Verschluss mit einer Anordnung durchstechbarer Stellen

Abstract

 Verschluss (1) für einen Reagenzbehälter (3), der in einem Analysengerät verwendbar ist, in dem eine automatische Pipettiervorrichtung zur Uebertragung von kleinen Reagenzmengen vom Reagenzbehälter (3) zu Reaktionsküvetten verwendet wird, wobei die Pipettiervorrichtung eine durch eine Transportvorrichtung automatisch geführte Pipettiernadel (13) hat, deren freies offenes Ende (19) in einer Ebene liegt, die mit der Längsachse der Pipettiernadel einen ersten spitzen Winkel (ϑ) bildet, welcher Verschluss (1) ein aus einem Kunststoff in einem Stück geformten Teil ist, und eine zylindrische Seitenwand (4) und eine an der Seitenwand angrenzende obere Wand (5) hat.
Zur Verringerung der Anforderungen an der Genauigkeit der Transportvorrichtung der Pipettiernadel ist der Verschluss dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Bereich der obere Wand (5) eine Einstichzone (16) hat, die durch eine Anordnung von gleich grossen Vertiefungen (11) gebildet ist, die nebeneinander liegen, wobei benachbarte Vertiefungen (11) voneinander durch je eine Trennwand (15) abgegrenzt sind, die an ihrem freien oberen Ende eine scharfe Kante (17) bildet und der Boden (12) jeder Vertiefung (11) mit der automatisch geführten Pipettiernadel (13) der Pipettiervorrichtung durchstechbar ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Verschluss für einen Reagenzbehälter, der in einem Analysengerät verwendbar ist, in dem eine automatische Pipettiervorrichtung zur Uebertragung von kleinen Reagenzmengen vom Reagenzbehälter zu Reaktionsküvetten verwendet wird, wobei die Pipettiervorrichtung eine durch eine Transportvorrichtung automatisch geführte Pipettiernadel hat, deren freies offenes Ende in einer Ebene liegt, die mit der Längsachse der Pipettiernadel einen spitzen Winkel bildet, welcher Verschluss ein aus einem Kunststoff in einem Stück geformten Teil ist, und eine zylindrische Seitenwand und eine ringförmige an der Seitenwand angrenzende obere Wand hat.

[0002] Bei bisher bekannten Analysensystemen, z.B. im Gebiet der klinischen chemischen Analyse von biologischen Proben, werden offene Reagenzbehälter verwendet. Daraus wird jeweils mittels einer automatischen Pipettiervorrichtung eine kleine Menge eines flüssigen Reagenz entnommen und einer Reaktionsküvette zugeführt. Für jeden Pipettiervorgang führt ein elektromechanisch angetriebener Arm die Pipettiernadel der Pipettiervorrichtung zu einem Reagenzbehälter, führt ihn dort in den Reagenzbehälter zur Entnahme eines Reagenzvolumens ein, nimmt die Pipettiernadel danach aus dem Reagenzbehälter heraus und führt sie zu dem Reaktionsgefäss, zu dem das Reagenzvolumen zugeführt werden soll. Der Inhalt eines üblichen Reagenzbehälters reicht für eine relativ grosse Zahl (in der Grössenordnung von 20 bis 2000) solcher Pipettiervorgänge aus.

[0003] Die Benutzung offener Reagenzbehälter hat folgende Nachteile:

• Das Laborpersonal muss jeden neuen Reagenzbehälter aus seiner Verpackung entnehmen, seinen Verschluss entfernen und den offenen Reagenzbehälter im Analysensystem anstelle eines leeren Reagenzbehälters einsetzen. In einem und demselben Analysensystem werden ausserdem oft viele verschiedene Reagenzien zu verschiedenen Zeitpunkten benötigt. Die Benutzung offener Reagenzbehälter erfordert daher vom Laborpersonal einen erheblichen Arbeitsaufwand.
• Bei Benutzung offener Reagenzbehälter in Räumen mit relativ trockener Luft geht ein Teil der Reagenzlösung durch Verdunstung verloren und dadurch tritt mit der Zeit eine Erhöhung der Reagenzkonzentration ein. Bei Benutzung offener Reagenzbehälter in Räumen mit relativ feuchter Luft oder durch Kondenswasserbildung bei Verwendung gekühlter Reagenzien nimmt hingegen das Volumen der Reagenzlösung zu und dadurch tritt mit der Zeit eine Verringerung der Reagenzkonzentration ein. Bei Benutzung offener Reagenzbehälter findet ausserdem ein Gasaustausch mit der Umgebungsluft statt, der eine Alterung bzw. Aenderung des Reagenz verursacht. Alle soeben erwähnten Aenderungen des Reagenz und insbesondere der Reagenzkonzentration verursachen eine Verringerung der Genauigkeit der durchgeführten Analysen. Um dies wenigstens teilweise zu vermeiden, wurden bisher relativ aufwendige Verpackungen des ganzen Reagenzbehälters verwendet.

[0004] Diese Nachteile offener Reagenzbehälter werden mit dem Reagenzbehälter gemäss der EP-A- 0 192 968 A2 beseitigt, der mit einem durchstechbaren Verschluss versehen ist. Der durchstechbare Teil dieses Verschlusses ist eine Membran im mittleren Bereich der oberen Wand des Verschlusses. Dieser bekannte Verschluss hat folgende Nachteile:
   Bei der Durchführung einer Vielzahl von Pipettiervorgängen (z.B. 200 bis 1000) durch dieselbe Membran wird diese in zunehmenden Masse durch die Pipettiernadel beschädigt, weil diese die Membran an dicht nebeneinander liegenden Stellen durchsticht und mit der Zeit kleine Fragmente der Membran ausschneidet, die in das darunter liegende Reagenz fallen. Dadurch entsteht mit der Zeit eine immer grössere Oeffnung in der Mitte der Membran, und dies hat zur Folge, dass die erforderliche Abdichtung des Reagenzbehälters nicht mehr gewährleistet ist. Ausserdem können die im Reagenz schwebenden Fragmente der Membran eine Verstopfung der Pipettiernadel verursachen und dadurch den Betrieb des Analysengeräts beeinträchtigen.

[0005] Die soeben erwähnten Nachteile werden mit dem Verschluss für Reagenzbehälter gemäss der EP-A 0 504 697 A1 gelöst, der eine einzige durchstechbare Stelle in der Mitte der oberen Wand des Verschlusses aufweist, durch die die Pipettiernadel bei allen Pipettiervorgängen eingeführt wird. Die Verwendung dieses Verschlusses setzt daher voraus, dass die Transporteinrichtung der Pipettiernadel diese sehr genau in bezug auf die durchstechbare Stelle des Verschlusses positionieren kann. Abgesehen davon, dass eine so präzise Positionierung der Pipettiernadel einen nicht unerheblichen Aufwand erfordert, ist sie in manchen Anwendungen aus anderen Gründen kaum erreichbar. Z.B. wenn der Reagenzbehälter vor dem Pipettiervorgang einen automatischen Schüttelbewegung unterzogen wird, an deren Ende die Position des Reagenzbehälters und des entsprechenden Verschlusses nicht mehr so genau definiert ist, als wenn mit einem stets ruhenden Reagenzbehälters gearbeitet wird.

[0006] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Verschluss der eingangs angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, mit dem die oben erwähnten Nachteile behoben werden können.

[0007] Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit einem Verschluss gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der mittlere Bereich der obere Wand eine Anordnung von gleicher grossen Vertiefungen hat, die nebeneinander liegen, wobei benachbarte Vertiefungen voneinander durch je eine Trennwand abgegrenzt sind, die an ihrem freien oberen Ende eine scharfe Kante bildet und der Boden jeder Vertiefung mit der Pipettiernadel der Pipettiervorrichtung durchstechbar ist.

[0008] Die wesentlichen Vorteile des erfindungsgemässen Verschlusses sind wie folgt:

• Zur Durchführung der Pipettierungen von Reagenz vom Reagenzbehälter zu den Reaktionsküvetten kann die Pipettiernadel durch den Verschluss in den Reagenzbehälter eingeführt werden. Für die Benutzung des Reagenzbehälters im Analysensystem ist es daher nicht erforderlich, den Verschluss zu entfernen.
• Bei jedem Pipettiervorgang wird die Pipettiernadel durch den Boden einer der Vertiefungen im mittleren Bereich der oberen Wand des Verschlusses eingeführt. Bei welcher Vertiefung der Boden mit der Pipettiernadel durchgestochen wird ist unwichtig. Bei vielen Pipettiervorgängen durch denselben Verschluss kann es vorkommen, dass Pipettiernadel durch eine Vertiefung eingeführt wird, deren Boden in einem früheren Pipettiervorgang bereits durchgestochenen wurde. Auch dies ist im Rahmen der Erfindung zulässig. Die Benutzung des erfindungsgemässen Verschlusses ermöglicht daher, die Anforderungen an der Genauigkeit der automatischen Positionierung der Pipettiernadel zu reduzieren. Durch den Aufbau des erfindungsgemässen Verschlusses wird ausserdem sichergestellt, dass auch bei einer grossen Zahl von Pipettiervorgängen (z.B. 200 bis 1000) durch denselben Verschluss keine Beschädigung des Verschlusses und keine dadurch verursachte Verstopfung der Pipettiernadel (durch Fragmente des Verschlusses) eintreten kann. Dies ist hingegen z.B. bei Verwendung eines einfachen Stopfens oder eines Verschlusses mit einer durchstechbaren Membran der Fall.
• Wenn man von kleinen Stichen im durchgestochenen Boden der für die Pipettiervorgängen verwendeten Vertiefungen absieht, bleibt der mit dem erfindungsgemässen Verschluss versehenen Reagenzbehälter während seiner ganzen Benutzungsdauer im Analysensystems praktisch geschlossen. Ein Verdunsten der Reagenzlösung, einen Gasaustausch mit der Umgebungsluft und dadurch eine vorzeitige Alterung des Reagenz werden dadurch weitgehend verhindert. Die Abmessungen der Vertiefungen und deren Böden werden so gewählt, dass beim Eindringen und Herausziehen der Pipettiernadel diese abgestreift wird, was eine Kontamination von verschiedenen Reagenzien grösstenteils verhindert.

[0009] Durch die soeben erwähnten Vorteile ermöglicht der erfindungsgemässe Verschluss, die Behandlung des Reagenzbehälters im Analysensystem zu automatisieren, d.h. das Laborpersonal von der bisher dafür erforderlichen manuellen Tätigkeit zu entlasten, und gleichzeitig die Zuverlässigkeit dieser Behandlung zu erhöhen.

[0010] Der erfindungsgemässe Verschluss ist vorzugsweise ein Schraubverschluss. Dadurch wird auf einfache Weise eine gute Abdichtung des Reagenzbehälters sichergestellt.

[0011] In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verschlusses bildet die Aussenfläche der Trennwand mit einer zum Boden senkrechten Gerade einen zweiten spitzen Winkel. Dadurch wird erreicht, dass die Trenwand die Spitze der Pipettiernadel zur Mitte der Vertiefung schiebt, wenn die Transportvorrichtung der Pipettiernadel diese nicht genau zur Mitte einer Vertiefung führt.

[0012] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1

eine perspektivische Darstellung eines mit einem erfindungsgemässen Verschlusses versehenen Behälters mit einer darüber positionierten Pipettiernadel,

Fig. 1a

den Spitzenbereich einer bevorzugten Ausführungsform der Pipettiernadel 13 in Fig. 1 vergrössert und geschnitten,

Fig. 2

den Spitzenbereich einer zweiten Ausführungsform der Pipettiernadel 13 in Fig. 1 vergrössert und geschnitten,

Fig. 3

einen vergrösserten Teilschnitt durch einen, einen erfindungsgemässen Verschlusses aufweisenden Behälter ,

Fig. 4

einen vergrösserten Teilausschnitt des Bodens eines erfindungsgemässen Verschlusses gemäss Fig. 1,

Fig. 5

eine Draufsicht auf den zentralen Bereich des Bodens eines erfindungsgemässen Verschlusses gemäss Fig. 1,

Fig. 6

einen Schnitt gemäss der Linie VI-VI in Fig. 5 mit einer durchgestochene Pipettiernadel wobei die Bewegungs- und Kraftkomponenten welche zur Führung bzw. Zentrierung der Pipettiernadel dienen schematisch angedeutet sind.

[0013] Die in den Figuren 1 und 3 erkennnbare erfindungsgemässe Verschlusskappe 1 ist wie üblich auf den Hals 2 eines Behälters 3 mittels einer Gewindeverbindung dicht aufgebracht.

[0014] Die Verschlusskappe 1 besteht im wesentlichen aus einer zylindrischen Wand 4 welche an der oberen Stirnseite durch eine im Grunde ebene Platte 5 abgeschlossen ist. Aussenseitig auf der zylindrischen Wand 4 sind Strukturen 6 zur Erhöhung der Griffigkeit erkennbar. An der Innenseite der zylindrischen Wand 4 ist ein Innengewinde 7, korrespondierend mit dem Aussengewinde 8 des Behälterhalses 2 eingeformt. Koaxial zur zylindrischen Wand 4 ist ein an den Innendurchmesser des Behälterhalses 2 angepasster Dichttubus 9 von der oberen Deckplatte 5, in den Behälterhals 2 hineinragend angeformt. In der dem Behälterinnenraum abgewandten Seite der Deckplatte 5 sind Vertiefungen 11 eingelassen welche in ihrem Grund bzw. Boden 12 mögliche Einstichstellen einer Pipettiernadel 13 definieren.

[0015] Die Verschlusskappe wird vorzugsweise in einem Stück aus einem geeignetem Kunststoffgeformt, z.B. aus Polyethylen, z.B. LDPE (low density polyethylene) oder HDPE (high density polyethylene).

[0016] Die Grundflächen bzw. Böden 12 der Vertiefungen 11 welche die von einer Pipettiernadel 13 zu durchdringende, gegenüber der Wandstärke der Deckplatte 5 reduzierte Wandstärke aufweisen, sind bezüglich ihrer Flächenausdehnung auf den zur Verwendung gelangenden Pipettiernadelquerschnitt abgestimmt und in vorteilhafter Weise kreisförmig ausgebildet.

[0017] Vorteilhafter Weise sind die Vertiefungen 11 kegelstumpfförmig, wobei die kleinere Kreisfläche die Grundfläche bzw. den Boden 12 bzw. eine Durchstichsstelle bildet. Eine Vielzahl von Grundflächen 12 resp. Vertiefungen 11 sind im zentralen Bereich der Stirnplatte 5 angeordnet und bilden eine Einstichzone 16, derart, dass sich eine möglichst hohe Dichte, d.h. eine möglichst hohe Zahl von Einstichstellen pro Flächeneinheit ergibt, wobei die zwischen den Grundflächen bzw. Böden 12 verbleibenden Wandungsteile 15, welche die gesamte Einstichzone 16 stabilisieren, in ausreichender Qualität vorhanden sind.

[0018] Vorteilhafter Weise sind die Vertiefungen 11 in derart gegeneinander versetzten Reihen angeordnet, dass sich im wesentlichen eine hexagonale Aussenkontur der Einstichzone 16 ergibt. In einer besonders bevorzugten Ausführung sind die Vertiefungen 11 voneinander derart beabstandet, dass sich aufgrund der Verschneidung der kegelförmigen Mantelflächen 18 der Vertiefungen 11 scharfe Schneiden 17 ausbilden, welche sich von oben betrachtet (Fig. 5) in einer hexagonalen Konfiguration, einen jeweiligen Boden 12 umgebend, und von der Seite betrachtet hyperbelartig geschwungen (Fig. 4 und 6) manifestieren.

[0019] Durch die daraus resultierenden dachförmigen Begrenzungswände 15 der Boden- bzw. Einstichflächen 12 ist eine zuverlässige Zwangsführung einer relativ grob über der Einstichzone 16 positionierten Pipettiernadel 13 zu einer entsprechenden Einstichstelle gegeben.

[0020] Der Spitzenwinkel ϑ der Pipettiernadel 13 beträgt in etwa 30 Grad. Um die zu durchstechende Wandung des Bodens 12 bzw. die Begrenzungswände 15 nicht zu zerschneiden ist die Spitze 14 der Pipettiernadel 13 abgerundet (Fig. 2). Der Neigungswinkel φ der Kegelmantelfläche 18 (in Bezug auf die Pipettiernadellängsachse) der Vertiefungen 11 ist an den Spitzenwinkel ϑ der Pipettiernadel 13 angepasst und weist vorzugsweise in etwa die gleiche Grösse auf. Der Neigungswinkel φ liegt vorzugsweise zwischen 20 und 40 Grad.

[0021] Die Ausricht- und Zentrierkräfte welche auf die Pipettiernadel 13 resp. auf die Verschlusskappe 1 wirken können sind in Fig. 6 schematisch mittels Pfeile angedeutet. Trifft beispielsweise eine gegen die Einstichzone 16 geführte (Pf1) Pipettiernadel 13 (in Fig. 5 strichpunktiert angedeutet) auf eine Begrenzungswand 15, so kann zum einen die Pipettiernadel 13 durch Eigenelastizität (Pf2) bzw. zum anderen auch die Verschlusskappe 1 nebst Behälter 3 (Pf3), bedingt durch eine in gewissen Grenzen bewegliche Halterung des Behälters 3 in einer horizontalen Ebene nachgeben, derart, dass letztendlich die Pipettiernadel 13 zum Boden 12 gelangt und diesen durchsticht.

Ansprüche

1. Verschluss (1) für einen Reagenzbehälter (3), der in einem Analysengerät verwendbar ist, in dem eine automatische Pipettiervorrichtung zur Uebertragung von kleinen Reagenzmengen vom Reagenzbehälter (3) zu Reaktionsküvetten verwendet wird, wobei die Pipettiervorrichtung eine durch eine Transportvorrichtung automatisch geführte Pipettiernadel (13) hat, deren freies offenes Ende (19) in einer Ebene liegt, die mit der Längsachse der Pipettiernadel einen ersten spitzen Winkel (ϑ) bildet,
   welcher Verschluss (1) ein aus einem Kunststoff in einem Stück geformten Teil ist, und eine zylindrische Seitenwand (4) und eine an der Seitenwand angrenzende obere Wand (5) hat,
   dadurch gekennzeichnet, dass
   der mittlere Bereich der obere Wand (5) eine Einstichzone (16) hat, die durch eine Anordnung von gleich grossen Vertiefungen (11) gebildet ist, die nebeneinander liegen, wobei benachbarte Vertiefungen (11) voneinander durch je eine Trennwand (15) abgegrenzt sind, die an ihrem freien oberen Ende eine scharfe Kante (17) bildet
   und
   der Boden (12) jeder Vertiefung (11) mit der automatisch geführten Pipettiernadel (13) der Pipettiervorrichtung durchstechbar ist.

2. Verschluss gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Schraubverschluss ist.

3. Verschluss gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenfläche (18) der Trennwand (15) mit einer zum Boden (12) senkrechten Gerade einen zweiten spitzen Winkel (φ) bildet.

4. Verschluss gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite spitze Winkel (φ) in einem Bereich zwischen 20 und 40 Grad liegt.

5. Verschluss gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Vertiefung (11) die Form eines geraden Kreiskegelstumpfs hat, dessen Breite mit dem Abstand von der oberen Wand (5) abnimmt.

6. Verschluss gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenze zwischen jeder Vertiefung (11) und der Aussenfläche der oberen Wand (5) einen Polygon ist.

7. Verschluss gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Vertiefungen (11) innerhalb eines polygonalen Bereichs (16) der oberen Wand (5) liegt, dessen Mitte mit der Mitte der oberen Wand (5) zusammenfällt.

8. Verschluss gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (11) in Reihen angeordnet sind, wobei die Vertiefungen (11) benachbarter Reihen zueinander versetzt sind.

9. Verschluss gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er eine an der oberen Wand (5) angrenzende, zylindrische Wand (9) hat, die sich von der oberen Wand (5) nach innen erstreckt und mit der Seitenwand (4) konzentrisch ist.

Zeichnung