用于封閉具有球形封閉元件的樣本容器的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用球形封閉元件來封閉樣本容器的裝置，所述裝置包括用于多個(gè)球形封閉元件的儲(chǔ)存容器、用于通過所述裝置的殼體的出口開口排出封閉元件中的一個(gè)封閉元件的排出設(shè)備，以及用于限制由排出設(shè)備施加在封閉元件上的力的設(shè)備。
【專利說明】用于封閉具有球形封閉元件的樣本容器的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于封閉具有球形封閉元件的樣本容器的裝置，且還涉及包括這種裝置和對應(yīng)的樣本容器的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]樣本容器具體用在生物技術(shù)方法的范圍內(nèi)以便處理生物樣本或生物材料，諸如包含核酸的樣本。這些樣本容器可以例如用于在擴(kuò)增反應(yīng)諸如聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)的范圍內(nèi)在體外復(fù)制核酸。這里，樣本容器用于容納包含核酸的樣本。
[0003]根據(jù)當(dāng)前技術(shù)已知，在適當(dāng)?shù)纳锛夹g(shù)方法諸如PCR的范圍內(nèi)，許多不同的樣本容器通常被用作一次性產(chǎn)品。在這里，樣本容器首先被樣本填充，然后被以氣密的方式封閉，并且最后提供給PCR處理。在這里，對樣本容器的封閉的要求很高。一方面，樣本容器需要被可靠地氣密密封以便不使PCR處理的結(jié)果由于樣本原料的出入或不期望的壓力變化而受到影響。另一方面，大量的樣本并因此樣本容器通常在PCR處理的范圍內(nèi)被使用并且需要被填充以及封閉。因此，上述填充以及封閉在可能的情況下應(yīng)該以自動(dòng)化的方式執(zhí)行。此外，必須能夠以節(jié)約成本的方式生產(chǎn)樣本容器，具體是因?yàn)榇罅啃枰摌颖救萜鞑⑶宜鼈儽挥米饕淮涡援a(chǎn)品。
[0004]樣本容器從EP0449425A2是已知的，其中，形成樣本空間的圓筒形殼體的一端設(shè)有圓形開口，該圓形開口以通道狀的形式延伸進(jìn)入樣本空間。開口通道在過渡進(jìn)入樣本空間前不久成錐形并且因此形成用于球形封閉元件的密封座。一旦封閉元件已經(jīng)配合在密封座上，封閉兀件通過封閉塞被固定。
[0005]作為三部分系統(tǒng)，從EP0449425A2已知的該樣本容器不僅較復(fù)雜并且因此成本高，但是僅能夠以自動(dòng)化方式利用較高作用力封閉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]從該現(xiàn)有技術(shù)繼續(xù)，本發(fā)明的目的是指定包括樣本容器和裝置的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)確保樣本容器的可靠自動(dòng)封閉。
[0007]該目的由根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1的裝置和包括這種裝置的系統(tǒng)以及根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求12的樣本容器來實(shí)現(xiàn)。獨(dú)立權(quán)利要求16涉及與根據(jù)權(quán)利要求1根據(jù)本發(fā)明的裝置結(jié)合使用的儲(chǔ)存容器。根據(jù)本發(fā)明的裝置的、根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的和根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)存容器的有利發(fā)展在相應(yīng)的從屬權(quán)利要求中公開且將從本發(fā)明的以下描述得出。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)包括樣本容器，該樣本容器具有殼體，該殼體形成用于容納樣本的樣本空間且具有至少一個(gè)球形開口，該球形開口以通道狀方式延伸到樣本空間。樣本容器可借助于球形封閉元件來封閉，封閉元件的直徑僅以如下程度超過開口通道的在至少一個(gè)(封閉)部中的直徑，即封閉元件中的一個(gè)封閉元件能夠以力鎖定的方式通過其最大的圓周固定在封閉部中。
[0009]封閉元件的通過在包含球形封閉元件的最大圓周的區(qū)域和開口通道的壁之間的接觸實(shí)現(xiàn)的力鎖定固定是重要的，以便實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固的固定。通過該類型的力鎖定固定產(chǎn)生的合力特別地不包含或僅包含相對小(并且因此可以忽略)的沿開口通道的縱向軸線方向的分力；而是，這些分力(主要)沿球形封閉元件的中心的方向被徑向引導(dǎo)。同時(shí)，因此能夠產(chǎn)生充分的固定和良好的密封效果，其中封閉元件和開口通道的壁只有相對小的(優(yōu)選地彈性)變形。然后小變形還僅需要相對小的力以便將封閉元件引入開口通道中。這不僅能夠簡化樣本容器的封閉的自動(dòng)化并且還能夠?qū)崿F(xiàn)樣本容器的手動(dòng)封閉。此外，用于封閉元件和殼體的材料的要求減少，從而可以將樣本容器的生產(chǎn)成本保持在低水平。
[0010]在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的樣本容器的情形中，球形封閉元件不僅連同樣本容器的殼體一起來實(shí)現(xiàn)密封，而且該球形封閉元件在沒有額外的保持設(shè)備例如封閉塞的情況下可靠地固定，如從EP0449425A2中的樣本容器已知的。這種樣本容器因此能夠容易地以自動(dòng)方式封閉，其中封閉元件僅以合適的方式被驅(qū)動(dòng)到殼體的開口通道中。
[0011]為了封閉這種樣本容器，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)具有這樣一種裝置，該裝置包括用于多個(gè)球形封閉元件的儲(chǔ)存容器以及還有用于通過該裝置的殼體中的排出開口排出封閉元件中的一個(gè)封閉元件的排出設(shè)備。因此，為了封閉樣本容器，球形封閉元件中的一個(gè)球形封閉元件借助于裝置的排出設(shè)備被驅(qū)動(dòng)到樣本容器的殼體的開口通道中且以力鎖定的方式被固定。
[0012]在根據(jù)本發(fā)明的裝置中設(shè)置了限制由排出設(shè)備(優(yōu)選地柱塞)施加在封閉元件上的力的設(shè)備。這能夠用于限制被加載的封閉元件的或者樣本容器的由此殼體的加載。具體地，柱塞的前進(jìn)控制可以因此經(jīng)受較少的嚴(yán)格需求，因?yàn)橹倪^量行程可由力限制來補(bǔ)償且因此可避免將封閉元件過度驅(qū)動(dòng)到樣本容器的開口通道中。
[0013]用于力限制的設(shè)備可以優(yōu)選地形成為(至少一個(gè))彈簧，該彈簧例如布置在柱塞和驅(qū)動(dòng)設(shè)備之間，驅(qū)動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)柱塞的周期性運(yùn)動(dòng)。柱塞的過度行程可隨后由彈簧的彈性變形補(bǔ)償。當(dāng)然，還能夠在驅(qū)動(dòng)設(shè)備和樣本容器的支撐件之間的力流中的任何期望的部位處布置彈簧。例如，樣本容器可通過彈簧安裝在接受器中或者接受器以相應(yīng)方式通過彈簧被安裝。彈簧優(yōu)選地以預(yù)加載方式集成在裝置中以便允許其在限定的力被超過時(shí)作出反應(yīng)。
[0014]另一方面，當(dāng)然還可以通過排出運(yùn)動(dòng)的電子控制來控制由排出設(shè)備引入在封閉元件上的力。
[0015]在用于封閉的裝置的優(yōu)選實(shí)施方式中，排出設(shè)備可包括柱塞。這使得能夠以結(jié)構(gòu)簡單的方式將封閉元件中的一個(gè)封閉元件驅(qū)動(dòng)到樣本容器的開口通道中。
[0016]因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的用于封閉多個(gè)樣本容器的裝置優(yōu)選地短周期使用，所以可優(yōu)選地借助于合適的驅(qū)動(dòng)設(shè)備以周期(往復(fù))運(yùn)動(dòng)的方式驅(qū)動(dòng)柱塞。該裝置應(yīng)隨后與如下設(shè)備組合使用，該設(shè)備在與柱塞的周期運(yùn)動(dòng)對應(yīng)的周期中將待封閉的各個(gè)樣本容器供應(yīng)到根據(jù)本發(fā)明的裝置或允許根據(jù)本發(fā)明的裝置連續(xù)地排出各個(gè)樣本容器。
[0017]用于柱塞的周期運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備可以優(yōu)選地具有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器經(jīng)由齒輪機(jī)構(gòu)連接到柱塞以便將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹闹芷谄揭七\(yùn)動(dòng)。
[0018]在優(yōu)選實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器可以為此目的具有驅(qū)動(dòng)盤，螺栓偏心地布置在驅(qū)動(dòng)盤上，該螺栓在柱塞的狹槽中或連接到柱塞的引導(dǎo)元件的狹槽中被引導(dǎo)，其中槽的對齊與運(yùn)動(dòng)方向不平行(還不同軸)。因此，驅(qū)動(dòng)盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以以結(jié)構(gòu)簡單的方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹闹芷谄揭七\(yùn)動(dòng)。為了以周期平移運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)柱塞，為此目的可以使用在市場上成本有效地利用的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器(特別是電動(dòng)旋轉(zhuǎn)馬達(dá))。當(dāng)然，還能夠提供驅(qū)動(dòng)盤和柱塞或者柱塞的導(dǎo)向元件之間的任何其它期望連接。
[0019]驅(qū)動(dòng)設(shè)備當(dāng)然也可以以任何其它期望的方式，例如借助于肘節(jié)桿機(jī)構(gòu)或(任何期望的)線性馬達(dá)，例如，具有在電加載線圈中可移動(dòng)地引導(dǎo)的柱塞型電樞(“螺線管”)的形式的線性馬達(dá)形成。
[0020]為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的裝置的平穩(wěn)操作且特別為了確保在每種情形中僅一個(gè)封閉元件被柱塞夾帶并驅(qū)動(dòng)到樣本容器的殼體的開口通道中，根據(jù)本發(fā)明的裝置可以優(yōu)選地包括分離設(shè)備。這能夠優(yōu)選地包括供給通道，封閉元件連續(xù)地布置在供給通道中且這些封閉元件經(jīng)由供給通道被連續(xù)地供給到位于柱塞的運(yùn)動(dòng)路徑中的轉(zhuǎn)移位置。封閉元件在供給通道中的運(yùn)動(dòng)在該情形中可以由于重力而產(chǎn)生?？商娲鼗蛘叽送?，也可以使用任何其它期望的輸送設(shè)備，例如，用于施加振動(dòng)的設(shè)備或壓縮空氣輸送設(shè)備。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的裝置可進(jìn)一步具有將各個(gè)封閉元件臨時(shí)地固定在轉(zhuǎn)移位置中的阻擋元件。相應(yīng)的封閉元件的由阻擋元件的固定優(yōu)選地僅在柱塞夾帶該封閉元件時(shí)被釋放。這能夠以簡單的方式借助于彈簧承載的或安裝有彈簧的阻擋元件來實(shí)現(xiàn)，該彈簧承載的或安裝有彈簧的阻擋元件在超過由柱塞施加在封閉元件上的力時(shí)被側(cè)向地位移，使得封閉元件的運(yùn)動(dòng)路徑被釋放。
[0022]在根據(jù)本發(fā)明的裝置的另外優(yōu)選實(shí)施方式中，該裝置具有用于支持封閉元件從儲(chǔ)存容器向排出設(shè)備的輸送的支撐設(shè)備。這些可以優(yōu)選地以振動(dòng)和/或氣動(dòng)方式作用。該支撐設(shè)備可以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)輸送或者僅支持輸送，例如與由于重力導(dǎo)致的輸送一起施加輸送。
[0023]優(yōu)選地，柱塞可以以可更換的方式集成在裝置中。這種配置特別是在用于封閉用于生物技術(shù)方法，例如PCR過程的樣本容器的情形中是有利的，因?yàn)榇颂幱刑囟ǖ臒o菌需求。柱塞可更換地集成到裝置中因此允許簡單的且成本有效的維護(hù)以便滿足這種應(yīng)用的無菌需求?？商娲鼗虺酥猓€可設(shè)有可更換的(表面)罩。該實(shí)施方式可使得與可更換的柱塞相比能夠以較低成本滿足系統(tǒng)的無菌需求。
[0024]優(yōu)選地，該裝置具有用于感測封閉元件的排出、儲(chǔ)存容器的填充水平和/或由柱塞施加在相應(yīng)的封閉元件上的力的至少一個(gè)傳感器。該傳感器能夠監(jiān)測并記載封閉過程。
[0025]在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方式中，柱塞的在排出期間與封閉元件接觸的接觸面積可以被構(gòu)造成比樣本容器的殼體的開口通道的外部橫截面面積大。因此，殼體的包圍開口通道的部分可以用作用于柱塞的(最大)止擋件，由此，能夠防止封閉元件比預(yù)期地進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)到殼體的開口通道中。此外，柱塞的相對大的面積能夠確保甚至在裝置相對于樣本容器的殼體較不精確的定位的情形中也能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的封閉。該實(shí)施方式應(yīng)優(yōu)選地與用于限制由排出設(shè)備施加在封閉元件上的力的設(shè)備組合，以便避免對樣本容器的破壞。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)還可以具有能夠確定封閉元件在樣本容器的殼體中的位置的傳感器。這對于檢查和記載封閉過程是十分方便或必要的。用于此目的的一種可能性可以是以光學(xué)透明的方式在封閉部的至少一部分中形成樣本容器的殼體，其中傳感器包括用于檢測在透明部分中的殼體材料的折射率的設(shè)備。傳感器的操作可以相應(yīng)地基于確定折射率的變化，該變化由以下事實(shí)引起，即在光從第一固體(在封閉元件所定位的位置處的開口通道的壁)過渡到第二固體(封閉元件)期間，在開口通道的內(nèi)壁處總體沒有反射，而在從固體(開口通道的壁)過渡到空氣(或另一種氣體)的情況下，在內(nèi)壁處存在部分反射。[0027]優(yōu)選地，殼體可形成用于形成支承表面的肩部。要施加以引入封閉元件的力(通常從60N至130N，至多250N)可經(jīng)由所述支承表面在支撐樣本容器的保持器處被支持。具體地，支承表面可以形成在殼體的位于開口通道的封閉部的附近的部位處。因此，能夠防止力經(jīng)由殼體的其它部分傳遞，殼體可以以較薄的壁厚形成且可因此是更敏感的(特別是殼體的包圍樣本空間的壁)。
[0028]在根據(jù)本發(fā)明的裝置中使用的儲(chǔ)存容器具有殼體和布置在殼體內(nèi)的引導(dǎo)和/或支承設(shè)備，多個(gè)球形封閉元件在殼體中成排布置在彼此旁邊。
[0029]優(yōu)選地，引導(dǎo)和支承設(shè)備可以具有以螺旋形狀延伸的引導(dǎo)和支承通道。
[0030]進(jìn)一步優(yōu)選地，儲(chǔ)存容器的殼體可以具有填充開口，所述填充開口在儲(chǔ)存容器已經(jīng)被填充之后利用封閉元件不可釋放地封閉。相應(yīng)地，這種儲(chǔ)存容器優(yōu)選地根據(jù)本發(fā)明設(shè)置為單次使用的產(chǎn)品，其對于無菌來說是特別有利的。此為觀點(diǎn)，排出設(shè)備(特別是柱塞)被集成到作為單次使用產(chǎn)品提供的儲(chǔ)存容器中也是可能的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]根據(jù)附圖所示的示例性實(shí)施例，在下文中更詳細(xì)地說明本發(fā)明。在圖中:
[0032]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的樣本容器；
[0033]圖2以側(cè)截面視圖示出了圖1的樣本容器的細(xì)節(jié)；
[0034]圖3以側(cè)截面視圖示出了圖1的樣本容器的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)；
[0035]圖4示出了通過在第一實(shí)施例中的柱塞將封閉元件引入到根據(jù)圖1至圖3的樣本容器中；
[0036]圖5和圖6示出了通過在第二實(shí)施例中的柱塞將封閉元件引入到根據(jù)圖1的樣本容器中；
[0037]圖7a示出了使用根據(jù)圖4的柱塞，將封閉元件引入根據(jù)圖1至圖3的樣本容器中時(shí)的力曲線；
[0038]圖7b示出了使用根據(jù)圖5至圖6的柱塞，將封閉元件引入根據(jù)圖1至圖3的樣本容器中時(shí)的力曲線；
[0039]圖8a和圖8b以兩個(gè)不同的截面圖示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例中的系統(tǒng)的樣本容器；
[0040]圖9a和圖9b示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例中的系統(tǒng)的樣本容器；
[0041]圖10示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例中的系統(tǒng)的樣本容器；
[0042]圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的用于自動(dòng)封閉第一實(shí)施例中的樣本容器的裝置的存儲(chǔ)容器；
[0043]圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的用于自動(dòng)封閉樣本容器的裝置的封閉單元；
[0044]圖13示出了根據(jù)圖12的封閉單元的操作原理的基本說明；
[0045]圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的用于自動(dòng)封閉第二實(shí)施例中的樣本容器的裝置的存儲(chǔ)容器的等軸測圖；
[0046]圖15以縱向截面示出了根據(jù)圖14的存儲(chǔ)容器與封閉單元的結(jié)合；
[0047]圖16以縱向截面示出了根據(jù)圖14的存儲(chǔ)容器與可選的封閉單元的結(jié)合；
[0048]圖17示出了自動(dòng)封閉裝置中的根據(jù)圖11和圖12的部件的集成；[0049]圖18示出了用于執(zhí)行PCR的裝置中的根據(jù)圖17的自動(dòng)封閉裝置的集成；
[0050]圖19示出了向用于自動(dòng)封閉根據(jù)本發(fā)明的樣本容器的裝置可替代地提供封閉元件的示意圖；以及
[0051]圖20a至圖20f示出了 “正?！绷η€與由各種原因造成的偏置力曲線的對比?！揪唧w實(shí)施方式】
[0052]圖1不出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例中的樣本容器。樣本容器I包括殼體2,該殼體2在第一部(頭部3)中以及第二部(中部4)中形成有主要為圓筒形的側(cè)表面。側(cè)表面具有僅小的逐漸變細(xì)的錐形，使用該錐形以便在注射成型后更容易地使由塑料構(gòu)成的殼體2脫模。中部4的與頭部3相對的端部與端部5鄰接，在端部5中殼體2逐漸變細(xì)并且因此在更廣泛的意義上說殼體2以逐漸變細(xì)的方式形成。在端部5中，殼體2由(光學(xué))透明材料形成，這使得在樣本容器I所用于的生物技術(shù)方法，諸如PCR處理的范圍內(nèi)能夠使用光學(xué)測量元件。
[0053]在頭部3和中部4之間的外面上，殼體2形成肩部6，該肩部6被用作支承面，通過該肩部6殼體2被支撐在樣本容器支撐件7上(見圖2)。
[0054]在殼體2的中部4和端部5內(nèi)，形成樣本空間，其中這兩部分的外殼2的壁厚大致是恒定的，使得在中部4內(nèi)形成樣本空間部，該樣本空間部大部分也是圓筒形的，并且形成有圓形末端的逐漸變細(xì)的錐形的樣本空間部形成在殼體2的端部5中。
[0055]在殼體2的頭部3中形成開口通道，該開口通道使得能夠以待檢查的樣本填充樣本容器。填充之后，以根據(jù)本發(fā)明的方式通過引入球形封閉元件8來封閉該樣本空間。實(shí)現(xiàn)了封閉效果，換言之實(shí)現(xiàn)了將封閉元件8密封和固定在開口通道中，因?yàn)榉忾]元件8的最大外徑比在限定部(封閉部11)中的開口通道的略大(見圖2)并且因此封閉元件8以楔入的方式固定在開口通道中。
[0056]從頭部3的上(自由)端開始，開口通道首先設(shè)有入口倒角9，該入口倒角9限定了相對大的(基于封閉元件8的外徑)開口橫截面(最大直徑:4.5mm)ο入口倒角9有利于封閉元件8 (最大直徑4.1mm至4.2mm)的中心定位。入口倒角9過渡到第一環(huán)形凸起10,該環(huán)形凸起IO與開口通道的封閉部中的開口橫截面(直徑:大約4.0mm )相比，減少了開口通道的開口橫截面(直徑:3.7mm)。為了將封閉元件8引入到開口通道，通過力(分量)裝載該封閉元件8，該力(分量)特別地沿殼體2的端部的方向被引導(dǎo)為與殼體2的縱向軸線共軸或平行。
[0057]該力非常大以至于導(dǎo)致頭部3的區(qū)域中的殼體2以及封閉元件8本身變形，這使得封閉元件8能夠經(jīng)過第一凸起10并且在開口通道的封閉部11中盡可能遠(yuǎn)地插入。在那里，封閉元件8以力鎖定的方式被固定，換言之，通過與封閉部11中的開口通道的直徑相比較大(最大)的直徑楔入。在這里，通過封閉部11的區(qū)域中的殼體2以及封閉元件8的(主要地彈性)變形實(shí)現(xiàn)該力。由于球形封閉元件8在它的最大橫截面區(qū)域中的對稱力鎖定固定，從開口通道的壁到球(反之亦然)的反作用力不具有任何沿殼體的縱向軸線方向的分量。一旦引入到封閉部11中，假設(shè)沒有沿殼體2的縱向方向的顯著外力作用在封閉元件8上，封閉元件8就由此被牢固地保持。
[0058]當(dāng)封閉元件8被引入到封閉部11中時(shí)，封閉元件8必須經(jīng)過第一凸起10，該第一凸起10另一方面被用作端部止擋件，該端部止擋件防止在封閉的樣本空間中產(chǎn)生超壓時(shí)，封閉元件8從開口通道中滑出，并且由此防止了樣本容器I不期望地打開，該超壓例如在生物技術(shù)方法，諸如PCR處理的范圍內(nèi)由加熱引起。
[0059]此外，該凸起10被用于生成力曲線，隨著封閉元件8被引入該力曲線是特有的，并且根據(jù)該力曲線，可以(以鎖定到位的方式)檢測遠(yuǎn)到封閉部11的封閉元件8的實(shí)際引入。
[0060]開口通道的進(jìn)入殼體2的樣本空間的過渡被形成為環(huán)形肩部。該肩部構(gòu)成了第二凸起12，該第二凸起12用作封閉元件8的端部止擋件并且因此限定了樣本空間的一側(cè)上的開口通道的封閉部11。
[0061]開口通道的封閉部11的長度尺寸被形成為使得封閉元件8可以在封閉元件8與兩個(gè)凸起11、12中的一個(gè)凸起接觸前在特定的距離X上在封閉部11中移位(見圖3)。在當(dāng)前情況下該距離被限制在最多為0.7mm,因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)已經(jīng)證明了這一點(diǎn)，在封閉元件8的該類型的移位的情況下，處理參數(shù)(尤其是壓力、溫度)在樣本空間內(nèi)僅變化如此小的程度，即不用擔(dān)心對生物技術(shù)方法，諸如PCR處理的顯著的(不利的)影響的程度。在封閉部11內(nèi)的封閉元件8的位置公差還具有的優(yōu)點(diǎn)是，可以指定在殼體2和封閉元件8的生產(chǎn)中的較大的位置公差，從而相應(yīng)的工具可以經(jīng)受不太嚴(yán)格的要求。
[0062]圖4至圖6示出了使用柱塞13 (在兩個(gè)實(shí)施例中)以便使封閉元件8滑入開口通道中。在根據(jù)圖4的實(shí)施例中，柱塞13具有3.6_ (或更小)的外徑，因此該外徑小于開口通道的在第一凸起11的區(qū)域中的內(nèi)徑。因此，柱塞13可以下降進(jìn)入開口通道中。為此，應(yīng)該可以以精確的方式控制柱塞的運(yùn)動(dòng)以便防止所述柱塞用力使封閉元件8壓靠用作端部止擋件的第二凸起，這能夠?qū)е職んw2或封閉元件8的損壞。在根據(jù)圖5和圖6的柱塞13的實(shí)施例中，因此，柱塞13的外徑要比開口通道的在入口倒角9的區(qū)域中的內(nèi)徑大很多。因此，由于與殼體2的自由端接觸的事實(shí)，柱塞13的運(yùn)動(dòng)至少被限制。因此，可以容易地避免借助于柱塞使封閉元件8壓靠用作端部止擋件的第二凸起12。柱塞13的大接觸面積的另外的優(yōu)點(diǎn)在于可以毫不費(fèi)力地穩(wěn)穩(wěn)地壓入封閉元件8，即使柱塞13沒有在封閉元件8上方恰好布置在中部(見圖6)。
[0063]圖7a示出了使用根據(jù)圖4的柱塞的封閉過程的示例性力曲線(力F對柱塞路徑I)。在力曲線的第一部分(a)中，力實(shí)際上為O ;該部分限定柱塞13的移位直到柱塞13接觸封閉元件8。在第二部分中，跟著第一部分的是一直到第一最大值(b)(曲線的第一極點(diǎn))的力的激增，力的激增是必要的以便允許封閉元經(jīng)過第一凸起10。然后該力下降到第二極點(diǎn)(c)，這限定了力(由于開口通道的略微錐形的設(shè)計(jì)，該力然后僅略微上升，見部分(d))，該力對于使球在封閉部11中移位來說是必要的。該力大致與由開口通道的在封閉部11中的壁和封閉元件8的接觸部之間的摩擦產(chǎn)生的力對應(yīng)。如果正確地執(zhí)行封閉過程，在圖7中的部分(d)中的任何地方停止施力。
[0064]然而，如果柱塞13在開口通道中下降地太深，則封閉元件可能壓靠第二凸起12，這再次由力的激增(部分(e))證明。該上升可以通過樣本容器I (并且其中，也適當(dāng)?shù)赝ㄟ^封閉元件8或柱塞13)的破壞載荷((f))而被限制(換言之，根據(jù)柱塞13的下降深度)，其中，力下降到相當(dāng)?shù)偷乃?部分(g))。
[0065]圖7b不出了使用根據(jù)圖5和圖6的柱塞的相應(yīng)的不例性力曲線。部分(a)和部分(d)以及它們之間的部分與圖7a中的部分對應(yīng)。在部分(d)之后，存在力上升(h)，根據(jù)圖7a的曲線，該力上升要比圖7a的曲線的上升急劇。這是由于柱塞13和樣本容器I的邊緣之間的接觸產(chǎn)生的。柱塞13應(yīng)該然后僅在較短路徑上進(jìn)一步移動(dòng)以避免使樣本容器I (或柱塞13)超載。為控制柱塞的行程，力曲線可以被評估，使得例如一旦已經(jīng)達(dá)到部分(h)的端部，則達(dá)到(力)極限值，例如，這可以導(dǎo)致柱塞驅(qū)動(dòng)的停用。在圖7b中，還以虛線布置進(jìn)一步說明了力曲線，該力曲線由于超載導(dǎo)致樣本容器的破裂。該力曲線的特征是部分(h)的延續(xù)(部分(i))，在該部分的端部出現(xiàn)破裂。該力曲線的特征是，力直接下降到接近O的水平(部分(k))。
[0066]圖20a至圖20f示出了從前述“正?！绷η€的示例性偏離。能夠從這些偏離中確定相應(yīng)的故障源。在這里，通過實(shí)線說明偏置力曲線，其中，以虛線的形式示出“正常”力曲線。圖20a示出了兩條偏置力曲線，其中，樣本容器的在開口通道的區(qū)域中的和/或封閉元件的尺寸或材料特性不正確。圖20b示出了兩條偏置力曲線，其中，封閉元件的豎直對準(zhǔn)，換言之封閉元件和柱塞之間的距離，太小或太大。在根據(jù)圖20c的偏置力曲線的情況下，水平對準(zhǔn)不正確，換言之在樣本容器和柱塞的縱軸之間存在不充分的一致性。這可能對封閉元件的運(yùn)動(dòng)不利。圖20d示出了偏置力曲線，如果存在與柱塞相關(guān)的故障并且如果柱塞沒有施加充足的力直到與樣本容器沖突，則產(chǎn)生該偏置力曲線。如果封閉元件和/或樣本容器的接觸表面不與要求對應(yīng)，則可以產(chǎn)生圖20f中所示的偏置力曲線。相比之下，圖20f示出了樣本容器出現(xiàn)破裂時(shí)產(chǎn)生的偏置力曲線。
[0067]圖8a和圖Sb示出了樣本容器I的第二實(shí)施例，其中，兩個(gè)封閉元件8以力鎖定的方式固定在殼體2的共用封閉部11中。因此，在兩個(gè)封閉元件8之間形成第二樣本空間。對照于圖8中的說明，可以任意選定與根據(jù)圖1至圖3的示例性實(shí)施例一致的開口通道的對應(yīng)的實(shí)施例，換言之，具體可以設(shè)有一個(gè)或更多個(gè)的凸起。此外，在殼體的在下樣本空間和封閉部11之間以及在封閉部11和樣本容器的上開口端之間的壁中形成溢流槽14。上溢流槽14用于平衡兩個(gè)樣本空間中的超壓，否則的話由于封閉元件引入較深會(huì)產(chǎn)生該超壓。相比之下，例如在PCR處理的范圍內(nèi)，設(shè)置下溢流槽14以將包含在上樣本腔中的樣本轉(zhuǎn)移到下樣本腔中，如圖8a所示。為此，借助于上封閉元件8將下封閉元件8滑入開口通道/樣本空間的部分中，該開口通道/樣本空間包含下溢流槽14，使得樣本可以從上樣本腔通過下溢流槽14，經(jīng)過下封閉元件8，流入下樣本腔中。
[0068]圖9a至圖9b示出了另外的實(shí)施例中的樣本容器I，在該實(shí)施例中，通過借助于柱塞將封閉元件8完全壓入樣本空間直到封閉端來再次打開所述樣本容器。在該過程中移位的樣本液體可以通過溢流槽14流出并由此從樣本容器I被移除,該溢流槽14形成在殼體2的壁中的一側(cè)上。
[0069]圖10示出了樣本容器1，其中殼體2被設(shè)置在具有變化壁厚的樣本空間的區(qū)域中。在容納樣本的樣本空間的區(qū)域中，殼體2具有最小壁厚，例如從0.2mm到0.3mm。借助于光學(xué)方法，薄的壁厚簡化了樣本的檢查。在樣本空間的的形成死空間(換言之，里面不包含樣本)的部分中，壁厚相比之下較厚(例如，兩倍的厚度，例如，0.4mm到0.6mm),從而不僅可以提高殼體2的機(jī)械穩(wěn)定性，尤其還可以降低樣本通過殼體2的蒸發(fā)。
[0070]圖11和圖12示出了自動(dòng)封閉裝置(見圖17)的單獨(dú)的部件，該自動(dòng)封閉裝置使用在用于執(zhí)行PCR處理的裝置中(見圖18)。
[0071]在這里，圖11示出了存儲(chǔ)容器15，在該存儲(chǔ)容器15中，以螺旋形式延伸的抽出引導(dǎo)件16被布置并且被用于容納和引導(dǎo)大量的樣本容器I的封閉元件8。引導(dǎo)件16的下端終止于出口開口，經(jīng)由該出口開口能夠?qū)⒎忾]元件轉(zhuǎn)移到封閉單元17，如在圖12中的部分所示。為此，存儲(chǔ)容器15可以固定到封閉單元17的前端，該存儲(chǔ)容器15可以作為充滿的一次性容器而售出。
[0072]封閉單元17包括布置在殼體18中的電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)能夠驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)盤19旋轉(zhuǎn)。該驅(qū)動(dòng)盤19偏心地地設(shè)有螺栓20，該螺栓20在柱塞引導(dǎo)件22的狹槽21中被引導(dǎo)。在狹槽21中引導(dǎo)螺栓20將驅(qū)動(dòng)盤19的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成柱塞引導(dǎo)件22的循環(huán)上下運(yùn)動(dòng)，該柱塞引導(dǎo)件22包括固定在于其上的柱塞13，如圖13中原則上說明的。在柱塞13的每次向下運(yùn)動(dòng)的情況下，保持在轉(zhuǎn)移位置中的封閉元件8被夾帶并且通過封閉單元的排出開口被壓入到布置在封閉元件8下方(在圖13中未示出)的樣本容器I的殼體2的開口通道中。一旦柱塞13再次被升起，依次在供料槽23中暫時(shí)儲(chǔ)存的封閉元件8中的另一個(gè)封閉元件然后可以(由于重力)滾入轉(zhuǎn)移位置中，在轉(zhuǎn)移位置中該封閉元件8通過利用彈簧安裝的阻擋元件24而被保持。在柱塞13隨后的向下運(yùn)動(dòng)的情況下，然后夾帶下一個(gè)封閉元件8，其中，阻擋元件24移位到一側(cè)以便釋放排出開口。
[0073]可替代地，柱塞13的前后運(yùn)動(dòng)還能夠不由驅(qū)動(dòng)盤19的單向旋轉(zhuǎn)(通過360° )引起，而是所述驅(qū)動(dòng)盤還能夠由具有(循環(huán))旋轉(zhuǎn)換向的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)以便使該柱塞13移動(dòng)。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)柱塞13的任何的甚至特別是變化的移位路徑、速度曲線等。這(連同使用傳感器的測量過程)借助于步進(jìn)電機(jī)的相應(yīng)控制具體可以用于限制由柱塞13施加到封閉元件8上的力。該實(shí)施例還可以被開發(fā)使得通過驅(qū)動(dòng)盤19的連續(xù)旋轉(zhuǎn)大體上產(chǎn)生柱塞13的周期運(yùn)動(dòng)，并且如果存在許用力超出限度的風(fēng)險(xiǎn)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)僅停止該運(yùn)動(dòng)并且使驅(qū)動(dòng)盤的運(yùn)動(dòng)方向反向。
[0074]圖14示出了在替代實(shí)施例中用于許多封閉元件8的存儲(chǔ)容器15a。與根據(jù)圖11的存儲(chǔ)容器15的主要不同在于，一方面，封閉元件8以未分類的形式存儲(chǔ)，換言之作為填充物存儲(chǔ)在存儲(chǔ)容器15a的存儲(chǔ)空間中，另一方面，用于將封閉元件8從存儲(chǔ)容器15a單獨(dú)分配的柱塞13a是集成的。存儲(chǔ)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閉元件被供給到分配槽29，該分配槽29的內(nèi)徑只比封閉元件的外徑略大。因此，確保了封閉元件單獨(dú)地到達(dá)轉(zhuǎn)移位置，在該轉(zhuǎn)移位置封閉元件可以被柱塞13a卡住并且夾帶。
[0075]圖15示出了使用根據(jù)圖14的存儲(chǔ)容器連同替代的封閉單元17a (僅部分示出)。該組合的獨(dú)特的特征是總共使用兩個(gè)柱塞，一方面，集成到存儲(chǔ)容器15a中的柱塞13a用于從存儲(chǔ)容器單獨(dú)地分配封閉元件8，從而，封閉元件被放置于布置在其下方的樣本容器I上。相比之下，集成到封閉單元17a中的第二柱塞13被用于將事先放置在(不同)樣本容器I上的封閉元件8驅(qū)動(dòng)到該樣本容器的開口通道的封閉部中。當(dāng)包括柱塞13a的存儲(chǔ)容器15a被用作一次性容器因此該容器在使用后被處理時(shí)，使用兩個(gè)柱塞的主要優(yōu)點(diǎn)在于提高了衛(wèi)生性。
[0076]如圖15所示，兩個(gè)柱塞13、13a的運(yùn)動(dòng)被彼此聯(lián)接。為此，通過彈簧安裝在柱塞13的部分中的螺栓30接合柱塞13a中的相應(yīng)的開口。因此，柱塞13的運(yùn)動(dòng)被傳遞到柱塞13a。柱塞13本身被構(gòu)造為多個(gè)部分并且包括柱塞元件31，該柱塞元件31以可軸向移位的方式被安裝在柱塞13的主體32的下端。柱塞元件31通過具有內(nèi)螺紋的中心孔與螺紋銷33連接，該螺紋銷33是力限制單元的一部分。力限制單元還包括彈簧34 (圓柱螺旋彈簧)，該彈簧34通過兩個(gè)接觸板35被偏壓。通過使上接觸板35和柱塞元件31的環(huán)形凸起抵靠主體32的相應(yīng)的接觸面，該偏壓力被保持。通過螺紋銷33旋擰到柱塞元件31中的深度，可以改變螺旋彈簧的偏壓力，因此，通過柱塞元件31施加在封閉元件8上的力的極值可以被調(diào)整。只要該力超出限度，(部分地)通過撤回柱塞元件13來補(bǔ)償柱塞行程。
[0077]圖16示出了封閉單元17b，該封閉單元17b在功能方面大體上與圖15中的封閉單元對應(yīng)，但是具有更簡單的結(jié)構(gòu)。在此不設(shè)置(機(jī)械)力限制單元，而是通過柱塞驅(qū)動(dòng)的相應(yīng)控制器以電子方式實(shí)現(xiàn)該限制。因此，柱塞元件31a以軸向固定的方式被集成到柱塞13的主體32a中，并且用于夾帶存儲(chǔ)容器的柱塞13a的螺栓30a也不是通過彈簧安裝的。在這種情況下，存儲(chǔ)容器15a與圖15中的存儲(chǔ)容器對應(yīng)。
[0078]封閉單元17、17a、17b以及存儲(chǔ)容器15、15a可以被集成到自動(dòng)封閉裝置25中，如圖17所示。在那里，由封閉單元17和存儲(chǔ)容器15形成的單元可以通過線性驅(qū)動(dòng)器26沿第一軸線(沿橫向方向)移位。
[0079]根據(jù)圖17的自動(dòng)封閉裝置可以繼而來被集成到根據(jù)圖18的用于執(zhí)行PCR處理的裝置中，使得封閉裝置25整體上可通過第二線性驅(qū)動(dòng)器27沿第二軸線(沿縱向方向)移位，該第二線性驅(qū)動(dòng)器27垂直于第一軸線(封閉裝置的線性驅(qū)動(dòng)器26的移位軸線)定向。由沿著彼此垂直定向的兩個(gè)軸線的封閉單元17和存儲(chǔ)容器15形成的單元的移位能夠移除樣本容器I的多個(gè)殼體2，這些殼體2以多行定位在總計(jì)三個(gè)樣本容器支撐件7中，并且能夠使具有封閉元件8的殼體中的每個(gè)殼體靠近。在此借助于激光距離傳感器(未示出)檢查封閉元件8在每個(gè)殼體2中的正確放置。
[0080]圖19以示意圖示出了將封閉元件8可釋放地固定在傳送帶(吸塑帶(blistertape))28中以及在傳送帶28運(yùn)動(dòng)的情況下將所述封閉元件依次定位在轉(zhuǎn)移位置中的可能性，封閉元件然后能夠從該轉(zhuǎn)移位置通過柱塞13被引入到樣本容器I的開口通道中。傳送帶28具有主帶36，該主帶36設(shè)有以固定間隔布置的開口，其中，在開口中的每個(gè)開口的區(qū)域中，封閉元件8擱置在主帶36的一側(cè)并且被保持帶37包圍并且因此被保持到位。單獨(dú)的封閉元件可以通過預(yù)期的開口被從傳送帶28移除并且通過柱塞13被驅(qū)動(dòng)進(jìn)入樣本容器I的開口通道中。
【權(quán)利要求】
1.一種用于利用球形封閉元件(8)封閉樣本容器(I)的裝置，其特征在于用于多個(gè)球形封閉元件(8)的儲(chǔ)存容器(15)、用于通過所述裝置的殼體中的排出開口排出所述封閉元件(8)中的一個(gè)封閉元件的排出設(shè)備，以及用于限制由所述排出設(shè)備施加在所述封閉元件(8)上的力的設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述排出設(shè)備包括柱塞(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于驅(qū)動(dòng)設(shè)備，用于使所述柱塞(13)周期地運(yùn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器經(jīng)由齒輪機(jī)構(gòu)連接到所述柱塞(13)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于分離設(shè)備，用于將所述封閉元件(8)分別地定位在所述柱塞的運(yùn)動(dòng)路徑中的轉(zhuǎn)移位置中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述分離設(shè)備包括供給通道(23)，所述封閉元件(8)經(jīng)由所述供給通道(23)被輸送到所述轉(zhuǎn)移位置中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于阻擋元件(24)，用于將各個(gè)封閉元件(8)臨時(shí)地固定在所述轉(zhuǎn)移位置中。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于優(yōu)選地以振動(dòng)和/或氣動(dòng)方式作用以用于輸送或用于支持所述封閉元件(8)從所述儲(chǔ)存容器(15)向所述排出設(shè)備的輸送的設(shè)備。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述排出設(shè)備以可更換的方式集成。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述排出設(shè)備設(shè)置有可更換的罩。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于用于感測封閉元件(8)的排出、所述儲(chǔ)存容器(15)的填充水平和/或由所述排出設(shè)備施加在所述封閉元件(8)上的力的至少一個(gè)傳感器。
12.—種系統(tǒng),包括: 根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的裝置；以及 樣本容器(I)的殼體(2 )，其中所述殼體(2 )形成用于容納樣本的樣本空間且具有至少一個(gè)圓形開口，其中所述開口以通道狀方式延伸到所述樣本空間中，且其中所述封閉元件(8)的直徑僅以如下程度超過開口通道的在至少一個(gè)(封閉)部(11)中的直徑:所述封閉元件(8)中的一個(gè)封閉元件能夠以力鎖定的方式通過其最大的圓周固定在所述封閉部(11)中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，與所述封閉元件(8)接觸的所述排出設(shè)備的接觸面積大于所述樣本容器(I)的開口通道的外部橫截面面積。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的系統(tǒng)，其特征在于用于檢測所述封閉元件(8)在所述樣本容器(I)的殼體(2)中的存在和/或位置的傳感器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述樣本容器(I)的殼體(2)以光學(xué)透明的方式至少形成在所述封閉部(11)的一部分中，且所述傳感器包括用于檢測在透明部分中的殼體材料的折射率的設(shè)備。
16.一種在根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的裝置中使用的儲(chǔ)存容器(15)，所述儲(chǔ)存容器(15)具有多個(gè)球形封閉兀件(8 ),其特征在于殼體(2 )和布置在所述殼體(2 )內(nèi)的引導(dǎo)和/或支承設(shè)備，所述封閉元件(8)在所述殼體(2)中成排地布置在彼此旁邊。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的儲(chǔ)存容器(15)，其特征在于，所述引導(dǎo)和支承設(shè)備具有以螺旋形狀延伸的引導(dǎo)和支承通道。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的儲(chǔ)存容器(15)，其特征在于，所述殼體(2)具有填充開口，所述填充開口在所述儲(chǔ)存容器(15)已經(jīng)被填充之后利用所述封閉元件(8)被不可釋放地封閉。
19.根據(jù)權(quán)利要求16至18中的一項(xiàng)所述的儲(chǔ)存容器，其特征在于集成的排出設(shè)備，用于通過所述殼體(2)中的排出 開口排出所述封閉元件(8)中的一個(gè)封閉元件。
【文檔編號】B65B7/28GK103476500SQ201280012884
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月11日
【發(fā)明者】丹尼爾·西蒙斯, 德克·萊貝爾, 哈拉爾德·昆泰爾, 布魯諾·瓦爾德, 安德烈亞斯·布雷切爾 申請人:凱杰器械有限公司