DE60030310T2

DE60030310T2 - Mix- und giessapparat mit drehbarem arm und zugehörigem gefäss

Info

Publication number: DE60030310T2
Application number: DE60030310T
Authority: DE
Inventors: M. Ellen Minnetonka HEATH; Ruth Minnetonka SHUMAN; J. Douglas Clearwater KLUGE; M. Glenn Maple Grove CAMPBELL
Original assignee: Gentra Systems Inc
Current assignee: Qiagen North American Holdings Inc
Priority date: 1999-10-20
Filing date: 2000-10-13
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2020-10-14
Also published as: AU770402B2; US20040092731A1; DE60030310D1; US20020048810A1; WO2001028680A9; CA2387500C; WO2001028680A3; EP1227886B1; JP2003515103A; AU1087601A; JP4559003B2; WO2001028680A2; US20020073647A1; US7018587B2; JP2010168122A; EP1227886A2; US6878340B2; CA2387500A1; ATE337096T1; US7340324B2

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft das Halten, Durchmischen und Ausgießen von Behältern und insbesondere von Behältern mit abnehmbaren Schraubkappen, die für Misch- und Ausgießvorrichtungen vorgesehen sind.
Hintergrund
Gegenwärtig erfordern manuelle Prozesse zum Arbeiten mit Chemikalien in Lösung, Isolieren von Komponenten aus einer Lösung und dergleichen zeitintensive Arbeitsvorgänge von einer (1) bis 24 Stunden Dauer, einschließlich einer über-Nacht-Inkubationsperiode. Auch können es Proben erfordern, für eine bestimmte Zeitspanne oder eine bestimmte Anzahl von Wiederholungen gemischt, geschüttelt, umgegossen, gerührt und dergleichen zu werden.
Bei vielen Laborprozessen wird eine Probe des Materials, das Komponenten enthält, die zu isolieren, zu mischen und dergleichen sind, in einen Probenbehälter gegeben, und die Prozesse mit den an der Probe auszuführenden Schritten werden an dem Behälter mit seinem Inhalt ausgeführt. Dabei werden aus dem Behälter Materialien entfernt, zum Behälter Materialien hinzugefügt, Materialien zu einem anderen Behälter transferiert und dergleichen.
Typische Laborprozesse beim Arbeiten mit Proben beinhalten das Mischen und Rühren der Probe, das Hinzufügen von Material zu der Probe, das Entfernen von Material durch Ausgießen und dergleichen. Dieser Prozesse werden herkömmlich von Hand ausgeführt. Diese manuelle Ausführung von Aufgaben war und ist arbeitsintensiv, und die zeitaufwendigen, sich wiederholenden Aufgaben beschäftigen einen Laboranten oft so sehr, daß er sich um nichts anderes kümmern kann. Die sich ständig wiederholenden Prozeßschritte beim Arbeiten mit Chemikalien, Lösungen, Suspensionen und dergleichen erfordern ein genaues Arbeiten und Aufmerksamkeit für das Detail, und der Erfolg hängt oft von der Erfahrung des Laboranten ab, der für die Isolierung verantwortlich ist. Die wiederholte Anwendung von präzisen Prozeßschritten führt leicht zu Fehlern, die die Qualität des durchgeführten Prozesses negativ beeinflussen können. Bei einmaligen oder nur in begrenzter Menge zur Verfügung stehenden Proben können solche Fehler gerade dann auftreten, wenn Proben nicht reproduziert oder ersetzt werden können.
Bei vielen Arten von Laborprozeduren, etwa einer DNA-Isolierung, werden die Behälter verschlossen und wieder geöffnet, um Proben und Reagenzien hinzuzufügen, Inhalte zu schütteln oder zu bewegen und so weiter. Viele Herstellungsprozesse einschließlich der Prozesse zum Herstellen von verpackten Lebensmitteln, Chemikalien, Arzneimitteln und so weiter umfassen auch das Verschließen und Öffnen von Behältern und das Hinzufügen und Entfernen von Inhalten.
In der Regel werden Schraubbehälter und Schraubkappen verwendet. Oft ist es jedoch schwierig, zu Beginn das Kappengewinde richtig auf das Behältergewinde aufzusetzen, was zur Folge haben kann, daß die Kappe nicht fest sitzt und der Behälterinhalt austritt. In manchen Fällen kann es erforderlich sein, den ganzen Vorgang zu stoppen und die verschüttete Flüssigkeit aufzuwischen, was die Produktivität herabsetzt. Bei genauen Laborprozessen wie einer DNA- oder RNA-Isolierung kann ein solcher Verlust an Inhalt auch eine Kontaminierung und Kreuzkontaminierung von Proben und des Labors hervorrufen, so daß der ganze Prozeß neu begonnen werden muß. Wenn der Behälter selbst sich dreht, wenn die Kappe aufgesetzt wird, kann der Behälter offen bleiben oder es befindet sich die Kappe nicht in der richtigen Position, was wieder zu Problemen mit einem Verlust an Behälterinhalt führt. Eine Bewegung des Behälters kann auch empfindliche Inhalte negativ beeinflussen, etwa in einer Flüssigkeit suspendierte, koagulierte DNA-Stränge, die von viskosen Effekten in der Flüssigkeit zerrissen werden können.
Das US-Patent Nr. 3 858 740 beschreibt eine Sperrvorrichtung für Behälter der Art, die dafür vorgesehen ist, ein unerlaubtes Öffnen des Behälters durch ein kleines Kind zu verhindern. Bei einer Anordnung ist eine Kappe mit einer ringförmig herabhängenden Schürze vorgesehen, wobei die Schürze so bemessen ist, daß sie den Hals des zu verschließenden Behälters umgibt. Angrenzend an den unteren Rand der Kappenschürze ist ein Sperrring vorgesehen, der an einer einzigen Stelle mit der Schürze verbunden ist. Der innere Umfang des Sperrrings verläuft relativ zu seiner Außenseite exzentrisch, wobei in der Sperrposition die Außenseite des Sperrrings mit der Kappenschürze bündig abschließt. Um den Sperrring freizugeben, wird er so bewegt, daß seine Außenseite nicht mehr mit der Kappenschürze bündig verläuft, wodurch sein innerer Umfang mit dem Behälterhals ausgerichtet wird, um das Entfernen der Kappe zu ermöglichen.
Das US-Patent Nr. 4 390 111 beschreibt eine verschließbare Flasche mit einem Verschlußeinsatz, der am Flaschenkörper angebracht ist und der dafür vorgesehen ist, auf die Öffnung der Flasche aufgesetzt zu werden, wenn die Flasche mit einer Schraubverschlußkappe verschlossen werden soll.
Das US-Patent Nr. 5 473 855 beschreibt ein automatisches System für das sichere Aufsetzen von Schraubkappen auf Schraubbehälter. Durch eine Kappenzuführeinrichtung erfolgt ein anfängliches Aufsetzen der Kappen auf den Behälterhals, woraufhin die Kappe und der Behälter durch eine Spindelanordnung in Eingriff gebracht werden, die die Kappe ergreift und eine Drehung des Behälters verhindert. Die Spindelanordnung wird dann mit einer Drehvorrichtung in Kontakt gebracht, die die Kappe fest auf den Behälterhals aufschraubt.
Das US-Patent Nr. 5 520 307 beschreibt einen Dispenser für eine Pillenschachtel. Der Dispenser besteht aus zwei Teilen und umfaßt eine Basis, die mit der Pillenschachtel verbunden wird, sowie eine Abdeckung, die mit der Basis zusammenwirkt. Die Basis umfaßt einen nicht kreisförmigen Indikatorabschnitt mit einer Anzahl von Knoten am Umfang für die Anzeige einer Anzahl von Dosierungen und einer Anzahl von verschlossenen Ab schnitten, die entlang des Umfangs der Basis mit Öffnungen abwechseln. Die Abdeckung ist drehbar an der Basis angebracht und weist am Umfang eine Anzahl von Knoten auf, deren Anzahl gleich der Anzahl von Knoten an der Basis ist. Die Abdeckung weist auch eine einzige Öffnung auf, die zwischen zwei ihrer Knoten liegt. Wenn die Knoten der Abdeckung und die der Basis zueinander ausgerichtet sind, liegt die Öffnung der Abdeckung über einem verschlossenen Abschnitt der Basis. Wenn die Knoten der Abdeckung und der Basis gegeneinander verschoben sind, liegt die Öffnung der Abdeckung über einer der Öffnungen der Basis, wodurch die Abgabe des Arzneimittels aus der Pillenschachtel ermöglicht wird.
Zusammenfassung
Mit der vorliegenden Erfindung werden die Probleme des Standes der Technik dadurch überwunden, daß Behälter für die Verwendung in einer Misch- und Ausgießvorrichtung zum Ausführen von Misch- und Ausgießaufgaben vorgesehen werden, bei denen niemand zum Ausführen der Aufgaben erforderlich ist. Mit der vorliegenden Erfindung werden die Probleme des Standes der Technik des weiteren dadurch überwunden, daß ein Kappen-Behälter-System vorgesehen wird, bei dem die Kappe beim Verschließen des Behälters immer bezüglich zum Behälter in im wesentlichen der gleichen Position aufgesetzt wird. Sowohl die Kappe als auch der Behälter weisen Flansche auf, die nicht kreisförmig sind und die die im wesentlichen die gleiche Form haben. Die Schraubkappe sitzt sicher auf dem Schraubbehälter, wenn der Kappenflansch und der Behälterflansch zueinander ausgerichtet sind.
In einer anderen Ausführungsform weist der Behälter an der Basis einer Reihe von äußeren Gewindegängen einen im wesentlichen quadratischen Flansch auf. Eine Kappe mit einem im wesentlichen identischen, quadratischen Flansch und inneren Gewindegängen wird auf den Behälter geschraubt. In einer Ausführungsform weist der Behälter eine Anzahl von nicht verbundenen Gewindegängen auf um zu Beginn der Gewindegänge eine bessere Oberfläche zu schaffen. In einer Ausführungsform wird ein viergängiges Gewinde verwendet. In dieser Ausführungsform ist die Kappe nach einer minimalen Drehung sicher befestigt.
Andere Ausführungsformen werden ebenfalls beschrieben und beansprucht.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Mischen und Ausgießen;
2 eine Rückansicht der Vorrichtung der 1;
3 eine Teil-Seitenansicht einer Wanne zum Ausgießen von Abfall;
4 eine Teil-Seitenansicht der Wanne der 3 beim Ausgießen zum Sicherstellen;
5 eine Vorderansicht einer Wanne;
6 eine Vorderansicht eines Registriermechanismusses in einer Ausgangsstellung;
7 eine Vorderansicht der Vorrichtung der 6, wobei der Registriermechanismus aus der Ausgangsstellung verschoben ist;
8 eine Seitenansicht der Vorrichtung der 6;
9 eine Blockdarstellung einer Steueranordnung;
10 ein Flußdiagramm;
11 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Kappe und eines Behälters bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11A eine ausgerollte Ansicht von mehreren nicht verbundenen Gewindegängen bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12A eine Aufsicht auf eine Kappe bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12B eine Schnittansicht einer Kappe bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12C eine Ansicht einer Kappe bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von unten;
13A eine Aufsicht auf einen Behälter bei einer Ausführungsform der vorliegende Erfindung;
13B eine Schnittansicht eines Behälters bei einer Ausführungsform der vorliegende Erfindung;
14 eine ausgeschnittene perspektivische Ansicht von Behältern in einem Laborgestell;
15 eine ausgeschnittene perspektivische Ansicht von Behältern und Kappen in einem Aufbewahrungsgestell; und
16 eine ausgeschnittene perspektivische Ansicht von Behältern mit Kappen in einer Schüttel- und Ausgießvorrichtung.
Beschreibung von Ausführungsformen
In der folgenden detaillierten Beschreibung erfolgt ein Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, die einen Teil davon bilden und in denen beispielhaft einige Beispiele gezeigt sind, wie oder in Verbindung womit die vorliegende Erfindung ausgeführt werden kann. In den Zeichnungen bezeichnen in verschiedenen Ansichten gleiche Bezugszeichen im wesentlichen ähnliche Komponenten. Diese Beispiele werden ausreichend genau beschrieben, damit der Fachmann die Erfindung ausführen kann. Es können jedoch auch andere Bespiele verwendet werden und logische, strukturelle, elektrische und andere Abänderungen erfolgen, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Die 1 zeigt ein Beispiel für eine Misch- und Ausgießvorrichtung 100. Die Misch- und Ausgießvorrichtung 100 umfaßt eine Basis 102, eine Haltearmaufnahme 104, einen drehbaren Haltearm 106, einen Antriebsmechanismus 108 und einen Motor 130 (am besten in der 2 zu sehen). Die Misch- und Ausgießvorrichtung 100 ist für die Verwendung mit einer Behälter-Kappen-Anordnung 110 mit einem Behälter 112 und einer Kappe 114 wie genauer in den 11, 11A, 12A, 12B, 13A und 13B gezeigt und weiter unten noch beschrieben geeignet.
Die Basis 102 dient als Halterung für die übrigen Komponenten der Misch- und Ausgießvorrichtung 100. Die Basis 102 umfaßt in einer Variante Führungsstiftöffnungen 132 für die Aufnahme eines zusätzlichen Behälter-Kappen-Gestells bei Ausgießoperationen, wie es später noch beschrieben wird. Die Haltearmaufnahme 104 weist an ihren Enden 144 und 146 Öffnungen für die Aufnahme von Lagern für den Haltearm 106 auf. Die Welle 134 der Haltearmaufnahme 104 ist fest mit dem Antriebsmechanismus 108 und dem Haltearm 106 verbunden, um in Reaktion auf einen Betrieb des Antriebsmechanismus 108 eine Bewegung des Haltearms 106 zu bewirken.
Der Haltearm 106 ist um die Längsachse der Welle 134 drehbar und wird bei einer Betätigung des Antriebsmechanismus 108 gedreht, um eine Drehung oder eine andere Bewegung des Haltearms 106 durch den Antriebsmechanismus 108 zu bewirken. Wie genauer noch beschrieben wird, kann der Haltearm 106 Behälter wie den Behälter 112 in einer Anzahl von Behälteröffnungen 140 an der Oberseite des Haltearms 106 aufnehmen und festhalten. Wie noch beschrieben, ist jede der Behälteröffnungen 140 im Haltearm 106 von einer Haltevertiefung 142 umgeben, die in einer Variante so geformt und bemessen ist, daß sie einen Flansch wie den Flansch 118 eines Behälters wie des Behälters 112 derart aufnimmt, daß der Behälter gegen eine Drehung in der Haltevertiefung 142 und der Öffnung 140 gesichert ist.
Der Haltearm 106 umfaßt in einer Variante des weiteren Vakuumhalteanschlüsse 144, die dazu dienen, einen Behälter wie den Behälter 112 im Haltearm 106 derart festzuhalten, daß der Haltearm mit dem Behälter darin rotiert, gekippt, umgedreht und dergleichen werden kann, ohne daß der Behälter aus dem Haltearm herausfällt. In dieser Variante weist jeder der Halteanschlüsse 144 eine Halteöffnung 146 (auch in der 16 gezeigt) mit einem O-Ring 148 am Rand auf, der die Öffnung 146 dicht verschließt, wenn ein Behälter wie der Behälter 112 in die Öffnung 146 gesetzt wird und unter dem Anschluß 144 ein Vakuum oder ein Teilvakuum erzeugt wird.
Unter dem Anschluß 144 wird ein Vakuum oder ein Teilvakuum erzeugt, das den Behälter 112 gegen den O-Ring 148 in der Anschlußöffnung 146 drückt, wodurch der Behälter 112 im Anschluß 144 und im Haltearm 106 gehalten wird. Nachdem der Behälter 112 im Anschluß 144 gehalten wird, kann der Haltearm rotiert, gekippt und dergleichen werden, ohne daß sich der Behälter 112 vom Haltearm löst. Wenn sich auf dem Behälter 112 eine Kappe wie die Kappe 114 befindet, führt jede Bewegung des Haltearms 106 zu einem Rühren, Mischen oder Schütteln des Inhalts des Behälters 112. Wenn die Kappe 114 vom Behälter 112 abgenommen wird, führt ein Drehen des Haltearms 106 zu einem Ausgießen des Inhalts aus dem Behälter 112.
In einer Variante ist eine Vakuumleitung 150 mit einer externen Vakuumpumpe verbunden. Es kann auch eine interne Vakuumpumpe verwendet werden. Es reicht aus, wenn eine Vakuumpumpe so mit den Anschlüssen 144 verbunden ist, daß unter der Behälterspitze 117 ein Teilvakuum erzeugt wird. Im Ausschnitt der 1 ist eine Variante der Verbindung einer Vakuumleitung 150 mit mehreren Anschlüssen 144 gezeigt. In dieser Variante stellt die Vakuumleitung 150 die Verbindung zwischen einer externen Vakuumpumpe und dem Haltearm 106 her. Im Haltearm ist die Vakuumleitung 150 mit jedem der Anschlüsse 144 so verbunden, daß an jedem Anschluß ein Teilvakuum erzeugt wird, wenn die Vakuumpumpe eingeschaltet wird.
Das Teilvakuum wird auch dann angelegt, wenn der Inhalt des Behälters 112 auszuschütten ist, so daß der Behälter 112 beim Kippen nicht aus der Misch- und Ausgießstation 100 herausfällt. Auf diese Weise kann der Behälter 116 über die horizontale Position hinaus gedreht werden, ohne herauszurutschen, und sein Inhalt vollständig ausgeleert werden, oder ausreichend, um überschüssiges Material zu entfernen, während gewünschtes Material im Behälter 112 bleibt.
Andere Vorrichtungen zum Festhalten von Behältern wie den Behälter 112 im Haltearm 106 umfassen zum Beispiel, ohne darauf beschränkt zu sein, Klammern, Gewinde, Clips, Stifte und dergleichen. Es reicht aus, wenn die Behälter so im Haltearm 112 gehalten werden, daß sie, wenn sie umgedreht werden, nicht aus dem Haltarm 112 herausfallen.
Wie am besten in den 1 und 2 zu sehen ist, umfaßt der Antriebsmechanismus 108 in einer Variante ein Zahnradpaar aus einem antreibenden Zahnrad 152 und einem angetriebenen Zahnrad 154. Das antreibende Zahnrad 152 ist mit der Welle 156 des Motormechanismusses 130 verbunden und dreht sich daher, wenn sich die Welle 156 dreht. Das angetriebene Zahnrad 154 ist fest mit der Welle 134 verbunden und dreht sich damit. Wie erwähnt ist die Welle 134 fest mit dem Haltearm 106 verbunden. Wenn sich das angetriebene Zahnrad 154 dreht, drehen sich somit auch die Welle 134 und der Haltearm 106. Auf den Zahnrädern 152 und 154 sitzt ein Riemen 158. In einer Variante sind die Zahnräder 152 und 154 und der Riemen 158 derart gekerbt, daß die Kerben am Riemen 158 in die Kerben der Zahnräder 152 und 154 passen. In dieser Variante entspricht eine Drehung des antreibenden Zahnrads 152 in einem bekannten Verhältnis direkt einer Drehung des angetriebenen Zahnrads 154. Die Kerben in den Zahnrädern 152 und 154 und im Riemen 158 verhindern weitgehend jedes mögliche Rutschen des Riemens 158 auf den Zahnrädern. Wenn der Motor 130 arbeitet, dreht sich die Welle 156 und treibt das antreibende Zahnrad 152 an, wodurch sich der Riemen 158 bewegt und sich das angetriebene Zahnrad 154 und folglich die Welle 134 und der Haltearm 106 dreht.
Der Motor 130 wird in einer Variante von einer Computersteuerung extern gesteuert. Die Signale der Computersteuerung werden über eine Leitung 129 zum Motor 130 geschickt. Eine solche Computersteuerung ermöglicht den wahlweisen Betrieb des Motors durch den Nutzer und damit eine wahlweise Bewegung des Haltearms über den Betrieb des Antriebsmechanismusses 108. In dieser Variante kann der Nutzer eine oder eine Anzahl von Operationen des Haltearms programmieren. Wenn es zum Beispiel gewünscht ist, den Inhalt eines im Haltearm befindlichen Behälters zu durchmischen, kann der Nutzer eine Drehung des Haltearms um eine vollständige 360°-Drehung um die Längsachse der Welle wählen. Die Geschwindigkeit der Drehung wird vom Nutzer eingestellt oder vorgegeben, und durch das bekannte Verhältnis der Größe des antreibenden Zahnrads zur Größe des angetriebenen Zahnrads kann der Computer so programmiert werden, daß der Motor die Antriebswelle 156 mit der geeigneten Drehzahl dreht, um den Haltearm 106 mit der gewünschten Geschwindigkeit zu drehen.
Der Motor 130 ist in einer Variante ein sogenannter intelligenter Motor. Der Motor 130 umfaßt in der vorliegenden Ausführungsform einen Prozessor und einen Speicher (9) zum Ausführen und Speichern eine Reihe von Befehlen für den Betrieb der Vorrichtung 100 ohne weitere Eingabe von einer externen Steuerung. Die Befehle werden in einer Ausführungsform über die Computer-Steuerleitung 129 in den Speicher geladen und ohne weitere Eingabe von der externen Computersteuerung ausgeführt. In dieser Variante kann eine ganze Folge von Prozeßschritten in den Motor einprogrammiert werden, die später auszuführen sind, etwa wenn die Vorrichtung 100 nicht mehr betreut wird oder wenn die Prozeßschritte zu lang dauern und es nicht erforderlich ist, daß ein Wissenschaftler oder Laborant jeden Schritt des Prozesses überwacht.
Ein Computer-Steuersystem zum Betreiben der Vorrichtung 100 ist in unseren parallelen US-Anmeldungen Serial No. 09/255146 mit dem Titel COMPUTER IMPLEMENTED DNA ISOLATION METHOD, eingereicht am 22. Februar 1999, und 09/361829 mit dem Titel IMPLEMENTED NUCLEIC ACID ISOLATION METHOD AND APPARATUS, eingereicht am 27. Juli 1999, beschrieben.
Der Motor 130 und der Antriebsmechanismus 108 weisen in einer Variante einen Registriermechanismus auf, der sicherstellt, daß der Haltearm seinen Betrieb bei jedem Start der Vorrichtung 100 in der gleichen Position beginnt. Der Registriermechanismus ist in den 2, 6 und 7 genauer gezeigt. An der Welle 134 ist eine Registrierscheibe 137 fest angebracht, die sich mit dem Schaft 134 dreht. Die Registrierscheibe 137 weist an ihrem Umfang einen Registrierschlitz 139 auf, der sich vom Außenrand zur Welle 134 erstreckt. In der in der 6 gezeigten Position ist der Registrierschlitz mit einem Optokoppler 138 ausgerichtet, wenn sich der Haltearm 106 bezüglich der Ebene 131 der Basis 102 der Vorrichtung 100 im wesentlichen in einer vertikalen Stellung befindet.
Der Optokoppler 138 weist einen optischen Sender 133 auf, der elektrisch mit dem Motor 130 verbunden ist. Der Sender 133 sendet ein Lichtsignal aus. Wenn sich der Schlitz 139 zwischen dem Sender 133 und dem optischen Empfänger 135 befindet, empfängt der Empfänger 135 das Lichtsignal vom Sender 133, was anzeigt, daß die Registrierscheibe 137 ist ihrer Ausgangsstellung ist, das heißt daß sich der Haltearm 106 bezüglich der Ebene 131 im wesentlichen in seiner vertikalen Stellung befindet. Wenn der Empfänger 135 kein Signal empfängt, befinden sich die Registrierscheibe 137 und damit der Haltearm 106 und alle Behälter 112 am Haltearm nicht in der vertikalen Stellung. Der Motor 130 dreht nach dem Starten die Welle 156 und damit den Antriebsmechanismus 108, um die Registrierscheibe 137 in die Ausgangsstellung zurückzubringen, bevor Misch- oder Ausgießoperationen eingeleitet werden.
In der in der 7 gezeigten Position hat sich die Registrierscheibe 137 und der Haltearm 106 um einen Winkel α gedreht. Wenn vor der Einleitung eines Prozeßschrittes der Haltearm von der Ausgangsstellung der 6 weggedreht ist, stellt der Optokoppler keine Verbindung her, und der Motor dreht die Welle 156, bis der Optokoppler eine Verbindung zwischen Sender 133 und dem Empfänger 135 herstellt.
Es können auch andere Registriermechanismen verwendet werden.
Zum Beispiel und ohne Einschränkung darauf kann eine Registrierung durch manuelles Drehen und Ausrichten über das bekannte Übersetzungsverhältnis des angetriebenen Zahnrads 154 und des antreibenden Zahnrads 152 und dergleichen erhalten werden.
Alternativ kann der Nutzer wählen, die Behälter im Haltearm 106 umzudrehen. Diese Aktion kann mehrere Male wiederholt werden. Es kann jede Anzahl von Abfolgen von Drehbewegungen in die beschriebene Computersteuerung einprogrammiert werden oder vom Nutzer über die Computersteuerung eingeleitet werden.
Eine andere gewünschte Aktion kann eine Ausgießaktion sein. In vielen Laborprozessen müssen Stoffe aus Behältern ausgegossen werden. Das aus dem Behälter entfernte Material kann Abfallmaterial sein oder Material, das sicherzustellen ist. Diese Ausgießoperationen werden hier als "Ausgießen von Abfall" bzw. "Ausgießen zum Sicherstellen" bezeichnet.
Die Haltearmaufnahme 104 der Vorrichtung 100 umfaßt in einer Variante eine Abfallwanne 160 (1, 3 und 5) mit einem Mittelabfluß 162, der mit einer Abflußleitung 164 verbunden ist. Die Abfallwanne 160 nimmt vom einem Behälter 112 im Haltearm 106 als Abfall ausgegossenes Material auf, wenn die Kappe 114 des Behälters 112 entfernt ist und der Haltearm 106 sich zur Rückseite 168 der Vorrichtung 100 dreht. Wie am besten in der 3 zu sehen ist, fließt ein Abfallfluid aus dem Behälter 112 in die Wanne 160 und von dort durch den Abfluß 162 und die Abflußleitung 164 ab, wenn der Haltearm 106 zur Rückseite 168 der Vorrichtung 100 gedreht wird und sich ein kappenloser Behälter 112 im Haltearm 106 befindet.
In einer Variante weist die Wanne 160 Bodenflächen 166 auf, die von den Rändern 170 und 172 der Wanne 160 derart nach innen und unten geneigt sind, daß sich der Abfluß 162 am physikalisch tiefsten Punkt der Wanne 160 befindet, wenn die Wanne 160 im wesentlichen vertikal angeordnet ist, damit das Abfallmaterial richtig aus der Wanne 160 abläuft. Es reicht jedoch jede Abflußkonfiguration aus, mit der die Wanne 160 leerläuft, und die Varianten sind nicht auf einen Mittelabfluß beschränkt.
In der 4 ist eine Konfiguration zum Ausgießen zum Sicherstellen genauer gezeigt. Bei einer Ausgießen-zum-Sicherstellen-Operation wird, wenn ein kappenloser Behälter 112 sich im Haltearm 106 befindet und der Haltearm 106 zur Vorderseite 174 der Vorrichtung 100 gedreht wird, ein Fluid aus dem Behälter 112 in einen anderen Behälter 113 umgegossen, der sich in einem weiteren Behältergestell 107 befindet, das in Form und Größe dem Haltearm 106 ähnlich ist, das jedoch keine Vakuumanschlüsse oder Vakuumverbindungen mit dem Haltearm 106 aufweist. Das Gestell 107 weist dafür eine Anzahl von Führungsstiften 176 auf, die in Führungsstiftöffnungen 132 in der Basis 102 der Vorrichtung 100 eingreifen und das zusätzliche Gestell 107 so positionieren, daß Behälter wie der Behälter 113 von Behältern 112 im Haltearm 106 ausgegossenes Fluid aufnehmen können.
Die Bezeichnungen oben, unten und seitlich beziehen sich hier auf die dargestellten Ansichten. Diese Bezeichnungen werden jedoch nur zur Beschreibung verwendet und sind nicht einschränkend zu verstehen. Die Orientierung kann auch eine andere sein.
Die 9 zeigt eine Blockdarstellung 900 einer Vorrichtung wie der Vorrichtung 100 und ihre Verbindungen mit einer externen Vakuumpumpe 902 und einer Computersteuerung 904. In einer Variante umfaßt der Motor 130 einen Prozessor 906 und einen Speicher 908, deren Funktionen oben beschrieben wurden.
Eine Ausführungsform der Kappen-Behälter-Anordnung 110 ist in der 11 gezeigt. In dieser Ausführungsform umfaßt die Kappen-Behälter-Anordnung 110 einen Behälter 112 und eine Verschlußkappe 114. Der Behälter 112 weist einen Behälterkörper (oder einen Behältermantel) 116 auf, der an einen Behälterflansch 118 anschließt. Der Behälterkörper 116 weist einzelne oder "nicht verbundene" äußere Gewindegänge 1120a, 1120b, 1120c und 1120d (im folgenden "1120a–1120d) auf, die über dem Behälterflansch 118 auf einer Seite des oberen Abschnitts des Behälterkörpers 116 sichtbar sind. Zwischen den äußeren Gewindegängen 1120a–1120d kann sich jeder gewünschte Abstand oder jede gewünschte "Nut" befinden. In einer Ausführungsform beträgt der Abstand zwischen den Gewindegängen etwa das zwei- bis dreifache der Dicke der einzelnen Gewindegänge.
Der Behälterkörper 116 kann entsprechend der Anwendung jede Form und Größe haben. Für verschiedene Größen und Formen der Behälter werden verschiedene Halteöffnungen und Anschlüsse in Betracht gezogen, die alle innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen. In einer Ausführungsform ist der Behälterkörper 116 ein zylindrisches Rohr, wie es in der 11 gezeigt ist. Ein solches Rohr kann wie in der 11 gezeigt einen konischen Boden aufweisen oder gegebenenfalls auch einen flachen oder runden Boden. Diese Art von Behälter wird in der Regel in Labors als Reagenzglas verwendet, in das kleine Mengen von Proben und Reagenzmitteln eingegeben werden.
In einer Ausführungsform ist der Behälter 112 ein Röhrchen, das etwa 50 ml Fluid aufnehmen kann und das eine Länge von etwa 11,4 cm (etwa 4,5 Zoll), einen Innendurchmesser von etwa 2,8 bis drei (3) cm (etwa 1,1 bis 1,2 Zoll) und eine Wanddicke von etwa 0,1 cm (etwa 0,4 Zoll) aufweist. Der konische Boden kann auf jede gewünschte Weise ausgebildet werden. In einer Ausführungsform weist der konische Abschnitt einen Winkel 1122 von etwa 54 Grad auf und beginnt bei einem Behälter 112 mit einer Gesamtlänge von etwa 11,4 cm etwa 1,5 cm (etwa 0,6 Zoll) oberhalb des Bodens.
Die nicht verbundenen äußeren Gewindegänge 1120a–1120d können jede bekannte Art von Profil oder Form aufweisen, etwa American Standard, quadratisch, Acme und so weiter. In einer anderen Ausführungsform werden herkömmliche verbundene einzelne oder mehrfache Gewindegänge verwendet. Bei der in der 11 gezeigten Ausführungsform werden vierfache äußere Gewindegänge bzw. es wird ein "viergängiges" Gewinde verwendet. Auf diese Weise kann die Kappe 114 mit einer minimalen Drehung sicher am Behälter 112 befestigt werden. Die Gewindegänge können sich über jede geeignete Länge des Behälters 112 erstrecken und erstrecken sich in einer Ausführungsform gerade über den Behälterflansch 118. In einer Ausführungsform bedecken die äußeren Gewindegänge 1120a–1120d etwa die oberen 1,2 cm (0,48 Zoll) eines Behälters mit einer Gesamtlänge von etwa 11,4 cm.
Bei nicht verbundenen Gewindegängen erstreckt sich jeder einzelne Gewindegang in der Regel proportional zur Anzahl der nicht verbundenen Gewindegänge entlang des Umfangs des Behälterkörpers. Bei einer dreifachen oder "dreigängigen" Ausgestaltung gibt es drei getrennte Gewindegänge, von denen jeder in einem Abstand von 120 Grad zum nächsten Gewindegang beginnt und endet. Bei einer "viergängigen" Ausgestaltung, wie sie in der 11 gezeigt ist, gibt es vier getrennte äußere Gewindegänge 1120a–1120d. Jeder der äußeren Gewindegänge 1120a–1120d beginnt und endet in einem Abstand von etwa 90 Grad zum nächsten Gewindegang, und jeder Gewindegang erstreckt sich etwa 180 Grad um die Oberseite des Behälterkörpers 116.
In der in der 11A gezeigten ausgerollten Ansicht der äußeren Gewindegänge 1120a–1120d ist zu sehen, daß jeder Gewindegang in etwa dem gleichen Abstand von der Oberseite des Behälterkörpers 116 beginnt. Eine entsprechende Kappe mit vier passenden nicht verbundenen Gewindegängen (die die gleiche Konfiguration wie in der 11A gezeigt haben) liegt daher anfänglich auf allen vier äußeren Gewindegängen 1120a–1120d des Behälterkörpers 116 auf, egal wie sie auf den Behälter 112 aufgesetzt wird.
Bei der in den 11 und 11A gezeigten Ausführungsform sind die Gewindegänge vorstehende Gewindegänge, die alle zur Horizontalen leicht geneigt sind. Die Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt. Das Anwinkeln der Gewindegänge auf diese Weise ermöglicht jedoch ein leichteres Ausformen der Gewindegänge. Das leichte Anwinkeln ergibt außerdem bekanntermaßen eine nach oben zeigende Relieffläche an der Unterseite der äußeren Gewindegänge 1120a–1120d. In einer Ausführungsform beträgt der Winkel etwa zehn (10) bis 25 Grad. In einer anderen Ausführungsform beträgt der Winkel etwa 20 bis 22 Grad.
Wie in der 11 gezeigt, kann der Behälterflansch 118 jede geeignete Größe und Form haben, vorausgesetzt er kann dazu dienen, den Behälter 112 an einem entsprechenden Haltearm in einer festen Position zu halten, etwa am Haltearm 106 oder dem zusätzlichen Gestell 107 der Misch- und Ausgießvorrichtung 100, die oben beschrieben wurde. Der Behälterflansch 118 ist abgestimmt auf den entsprechenden Kappenflansch 128, der weiter unten noch beschrieben wird. In einer Ausführungsform ist der Behälterflansch 118 im wesentlichen quadratisch, dreieckig oder rechteckig. Bei der in der 11 gezeigten Ausführungsform ist der Behälterflansch 118 im wesentlichen quadratisch, wobei die Ecken abgewinkelt sind. Die Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt. Durch das Entfernen der scharfen Ecken lassen sich die Behälter 112 und die Kappen 114 jedoch angenehmer handhaben.
In einer Ausführungsform umgibt der Behälterflansch 118 den Behälterkörper 116 über den ganzen Umfang. Der Behälterflansch 118 kann im Verhältnis zum Behälterkörper 116 von jeder geeigneten Größe sein. In einer Ausführungsform ist der kombinierte Durchmesser des Behälterkörpers 116 und des Behälterflansches 118 etwa ein (1) bis 15% größer als der Außendurchmesser des Behälterkörpers 116 entlang allen Seiten. In einer anderen Ausführungsform erstreckt sich der Behälterflansch 118 nur in den Eckbereichen des Behälterflansches 118 über den Behälterkörper 116 hinaus. In einer weiteren Ausführungsform umgibt der Behälterflansch 118 den Behälterkörper 116 nicht über den ganzen Umfang, sondern ist nur an bestimmten Stellen des Behälterkörpers 116 vorhanden, etwa an zwei gegenüberliegenden Seiten oder an drei oder mehr Stellen, etwa in einer speichenartigen Anordnung. In einer Ausführungsform ist der Behälterflansch etwa 0,02 bis 0,6 cm (etwa 0,008 bis 0,24 Zoll) dick.
Die Kappe 114 umfaßt einen Kappenkörper (oder Kappenmantel) 126 und einen Kappenflansch 128, der einstückig mit dem Kappenkörper 126 ausgebildet ist. Der in der 11 gezeigte Kappenkörper 126 hat eine im wesentlichen kreisrunde Form und weist dort, wo die Oberseite des Behälterkörpers 116 anliegt, eine runde innere Rippe (in der 12B gezeigt) auf. Der Kappenkörper 126 weist wie gezeigt des weiteren innere Gewindegänge 1130a, 1130b, 1130c und 1130d (im folgenden "1130a–1130d") auf. Die inneren Gewindegänge 1130a–1130d können von herkömmlicher Art sein, in einer Ausführungsform sind sie jedoch ebenfalls einzelne oder nicht verbundene Gewindegänge, die im wesentlichen identisch sind mit den äußeren Gewindegängen 1120a–1120d am Behälterkörper 116. In einer Ausführungsform sind die inneren Gewindegänge 1130a–1130d ebenfalls vorstehende Gewindegänge. In einer anderen Ausführungsform sind die inneren Gewindegänge 1130a–1130d vertiefte Gewindegänge. Das Ausbilden von eingetieften Gewindegängen ist schwieriger, da der Kappenkörper 126 dicker ausgebildet werden muß, um den Verlust an Wanddicke im Bereich der Gewindegänge auszugleichen. Das Endergebnis ist eine größere und dickere Kappe 114.
Die inneren Gewindegänge 1130a–1130d können im wesentlichen horizontal oder unter einem geeigneten Reliefwinkel verlaufen, der wie in der 11 gezeigt ein minimaler Reliefwinkel sein kann. Wie oben angegeben erlaubt das Anwinkeln der inneren Gewindegänge 1130a–1130d ein leichteres Ausformen, auch wenn der Winkel nicht so steil sein sollte, daß die inneren Gewindegänge 1130a–1130d beim Aufschrauben über die äußeren Gewindegänge 1120a–1120d am Behälterkörper 116 "springen" können. Das Anwinkeln der Gewindegänge ergibt bekanntlich auch eine nach unten zeigende Druckfläche an der Oberseite der inneren Gewindegänge 1130a–1130d. In einer Ausführungsform beträgt der Winkel etwa zehn (10) bis 25 Grad. In einer anderen Ausführungsform beträgt der Winkel etwa 20 bis 22 Grad.
Die Abmessungen und die Form des Kappenflansches 128 sind im wesentlichen identisch mit den Abmessungen und der Form des entsprechenden Behälterflansches 118. In einer Ausführungsform ist der Kappenflansch 120 im wesentlichen quadratisch, schließt an vier Seiten nahezu bündig an den Außendurchmesser des Kappenkörpers 126 an und erstreckt sich nur in den vier Eckbereichen vom Kappenkörper 126 nach außen, wie es in der 11 gezeigt ist.
Der Behälter 112 und die Kappe 114 können aus jedem geeigneten Material sein. In einer Ausführungsform sind der Behälter 112 und die Kappe 114 aus einem inerten Material, das nicht mit dem Inhalt des Behälters reagiert. In einer besonderen Ausführungsform werden der Behälter 112 und die Kappe 114 aus Polypropylen spritzgegossen. Jede Komponente weist eine kleine Formschräge auf, um die Form entfernen zu können. Außerdem kann der Formnahtgrat jedes gewünschte Ausmaß haben, etwa kleiner sein als etwa 0,003 Zoll Breite.
In einer Ausführungsform werden die vorstehenden Gewindegänge sowohl in der Kappe als auch am Behälter mit einem Schraubkern oder einer Schraubform ausgebildet, der bzw. die starke und deutliche Gewindegänge hinterlassen, die mit passenden Gewindegängen einen engen Sitz aufweisen. Im Gegensatz dazu stehen innere Kappen-Gewindegänge, die mit einem Stahlkernstift hergestellt werden und die in der Regel sehr rund sind, damit die Kappe leicht vom Formkernstift abgezogen werden kann. In einer Ausführungsform weisen die Gewindekerne in den Formen für die Kappen und Behälter im wesentlichen identische Phasenbeziehungen auf, so daß die in der Form hergestellten inneren (Kappen-) Gewindegänge 1130a–1130d praktisch mit den äußeren (Behälter-) Gewindegängen 1120a–1120d, die auch praktisch identisch sind, identisch und in Phase sind. Durch das Ausbilden von praktisch identischen Anti-Mitdreheinrichtungen, d.h. den Behälterflanschen 18 und Kappenflanschen 128, am Behälter 112 und der Kappe 114 an den gleichen Stellen bezüglich der Gewindegänge befinden sich alle inneren Gewindegänge 1130a–1130d in jeder Kappe 114 praktisch in der gleichen Tiefe wie in jeder anderen Kappe 114.
Der Kappenkörper 126 und der Behälterkörper 116 kann jede gewünschte Oberflächenstruktur aufweisen. In einer Ausführungsform weisen der Kappenkörper 126 und/oder der Behälterkörper 116 ganz oder teilweise eine gerändelte oder gerippte Struktur aus einer Reihe von vertikalen Linien auf. In der Regel erleichtert eine solche gerändelte Oberfläche das Ergreifen und dient als eine Art von "Anti-Mitdreheinrichtung".
Im Gebrauch wird der Kappenkörper 126 auf den Behälterkörper 116 aufgesetzt und die Kappe 114 genügend weit gedreht, um den Inhalt im Behälter 112 dicht einzuschließen. Mit der beschriebenen viergängigen Gewindeausführung der äußeren Gewindegänge am Behälter 112 ist es möglich, eine ausreichende Abdichtung mit weniger als einer 1/4- oder 90-Grad-Drehung des Kappenkörpers 126 relativ zum Behälterkörper 116 zu erhalten. In einer anderen Ausführungsform wird der Kappenkörper 126 bis hin zu 360 Grad gedreht. Das Ausmaß der Drehung, das erforderlich ist, um die Kappe 114 festzuschrauben, hängt davon ab, wie die Kappe 114 anfänglich aufgesetzt wird. In jeder dieser Ausführungsformen ist der Behälter 112 verschlossen, wenn die Ränder der Flansche (118 und 128) zueinander ausgerichtet sind. Das heißt, daß in einer Ausführungsform die Kappe 114 an dieser Stelle zu einem abrupten Halt kommt und weiteres Drehen die Beziehung zwischen der Kappe 114 und dem Behälter 112 nicht mehr verändert. Dies liegt an der besonderen Ausgestaltung der inneren und äußeren Gewindegänge 1130a–1130d und 1120a–1120d, deren Profilform, dem Winkel und so weiter. Das Ausmaß der Drehung, das erforderlich ist, um die Kappe 114 vom Behälter 112 abzunehmen, kann wie gewünscht vorgesehen werden.
In einer Ausführungsform ist die Anordnung 110 so vorgesehen, daß zum Abnehmen eine 180-Grad-Drehung erforderlich ist. Das Ausmaß der Drehung hängt vom Steigungswinkel der Gewindegänge, dem Abstand zwischen der Oberseite der Kappe 114 und dem Beginn der Gewindegänge und so weiter ab. Auf diese Weise kann eine geeignet konstruierte automatische Vorrichtung, etwa ein Kappendreher, wie er noch beschrieben wird, dazu verwendet werden, die Kappen 114 durch Drehen der Kappe (114) um 180 Grad in jeder Richtung aufzuschrauben und abzunehmen. In dieser Ausführungsform kann vorgesehen werden, daß bei der Anordnung 110 zum Abnehmen eine 180-Grad-Drehung erforderlich ist, auch wenn weniger als 180 Grad erforderlich sind, um die Kappe 114 auf den Behälter 112 aufzuschrauben. In einer beispielhaften Ausführungsform beträgt der Steigungswinkel der inneren Gewindegänge 1130a–1130d etwa 21 Grad, und die Gewindegänge haben zur Oberseite einer Kappe 114 mit einem Innendurchmesser von etwa 2,7 cm (1,05 Zoll) und einem Außendurchmesser von etwa 2,8 cm (1,12 Zoll) einen Abstand von etwa 0,44 cm (0,175 Zoll).
Bei mehreren einzelnen Gewindegängen liegen die inneren Gewindegänge 1130a–1130d der Kappe 114 an mehreren getrennten Gewindeflächen (1120a–1120d) am Behälterkörper 116 an und nicht nur an einem, so daß sich ein stabileres System ergibt. Trotz der erhöhten Stabilität bei mehreren Gewindegängen gegenüber einem einzigen Gewindegang kann bei doppelten und dreifachen Gewindekonfigurationen immer noch ein Kippen auftreten. Mit einem viergängigen Gewinde für die äußeren Gewindegänge am Behälterkörper 116 gibt es vier einzelne Gewindegänge 1120a–1120d, mit denen die vier inneren Gewindegänge 1130a–1130d der Kappe 114 anfänglich in Verbindung treten können, wie es in der 11A gezeigt ist, so daß eine ebene Fläche vorliegt, die ein Kippen verhindert. Auf diese Weise kann die Kappe 114 relativ schnell aufgesetzt und abgenommen werden.
Der Kappenflansch 128 erleichtert nicht nur das richtige Positionieren und Wiederpositionieren des Kappenkörpers 126 am Behälterkörper 116, sondern dient auch als Verstärkungseinrichtung. Aufgrund des Kappenflansches 128 kann sich der Kappenkörper 126 beim Einwirken einer übermäßigen Kraft nicht ausdehnen oder biegen. Der Behälterflansch 118 verhindert ein Einbeulen des Behälterkörpers 116, wenn der Kappenkörper 126 mit zu viel Kraft auf die äußeren Gewindegänge 1120a–1120d aufgeschraubt wird. Im allgemeinen ist bei dieser Art von Gewindeanordnung nicht viel Kraft erforderlich, und es wird mit einer minimalen Drehung eine vollständige Abdichtung erreicht, wie es oben angegeben ist.
Die 12A ist eine Aufsicht auf die Kappe 114 mit dem Kappenflansch 128 und dem Kappenkörper 126. Die 12B ist eine Schnittansicht der Kappe 114 mit dem Kappenkörper 126 und den inneren Gewindegängen 130. Wie beschrieben befindet sich an der Stelle, an der die Oberseite des Behälterkörpers anliegt, eine innere Rippe 1210. Die 12C ist eine Ansicht der Kappe 114 mit dem Kappenflansch 128 von unten, die auch den Innendurchmesser und den Außendurchmesser des Kappenkörpers 126 und der inneren Rippe 1210 zeigt.
Die 13A ist eine Aufsicht auf den Behälter 112 mit dem Behälterflansch 118 und dem Behälterkörper 116. In dieser Ansicht ist auch die Wand 1310 des Behälterkörpers 116 zu sehen. Die 13B ist eine Schnittansicht des Behälters 112 mit der Wand 1310, dem Behälterflansch 118 und den äußeren Gewindegängen 1120a–1120d.
Die Anordnung 110 kann in jeder gewünschten Anzahl in Vorrichtungen untergebracht werden, die die Anordnung 110 in Position halten und das Positionieren der Kappe 114 am Behälter 112 erleichtern. Die 14 zeigt eine Variante eines Laborgestells 1410, das mit Trennwänden 1412 zwischen den Lochreihen 1414 versehen wurde. Es kann jedes geeignet große Laborgestell 1410 verwendet werden. In einer Variante gibt es vier Lochreihen 1414 mit jeweils acht (8) Löchern 1414, in die 32 Behälter 112 eingesetzt werden können. In dieser Variante verlaufen die Trennwände 1412 über die ganze Länge des Laborgestells 1410. Die Trennwände 1412 weisen einen solchen Abstand auf, daß zwei gegenüberliegende Seiten eines Behälterflansches 118 mit benachbarten Trennwänden 1412 in Kontakt stehen, wenn ein Behälter in der richtigen Position in das Gestell 1410 eingesetzt wird. Auf diese Weise wird der Behälter 112 sicher festgehalten, so daß Proben oder Reagenzmittel eingefüllt werden können, der Behälter 112 verschlossen werden kann und so weiter.
Im Gebrauch gibt ein Laborant Proben in einen Teil des Gestells 1410 ein, etwa in die Hälfte. Wenn sich am Behälter 112 ein Strichcode befindet, kann dieser dabei in einer geeigneten Vorrichtung abgetastet werden. Wenn der Laborant den Inhalt eines Behälters 112 in diesen einschließen will, setzt er manuell eine Kappe 114 (die auch einen Strichcode aufweisen kann) auf den Behälter 112 auf und dreht die Kappe 114, bis der Kappenflansch 128 mit dem Behälterflansch 118 ausgerichtet ist. Wie bei der Anordnung der Behälter 112 stellt das Vorhandensein der Trennwände 1412 auf beiden Seiten jeder Reihe sicher, daß sich die Kappen 114 in der richtigen Position befinden. Insbesondere wenn die Behälterflansche 118 und die Kappenflansche 128 nicht zueinander ausgerichtet sind, passen die Behälter 112 mit den Kappen 114 nicht zwischen die Trennwände 1412. Wie beschrieben bewirken die Gewindekonstruktion und die Sitztoleranzen außerdem, daß die Kappe 114 abrupt stoppt, wenn sie richtig ausgerichtet ist, so daß diese richtige Ausrichtung leicht erhalten wird. Mit im wesentlichen quadratischen Kappen- und Behälterflan schen 128 und 118 kann die Kappe 114 und der Behälter 112 auf vier verschiedene Arten, d.h. längs einer der vier Ränder der Flansche 118 und 128, in Position gebracht werden.
Die 15 zeigt eine Aufnahmevorrichtung 1510, die zum Aufbewahren der Kappe 114 und des Behälters 116 verwendet wird. Die Kappe 114 und der Behälter 112 können in der Aufnahmevorrichtung 1510 aufbewahrt werden, wenn sie nicht in Gebrauch sind, oder für den Transport während irgendeiner Prozedur. Die Prozedur kann jede Art manueller oder automatischer Prozedur sein. Wie die 15 zeigt, enthält die Aufnahmevorrichtung 1510 Paare identischer Löcher für die Aufbewahrung eines Behälters 112 und der entsprechenden Kappe 114. Die Aufnahmevorrichtung 1510 weist die gleiche Art von Löchern 140 mit jeweils einer Stufe oder einer Haltevertiefung 142 wie die Misch- und Ausgießvorrichtung 100 der 1 auf. Die Haltevertiefung 142 ist von der gleichen Größe und Tiefe wie die Flansche, d.h. der Kappenflansche 128 und der Behälterflansche 118. Die Aufnahmevorrichtung 1510 kann jede gewünschte Anzahl Löcher 140 für eine bestimmte Anwendung aufweisen. In einer Variante gibt es vier (4) Lochpaare 140 für vier Paare von Behältern und Kappen.
Beim Verschließen des Behälters 112 kann die Kappe 114 aufgenommen, auf den Behälter 112 gesetzt und im gewünschten Ausmaß gedreht werden, etwa um 90, 180, 270 oder 360 Grad. In einer Variante wird die Kappe 114 um etwa 180 Grad im Uhrzeigersinn relativ zum Behälter 112 gedreht. Wenn die Kappe 114 vom Behälter 112 abgenommen wird, wird sie im gleichen Ausmaß in die andere Richtung gedreht und in ihr ursprüngliches Loch zurückgelegt. In einer Variante wird die Kappe 114 mit einer 1/2- oder 180-Grad-Drehung in der einen Richtung auf den Behälter 112 aufgeschraubt und mit einer 1/2- oder 180-Grad-Drehung in der anderen Richtung abgeschraubt.
In einer Variante werden die Kappen 114 gleichzeitig und automatisch von einer Reihe von Kappendrehern 1516 aufgenommen, auf die Behälter 116 gesetzt und um 180 Grad gedreht. Jeder Kappendreher 1516 besteht aus einem Kappendreherkörper 1518 und zwei Flügeln oder Fingern 1520. Die Flügel 1520 können aus jedem geeigneten Material sein, etwa austauschbar aus Werkzeugstahl. In einer Variante sind die Flügel 1520 mit einem geeigneten Verbinder 1522 am Kappendreherkörper 1518 befestigt. Jeder Kappendreher 1516 weist des weiteren einen inneren Ansaugbecher (nicht gezeigt) auf, um die Kappe 114 festzuhalten, während sie transportiert oder gedreht wird. Es kann jede Anzahl von Kappendrehern 1516 verwendet werden, so daß gleichzeitig mehrere Kappen 114 aufgenommen und bewegt werden können.
In der 10 ist eine Ausführungsform eines Behälterverschließverfahrens 1000 gezeigt. Das Verfahren 1000 umfaßt das Aufsetzen einer Schraubkappe mit einem Kappenflansch auf einen Schraubbehälter mit einem Behälterflansch im Block 1002 und das erstmalige Festdrehen der Schraubkappe auf dem Schraubbehälter durch Drehen der Schraubkappe in einer Richtung. Die Schraubkappe sitzt fest auf dem Schraubbehälter, wenn der Kappenflansch und der Behälterflansch zueinander im Block 1004 ausgerichtet sind.
In der in der 15 gezeigten Variante weist jedes der Löcher 140 auf gegenüberliegenden Seiten Ausnehmungen 1524 auf, in die die gegenüberliegenden Flügel 1520 des Kappendrehers 516 eingreifen, um die Kappe 114 aufzunehmen und um sie aus der Haltevertiefung 142 herauszunehmen. Der Prozeß wird beim Abnehmen der Kappe 114 in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt. Mit anderen Worten wird die Kappe 114 um 180 Grad in der umgekehrten Richtung gedreht und in der gleichen Position wie zu Beginn in die Haltevertiefung 142 eingelegt. Das Aufschrauben und Abschrauben der Kappe 114 und das Ablegen in die Haltevertiefung 142 können auch manuell erfolgen. In einer Ausführungsform werden Strichcodes verwendet, um den Behälter 112 und die Kappe 114 zu identifizieren, damit immer die gleiche Kappe 114 mit dem gleichen Behälter 112 verwendet wird. Dadurch wird sichergestellt, daß es keine Kontamination oder Kreuzkontamination gibt, auch wenn bei den meisten Ausführungsformen alle Behälter 112 und Kappen 114 mit der gleichen Form hergestellt werden, so daß die Kappen und Behälter austauschbar sind.
Die Aufnahmevorrichtung 1510 und die Kappendreher 1520 können auch dazu verwendet werden, die Behälter 112 und Kappen 114 zu jeder gewünschten Stelle in dem Prozeß zu befördern, etwa unter Reagenzmittel-Abgabevorrichtungen, zu Zentrifugierstationen und in Ausrichtung zu nachfolgenden Laborgestellen 1410 (14).
Die Aufnahmevorrichtung 1510 kann die Behälter-Kappen-Anordnungen 110 auch zu der oben beschriebenen Misch- und Ausgießstation 100 befördern, wie es in der 16 gezeigt ist. Die Löcher 140 mit den gegenüberliegenden Ausnehmungen 1524 sowie den Haltevertiefungen 142 sind die gleichen wie bei den vorherigen Abbildungen. Durch das Festhalten der Flansche 128 und 118 auf diese Weise lockert sich die Anordnung 110 während eines Schüttel- oder Ausgießschrittes nicht und verändert auch nicht ihre Stellung. In die Misch- und Ausgießstation 100 kann eine geeignete Anzahl von Anordnungen 110 eingesetzt werden. In einer Variante befinden sich acht Anordnungen 110 in dieser Vorrichtung. Die Anordnungen 110 können manuell oder automatisch an ihre Stelle gebracht werden, etwa mit dem gezeigten Kappendreher 1516. Bei der in der 16 gezeigten Variante dient der Vakuumanschluß 144 dazu, den Behälter 116 noch besser festzuhalten, insbesondere wenn die Kappe 114 auf- oder abgeschraubt wird.
Die verschiedenen Haltevorrichtungen der 1, 14, 15 und 16 können bei jeder Art von automatischer oder manueller Labor- oder Herstellungsprozedur wie beschrieben einzeln oder in Kombination verwendet werden.
Mit der Misch- und Ausgießvorrichtung 100 können Misch-, Rühr- und Ausgießvorgänge genauer kontrolliert werden. Die Vorrichtung 100 wird mit dem Motor 130 und der externen Computersteuerung genau gesteuert, so daß jede Anzahl von programmierten Aufgaben ausgeführt werden kann.
Die erfindungsgemäßen Kappen- und Behälterflansche stellen eine Einrichtung dar, mit der ein Behälter verschlossen und geöffnet werden kann, ohne die Spur zu verlieren, wo sich die Gewindegänge am Behälter befinden, so daß die Kappe immer und jedesmal an im wesentlichen der gleichen Stelle und auf die gleiche Art auf den Behälter aufgesetzt wird. Die Drehung der Kappe läßt dann die beiden Sätze von Gewindegängen gleichmäßig und konsistent ineinander eingreifen. Nachdem die Flansche in die gleiche Richtung ausgerichtet sind, ist der Behälter dicht verschlossen. Die richtige Ausrichtung stellt auch sicher, daß sich der Behälter für den Transport, beim Schütteln und so weiter in der richtigen Position befindet. Durch die Verwendung von mehreren nicht verbundenen Gewindegängen am Behälter weist das Kappen-Behälter-System der vorliegenden Erfindung den zusätzlichen Vorteil eines dichten Verschlusses bei nur einer minimalen Drehung auf.
Es wurden bestimmte Ausführungsformen und Beispiele gezeigt und beschrieben. Jede Anordnung, die dafür vorgesehen ist, den gleichen Zweck zu erreichen, kann die gezeigten Ausführungsformen ersetzen. Die vorliegende Anmeldung soll daher alle Anpassungen und Variationen der Erfindung abdecken. Die Erfindung wird nur durch die folgenden Patentansprüche und deren Äquivalente eingeschränkt.

Claims

System aus Behälter und Kappe für eine automatische Misch- und Ausgießvorrichtung, mit einer Schraubkappe (114) mit einem Kappenflansch (128) und einem Schraubbehälter (112) mit einem Behälterflansch (118), dadurch gekennzeichnet, daß der Kappenflansch (128) und der Behälterflansch (118) nicht kreisrund sind und im wesentlichen die gleiche Form haben, wobei die Schraubkappe am Schraubbehälter befestigt ist, wenn der Kappenflansch und der Behälterflansch zueinander ausgerichtet sind.
System nach Anspruch 1, wobei der Schraubbehälter (112) und die Schraubkappe (114) mehrere nicht miteinander verbundene Gewindegänge (1120a–1120d, 1130a–1130d) aufweisen.
System nach Anspruch 2, wobei der Schraubbehälter (112) und die Schraubkappe (114) jeweils vier nicht miteinander verbundene Gewindegänge (1020a–1120d, 1130a–1130d) aufweisen, die über 180° des Umfangs des Schraubbehälters verlaufen, wobei jeder Gewindegang an einer gegenüber dem benachbarten Gewindegang um 90° versetzten Stelle beginnt.
System nach Anspruch 1, wobei der Kappenflansch (128) und der Behälterflansch (118) jeweils vier Seiten etwa gleicher Länge aufweisen.
System nach Anspruch 4, wobei der Kappenflansch (128) und der Behälterflansch (118) im wesentlichen quadratisch sind.
System nach Anspruch 4, wobei der Schraubbehälter (112) und die Schraubkappe (114) jeweils vier nicht miteinander verbundene Gewindegänge (1020a–1120d, 1130a–1130d) aufweisen, die über 180° des Umfangs des Schraubbehälters verlaufen, wobei jeder Gewindegang in der Mitte einer der Behälterflanschseiten an einer gegenüber dem benachbarten Gewindegang um 90° versetzten Stelle beginnt.
System nach Anspruch 4, wobei die Schraubkappe (114) nach einer Drehung um 360° oder weniger in einer Richtung am Schraubbehälter (112) befestigt ist.
System nach Anspruch 4, wobei die Schraubkappe (114) nach einer Drehung um etwa 180° in einer Richtung erstmals am Schraubbehälter (112) befestigt ist.
System nach Anspruch 8, wobei die Schraubkappe (114) nach einer Drehung um 180° in entgegengesetzter Richtung von dem Schraubbehälter (112) abgenommen ist, und wobei die Schraubkappe in der im wesentlichen gleichen Position wie beim ersten Mal wieder am Schraubbehälter befestigt wird.
System nach Anspruch 9, wobei die Schraubkappe (114) aus einer Haltevertiefung (142) herausgehoben und in diese zurückgeführt wird, wenn sie sich nicht in Benutzung auf dem Behälter (112) befindet.
System nach Anspruch 10, wobei die Schraubkappe (114) mit einem Kappendreher (1516) aus der Haltevertiefung (142) herausgehoben und in diese zurückgeführt wird.
System nach Anspruch 1, wobei die Schraubkappe (114) und der Schraubbehälter (112) aus Polypropylen spritzgegossen sind.
Verfahren zum Verschließen eines Behälters für eine automatische Misch- und Ausgießvorrichtung, wobei eine mit einem Kappenflansch (118) versehene Schraubkappe (114) auf einen mit einem Behälterflansch (112) versehenen Schraubbehälter (112) aufgesetzt und die Schraubkappe an dem Schraubbehälter durch Drehen der Schraubkappe in einer Richtung erstmals befestigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kappenflansch (128) und der Behälterflansch (118) nicht kreisrund sind und im wesentlichen die gleiche Form haben, und daß die Schraubkappe an dem Schraubbehälter befestigt ist, wenn der Kappenflansch und der Behälterflansch zueinander ausgerichtet sind.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei ferner die Schraubkappe (114) von dem Schraubbehälter (112) durch Drehen der Schraubkappe in entgegengesetzte Richtung entfernt und die Schraubkappe an dem Schraubbehälter in im wesentlichen gleicher Position wie beim ersten Mal wieder befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schraubbehälter (112) und die Schraubkappe (114) mehrere nicht miteinander verbundene Gewindegänge (1020a–1120d, 1130a–1130d) aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Schraubkappe (114) nach einer Drehung um 360° oder weniger in einer Richtung am Schraubbehälter (112) befestigt ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Aufsetzen, Befestigen, Abnehmen und Wiederbefestigen automatisch erfolgen, wobei die Kappe (114) durch Drehen der Kappe in einer Richtung um etwa 180° am Behälter (112) befestigt und durch Drehen um etwa 180° in der entgegengesetzten Richtung vom Behälter abgenommen wird.