(57)【要約】  本発明は、試料を収容する試料スペースを形成し、少なくとも１つの円形の開口部と１つの球状の封止部材を備えるハウジング（２）を有し、この開口部が管状に試料スペースまで延びる試料容器（Ａ）に関し、またこの封止部材の最大の外周で、封止部分（１１）に摩擦接合によって固定され得るように、封止部材（８）の直径が、少なくとも（封止）部分（１１）において開口管部の直径より大きい球形状の封止部材（８）に関する。この際、この球形状の封止部材（８）は、ハウジング（１２）と接触し、開口管部は封止部材（１１）と内側開口部との間に１つの突出部を形成し、この突出部は、封止部分（１１）における開口断面に対して開口管部の開口断面を小さくする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を収容するための試料スペースを形成し、少なくとも１つの、試料スペースへ管状に延びる円形の開口部を有するハウジング（２）と、
球形状の封止部材（８）と、を備える試料容器（１）であって、
前記封止部材（８）が当該封止部材の最大の外周で封止部分（１１）に摩擦接合によって固定され得る程度に、前記封止部材（８）の直径は、少なくとも前記（封止）部分（１１）において開口管部の直径より大きく、この際、前記球形状の封止部材（８）は、前記ハウジング（２）と接触し、
前記封止部材（１１）と内側開口部との間に１つの突出部（１２）が形成され、当該突出部は、前記封止部分（１１）における開口断面に対して前記開口管部の開口断面を小さくすることを特徴とする試料容器。
【請求項２】
請求項１に記載の試料容器（１）において、
前記封止部分（１１）と前記外側開口部との間の前記開口管部に、１つの他の突出部（１０）が形成され、当該突出部は、前記開口管部の開口断面を前記封止部分（１１）における開口断面に対し小さくすることを特徴とする試料容器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の試料容器（１）において、
前記他の突出部（１０）の領域の開口管部の開口断面は、前記突出部（１２）の領域よりも大きいことを特徴とする試料容器。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の試料容器（１）において、
前記他の突出部（１０）と前記突出部（１２）との間の距離は、最大５ｍｍおよびとりわけ最大１．０ｍｍの封止部材の位置決め誤差を許容することを特徴とする試料容器。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の試料容器（１）において、
前記封止部分の領域における前記開口管部は円筒状に形成されていることを特徴とする試料容器。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の試料容器（１）において、
前記ハウジング（２）は管状に形成され、前記ハウジング（２）の１つの端部に開口部が設けられていることを特徴とする試料容器。
【請求項７】
請求項６に記載の試料容器（１）において、前記ハウジング（２）は、第２の端部において尖状に形成されていることを特徴とする試料容器。
【請求項８】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の試料容器（１）において、
前記ハウジング（２）は、前記封止部分（１１）のすくなくとも１つの部分および／または尖状の前記端部において、透明に形成されていることを特徴とする試料容器。
【請求項９】
請求項８に記載の試料容器（１）において、前記ハウジング（２）は、尖状の前記端部において、少なくとも前記試料スペースの第２の領域よりも小さな壁厚で形成されていることを特徴とする試料容器。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の試料容器（１）において、前記ハウジング（２）は、座面を形成するための段部（６）を形成することを特徴とする試料容器。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の試料容器（１）において、
前記ハウジング（２）は、少なくとも開口管部の封止部分（１１）および／または封止部材（８）が小さな熱膨張係数を有する材質から形成されていることを特徴とする試料容器。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の試料容器（１）において、
前記封止部材（８）は、電気的に導電性の材質から形成されていることを特徴とする試料容器。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の試料容器（１）において、
前記試料容器（８）は、固有な蛍光が皆無かもしくはほんの僅かである材質から形成されることを特徴とする試料容器。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の試料容器（１）において、
前記ハウジング（２）には、破断予定部位が設けられていることを特徴とする試料容器。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の試料容器において、
第２の封止部材（８）のための第２の封止部分（１１）を特徴とし、２つの封止部材（８）の間に第２の試料スペースが形成される試料容器。
【請求項１６】
請求項１５に記載の試料容器において、
前記２つの封止部分（１１）の間に、バイパス通路（１４）がハウジング（２）の壁に設けられていることを特徴とする試料容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を収容する試料スペースを形成し、少なくとも１つの円形の開口部と１つの球状の封止部材を備えるハウジングを有する、試料容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような試料容器は、とりわけバイオ技術の方法の範疇で、生物学的試料あるいは生物学的物質、たとえば核酸を含有する試料、を処理することに用いられる。この試料容器は、たとえば試験管の中で核酸を増幅するポリメラーゼ連鎖反応（"Polymerase Chain Reaction"、ＰＣＲ）のような増幅反応の範疇で用いられる。この際、上記の試料容器は核酸を含む試料を収容することに用いられる。
【０００３】
従来技術では、多くの様々な試料容器が知られており、このような試料容器は、たとえばＰＣＲのようなバイオ技術の方法の範疇において、通常使い捨ての製品として用いられている。これらの試料容器は、まず試料が充填され、次に密閉封止されてから、ＰＣＲ処理に供される。この試料容器の封止の際には、高度な必要条件が設定されている。一方では、意図しない試料物質の出入によってＰＣＲ処理の結果が損なわれないように、この試料容器は、高信頼度で密閉封止されなけらばならない。他方では、ＰＣＲ処理の範疇では、通常多数の試料容器が用いられており、このためこれらは充填され封止されなければならない。このため、これらはできる限り自動化されて実施されなければならない。さらに、この試料容器は安価に製造されなければならないが、これは特にこれらの容器が多量に必要であり、かつ使い捨て製品として使用されるためである。
【０００４】
特許文献１から、この種の試料容器が知られており、この試料容器では、円筒状のハウジングの端部が試料スペースとなっており、円形の開口部が設けられ、この開口部は試料スペースへ管状に延びている。この開口管部は、試料スペースへの移行部の直前まで先細となっており、これにより球形状の封止部材のシール座面を形成している。シール座面への封止部材の取り付けの後で、この封止部材は封止栓によって固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】欧州特許公開公報ＥＰ０４４９４２５Ａ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の試料容器は、３つの部分からなる装置であり、比較的複雑で高価であるばかりでなく、比較的大きな労力によって、ようやく自動的な封止が可能となる。
【０００７】
このような従来技術に基づき、本発明の課題は改善された試料容器を提供することである。とりわけ本発明による試料容器は、安価に製造でき、比較的僅かな労力で自動的な封止が可能とならねばならない。これと同時に、本発明による試料容器は高信頼性の密封効果を有しなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題は独立請求項１に記載の試料容器によって解決される。さらなる本発明の有利な実施形態は、従属請求項に記載されており、以下の本発明の説明で示される。
【０００９】
本発明の核心は、特許文献１による試料容器における２つの異なる機能部材により実現される密封機能および封止部材の固定を、ただ１つの機能部材、すなわち封止部材自身により実現することである。これは、球形状の封止部材を、本発明による試料容器のハウジングの開口管部に詰め込むことによって達成され、この封止部材は良好な密封効果を達成されるだけでなく、プロセスに対し信頼性良く固定することができる。これにより、特許文献１に記載の試料容器と異なり、追加の封止栓なしに封止体を固定することができる。
【００１０】
本発明による試料容器は、これに応じて、試料を収容するための試料スペースと円形の開口部とを形成するハウジングを備え、この開口部は、試料スペースへ管状に延びている。さらに、本発明による試料容器は球形状封止部材を備える。封止部材の（最大の）直径は、この直径が少なくとも開口管部の（封止）部分における開口管部の直径より大きくなるように選択される。ただし、封止部材の最大外周を含む領域がこの封止部分と接触することによって、摩擦接合による（kraftschlussige）固定が達成される程度の大きさとし、この封止部材は開口管部の封止部分への挿入が可能なようにする。この球形状の封止部材はハウジングと接触している。さらに、封止部分と内側開口部との間の開口管部は１つの（第１の）突出部を形成し、この突出部は、開口管部の開口断面を、封止部分における開口断面に対して小さくしている。封止部材がハウジングと接触することによって、一体構造の部品による封止が形成される。一体構造の部品である封止部材の形成と、上記の（第１の）突出部の形状により、封止部材を有する試料容器の製造を安価に実現することができ、この試料容器は、信頼性の高い密封効果を得ながら、比較的僅かな労力により自動的に封止することが可能となる。この（第１の）突出部は、突き当て端部として機能し、封止部分を越えて、封止部材が試料スペースに押し込まれることを防ぐ。
【００１１】
球形状の封止部材の最大外周を含む領域が開口管部の壁と接触することによる、摩擦接合によるこの封止部材の固定は、確実な固定を達成するために重要である。この種の摩擦接合による固定での合力は、開口管部の長手軸方向での押力成分がゼロかまたは比較的小さく（したがって無視できる）、むしろこれら（大部分）は球形状の封止部材の径方向中心へ向っている。これにより、封止部材および開口管部壁の比較的小さな（好ましくは弾性的）変形で、十分な固定と、これと同時に良好な密封効果を得ることができる。僅かな変形は、すなわち開口管部への封止部材の押し込みでの比較的小さな押力のみを必要とする。これは、試料容器の封止の自動化を容易にし、また試料容器の手動での封止も可能とする。さらに、封止部材およびハウジングに用いられる材質に対する必要条件を引き下げ、試料容器の製造コストを抑えることができる。
【００１２】
特許文献１の試料容器では、封止部材の直径は、開口管部の最も小さい直径を超えるが、しかしながら、シール座面が形成され、この上に封止部材が取り付けられる程度である。このようなシール座面は、その良好なシール効果に関して充分に知られているが、しかしながら追加の封止部材を必要とする。この追加の封止部材は、開口管部の長手軸方向に充分に大きな押力を発生して、球形状の封止部材をシール座面に押圧し、これにより所望の密封効果が達成される。これらの押力が大きいと、物理的に関係した封止部材あるいは開口管部壁の変形を生じ、特許文献１による試料容器では、僅かな大きさであっても、摩擦接合による固定が達成される。しかしながら、球形状の封止部材の最大外周で噛み合わないので、これらの押力は、常に開口管部の長手軸方向の分力を含む。これらの開口管部の長手軸方向の分力は、この分力が、たとえば試料スペース内での過圧の追加作用により、球の座面の領域での封止部材と開口管部との摩擦力を超えるまで、封止部材をシール座面から持ち上げる方向であり、これにより試料容器は意図せず開放されてしまう。開口管部の長手軸方向の分力を大きくすることなく、摩擦力を大きくすることはできず、特許文献１に記載の試料容器は、追加の封止栓無しでは確実に封止することができない。
【００１３】
封止部分における、封止部材ならびにハウジングの材質および寸法は、丁度所望の変形が生じるように選択されてよい。ハウジングに比べて柔らかな球（これは従ってハウジングより大きく変形する）は、密封効果において有利である。この有利さは、しかしながら、場合によっては位置決め（の検査）および材質の選択においては反対に不利となる。これに対し、ハウジングに比べて硬い球は、押し込みの際に取扱いやすく、位置決めと位置の検査を容易に行うことができるが、ハウジングが（塑性領域にまで）過剰に延伸されてしまう恐れがある。
【００１４】
本発明による試料容器の１つの好ましい実施形態では、封止部材と外側の開口部との間に１つの（第２あるいはさらに他の）突出部が形成され、この突出部は、封止部分における開口断面に対して開口管部の開口断面を小さくしている。このような突出部はたとえば（閉じた）環状であり、または１つ以上の、好ましくは環状の隣り合って配置された個別の突出部によって形成されてよい。この突出部は、とりわけ、たとえば試料スペースにおける予想外の大きな圧力上昇の結果、開口管部の封止部分から封止部材が意図せず外れることを防ぐための安全突き当て部として機能する。試料スペースにおける温度上昇は、たとえばＰＣＲ処理の範疇での加熱によって起こり得る。この試料スペースでの圧力上昇が大きくなり、封止部分に保持された封止部材の摩擦接合を上回ると、封止部材は、場合によっては開口管部の封止部分内での僅かなスライドにより、突出部で止められ、これによりさらに確実な、とりわけ密封性の良い試料スペースの封止が達成される。
【００１５】
この（第２のあるいは他の）突出部は、試料スペースの封止の際に、封止部材が通過しなければならないので、封止部材の封止部分への押し込みは所定の押圧力の印加によって行われる。この押圧力は、試料容器の封止部材またはハウジングが大きく変形された結果損傷される程度には大きくしないようにするが、しかしながら、試料スペースにおいて圧力上昇に基づいて予想される最大の力より大きくなければならない。
【００１６】
また、好ましくは、（第２の）突出部の領域における開口管部の開口断面は、第１の突出部の領域より大きい。これにより、開口管部への封止部材の押し込みのために印加される押力が、封止部材が第２の突出部を通過するのに十分なように、しかしながら第１の突出部を通過しないようにすることができる。
【００１７】
本発明による試料容器のさらにもう１つの好ましい実施形態では、さらに、第１および第２の封止部材の距離は、封止部材の寸法に依存して、この封止部材の封止部分内での位置決めの許容誤差が最大５ｍｍ、とりわけ最大０．７ｍｍとなるように設定される。これは、封止部材が両突出部の間の距離に渡ってのみ移動可能であることを意味する。とりわけ試料スペース内での圧力上昇による、この最大距離に渡る封止部材の移動は、たとえばＰＣＲプロセスのようなプロセス条件の変化は原則として許容範囲内に抑えられる。同時に、試料容器の製造の厳しい許容誤差が維持されなければならないことによって高価格となり得ることを避けることができる。
【００１８】
好ましくは、封止部分の領域の開口管部は円筒形に形成されて設けられる。これにより、封止部分における封止部材の実際の位置に依存せず、常に実質的に高度な摩擦接合による固定および密封効果が達成される。場合によっては、封止部分において（も）開口管部を僅かに円錐形状（たとえば傾き角０．１〜０．５°）に形成して設けてよく、これは成型での離型、とりわけハウジングの射出成型を容易にすることができる。傾き角は、これが締め付けられた封止部材の固定および密封効果に対して実質的に（悪い）影響を持たないように、小さく選択される。
【００１９】
本発明による試料容器のハウジングは、好ましくは管状に（階段状でもよく）形成されてよく、この際、開口部が（長手軸方向の）ハウジングの１つの端部に配設される。さらに、好ましくは、ハウジングは第２の端部が尖状に形成されてよく、これにより僅かな量の試料を良好に試料スペースに集中することができ、たとえばＰＣＲ処理のようなバイオ技術の方法を容易に実施することができる。
【００２０】
光学的な方法（単なる目視検査も含む）によって試料を検査することを可能とするために、さらに、試料容器のハウジングが少なくとも部分的に光学的に透明な材質から形成されて設けられてよい。ここで、とりわけ尖状の端部が透明に形成されてよい。これは、この尖状の端部が好ましく試料の収容に用いられるためである。
【００２１】
さらに、試料の収容に用いられる領域のハウジングは、（少なくとも）試料スペースを形成するハウジングの第２の領域より小さい壁厚で作製されて設けられてよい。できるかぎり薄い壁厚は、光学的な方法による試料の検査を容易にし、特に試料が充填されていない、試料スペースの空きスペースにおける厚い壁厚は、好ましくはプラスチックで作製されたハウジングによって、蒸発を防ぐかまたは低減することができる。
【００２２】
さらに、開口管部の封止部分のハウジングは、（光学的に）透明な材質で作製されて設けられてもよい。これは、封止部分での封止部材の位置の検査を可能とし、さらに光学的手段（単なる目視検査も含む）を用いて密封効果の検査を可能とする。機械的検査として、たとえば屈折率の変化を利用することができるが、これは第１の固体（開口管部の壁）から第２の固体（封止部材）への移行の際に内壁面で光の全反射が全く起らず、固体（開口管部の壁）から大気への移行の際には、これに対して部分的に反射することによる。
【００２３】
さらに、好ましくは、ハウジングは座面（Auflageflache）を形成するための段部（Absatz）を形成してよい。この座面を介して、封止部材を押圧する力（概ね６０N〜１３０N、そして最大２５０Nまで）を印加することができ、試料容器を保持するホールダに係止される。とりわけ、この座面はハウジングの１つの場所に形成されてよく、この場所は開口管部の封止部分の近くに設けられる。これにより、場合によっては僅かな壁厚で形成され、したがって繊細に形成されたハウジングの他の部分（とりわけ試料スペースの周囲のハウジング壁）を介して、力が伝達されることを避けることができる。
【００２４】
さらに、試料容器のハウジングは、少なくとも開口管部の封止部分および／または封止部材自体ができる限り小さな熱膨張係数を有する材質から形成され、特にできる限り同程度の大きさの膨張係数を有する材質から形成されて設けられてよい。これにより、たとえばＰＣＲ処理の際に発生する加熱によって、封止部材と開口管部の壁の間の接触面における圧締が変化されること、場合によっては封止部材の固定だけでなくその密封効果も同様に変化されることを避けることができる。
【００２５】
本発明による試料容器の１つの好ましい実施形態では、封止部材は電気的に導電性の材質から形成されてよい。これにより、試料の取扱いを困難とする、球の静電気帯電が避けられるだけでなく、この導電性は、例えば開口管部内の封止部材の位置および／または密封効果を、例えば静電容量的または電磁誘導的に、接触または接触無く検出することを可能とする。
【００２６】
本発明による試料容器は、（特に物理的に関係しない）固有な蛍光が皆無か、もしくはほんの僅かに有する材質から形成されることが好ましい。これにより、たとえばＰＣＲプロセスのような、試料の蛍光測定に基づくバイオ技術の方法のモニタリングに悪い影響を与えることを避けることができる。
【００２７】
使用後の試料容器の開放を容易とするため、この試料容器は破断予定部位を設けてもよく、所定の力の作用によりこの部位でハウジングが割れるようにする。この種の開放は、とりわけただ１回のみ使用されるような試料容器（使い捨て試料容器）に適している。このような本発明による試料容器の実施形態の利点は、開放の処理の両力が、開放管部の封止部分に固定された封止部材の除去よりも少なくなり得ることである。しかしながら、この封止材の除去もまた可能である。破断予定部位の代わりに、ハウジングを２つの部分から構成することも可能であり、この際両部分は、たとえばプラグ接続（Steckverbindung）またはスナップフィット（Rastverbindung）で互いに接続可能である。封止された試料容器の開放では、ハウジングをこの結合部位が再度開放される。
【００２８】
この試料容器は、封止部材が試料スペースに押し込まれることで開放されることも可能である。ここで試料スペースの中身を出すために、この試料スペースは、少なくとも１つの部分において、封止部材より大きな断面積を有しなければならない。
【００２９】
幾つかのアプリケーションでは、試料容器は、それぞれのバイオ技術の方法（たとえばＰＣＲプロセスのように）の範疇で使用され、再度開放されてはならない。本発明による試料容器の永続的な封止を確実にするため、本発明では、封止部材をさらに封止部分で固定するように、たとえば、材質によって、ハウジング壁との溶接（たとえば超音波溶接または熱溶接）によって、あるいはハウジング上端部の周縁と形状接合によって（formschlussig）固定される。これらの追加の形状接合、摩擦接合あるいは材質接合による（stoffschlussig）固定の他に任意の方法を適宜使用することが可能である。
【００３０】
本発明による試料容器の１つの好ましい実施形態では、さらに第２封止部材のための第２の封止部分を設けてよく、ここで２つの封止部材の間に第２の試料スペースが形成される。この第２の封止部分および／または第２の封止部材においても前述の第１の封止部分および／または第１の封止部材に関して示した他の実施形態を用いることができる。
【００３１】
好ましくは、試料容器のこれらの両封止部材の間に、（少なくとも）１つのバイパス通路を試料容器の壁に設けてよい。このバイパス通路により、封止部材を下側の封止部分に押し込んだ結果、下側の試料スペースで発生する過圧を避けることができ、上側の封止部材の押圧によって上側の試料物質を下側の試料スペースに輸送することができる。
【００３２】
本発明は、さらに、とりわけ核酸を含む試料のような生物学的試料または生物学的物質の準備あるいは処理の方法に関連し、これらに本発明による試料容器が用いられる。本発明による試料容器は、明細書と請求の範囲に詳細に記載されている。これらはそれぞれの開示に関連して記載されている。この方法は、たとえば、特にＰＣＲ法の増幅処理のようなバイオ技術的方法であってよい。
【００３３】
本発明は、図示された実施形態を参照して、以下に詳述される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による試料容器を示す図である。
【図２】図１の試料容器の側断面図の一部を示す図である。
【図３】図１の側断面図に示す試料容器の別の断面図である。
【図４】図１〜３に示す試料容器に、押し棒を用いて封止部材を押し込む第１の実施形態を示す図である。
【図５】図１に示す試料容器に、押し棒を用いて封止部材を押し込む第２の実施形態を示す図である。
【図６】図１に示す試料容器に、押し棒を用いて封止部材を押し込む第２の実施形態を示す図である。
【図７ａ】図１〜３に示す試料容器に、図４に示すように押し棒を用いて封止部材を押し込む際の、押力の挙動を示す図である。
【図７ｂ】図１〜３に示す試料容器に、図５および６に示すように押し棒を用いて封止部材を押し込む際の、押力の挙動を示す図である。
【図８ａ】本発明による装置の試料容器の第２の実施形態の側断面図である。
【図８ｂ】本発明による装置の試料容器の第２の実施形態の別の断面図である。
【図９ａ】本発明による装置の試料容器の第３の実施形態を示す図である。
【図９ｂ】本発明による装置の試料容器の第３の実施形態を示す図である。
【図１０】本発明による装置の試料容器の第４の実施形態を示す図である。
【図１１】第１の実施形態の試料容器を自動的に封止する、本発明による装置の貯蔵容器の図である。
【図１２】本発明による試料容器を自動的に封止する装置の封止ユニットの図である。
【図１３】図１２に示す封止ユニットの動作の様子を示す原理図である。
【図１４】第２の実施形態の試料容器を自動的に封止する、本発明による装置の貯蔵容器の等角投影図である。
【図１５】図１４に示す貯蔵容器を封止ユニットと共に示す縦方向断面図である。
【図１６】図１４に示す貯蔵容器を代替封止ユニットと共に示す縦方向断面図である。
【図１７】図１１および１２に示す部品の自動化された封止装置への組み込みを示す図である。
【図１８】図１７に示す自動化された封止装置のＰＣＲ実施用装置への組み込みを示す図である。
【図１９】本発明による試料容器を自動封止する装置に、封止部材を供給する他の方法を概略的に示す図である。
【図２０ａ】「正常」な押力と、様々な原因により「正常」から偏位し押力の比較を示す図である。
【図２０ｂ】「正常」な押力と、様々な原因により「正常」から偏位した押力の比較を示す図である。
【図２０ｃ】「正常」な押力と、様々な原因により「正常」から偏位した押力の比較を示す図である。
【図２０ｄ】「正常」な押力と、様々な原因により「正常」から偏位した押力の比較を示す図である。
【図２０ｅ】「正常」な押力と、様々な原因により「正常」から偏位した押力の比較を示す図である。
【図２０ｆ】「正常」な押力と、様々な原因により「正常」から偏位した押力の比較を示す図である。
【００３５】
図１は、本発明による試料容器の第１の実施形態を示す。試料容器１はハウジング２を備え、その第１の部分（頭部３）と第２の部分（中間部４）はほぼ円筒形の側面で形成されている。この側面は僅かに円錐状に先細となっており、プラスチックから成るハウジング２を射出成型後に離型することを可能とする。頭部３の反対側の、中間部４の終端には終端部５が接続されており、ここでハウジング２は先細となり、このため広い意味で尖状に形成されている。終端部５で、ハウジング２は（光学的に）透明な材質から形成されており、たとえばＰＣＲ処理のようなバイオ技術の方法の範疇で光学的な測定素子を、試料容器１に使用することを可能としている。
【００３６】
頭部３と中間部４との間のハウジング２の外面には、座面として機能する段部６が形成されている。この座面を介してハウジング２は試料容器ホールダ７（図２参照）に係止される。
【００３７】
ハウジング２の中間部４と終端部５の内部には試料スペースが形成されており、ここでこれらの部分でのハウジング２の壁厚はほぼ一定となっており、したがって中間部４の内部もまたほぼ円筒形で円錐形に先細の試料スペースとなっている。先端部が丸く形成された試料スペース部分が、ハウジング２の終端部５に形成されている。
【００３８】
ハウジング２の頭部３には、開口管部が形成されており、試料容器１に検査試料を充填することを可能とする。充填後、球形状の封止部材８を本発明のように押し込んで封止する。この封止作用、すなわち密封および封止部材８の開口管部での固定は、封止部材８の最大の外径が所定の部分（封止部分１１、図２参照）での開口管部より僅かに大きくなるようにし、これによりこの封止部材８が開口管部に挟み込まれて固定されることによって得られる。
【００３９】
頭部３の上側の（開放された）終端から、開口管部には、まず入口の面取り部９が設けられ、この面取り部は（封止部材８の外形に対し）相対的に大きな開口断面（４．５ｍｍより大きい外径）で規定される。入口面取り部９は、封止部材８（最大外径４．１ｍｍ〜４．２ｍｍ）を中央に設置することを容易にする。入口面取り部９は、環状の突出部１０に移行し、この突出部は、開口管部の開口断面（直径３．７ｍｍ）を、開口管部の封止部分（直径約４．０ｍｍ）より相対的に小さくしている。封止部材８の開口管部への押し込みのため、ハウジング２の長手方向に同軸または平行にかつハウジング２の終端部に向けて、この封止部材に押力（分力）が印加される。
【００４０】
この押力は、ハウジング２の頭部３の領域および封止部材８が変形し、封止部材８が第１の突出部１０を通過し開口管部の封止部分１１まで移動する程度の大きさである。ここで封止部材８は、開口管部の直径に比べて大きな（最大の）直径により、封止部分１１に摩擦接合（kraftschlussig）で固定すなわち挟み込まれる。この押力は、この際ハウジング２の封止部分１１および封止部材８の（ほぼ弾性的な）変形をもたらす。最大の断面領域における、対称的な摩擦接合による球形状の封止部材８の固定により、開口管部の壁からの球への反力、およびこの逆の反力、はハウジングの長手軸方向にはなんら分力を有していない。以上により封止部材８は、封止部分１１に押し込まれて確実に固定され、ここでハウジング２の長手軸方向で外側に向かう顕著な力が作用しないようにされる。
【００４１】
封止部材８が封止部分１１に押し込まれる際に通過しなければならない第1の突出部１０は、突き当て部として働き、たとえばバイオ技術の方法の範疇での加熱による試料スペース内での加圧が発生した際に、封止部材８が開口管部から外へ移動し、これにより試料容器１が意図せず開放されてしまうことを防ぐ。
【００４２】
さらに、この突出部１０は、封止部材８の押し込みの際の特徴的な押力の挙動を生じ、この押力の挙動に基づいて、封止部材８が封止部分へ実際に押し込まれることを検出することができる（ぴったりはまるように）。
【００４３】
ハウジング２の試料スペースへの開口管部の移行部は、環状の段部として形成されている。この段部は、第２の突出部１２となっており、封止部材８の突き当て部として働き、これにより封止部分１１の試料スペース側への境界となっている。
【００４４】
開口管部の封止部分１１の長さは、封止部材８が両方の突出部１１，１２に突き当たるまで（図３参照）、ある程度の距離ｘに渡って移動できるように設定される。ここで示した場合では、この距離は最大０．７ｍｍに制限される。これは、経験から、このような封止部材８の移動の際、試料スペース内のプロセスパラメータ（特に圧力、温度）は僅かに変化するのみで、たとえばＰＣＲ処理のようなバイオ技術の方法に実質的に（悪い）影響を与えることを殆ど恐れることがないからである。この封止部分１１の内部での封止部材８の位置決めの許容誤差は、ハウジング２および封止部材８の製造の際の許容誤差を相対的に大きくすることができるという利点を有し、これによって適用される工具に対する必要条件を少なく設定することができる。
【００４５】
図４〜６は、封止部材８を開口管部に移動するための（２つの実施形態での）押し棒１３を示す。図４の実施形態では、押し棒１３は３．６ｍｍ（またはこれより小さい）の外径を有し、したがって第１の突出部１１の領域の開口管部の内径より小さくなっている。これより、この押し棒１３は開口管部に入り込むことができる。ここで、この押し棒の動きは正確に制御可能でなければならないが、これは封止部材８が突き当て部として機能する第２の突出部に対しある押力で押して、ハウジング２または封止部材８が損傷され得ることを防ぐためである。この実施形態では、したがって図５および６に示す押し棒１３は、外径が入口面取り部９の領域の開口管部の内径より顕著に大きくなるように形成される。このようにして押し棒１３の動きは、最後にハウジング２の開放端に当たることによって制限される。押し棒を用いて、突き当て部として機能する第２の突出部１２に対する封止部材８の押し当てを避けることができる。押し棒１３の大きな接触面積のさらなる利点は、押し棒１３が正確に中央へ配置されていない場合でも、押し当ては封止部材８を介することによって通常は問題なく行われる（図６参照）ことである。
【００４６】
図７ａは、図４に示す押し棒を用いた時の封止過程の押力の挙動（押し棒移動距離Ｉに対する押力Ｆ）の例を示す。この押力の挙動の第１の部分（ａ）では、押力は殆どゼロである。この部分は押し棒１３が封止部材８に接触するまでの移動を示している。続いて第２の部分において、第１の極大値（ｂ）（曲線の第１の極値点）まで急激に上昇するが、これは封止部材を第１の突出部１０を通過するのに必要である。この後、この押力は第２の極値点（ｃ）まで降下するが、これは封止部分１１での球の移動に対応した必要な押力（開口管部の僅かな円錐形状のために、ほんの僅か上昇している。部分（ｄ）参照）を示している。この押力は実質的に、封止部分１１での開口管部の壁と、この壁に接触している封止部材８の部分との摩擦から生じている力に対応している。適切に封止過程が実施されると、図７の部分（ｄ）のどこかで押力の印加は終了する。
【００４７】
しかしながら、押し棒１３が開口管部に過度に深くまで入り込むと、封止部材はこの押し棒によって第２の突出部１２に対して押圧される可能性があるが、これは再び急激な押力の上昇（部分（ｅ））に示されている。この上昇は、場合によっては（すなわち押し棒の入れ込みに依存して）試料容器１（場合によっては封止部材８または押し棒１３）の破壊荷重で制限され（（ｆ））、これにより押力は顕著に低いレベル（部分（ｇ））に降下する。
【００４８】
図７ｂは、図５および６に示す押し棒の使用に対応した押力の挙動の例を示す。この押力の挙動は、部分（ａ）と（ｄ）およびこれらの間は図７ａのそれぞれに対応する。部分（ｄ）の後に、押力の上昇（ｈ）が続くが、これは図７ａに示す挙動におけるよりも急激に降下する。この挙動は、押し棒１３が試料容器１の縁部に当たることによるものである。試料容器１（または押し棒１３）の過重を避けるため、押し棒１３は、さらに相対的に僅かな距離のみ移動されることになる。押し棒のストロークの制御のため、押力の挙動が評価されてよく、これによりたとえば部分（ｈ）の最後に到達した際に、（押力の）限界値に到達し、この限界値が押し棒の駆動を停止するようにすることができる。図７ｂにおいては、点線の直線でさらなる押力挙動が示されているが、これは試料容器が過重により破壊されるまでを示している。これは部分（ｈ）の続きで示され（部分（ｉ））、この最後で破壊が生じる。これは押力がほぼゼロのレベルまで真っ直ぐに降下することによって示されている（部分（ｋ））。
【００４９】
図２０ａ〜２０ｆは、前述の「正常な」押力挙動からの偏位の例を示す。これらの偏位から、対応した不具合の原因を結論づけることができる。これらでは、偏位した押力挙動が連続線で示され、これに対し「正常な」押力挙動が点線で示されている。図２０ａは、２つの偏位した押力挙動を示すが、これらにおいては開口管部の領域における試料容器および／または封止部材の寸法または材質の特性が適正でない。図２０ｂは、２つの偏位した押力挙動を示すが、これらにおいては封止部材の垂直方向の調整、すなわち封止部材と押し棒との距離が小さすぎるかまたは大きすぎることを示す。図２０ｃに示す偏位した押力挙動においては、水平方向の調整が適切でない、すなわち試料容器の長手軸方向と押し棒とが一致していない。これは封止部材の動きを妨げることになる。図２０ｄに示す偏位した押力挙動では、封止部材が欠損している結果であり、押し棒は何ら押力を加えることなく試料容器に衝突するまで動く。図２０ｅに示す偏位した押力挙動は、封止部材および／または試料容器の接触面が必要条件に適合しないことを示している。これに対し、図２０ｆは、試料容器が破損される場合の、偏位した押力挙動を示す。
【００５０】
図８ａおよび８ｂは試料容器１の第２の実施形態を示し、ここでは２つの封止部材８がハウジング２の１つの共通な封止部分１１に摩擦接合によって（kraftschlussig）固定されている。これにより、両封止部材８の間には第２の試料スペースが形成される。これに対応した開口管部の形状は、図８に示したものと異なり、図１〜３に示す実施形態に任意に対応したものでよく、すなわち、とりわけ１つ以上の突出部を設けてよい。下側の試料スペースと封止部分１１との間、およびこの封止部分１１と試料容器の上側の開放端との間には、それぞれバイバス通路１４がハウジングの壁に設けられている。上側のバイパス通路１４は、両試料スペースにおける過圧を均等にするために機能する。さもなければ、封止部材を比較的深く押し込むと、過圧が発生してしまう。これに対して下側のバイパス通路１４は、たとえばＰＣＲ処理の範疇では、上側の試料室に保持された試料を下側の試料室に供給するために設けられる。これは図８ａに示されている。ここで下側の封止部材８は、上側の封止部材８を用いて、開口管部／試料スペースの下側のバイパス通路１４を含む部分に移動され、上側の試料室からの試料を下側のバイパス通路１４を介して、下側の封止部材８を通り過ぎて下側の試料室に流入することができる。
【００５１】
図９ａ〜９ｂは、試料容器１の他の実施形態を示し、同様にこれらにおいては、封止部材８が押し棒１３を用いて試料スペースの閉じた終端まで完全に押し込まれるようになっている。この際、圧迫された試料液体は、ハウジング２の壁の片側に形成されたバイパス通路１４を介して流入し、試料容器１から取り出すことができる。
【００５２】
図１０は、試料スペースの領域でハウジング２に変化した壁厚が設けられている試料容器１を示す。試料を収容する試料スペースの領域では、ハウジング２は、たとえば０．２〜０．３ｍｍの、できる限り小さな壁厚を有する。小さな壁厚は、光学的な方法を用いた試料の検査を容易にする。これに対し、空きスペース（すなわちそこには試料が保持されていない）となっている、試料スペースの１つの部分においては、壁厚は大きく（たとえば２倍厚い、たとえば０．４〜０．６ｍｍ）形成され、これによりハウジング２の機械的安定性が高められるだけでなく、とりわけハウジング２を通りぬける試料の蒸発を低減することができる。
【００５３】
図１１および１２は、自動化された封止装置（図１７参照）の個々の部品を示す。この封止装置はＰＣＲ処理の実施に使用されるようになっている（図１８参照）。
【００５４】
ここで、図１１は貯蔵容器１５を示す。この貯蔵容器には、長く引き回されたらせん形状に延びたガイド１６が配設されており、このガイドは試料容器１の複数個の封止部材１３を収納しガイドするためのものである。ガイド１６の下側の終端は、出口開口部となっており、図１２に部分的に示されているように、ここを通って封止ユニット１７の封止部材が供給される。充填された使い捨ての容器として供給される貯蔵容器１５は、ここでは封止ユニット１７の前面側終端に固定される。
【００５５】
封止ユニット１７は、ハウジング１８に配設された電動モータを備え、この電動モータによって駆動ディスク１９が回転するように駆動できる。駆動ディスク１９には、その中心からずれた位置にボルト２０が設けられており、このボルトは、押し棒ガイド２２の長穴２１で案内駆動されている。図１３に原理的に示されているように、長穴２１におけるボルト２０の案内駆動は、駆動ディスク１９の回転運動を、押し棒１３を備えた押し棒ガイド２２の周期的な上方および下方への動きに変換する。押し棒１３の下方への動きのたびに、供給位置に保持された封止部材８が取り出され、封止ユニットの出口開口部を通って、この下側に配置された試料容器１（図１３には不図示）のハウジング２の開口管部に押し込まれる。押し棒１３が再度上方に動いた後、さらに、連続して供給通路２３に一時的に保持された封止部材８の１つが（重力によって）供給位置に移動し、ここでばねで支えられた係止部品２４によって保持される。これに続く押し棒１３の下方への動きの際に、次の封止部材８が取り出される。この際係止部品２４が側方に圧迫され、出口開口部が開放される。
【００５６】
代替として、この周期的な押し棒１３の前後の動きを、駆動ディスク１９の同じ方向の（３６０°の）回転によってもたらすのでなく、（周期的に）回転方向を変えるように駆動されるステップモータを用いて、押し棒１３の動きを実現することが可能である。これにより、押し棒１３の移動距離や速度の特徴を、任意に、かつ特に変化するように実現することができる。これは、特に、押し棒１３から封止部材８に印加される押力を（センサによる測定に関連し）これに対応したステップモータの制御により制限するために用いることができる。この実施形態はさらに、押し棒１３の周期的な動きを基本的に駆動ディスク１９の連続回転によって実現し、許容される押力を超える危険のある場合に、駆動モータの動きを止め、その動きの方向を逆転するように構成することもできる。
【００５７】
図１４は、他の実施形態における複数の封止部材８のための貯蔵容器１５ａを示す。図１１に示す貯蔵容器１５との実質的な差異は、一方では、貯蔵容器１５ａの貯蔵スペースにおける封止部材８が整理されていない、すなわち山積みになっているのに対し、他方では封止部材８を貯蔵容器１５ａから個々に分離して供給するために、押し棒１３ａが一体に組み込まれていることである。貯蔵容器１５ａの底面および壁面は、山積みの下になっている封止部材が放出通路２９に供給されるように形成されており、この放出通路の内径は封止部材の外径より僅かにのみ大きくなっている。これにより、封止部材が個々に分離されて供給位置に到達することが確実にされ、ここで押し棒１３ａにより確保されて取り出される。
【００５８】
図１５は、図１４に示す貯蔵容器を代替の封止ユニット１７ａ（部分的にのみ図示）と組み合わせて使用することを示す。この組み合わせの特徴は、合計２つの押し棒を用いることである。一つは貯蔵容器１５ａに組み込まれた押し棒１３ａであり、これは貯蔵容器からの封止部材８の個々に分離された放出のために機能し、これにより、その下に配置された試料容器１の上に封止部材が戴置される。これに対し、２つめの、封止ユニット１７ａに組み込まれた押し棒１３は、（他の）試料容器１に戴置された封止部材８を、この試料容器の開口管部の封止部分に押し込むために機能する。２つの押し棒を用いることの主な利点は、押し棒１３ａを含む貯蔵容器１７ａが使い捨て容器として用いられた場合に、衛生面が改善されることにあり、これにより使用後の貯蔵容器は廃棄される。
【００５９】
図１５から分かるように、両押し棒１３、１３ａの動きは互いに結びついている。ここで、押し棒１３の部分でばねで支えられたボルト３０は、押し棒１３ａの対応する開口部に食い込んでいる。押し棒１３の動きは、このように押し棒１３ａに伝達される。押し棒１３自体は複数の部品から組み立てられており、突き当て部品（Stoselelement）３１を含んでいる。この突き当て部品は押し棒１３の基体３２の下側終端でスライド可能に支えられている。内側ねじ山を有する中央部の穴を介して、突き当て部品３１はねじピン３３と結合されており、このねじピンは押力制限ユニットの一部となっている。押力制限ユニットは、さらにばね３４（円筒状のコイルばね）を含み、このばねは２つの取付板（Anlageplatten）３５により予圧されている。この予圧力は、上側の取付板３５および突き当て部品３１の環状の突出部の構造を介して、基体３２の対応する接触面で受け止められる。ねじ付ボルト３３の突き当て部品３１へのねじ込み深さを介して、コイルばねの予圧を変更することができ、これによって突き当て部品３１が封止部材８に印加する押力の限界値を調整することができる。この押力が限界を越えると直ちに、突き当て部品１３の後退によって、押し棒のストロークの（部分的な）補償が行われる。
【００６０】
図１６は、機能的には基本的に図１５それぞれに対応した封止ユニット１７ｂを示すが、しかしながら、ここでは構造的により簡単に組み上げられている。（機械的な）押力制限ユニットはここには設けられておらず、その代わりにこれに対応した押し棒制御の制御装置によって電気的に実現される。このため、突き当て部品３１ａは軸方向に動かないように、押し棒１３の基体３２ａに組み込まれ、また貯蔵容器の押し棒１３ａの連行のためのボルト３０ａもばねで支えられていない。貯蔵容器１５ａは、ここでは図１５のそれに対応している。
【００６１】
封止ユニット１７，１７ａ，１７ｂおよび貯蔵容器１５，１５ａは、図１７に示すように、自動封止装置２５に組み込まれてよい。ここで、封止ユニット１７および貯蔵容器１５からなるユニットは、直線駆動部２６を介して、第１の軸（横方向）に沿って移動可能である。
【００６２】
図１７に示す自動封止装置は、同様に図１８に示すＰＣＲ処理を実施する装置に組み込むことができ、封止装置２５全体は、第１の軸（封止装置の直線駆動部２６の移動軸）に対し直角方向に配設されている第２の軸の第２の直線駆動部２７を介して（長手方向に）移動可能である。封止ユニット１７および貯蔵容器１５からなるユニットの可動性は、２つの互いに直角に配設された軸で実現されており、３つの試料容器トレイ７にセットされた複数の試料容器１のハウジング２を移動し、それぞれ封止部材８で封止することを可能にする。この際、封止部材８の個々のハウジング２への正確な配置は、レーザ距離センサ（不図示）を用いて検査される。
【００６３】
図１９は、封止部材８を取り外し可能にコンベヤベルト（ブリスタベルト、Blistergurt）２８に固定し、これらを次々にコンベヤべルト２８の動きによって供給位置にセットすることができることを概略的に示している。この供給位置から押し棒１３を用いて、試料容器１の開口管部に押し込むことができる。コンベヤベルト２８は規則的な間隔で配置された開口部が設けられたベースベルト３６を備え、各々の開口部の領域で、封止部材８はベースベルト２６の１つの側に接し、ここで固定ベルト３７が巻きつけられることによって保持される。個々の封止部材は、押し棒１３を用いてそれぞれの開口部を通ってコンベヤベルト２８から取り外され、試料容器１の開口管部に押し込まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０ａ】
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【図２０ｂ】
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【図２０ｃ】
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【図２０ｄ】
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【図２０ｅ】
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【図２０ｆ】
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【国際調査報告】
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2014513927.tif 000034
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