在头部3和中部4之间的外面上,壳体2形成肩部6,该肩部6被用作支承面,通过该肩部6壳体2被支撑在样本容器支撑件7上(见图2)。
[0054]在壳体2的中部4和端部5内,形成样本空间,其中这两部分的外壳2的壁厚大致是恒定的,使得在中部4内形成样本空间部,该样本空间部大部分也是圆筒形的,并且形成有圆形末端的逐渐变细的锥形的样本空间部形成在壳体2的端部5中。
[0055]在壳体2的头部3中形成开口通道,该开口通道使得能够以待检查的样本填充样本容器。填充之后,以根据本发明的方式通过引入球形封闭元件8来封闭该样本空间。实现了封闭效果,换言之实现了将封闭元件8密封和固定在开口通道中,因为封闭元件8的最大外径比在限定部(封闭部11)中的开口通道的略大(见图2)并且因此封闭元件8以楔入的方式固定在开口通道中。
[0056]从头部3的上(自由)端开始,开口通道首先设有入口倒角9,该入口倒角9限定了相对大的(基于封闭元件8的外径)开口横截面(最大直径:4.5mm)ο入口倒角9有利于封闭元件8 (最大直径4.1mm至4.2mm)的中心定位。入口倒角9过渡到第一环形凸起10,该环形凸起IO与开口通道的封闭部中的开口横截面(直径:大约4.0mm )相比,减少了开口通道的开口横截面(直径:3.7mm)。为了将封闭元件8引入到开口通道,通过力(分量)装载该封闭元件8,该力(分量)特别地沿壳体2的端部的方向被引导为与壳体2的纵向轴线共轴或平行。
[0057]该力非常大以至于导致头部3的区域中的壳体2以及封闭元件8本身变形,这使得封闭元件8能够经过第一凸起10并且在开口通道的封闭部11中尽可能远地插入。在那里,封闭元件8以力锁定的方式被固定,换言之,通过与封闭部11中的开口通道的直径相比较大(最大)的直径楔入。在这里,通过封闭部11的区域中的壳体2以及封闭元件8的(主要地弹性)变形实现该力。由于球形封闭元件8在它的最大横截面区域中的对称力锁定固定,从开口通道的壁到球(反之亦然)的反作用力不具有任何沿壳体的纵向轴线方向的分量。一旦引入到封闭部11中,假设没有沿壳体2的纵向方向的显著外力作用在封闭元件8上,封闭元件8就由此被牢固地保持。
[0058]当封闭元件8被引入到封闭部11中时,封闭元件8必须经过第一凸起10,该第一凸起10另一方面被用作端部止挡件,该端部止挡件防止在封闭的样本空间中产生超压时,封闭元件8从开口通道中滑出,并且由此防止了样本容器I不期望地打开,该超压例如在生物技术方法,诸如PCR处理的范围内由加热引起。
[0059]此外,该凸起10被用于生成力曲线,随着封闭元件8被引入该力曲线是特有的,并且根据该力曲线,可以(以锁定到位的方式)检测远到封闭部11的封闭元件8的实际引入。
[0060]开口通道的进入壳体2的样本空间的过渡被形成为环形肩部。该肩部构成了第二凸起12,该第二凸起12用作封闭元件8的端部止挡件并且因此限定了样本空间的一侧上的开口通道的封闭部11。
[0061]开口通道的封闭部11的长度尺寸被形成为使得封闭元件8可以在封闭元件8与两个凸起11、12中的一个凸起接触前在特定的距离X上在封闭部11中移位(见图3)。在当前情况下该距离被限制在最多为0.7mm,因为经验已经证明了这一点,在封闭元件8的该类型的移位的情况下,处理参数(尤其是压力、温度)在样本空间内仅变化如此小的程度,即不用担心对生物技术方法,诸如PCR处理的显著的(不利的)影响的程度。在封闭部11内的封闭元件8的位置公差还具有的优点是,可以指定在壳体2和封闭元件8的生产中的较大的位置公差,从而相应的工具可以经受不太严格的要求。
[0062]图4至图6示出了使用柱塞13 (在两个实施例中)以便使封闭元件8滑入开口通道中。在根据图4的实施例中,柱塞13具有3.6_ (或更小)的外径,因此该外径小于开口通道的在第一凸起11的区域中的内径。因此,柱塞13可以下降进入开口通道中。为此,应该可以以精确的方式控制柱塞的运动以便防止所述柱塞用力使封闭元件8压靠用作端部止挡件的第二凸起,这能够导致壳体2或封闭元件8的损坏。在根据图5和图6的柱塞13的实施例中,因此,柱塞13的外径要比开口通道的在入口倒角9的区域中的内径大很多。因此,由于与壳体2的自由端接触的事实,柱塞13的运动至少被限制。因此,可以容易地避免借助于柱塞使封闭元件8压靠用作端部止挡件的第二凸起12。柱塞13的大接触面积的另外的优点在于可以毫不费力地稳稳地压入封闭元件8,即使柱塞13没有在封闭元件8上方恰好布置在中部(见图6)。
[0063]图7a示出了使用根据图4的柱塞的封闭过程的示例性力曲线(力F对柱塞路径I)。在力曲线的第一部分(a)中,力实际上为O ;该部分限定柱塞13的移位直到柱塞13接触封闭元件8。在第二部分中,跟着第一部分的是一直到第一最大值(b)(曲线的第一极点)的力的激增,力的激增是必要的以便允许封闭元经过第一凸起10。然后该力下降到第二极点(c),这限定了力(由于开口通道的略微锥形的设计,该力然后仅略微上升,见部分(d)),该力对于使球在封闭部11中移位来说是必要的。该力大致与由开口通道的在封闭部11中的壁和封闭元件8的接触部之间的摩擦产生的力对应。如果正确地执行封闭过程,在图7中的部分(d)中的任何地方停止施力。
[0064]然而,如果柱塞13在开口通道中下降地太深,则封闭元件可能压靠第二凸起12,这再次由力的激增(部分(e))证明。该上升可以通过样本容器I (并且其中,也适当地通过封闭元件8或柱塞13)的破坏载荷((f))而被限制(换言之,根据柱塞13的下降深度),其中,力下降到相当低的水平(部分(g))。
[0065]图7b不出了使用根据图5和图6的柱塞的相应的不例性力曲线。部分(a)和部分(d)以及它们之间的部分与图7a中的部分对应。在部分(d)之后,存在力上升(h),根据图7a的曲线,该力上升要比图7a的曲线的上升急剧。这是由于柱塞13和样本容器I的边缘之间的接触产生的。柱塞13应该然后仅在较短路径上进一步移动以避免使样本容器I (或柱塞13)超载。为控制柱塞的行程,力曲线可以被评估,使得例如一旦已经达到部分(h)的端部,则达到(力)极限值,例如,这可以导致柱塞驱动的停用。在图7b中,还以虚线布置进一步说明了力曲线,该力曲线由于超载导致样本容器的破裂。该力曲线的特征是部分(h)的延续(部分(i)),在该部分的端部出现破裂。该力曲线的特征是,力直接下降到接近O的水平(部分(k))。
[0066]图20a至图20f示出了从前述“正常”力曲线的示例性偏离。能够从这些偏离中确定相应的故障源。在这里,通过实线说明偏置力曲线,其中,以虚线的形式示出“正常”力曲线。图20a示出了两条偏置力曲线,其中,样本容器的在开口通道的区域中的和/或封闭元件的尺寸或材料特性不正确。图20b示出了两条偏置力曲线,其中,封闭元件的竖直对准,换言之封闭元件和柱塞之间的距离,太小或太大。在根据图20c的偏置力曲线的情况下,水平对准不正确,换言之在样本容器和柱塞的纵轴之间存在不充分的一致性。这可能对封闭元件的运动不利。图20d示出了偏置力曲线,如果存在与柱塞相关的故障并且如果柱塞没有施加充足的力直到与样本容器冲突,则产生该偏置力曲线。如果封闭元件和/或样本容器的接触表面不与要求对应,则可以产生图20f中所示的偏置力曲线。相比之下,图20f示出了样本容器出现破裂时产生的偏置力曲线。
[0067]图8a和图Sb示出了样本容器I的第二实施例,其中,两个封闭元件8以力锁定的方式固定在壳体2的共用封闭部11中。因此,在两个封闭元件8之间形成第二样本空间。对照于图8中的说明,可以任意选定与根据图1至图3的示例性实施例一致的开口通道的对应的实施例,换言之,具体可以设有一个或更多个的凸起。此外,在壳体的在下样本空间和封闭部11之间以及在封闭部11和样本容器的上开口端之间的壁中形成溢流槽14。上溢流槽14用于平衡两个样本空间中的超压,否则的话由于封闭元件引入较深会产生该超压。相比之下,例如在PCR处理的范围内,设置下溢流槽14以将包含在上样本腔中的样本转移到下样本腔中,如图8a所示。为此,借助于上封闭元件8将下封闭元件8滑入开口通道/样本空间的部分中,该开口通道/样本空间包含下溢流槽14,使得样本可以从上样本腔通过下溢流槽14,经过下封闭元件8,流入下样本腔中。
[0068]图9a至图9b示出了另外的实施例中的样本容器I,在该实施例中,通过借助于柱塞将封闭元件8完全压入样本空间直到封闭端来再次打开所述样本容器。在该过程中移位的样本液体可以通过溢流槽14流出并由此从样本容器I被移除,该溢流槽14形成在壳体2的壁中的一侧上。
[0069]图10示出了样本容器1,其中壳体2被设置在具有变化壁厚的样本空间的区域中。在容纳样本的样本空间的区域中,壳体2具有最小壁厚,例如从0.2mm到0.3mm。借助于光学方法,薄的壁厚简化了样本的检查。在样本空间的的形成死空间(换言之,里面不包含样本)的部分中,壁厚相比之下较厚(例如,两倍的厚度,例如,0.4mm到0.6mm),从而不仅可以提高壳体2的机械稳定性,尤其还可以降低样本通过壳体2的蒸发。
[0070]图11和图12示出了自动封闭装置(见图17)的单独的部件,该自动封闭装置使用在用于执行PCR处理的装置中(见图18)。
[0071]在这里,图11示出了存储容器15,在该存储容器15中,以螺旋形式延伸的抽出引导件16被布置并且被用于容纳和引导大量的样本容器I的封闭元件8。引导件16的下端终止于出口开口,经由该出口开口能够将封闭元件转移到封闭单元17,如在图12中的部分所示。为此,存储容器15可以固定到封闭单元17的前端,该存储容器15可以作为充满的一次性容器而售出。
[0072]封闭单元17包括布置在壳体18中的电动机,该电动机能够驱动驱动盘19旋转。该驱动盘19偏心地地设有螺栓20,该螺栓20在柱塞引导件22的狭槽21中被引导。在狭槽21中引导螺栓20将驱动盘19的旋转运动转变成柱塞引导件22的循环上下运动,该柱塞引导件22包括固定在于其上的柱塞13,如图13中原则上说明的。在柱塞13的每次向下运动的情况下,保持在转移位置中的封闭元件8被夹带并且通过封闭单元的排出开口被压入到布置在封闭元件8下方(在图13中未示出)的样本容器I的壳体2的开口通道中。一旦柱塞13再次被升起,依次在供料槽23中暂时储存的封闭元件8中的另一个封闭元件然后可以(由于重力)滚入转移位置中,在转移位置中该封闭元件8通过利用弹簧安装的阻挡元件24而被保持。在柱塞13随后的向下运动的情况下,然后夹带下一个封闭元件8,其中,阻挡元件24移位到一侧以便释放排出开口。
[0073]可替代地,柱塞13的前后运动还能够不由驱动盘19的单向旋转(通过360° )引起,而是所述驱动盘还能够由具有(循环)旋转换向的步进电机驱动以便使该柱塞13移动。因此,能够实现柱塞13的任何的甚至特别是变化的移位路径、速度曲线等。这(连同使用传感器的测量过程)借助于步进电机的相应控制具体可以用于限制由柱塞13施加到封闭元件8上的力。该实施例还可以被开发使得通过驱动盘19的连续旋转大体上产生柱塞13的周期运动,并且如果存在许用力超出限度的风险,驱动电机仅停止该运动并且使驱动盘的运动方向反向。
[0074]图14示出了在替代实施例中用于许多封闭元件8的存储容器15a。与根据图11的存储容器15的主要不同在于,一方面,封闭元件8以未分类的形式存储,换言之作为填充物存储在存储容器15a的存储空间中,另一方面,用于将封闭元件8从存储容器15a单独分配的柱塞13a是集成的。存储容器15a的基部和壁表面被形成使得被布置在填充物的底部的封闭元件被供给到分配槽29,该分配槽29的内径只比封闭元件的外径略大。因此,确保了封闭元件单独地到达转移位置,在该转移位置封闭元件可以被柱塞13a卡住并且夹带。
[0075]图15示出了使用根据图14的存储容器连同替代的封闭单元17a (仅部分示出)。该组合的独特的特征是总共使用两个柱塞,一方面,集成到存储容器15a中的柱塞13a用于从存储容器单独地分配封闭元件8,从而,封闭元件被放置于布置在其下方的样本容器I上。相比之下,集成到封闭单元17a中的第二柱塞13被用于将事先放置在(不同)样本容器I上的封闭元件8驱动到该样本容器的开口通道的封闭部中。当包括柱塞13a的存储容器15a被用作一次性容器因此该容器在使用后被处理时,使用两个柱塞的主要优点在于提高了卫生性。
[0076]如图15所示,两个柱塞13、13a的运动被彼此联接。为此,通过弹簧安装在柱塞13的部分中的螺栓30接合柱塞13a中的相应的开口。因此,柱塞13的运动被传递到柱塞13a。柱塞13本身被构造为多个部分并且包括柱塞元件31,该柱塞元件31以可轴向移位的方式被安装在柱塞13的主体32的下端。柱塞元件31通过具有内螺纹的中心孔与螺纹销33连接,该螺纹销33是力限制单元的一部分。力限制单元还包括弹簧34 (圆柱螺旋弹簧),该弹簧34通过两个接触板35被偏压。通过使上接触板35和柱塞元件31的环形凸起抵靠主体32的相应的接触面,该偏压力被保持。通过螺纹销33旋拧到柱塞元件31中的深度,可以改变螺旋弹簧的偏压力,因此,通过柱塞元件31施加在封闭元件8上的力的极值可以被调整。只要该力超出限度,(部分地)通过撤回柱塞元件13来补偿柱塞行程。
[0077]图16示出了封闭单元17b,该封闭单元17b在功能方面大体上与图15中的封闭单元对应,但是具有更简单的结构。在此不设置(机械)力限制单元,而是通过柱塞驱动的相应控制器以电子方式实现该限制。因此,柱塞元件31a以轴向固定的方式被集成到柱塞13的主体32a中,并且用于夹带存储容器的柱塞13a的螺栓30a也不是通过弹簧安装的。在这种情况下,存储容器15a与图15中的存储容器对应。
[0078]封闭单元17、17a、17b以及存储容器15、15a可以被集成到自动封闭装置25中,如图17所示。在那里,由封闭单元17和存储容器15形成的单元可以通过线性驱动器26沿第一轴线(沿横向方向)移位。
[0079]根据图17的自动封闭装置可以继而来被集成到根据图18的用于执行PCR处理的装置中,使得封闭装置25整体上可通过第二线性驱动器27沿第二轴线(沿纵向方向)移位,该第二线性驱动器27垂直于第一轴线(封闭装置的线性驱动器26的移位轴线)定向。由沿着彼此垂直定向的两个轴线的封闭单元17和存储容器15形成的单元的移位能够移除样本容器I的多个壳体2,这些壳体2以多行定位在总计三个样本容器支撑件7中,并且能够使具有封闭元件8的壳体中的每个壳体靠近。在此借助于激光距离传感器(未示出)检查封闭元件8在每个壳体2中的正确放置。
[0080]图19以示意图示出了将封闭元件8可释放地固定在传送带(吸塑带(blistertape))28中以及在传送带28运动的情况下将所述封闭元件依次定位在转移位置中的可能性,封闭元件然后能够从该转移位置通过柱塞13被引入到样本容器I的开口通道中。传送带28具有主带36,该主带36设有以固定间隔布置的开口,其中,在开口中的每个开口的区域中,封闭元件8搁置在主带36的一侧并且被保持带37包围并且因此被保持到位。单独的封闭元件可以通过预期的开口被从传送带28移除并且通过柱塞13被驱动进入样本容器I的开口通道中。
【权利要求】
1.一种用于利用球形封闭元件(8)封闭样本容器(I)的装置,其特征在于用于多个球形封闭元件(8)的储存容器(15)、用于通过所述装置的壳体中的排出开口排出所述封闭元件(8)中的一个封闭元件的排出设备,以及用于限制由所述排出设备施加在所述封闭元件(8)上的力的设备。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述排出设备包括柱塞(13)。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于驱动设备,用于使所述柱塞(13)周期地运动。
4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于旋转驱动器,所述旋转驱动器经由齿轮机构连接到所述柱塞(13)。
5.根据前述权利要求中的一项所述的装置,其特征在于分离设备,用于将所述封闭元件(8)分别地定位在所述柱塞的运动路径中的转移位置中。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述分离设备包括供给通道(23),所述封闭元件(8)经由所述供给通道(23)被输送到所述转移位置中。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于阻挡元件(24),用于将各个封闭元件(8)临时地固定在所述转移位置中。
8.根据前述权利要求中的一项所述的装置,其特征在于优选地以振动和/或气动方式作用以用于输送或用于支持所述封闭元件(8)从所述储存容器(15)向所述排出设备的输送的设备。
9.根据前述权利要求中的一项所述的装置,其特征在于,所述排出设备以可更换的方式集成。
10.根据前述权利要求中的一项所述的装置,其特征在于,所述排出设备设置有可更换的罩。
11.根据前述权利要求中的一项所述的装置,其特征在于用于感测封闭元件(8)的排出、所述储存容器(15)的填充水平和/或由所述排出设备施加在所述封闭元件(8)上的力的至少一个传感器。
12.—种系统,包括: 根据前述权利要求中的一项所述的装置;以及 样本容器(I)的壳体(2 ),其中所述壳体(2 )形成用于容纳样本的样本空间且具有至少一个圆形开口,其中所述开口以通道状方式延伸到所述样本空间中,且其中所述封闭元件(8)的直径仅以如下程度超过开口通道的在至少一个(封闭)部(11)中的直径:所述封闭元件(8)中的一个封闭元件能够以力锁定的方式通过其最大的圆周固定在所述封闭部(11)中。
13.根据权利要求12所述的系统,其特征在于,与所述封闭元件(8)接触的所述排出设备的接触面积大于所述样本容器(I)的开口通道的外部横截面面积。
14.根据权利要求12或13所述的系统,其特征在于用于检测所述封闭元件(8)在所述样本容器(I)的壳体(2)中的存在和/或位置的传感器。
15.根据权利要求14所述的系统,其特征在于,所述样本容器(I)的壳体(2)以光学透明的方式至少形成在所述封闭部(11)的一部分中,且所述传感器包括用于检测在透明部分中的壳体材料的折射率的设备。
16.一种在根据前述权利要求中的一项所述的装置中使用的储存容器(15),所述储存容器(15)具有多个球形封闭兀件(8 ),其特征在于壳体(2 )和布置在所述壳体(2 )内的引导和/或支承设备,所述封闭元件(8)在所述壳体(2)中成排地布置在彼此旁边。
17.根据权利要求16所述的储存容器(15),其特征在于,所述引导和支承设备具有以螺旋形状延伸的引导和支承通道。
18.根据权利要求16或17所述的储存容器(15),其特征在于,所述壳体(2)具有填充开口,所述填充开口在所述储存容器(15)已经被填充之后利用所述封闭元件(8)被不可释放地封闭。
19.根据权利要求16至18中的一项所述的储存容器,其特征在于集成的排出设备,用于通过所述壳体(2)中的排出 开口排出所述封闭元件(8)中的一个封闭元件。
【文档编号】B65B7/28GK103476500SQ201280012884
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年3月9日 优先权日:2011年3月11日
【发明者】丹尼尔·西蒙斯, 德克·莱贝尔, 哈拉尔德·昆泰尔, 布鲁诺·瓦尔德, 安德烈亚斯·布雷切尔 申请人:凯杰器械有限公司
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