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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Durchführen von
Prozessabläufen und/oder Reaktionen in Proben in einer
temperierten Umgebung. Während die vorliegende Erfindung
am Beispiel eines Thermocyclers diskutiert wird, ist die erfindungsgemäße
Vorrichtung nicht auf diese spezielle Anwendung beschränkt,
sondern betrifft vielmehr alle dem Fachmann bekannten Anwendungen,
bei denen irgendeine Art Probe bei einer bestimmten Temperatur behandelt
werden muss.
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Eine
solche Vorrichtung weist einen Basiskörper, der einen Aufnahmebereich
für wenigstens ein Reaktionsgefäß aufweist,
und einen Deckel zum Schließen des Aufnahmebereichs des
Basiskörpers auf. Zum Durchführen von Prozessabläufen
und/oder Reaktionen in Proben in den Reaktionsgefäßen
ist im/am Deckel eine Verschlussvorrichtung zum sicheren Verschließen
des wenigstens einen Reaktionsgefäßes vorgesehen,
um zum Beispiel Verdampfungs- und/oder Kondensationsvorgänge
der Proben zu vermeiden bzw. zu minimieren.
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Thermocyclervorrichtungen
dieser Art sind zum Beispiel aus der
EP 1 013 342 A2 und der noch nicht veröffentlichten
europäischen Patentanmeldung
Nr. 07 003 050.7 der Anmelderin bekannt. Die in diesen
beiden Dokumenten beschriebenen Erfindungen sind jeweils auf eine
im Deckel vorgesehene Druckaufbringungseinrichtung zum gleichmäßigen Drücken
der Verschlussvorrichtung gegen das wenigstens eine Reaktionsgefäß gerichtet,
wobei zu diesem Zweck im Fall der
EP 1 013 342 A2 ein elektrisch ansteuerbares
Stellglied, insbesondere ein elektrochemischer Linearmotor verwendet
wird, während bei der
EP
07 003 050.7 der Druck mit Hilfe eines Fluids homogen auf
die Reaktionsgefäße übertragen wird.
Ferner ist der Deckel jeweils um eine Schwenkachse zwischen einer
offenen Nichtbetriebsstellung und einer geschlossenen Betriebsstellung
klappbar ausgebildet.
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Ferner
beschreibt die
DE
10 2005 027 555 B3 eine Thermocyclervorrichtung, bei der
der Deckel aus einer geöffneten Nichtbetriebsstellung in
eine Betriebsstellung über dem Aufnahmebereich des Basiskörpers
für die Reaktionsgefäße verschiebbar
ist.
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Schließlich
ist unter der Bezeichnung „Mastercycle® ep
realplex” ein von der Anmelderin vertriebener Thermocycler
der eingangs genannten Art bekannt, bei dem der Deckel zwischen
einer ersten Stellung, in der der Aufnahmebereich des Basiskörpers
nicht durch ihn verschlossen ist, und einer zweiten Stellung, in
der er den Aufnahmebereich des Basiskörpers verschließt,
transversal verschiebbar. Am Deckel dieses Thermocyclers ist ein
Griffelement angebracht, das zwischen einer ersten Stellung zum transversalen
Verschieben des Deckels und einer zweiten Stellung zum Drücken
der Verschlussvorrichtung gegen die Reaktionsgefäße
schwenkbar ist. Dabei ist ein Absenken der Verschlussvorrichtung gegen
die Reaktionsgefäße über einen speziellen Mechanismus
blockiert, sofern sich der Deckel nicht in seiner zweiten Betriebsstellung
befindet. Außerdem ist der Deckel in seiner ersten Nichtbetriebsstellung
ausgehend von seiner Grundausrichtung in eine Wartungsstellung aufklappbar,
wobei er mittels eines einfachen Riegelmechanismus in der Grundausrichtung
verriegelbar ist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte
Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die von einem
Benutzer einfach zu bedienen ist und außerdem ein zuverlässiges
Verschließen der Reaktionsgefäße gewährleistet.
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Gemäß der
Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben.
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Die
Vorrichtung zum Temperieren wenigstens einer Probe hat einen Basiskörper,
der einen Aufnahmebereich für wenigstens ein Reaktionsgefäß aufweist,
und einen Deckel zum Schließen des Aufnahmebereichs des
Basiskörpers, der eine Verschlussvorrichtung und eine Druckaufbringungseinrichtung
zum Drücken der Verschlussvorrichtung gegen das wenigstens
eine Reaktionsgefäß aufweist. Der Deckel ist zwischen
einer ersten Stellung (Nichtbetriebsstellung), in der der Aufnahmebereich
des Basiskörpers nicht durch den Deckel verschlossen ist,
und einer zweiten Stellung (Betriebsstellung), in der der Deckel
den Aufnahmebereich des Basiskörpers verschließt,
transversal ver schiebbar. Zur Verbesserung dieser Vorrichtung ist
außerdem wenigstens eines der folgenden Merkmale a) bis
c) vorgesehen:
- a) Am Deckel ist ein Griffelement
angeordnet, das während der Bewegung des Deckels zwischen seiner
ersten und zweiten Stellung in einer ersten Stellung (Schubstellung)
zum transversalen Verschieben des Deckels festgestellt und in der
zweiten Stellung des Deckels zwischen der ersten Stellung und einer
zweiten Stellung (Druckstellung) zum Drücken der Verschlussvorrichtung
des Deckels gegen das wenigstens eine Reaktionsgefäß im
Aufnahmebereich des Basiskörpers schwenkbar ist.
- b) Am Deckel ist ein Griffelement angeordnet, das zwischen einer
ersten Stellung (Schubstellung) zum transversalen Verschieben des
Deckels und einer zweiten Stellung (Druckstellung) zum Drücken
der Verschlussvorrichtung des Deckels gegen das wenigstens eine
Reaktionsgefäß im Aufnahmebereich des Basiskörpers
schwenkbar ist, wobei die Schwenkbewegung des Griffelements zumindest
in einem Teilabschnitt der Schwenkbewegung über eine Übersetzungseinrichtung
verstärkt auf ein Betätigungselement der Druckaufbringungseinrichtung
wirkt.
- c) Der Deckel ist so ausgebildet, dass er in seiner ersten Stellung
ausgehend von einer Grundausrichtung in eine Wartungsstellung aufklappbar
ist, und weist einen Verriegelungsmechanismus auf, durch den der
Deckel in seiner Grundausrichtung im Wesentlichen ohne Spiel in
der Wirkrichtung der Druckaufbringungseinrichtung verriegelbar ist.
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Gemäß Merkmal
a) kann der Deckel mit Hilfe des in seiner Schubstellung festgestellten
Griffelements von seiner geöffneten Nichtbetriebsstellung
in seine geschlossene Betriebsstellung verschoben werden. In der
Betriebsstellung des Deckels kann dann durch eine Schwenkbewegung
des Griffelements die Verschlussvorrichtung des Deckels gegen das
wenigstens eine Reaktionsgefäß im Aufnahmebereich
des Basiskörpers gedrückt werden. Für
diese beiden Vorgänge muss vom Benutzer nur eine einfache
Einhandbedienung des einen Griffelements am Deckel ausgeführt
werden, wobei die beiden beschriebenen Vorgänge fließend
ineinander übergehen. Die Bedienung des Deckels ist ergonomisch ausgereift
und komfortabel. Aufgrund der Einhandbedienung kann der Benutzer
mit der anderen Hand parallel weitere Bedienungen des Geräts, Handhabungen
der Reaktionsgefäße (z. B. Bestücken
des Aufnahmebereichs der Vorrichtung oder Programmierung) und dergleichen
ausführen, wodurch die Bedienung der Vorrichtungen beschleunigt
werden kann.
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Da
der Deckel mit der Verschlussvorrichtung und der Druckaufbringungsvorrichtung
zunächst aus seiner geöffneten Nichtbetriebsstellung
transversal über den Aufnahmebereich des Basiskörpers
verschoben wird und anschließend die Verschlussvorrichtung
gegen die Reaktionsgefäße gedrückt wird, wird
eine gleichmäßige Druckverteilung auf die Verschlussvorrichtung
vereinfacht und damit ein zuverlässiges Verschließen
aller Reaktionsgefäße im Aufnahmebereich des Basiskörpers
gewährleistet.
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Gemäß Merkmal
b) erfolgt die Betätigung der Druckaufbringungseinrichtung
bei der Schwenkbewegung des Deckels in seine zweite Stellung (Druckstellung) über
eine Übersetzungseinrichtung. Auf diese Weise kann selbst
bei einem relativ geringen Drehwinkel des Griffelements die Druckaufbringungseinrichtung
dennoch zuverlässig und ausreichend betätigt werden,
da das Betätigungselement aufgrund der zwischengeschalteten Übersetzungseinrichtung
einen großen Betätigungsweg besitzt und über
diesen großen Betätigungsweg kleine Fehler der
Druckaufbringungseinrichtung ausgeglichen werden können
bzw. vernachlässigbar sind. Dies ist insbesondere bei der
Verwendung von Druckaufbringungseinrichtungen von Vorteil, die eine
Eigenelastizität besitzen, wie beispielsweise bei solchen
mit einem Fluidsystem oder dergleichen.
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Gemäß Merkmal
c) ist der Deckel schließlich so ausgebildet, dass er ausgehend
von seiner Grundausrichtung, die er sowohl in seiner Betriebsstellung
als auch in seiner Nichtbetriebsstellung einnimmt, in eine Wartungsstellung
aufgeklappt werden kann, da er üblicherweise in seiner
Grundausrichtung nicht gewartet oder gereinigt werden kann. Um zu verhindern,
dass sich der Deckel wegen der Ermöglichung der Öffnungsbewegung
zu Wartungszwecken beim Betätigen der Druckaufbringungseinrichtung von
dem Aufnahmebereich des Basiskörpers abhebt und so eine
ausreichende Druckaufbringung auf die Verschlussvorrichtung und/oder
eine exakte Temperierung der Reaktionsgefäße durch
eine Heizeinrichtung im Deckel gefährdet, weist der Deckel
einen Verriegelungsmechanismus auf, durch den der Deckel in seiner
Grundausrichtung im Wesentlichen ohne Spiel in der Wirkrichtung
der Druckaufbringungseinrichtung verriegelbar ist.
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Die
genannten Merkmale a), b) und c) können entweder einzeln
oder in einer beliebigen Mehrfachkombination bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung verwirklicht sein.
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Im
Folgenden werden zunächst einige der hier verwendeten Begriffe
näher definiert und erläutert.
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Wie
bereits erwähnt, wird die vorliegende Erfindung wird am
Beispiel eines „Thermocyclers” näher
erläutert. Ein Thermocycler dient speziell dem selbständigen
Durchführen von Temperaturzyklen, wie sie zum Beispiel
für eine PCR (Polymerase-Kettenreaktion) erforderlich sind.
Die Erfindung ist aber in gleicher Weise auch auf andere Vorrichtungen
zum Durchführen von Prozessabläufen und/oder Reaktionen
in Proben in einer temperierten Umgebung anwendbar.
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Der
Begriff „Prozessabläufe und/oder Reaktionen in
den Proben” umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung
alle denkbaren Beeinflussungen der Probenvolumina in den Reaktionsgefäßen.
Insbesondere zählen zu diesen Reaktionen das Temperieren
(Erhöhen, Verringern oder Halten der Temperatur) sowie
verschiedene chemische, biologische und physikalische Reaktionen.
Des Weiteren wird unter diesem Begriff auch das Durchführen
von Detektionsreaktionen mittels Fluoreszenz und/oder elektrischer
Leitfähigkeit verstanden. Unter den Begriff fallen auch
Kombinationen der Beeinflussungsmaßnahmen, wie beispielsweise
Temperieren und Detektieren.
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Der
Begriff „Probe” umfasst im Rahmen dieser Erfindung
alle Arten von Fluiden, insbesondere Flüssigkeiten, Lösungen,
Suspensionen, Emulsionen, Reaktionsansätze und dergleichen,
auch im gefrorenen Zustand, die zu bestimmten Zwecken beispielsweise
verändert, gemessen, beobachtet, transportiert gelagert
und/oder zwischengelagert werden und/oder werden sollen. Der Begriff
schließt auch Referenzmaterial und Kontrollen ein.
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Der
Begriff „Aufnahmebereich” beschreibt einen Bereich
des Basiskörpers, in den ein oder mehrere Reaktionsgefäße
eingesetzt werden können. Grundsätzlich kann der
Aufnahmebereich an beliebiger Position am Basiskörper ausgebildet
sein.
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Das „wenigstens
eine Reaktionsgefäß” umfasst grundsätzlich
beliebige Anzahlen von Reaktionsgefäßen. Typische
Anzahlen liegen dabei im Bereich von 1 bis etwa 10.000. Üblicherweise
kommen Anzahlen von Reaktionsgefäßen zum Einsatz,
die jenen typischer Array-Formate entsprechen, wie zum Beispiel
8, 12, 16, 24, 64, 96, 256, 384, 1024, 1536, 4096, 6144, usw.. Außerdem
kommen die Reaktionsgefäße häufig in
Form von so genannten Mikrotiterplatten zum Einsatz.
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Bei
der „transversalen Verschiebung” des Deckels zwischen
seiner ersten Stellung (Nichtbetriebsstellung) und seiner zweiten
Stellung (Betriebsstellung) wird der Deckel bei im Wesentlichen
gleich bleibender Ausrichtung (Grundausrichtung) entlang einer grundsätzlich
beliebigen Ortskurve bewegt. Diese Ortskurve kann insbesondere linear
oder gekrümmt oder abschnittweise linear und gekrümmt sein.
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Die „Druckaufbringungseinrichtung” soll
die Verschlussvorrichtung möglichst gleichmäßig
gegen die Reaktionsgefäße drücken, um
diese zuverlässig zu verschließen. Die Druckaufbringungsvorrichtung kann
beispielsweise entsprechend den Systemen aufgebaut sein, wie sie
in den eingangs beschriebenen
EP 1 013 342 A2 oder
EP 07 003 050.7 beschrieben sind,
auf welche hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird, ohne dass
die Erfindung auf diese Ausführungsformen beschränkt
sein soll. Außerdem kann die Druckaufbringungseinrichtung
auch so ausgebildet sein, dass sie den erforderlichen gleichmäßigen
Druck auf die Verschlussvorrichtung unabhängig von den
Höhen der in den Aufnahmebereich eingesetzten Reaktionsgefäße
aufbringt. Ein solches System ist zum Beispiel in der noch nicht
veröffentlichten
EP
07 003 049.9 der Anmelderin beschrieben, auf welche hiermit
vollinhaltlich Bezug genommen wird, ohne dass die vorliegende Erfindung
auf diese Ausführungsform der Druckaufbringungseinrichtung
beschränkt sein soll.
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in
einer Ausgestaltung der Erfindung kann der Deckel zwischen seiner
ersten und zweiten Stellung im Wesentlichen parallel zur Ebene des
Aufnahmebereichs verschiebbar sein, wodurch eine sehr ergonomische
Bedienung und ein kompakter Aufbau der Vorrichtung erzielt werden.
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Ferner
ist der Deckel vorzugsweise in seiner zweiten Stellung arretiert,
wenn sich das Griffelement nicht in seiner ersten Stellung befindet.
Durch diese Maßnahme wird verhindert, dass der Deckel mit
einer abgesenkten Verschlussvorrichtung aus der zweiten Stellung
weg bewegt werden kann und so die Reaktionsgefäße
im Aufnahmebereich des Basiskörpers beschädigt.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform ist das Griffelement am Deckel
mit einem drehfest daran angeordneten ersten Verriegelungselement
versehen, das nur in der zweiten Stellung des Deckels freigegeben
ist, und der Deckel ist mit einem zweiten Verriegelungselement versehen,
das mit einem Betätigungsmechanismus gekoppelt ist, der
nur in der zweiten Stellung des Deckels das zweite Verriegelungselement
zum Freigeben des ersten Verriegelungselements am Griffelement betätigt
und sonst zum Bewirken eines Eingriffs des zweiten Verriegelungselements
mit dem ersten Verriegelungselement vorgespannt ist.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Griffelement
am Deckel über eine Zwischenstellung zwischen seiner ersten
und zweiten Stellung schwenkbar. Dabei wird bei der Bewegung des
Griffelements von seiner ersten Stellung in seine Zwischenstellung
zunächst die Verschlussvorrichtung gegen das wenigstens
eine Reaktionsgefäß bewegt und bei der Bewegung
des Griffelements von seiner Zwischenstellung in seine zweite Stellung dann
die Druckaufbringungseinrichtung betätigt, um die Verschlussvorrichtung
des Deckels gegen das wenigstens eine Reaktionsgefäß zu
drücken. Die Druckaufbringung auf die Verschlussvorrichtung
erfolgt somit erst nach einem Absenken der Verschlussvorrichtung
auf die Reaktionsgefäße, wodurch zunächst
eine exakte Positionierung der Verschlussvorrichtung und dann eine
exakte und homogene Druckbelastung der Verschlussvorrichtung erreicht
werden.
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In
diesem Fall erfolgt die Betätigung der Druckaufbringungseinrichtung
in ergonomischer Weise nur über einen geringeren Drehwinkel
des Griffelements bei der Bewegung von der Zwischenstellung in die
zweite Stellung (Druckstellung). In diesem Fall wird die Schwenkbewegung
des Griffelements am Deckel vorzugsweise bei der Bewegung des Griffelements
von seiner Zwischenstellung in seine zweite Stellung über
die Übersetzungseinrichtung verstärkt auf das
Betätigungselement der Druckaufbringungseinrichtung übertragen.
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Die Übersetzungseinrichtung
kann zum Beispiel durch einen Flaschenzug, eine Zahnradanordnung,
ein Getriebe, eine Hebelanordnung oder eine Kombination dieser Elemente
gebildet sein.
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In
noch weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Griffelement
am Deckel mit einer Dämpfungseinrichtung zum Bremsen der
Schwenkbewegung des Griffelements gekoppelt sein. Die Dämpfungseinrichtung
wirkt als Bremse mit einem definierten Drehmoment und kann so ein
ungewolltes, abruptes ”Schnellen” des Griffelements
verhindern.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Verriegelungsmechanismus
zum Beispiel ein Riegelelement auf, das durch ein Federelement in
seine Verriegelungsstellung vorgespannt ist und/oder mit einem Gegenelement
in Eingriff bringbar ist, wobei die dem Gegenelement zugewandte
Seite des Riegelelements und/oder die dem Riegelelement zugewandte
Seite des Gegenelements derart ausgebildet und/oder geneigt sind,
dass das Riegelelement in seiner Verriegelungsstellung durch selbsthemmende
Wirkung mit dem Gegenelement in Eingriff gehalten wird.
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Durch
die Selbsthemmung zwischen Riegelelement und Gegenelement, die miteinander
in Eingriff stehen, kann auf einfache Weise verhindert werden, dass
eine ungewollte Bewegung zwischen dem Deckel und dem Basiskörper
erfolgt. Ein Anheben des Deckels in seine Wartungsstellung ist nur
bei einer beabsichtigten Betätigung des Verriegelungsmechanismus
möglich.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist
die Verschlussvorrichtung eine Membran und die Druckaufbringungseinrichtung
ein Fluidsystem zum Drücken der Membran gegen das wenigstens
eine Reaktionsgefäß auf.
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Obige
sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
anhand der nachfolgenden Beschreibung verschiedener bevorzugter
Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
besser verständlich. Darin zeigen:
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1A eine
schematische Perspektivansicht einer Vorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung mit dem Deckel in seiner ersten Stellung (Nichtbetriebsstellung);
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1B eine
schematische Perspektivansicht der Vorrichtung von 1A mit
dem Deckel in seiner zweiten Stellung (Betriebsstellung) und dem Griffelement
in seinen verschiedenen Stellungen (Schubstellung, Zwischenstellung
und Druckstellung);
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2A eine
schematische Seitenteilschnittansicht eines Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung mit dem Griffelement in seiner Zwischenstellung;
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2B eine
schematische Seitenteilschnittansicht des Ausführungsbeispiels
von
-
2A mit
dem Griffelement in seiner Druckstellung zum Erläutern
der Betätigung der Druckaufbringungseinrichtung;
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3 eine
schematische Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung zum Erläutern eines Verriegelungsmechanismus
des Griffelements in seiner Schubstellung;
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4 eine
schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der
vorliegenden Erfindung zum Erläutern einer Dämpfungseinrichtung
für den Deckel;
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5A eine
schematische Teilperspektivansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung mit dem Deckel in seiner Grundausrichtung
in seiner Nichtbetriebsstellung;
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5B eine
schematische Teilperspektivansicht des Ausführungsbeispiels
von 5A mit dem Deckel in seiner aufgeklappten Wartungsstellung;
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6 eine
Perspektivansicht einer Ausführungsform. eines Verriegelungsmechanismus
für den Deckel von 5A und 5B;
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7A bis 7C schematische
Teilseitenansichten des Verriegelungsmechanismus von 6 in
verschiedenen Stellungen zum Erläutern eines Verriegelungsvorganges;
und
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7D eine
vergrößerte Teilseitenansicht des Verriegelungsmechanismus
von 6 in seiner Stellung von 7C.
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Bezug
nehmend auf 1A und 1B wird
zunächst der Grundaufbau der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Durchführen von Reaktionen in Proben am
Beispiel eines Thermocyclers näher erläutert.
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Die
Vorrichtung hat einen Basiskörper 10, der vorzugsweise
mit einem Aufnahmebereich 12 zum Aufnehmen wenigstens eines
Reaktionsgefäßes 13 (siehe 5A)
und einer Bedienvorrichtung (nicht dargestellt) für den
Benutzer versehen ist. Der Aufnahmebereich ist dabei ein Bereich
des Basiskörpers 10, in den ein oder mehrere Reaktionsgefäße eingesetzt
werden können, wobei der Aufnahmebereich grundsätzlich
an beliebiger Position am Basiskörper ausgebildet sein
kann.
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Das
wenigstens eine Reaktionsgefäß 13 steht
beispielsweise in Form einer so genannten Mikrotiterplatte zur Verfügung,
wie in 5A angedeutet. Selbstverständlich
kann der Aufnahmebereich – bei entsprechender Ausgestaltung – im
Rahmen der vorliegenden Erfindung aber auch einzelne Reaktionsgefäße
oder zu Streifen verbundene Reaktionsgefäße aufnehmen.
Mikrotiterplatten zum Beispiel haben typischerweise Array-Formate
mit 8, 12, 16, 24, 64, 96, 256, 384, 1024, 1536, 4096 oder 6144 Gefäßen.
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Die
Bedienvorrichtung weist Anzeigeelemente und Bedienelemente zum Steuern
und Überwachen der gewünschten Prozessabläufe
und/oder Reaktionen in den Proben auf. Der Basiskörper 10 enthält üblicherweise
auch eine Steuerung (nicht dargestellt), um den Ablauf der Reaktionen
selbständig zu steuern und zu überwachen. Optional
kann der Basiskörper 10 auch über eine
Schnittstelle (nicht dargestellt) verfügen, über
welche die Vorrichtung bzw. ihre Steuerung mit externen Vorrichtungen (Steuergeräte,
Bildschirme, Drucker, etc.) bei Bedarf verbunden werden kann.
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Der
Aufnahmebereich 12 des Basiskörpers 10 ist
durch einen Deckel 14 schließbar. Dieser Deckel 14 ist
vorzugsweise fest mit dem Basiskörper 10 verbunden
und kann zwischen einer ersten Stellung (Nichtbetriebsstellung),
in der der Deckel 14 den Aufnahmebereich 12 nicht
verschließt (1A), und einer zweiten Stellung
(Betriebsstellung), in der der Deckel 14 den Aufnahmebereich 12 verschließt (1B),
bewegt werden. Dabei wird der Deckel ausgehend von der geöffneten
Nichtbetriebsstellung entlang einer grundsätzlich beliebigen
Ortskurve in die geschlossene Betriebsstellung über den
Aufnahmebereich 12 transversal verschoben. Wie in 1A und 1B abgedeutet,
erfolgt diese Verschiebung des Deckels 14 vorzugsweise
geradlinig in einer Ebene im Wesentlichen parallel zum Aufnahmebereich 12,
d. h. beispielsweise parallel zur Hauptebene einer Mikrotiterplatte
in dem Aufnahmebereich. Alternativ sind aber auch andere Ortskurven
entlang gekrümmten Wegen oder nur abschnittweise gekrümmten
Wegen denkbar. Die Grundausrichtung des Deckels 14 bleibt
während dieser Transversalbewegung unverändert
und entspricht insbesondere der Ausrichtung in seiner Betriebsstellung
von 1B.
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An
dem Deckel 14 der Vorrichtung ist ein Griffelement 16 vorgesehen,
das zum Beispiel in der Form eines schwenkbaren Hebels ausgebildet
ist. In der Nichtbetriebsstellung des Deckels 14 und während
der Bewegung zwischen der ersten und der zweiten Stellung des Deckels 14 ist
dieses Griffelement 16 in einer ersten Stellung (Schubstellung)
festgestellt. In der Betriebsstellung des Deckels 14 ist das
Griffelement 16 dagegen freigegeben und, wie in 1B veranschaulicht, über
eine Zwischenstellung (siehe 16') in eine zweite Stellung
(Druckstellung, siehe 16'') schwenkbar.
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Der
Deckel 14 weist ferner eine Verschlussvorrichtung 15 (siehe 5B)
und eine Druckaufbringungseinrichtung (nicht dargestellt) auf. Wenn sich
der Deckel 14 in seiner Betriebsstellung (1B)
befindet, kann die Verschlussvorrichtung 15 durch die Schwenkbewegung
des Griffelements 16 von seiner ersten Stellung in seine
Zwischenstellung zunächst auf die Reaktionsgefäße 13 im
Aufnahmebereich 12 des Basiskörpers 10 abgesenkt werden.
Anschließend wird bei einer weiteren Bewegung des Griffelements 16 von
seiner Zwischenstellung (16') in seine Druckstellung (16'')
mit Hilfe der in den Deckel 14 integrierten Druckaufbringungseinrichtung
die Verschlussvorrichtung 15 möglichst gleichmäßig
gegen die Reaktionsgefäße 13 gedrückt,
um diese sicher zu ver schließen, um die gewünschten
Reaktionen in den Proben in den Reaktionsgefäßen 13 durchführen
zu können.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass eine fließende Schwenkbewegung
des Deckels 14 von seiner Schubstellung in seine Druckstellung über
die Zwischenstellung hinweg sowohl in der Form, dass der Benutzer
die Zwischenstellung als solche wahrnimmt, als auch in der Form,
dass der Benutzer die Zwischenstellung nicht wahrnimmt, realisierbar
ist.
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Der
Deckel 14 ist vorzugsweise in seiner Betriebsstellung arretiert,
wenn sich das Griffelement 16 nicht in seiner ersten Stellung
befindet. Auf diese Weise wird verhindert, dass der Benutzer den
Deckel 14 mit einer abgesenkten Verschlussvorrichtung aus seiner
zweiten Stellung über dem Aufnahmebereich 12 weg
bewegen und so die Reaktionsgefäße 13 im Aufnahmebereich 12 des
Basiskörpers 10 beschädigen kann.
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Es
sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung
auf keine speziellen Verschlussvorrichtungen und Druckaufbringungseinrichtungen
beschränkt sein soll, sondern dass grundsätzlich
beliebige Ausführungsformen davon zum Einsatz kommen können.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird aber ein Deckel
mit einer Druckaufbringungseinrichtung verwendet, welche jenen entspricht,
die in den noch nicht veröffentlichten
europäischen Anmeldungen Nr. 07 003
049.9 und Nr.
07 003
050.7 beschrieben sind.
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Außerdem
ist der Deckel 14 vorzugsweise als ein Heizdeckel ausgebildet,
indem zum Beispiel die Verschlussvorrichtung 15 mit einer
Heizfunktion versehen ist oder mit einem Heizkörper ausgebildet ist
oder in Kontakt steht. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Verschlussvorrichtung 15 als Membran zum Verschließen
der Reaktionsgefäße 13 ausgebildet und
die Druckaufbringungseinrichtung enthält ein Fluidsystem
mit einem Fluidraum auf der den Reaktionsgefäßen
abgewandten Seite der Membran, dessen variables Volumen mit einem
Fluid gefüllt werden kann, um die Membran gegen die Reaktionsgefäße
zu drücken. Der Fluidraum ist ferner von einem Heizrahmen
umgeben, der mit einer Heizfolie oder dergleichen Heizelement in
thermisch leitendem Kontakt steht, sodass die Membran mittels der
Heizfolie temperiert werden kann, um die Reaktionsgefäße
auch von ihrer oberen Seite her zu temperieren, um zum Beispiel Verdampfungs-
und/oder Kondensationsvorgänge der Proben in den Reaktionsgefäßen
zu vermeiden bzw. zu minimieren.
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Wie
aus der obigen Beschreibung und den 1A und 1B ersichtlich,
kann ein Benutzer der Vorrichtung diese sehr ergonomisch und komfortabel
bedienen. Insbesondere ist der Deckel 14 mit seinem Griffelement 16 mittels
einer Einhandbedienung handhabbar, wodurch der Benutzer eine Hand frei
behält und auf diese Weise die Bedienung der Vorrichtung
beschleunigt werden kann. Auch kann die Vorrichtung ausgehend von
der geöffneten Nichtbetriebsstellung des Deckels 14 zum
Bestücken des Aufnahmebereichs 12 mit Reaktionsgefäßen 13 in
einer durchgehenden, fließenden und ergonomischen Bewegung
in Betrieb gesetzt werden (Deckel 14 in Betriebsstellung
und Griffelement 16 in Druckstellung). Außerdem
entspricht die eine Schwenkbewegung des Griffelements 16 zwei
nacheinander ausgeführten Funktionen von Deckelkomponenten
(Verschlussvorrichtung, Druckaufbringungseinrichtung), was ein sicheres
Verschließen der Reaktionsgefäße 13 durch
die Verschlussvorrichtung 15 für die gewünschten
Reaktionen gewährleistet.
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Nachfolgend
werden unter Bezug auf 2 bis 7 verschiedene Einzelheiten der oben beschriebenen
Vorrichtung im Detail beschrieben, die einzeln oder in beliebiger
Kombination realisiert werden können, um die Vorrichtung
vorteilhaft auszugestalten.
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Da
für die Betätigung der Druckaufbringungseinrichtung
des Deckels 14 nur ein relativ kleiner Drehwinkel des Griffelements 16 zwischen
seiner Zwischenstellung und seiner Druckstellung benutzt wird, aber
dennoch eine ausreichende Druckkraft für die Verschlussvorrichtung 15 erzeugt
werden muss, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
vorzugsweise mit einem speziellen Übertragungsmechanismus versehen,
der in 2A und 2B veranschaulicht ist. 2A zeigt
dabei einen Ausschnitt des Deckels 14 mit dem Griffelement 16 in
seiner Zwischenstellung (16') und 2B zeigt
den Deckel 14 mit dem Griffelement 16 in seiner
zweiten Druckstellung (16'').
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In
dem Deckel 14 ist ein Druckhebel 22 angeordnet,
der in dem in Schließrichtung des Deckels 14 vorderen
Bereich an dem Deckel 14 um eine Schwenkachse 26 drehbar
befestigt ist. Dabei ist der Druckhebel 22 über
eine später beschriebene Druckfeder 40 mit seinem
freien Ende nach oben, d. h. in der dem Basiskörper 10 abgewandten Richtung,
vorgespannt. An diesem Druckhebel 22 ist ferner eine Druckplatte 24 angeformt,
auf der ein Kugellager 20 abrollen kann, über
welches das Griffelement 16 an dem Deckel 14 gelagert
ist. Wie in 2A und 2B dargestellt,
ist die Druckplatte 24 an dem Druckhebel 22 schräg
gestellt, um aus der mit der Schwenkbewegung des Griffelements 16 verbundenen
Drehbewegung des Kugellagers 20 eine möglichst
große Hubbewegung des Druckhebels 22 zu generieren.
Der Hub des Druckhebels 22 hängt dabei natürlich
auch von dem Längenverhältnis der Hebelarme zu
beiden Seiten der Druckplatte 24 ab.
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Am
hinteren Ende der Druckplatte 24 des Druckhebels 22 ist
vorzugsweise eine Abschrägung oder ein anderes Rastelement
ausgebildet, die/das das Kugellager 20 an dieser Position
hält, wenn das Griffelement 16 in seine zweite
Stellung bewegt ist (2B). Durch die so vorgesehene
Selbsthemmung des Systems wird auf einfache Weise verhindert, dass
das Griffelement 16 von allein, d. h. unbeabsichtigt, aufgrund
der Vorspannwirkung der Druckfeder 40 in seine Zwischenstellung
zurück kehrt (2A).
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Um
die Hubbewegung des Druckhebels 22 verstärkt auf
die Druckaufbringungseinrichtung wirken zu lassen, wird sie durch
eine Übersetzungseinrichtung verstärkt, welche
in dem Ausführungsbeispiel von 2A und 2B nach
dem Prinzip eines einfachen Flaschenzuges ausgebildet ist, um die Hubbewegung
etwa zu verdoppeln.
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Genauer
weist die Übersetzungseinrichtung eine am hinteren Ende
des Druckhebels
22 angebrachte Rolle
30 und eine
ortsfest am Deckel
14 angebrachte Umlenkrolle
32 auf.
Wie in
2A und
2B dargestellt,
läuft ein Zugseil
34 im Wechsel über
diese beiden Rollen
30,
32 Ein Ende
36 des Zugseils
34 ist
dabei fest am Deckel
14 montiert, während das
andere Ende mit einer Schubplatte
38 verbunden ist. Mit
dieser Schubplatte
38 ist wiederum ein Ende der Druckfeder
40 verbunden,
deren anderes Ende im Wesentlichen fixiert ist und einen Angriffspunkt
42 eines
Betätigungselements (nicht dargestellt) der Druckaufbringungseinrichtung
bildet. Dieses Betätigungselement kann zum Beispiel ein Faltenbalg
sein, der über einen Schlauch mit einer Andruckplatte der
Verschlussvorrichtung
15 gekoppelt ist, um mit Hilfe eines
Fluids einen homogen verteilten Druck auf die Verschlussvorrichtung
15 auszuüben,
wie dies beispielsweise in der
europäischen Patentanmeldung
Nr. 07 003 050.7 beschrieben ist. Die vorliegende Erfindung
ist aber natürlich nicht nur auf diese Art von Betätigungselement
beschränkt; zum Beispiel kann auch eine mechanische Kopplung zwischen
der Druckfeder
40 und der Druckaufbringungseinrichtung
realisiert werden, indem beispielsweise die Druckfeder
40 direkt
auf eine Andruckplatte der Verschlussvorrichtung
15 drückt.
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Es
sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Ausrichtung der
Druckfeder 40 nicht auf die in 2A und 2B dargestellte,
im Wesentlichen horizontale Orientierung (d. h. im Wesentlichen
parallel zum Aufnahmebereich) beschränkt ist. Die Druckfeder 40 kann
beispielsweise auch im Wesentlichen vertikal oder in einem beliebigen
Winkel im Deckel 14 angeordnet sein, sofern dies die räumlichen Verhältnisse
zulassen.
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Die
Funktionsweise des wie oben beschrieben aufgebauten Übersetzungsmechanismus
ist wie folgt. Ausgehend von der in 2A dargestellten Stellung
der Komponenten wird das Griffelement 16 am Deckel 14 aus
seiner Zwischenstellung (16') weiter nach unten gedrückt.
Dabei rollt das am Griffelement 16 angebrachte Kugellager 20 auf
der Druckplatte 24 des Druckhebels 22 ab und drückt
den Druckhebel 22 nach unten, der sich dabei um die Schwenkachse 26 dreht.
Durch diese Drehbewegung des Druckhebels 22 wird die an
seinem hinteren Ende angebrachte Rolle 30 mit nach unten
gezogen, wodurch das um diese Rolle 30 laufende Zugseil 34 die
Schubplatte 38 nach hinten (in 2A und 2B)
zieht. Durch die Bewegung der Schubplatte 38 wird die Druckfeder 40 zusammengedrückt
und die so in der Druckfeder 40 gespeicherte Energie gibt diese
an das (nicht dargestellte) Betätigungselement der Druckaufbringungseinrichtung
(zumindest teilweise) weiter.
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Beim
Hochschwenken des Griffelements 16 durch den Benutzer aus
der in 2B veranschaulichten Stellung
laufen die oben beschriebenen Vorgänge in entsprechend
umgekehrter Reihenfolge ab. Insbesondere kehrt dabei die Druckfeder 40 wieder
in ihre entspanntere Ausgangsstellung zurück und der Druckhebel
wird in die in 2A gezeigte Position zurück
gedreht.
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Aufgrund
der relativ großen Längsbewegung der Schubplatte 38 bzw.
des großen Federweges der Druckfeder 40 führen
Wegverluste, die zum Beispiel durch eine Elastizität des
Fluidsystems der Druckaufbringungseinrichtung und/oder durch unterschiedliche
Höhen der Reaktionsgefäße 13 im
Aufnahmebereich 12 des Basiskörpers 10 verursacht
werden, nicht auch zu großen Druckverlusten im Fluidsystem, da
die Wegverluste im Verhältnis zum gesamten Arbeitsweg klein
sind. Stünde der durch den Übersetzungsmechanismus
bereitgestellte große Arbeitshub nicht zur Verfügung,
müsste eine Druckfeder 40 mit einer entsprechend
steileren Kennlinie verwendet werden, wodurch allerdings die beschriebenen
Wegverluste zu einem größeren Kraftund Druckverlust führen
würden. Durch die erfindungsgemäß bewirkte Minimierung
der Kraft- und Druckverluste in der Druckaufbringungseinrichtung
kann ein sicheres Verschließen der Reaktionsgefäße 13 gewährleistet werden.
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Die
Nulllinie der Druckaufbringung wird dabei in einer bevorzugten Ausführungsform
jeweils an die Höhe der eingesetzten Reaktionsgefäße
13 angepasst,
sodass unabhängig von den Höhen der Reaktionsgefäße
13 die
Verschlussvorrichtung
15 im Wesentlichen immer mit dem
gleichen Druck gegen die Reaktionsgefäße anliegt,
um diese sicher zu verschließen. Ein mögliches
System für diese höhenunabhängige Druckaufbringung
ist zum Beispiel in der noch nicht veröffentlichten
EP 07 003 049.9 der Anmelderin
ausführlich erläutert.
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Ein
weiterer Vorteil der als Flaschenzug konzipierten Übersetzungseinrichtung
liegt in der flexiblen räumlichen Anordnung der Komponenten,
beispielsweise von Druckhebel 22 und Druckfeder 40 zueinander.
Zum Beispiel kann die Druckfeder 40 auch im Wesentlich
vertikal in dem Deckel 14 angeordnet werden, um direkt
nach unten auf eine Andruckplatte der Druckaufbringungseinrichtung
zu wirken.
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Alternativ
zu dem Konzept des Flaschenzuges für die Übersetzungseinrichtung
sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung aber auch andere Systeme
wie zum Beispiel Zahnradanordnungen, Getriebe, Hebelanordnungen
und dergleichen sowie Kombinationen der genannten Systeme möglich.
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In
einer speziellen und bereist erprobten Ausführungsform
der Vorrichtung wird bei der Bewegung des Griffelements 16 zwischen
der Zwischenstellung (2A) und der Druckstellung (2B) zum
Beispiel eine Drehbewegung von etwa 50° in eine Längsbewegung
der Schubplatte 38 von etwa 60 mm umgesetzt.
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Es
wird nun anhand von 3 der Mechanismus zum Verriegeln
des Griffelements 16 in seiner Schubstellung bzw. Freigeben
des Griffelements 16 zum Schwenken in seine Druckstellung
erläutert.
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Wie
in 3 dargestellt, ist an einer drehfest mit dem Griffelement 16 angeordneten
bzw. einstückig mit diesem ausgebildeten Steuerscheibe 48, vorzugsweise
im Bereich ihres Außenumfanges, ein Verriegelungsstift 50 als
ein erstes Verriegelungselement ausgebildet, welches in der ersten
Stellung des Griffelements 16 am Deckel 14 in
eine Einkerbung eines Rasthebels 52 als zweites Verriegelungselement eingreift
und so eine Drehung der Steuerscheibe 48 und damit des
Griffelements 16 relativ zum Deckel 14 sperrt.
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Der
Rasthebel 52 ist um eine Drehachse 53 schwenkbar
gelagert. Das der Einkerbung abgewandte Ende des Rasthebels 52 ist über
ein Drehgelenk 55 mit einem als Betätigungselement
dienenden Schieber 54 gekoppelt. An dem dem Drehgelenk 55 abgewandten
Ende dieses Schiebers 54 ist ein Anschlag 56 vorgesehen.
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Selbstverständlich
können das erste und das zweite Verriegelungselement 50, 52 dieses
Mechanismus auch umgekehrt konstruiert sein. Das heißt, an
dem Rasthebel 52 ist ein Verriegelungsstift ausgebildet,
der in eine Einkerbung an der Steuerscheibe 48 des Griffelements 16 eingreifen
kann. Außerdem ist das Paar Verriegelungselemente 50, 52 natürlich nicht
auf die Konstruktion als Verriegelungsstift und Einkerbung beschränkt;
grundsätzlich sind beliebige Arten von ineinander greifenden
Elementen und Gegenelementen denkbar.
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Ferner
ist im Bereich des Außenumfanges der Steuerscheibe 48 am
Deckel 14 ein weiterer Anschlag 58 vorgesehen.
Optional kann an der Steuerscheibe 48 zusätzlich
in dem Bereich bei 59 ein zweiter Stift als weiteres Verriegelungselement
ausgebildet bzw. befestigt sein.
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Die
Funktionsweise des in 3 veranschaulichten Systems
ist wie folgt. Wenn der Deckel 14 mit dem Griffelement 16 in
dessen Schubstellung in seine zweite Stellung verschoben wird (nach rechts
in der Figur) und in dieser Betriebsstellung arretiert, stößt
der Anschlag 56 des Schiebers 54 gegen eine Gehäusekante
oder ein anderes Anschlagelement des Basiskörpers 10.
Hierdurch wird der Schieber 54 zurück geschoben
(nach links in der Figur), wodurch der Rasthebel um die Drehachse 53 so gedreht
wird, dass sein oberes Ende von der Steuerscheibe 48 des
Griffelements 16 weg bewegt wird (nach rechts in der Figur).
Durch diese Bewegung des Rasthebels 52 löst sich
der Verriegelungsstift 50 an der Steuerscheibe 48 des
Griffelements 16 von der Einkerbung im Rasthebel 52.
Die Schwenkbewegung des Griffelements 16 kann somit erst
erfolgen, wenn sich der Deckel 14 in seiner Betriebsstellung befindet
und arretiert ist.
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Ist
der Verriegelungsstift 50 von dem Rasthebel 52 gelöst,
so können sich die Steuerscheibe 48 und damit
auch das Griffelement 16 drehen. Der Drehwinkel des Griffelements 16 (im
Uhrzeigersinn in 3) wird dabei durch ein Anschlagen
des Verriegelungsstiftes 50 der Steuerscheibe 48 an
den Anschlag 58 begrenzt. Diese maximale Drehung entspricht
der zweiten Stellung (Druckstellung) des Griffelements 16.
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Nach
Beendigung der gewünschten Prozessabläufe bzw.
Reaktionen in den Proben der Reaktionsgefäße 13 kann
das Griffelement 16 wieder zurück gedreht werden
(gegen den Uhrzeigersinn in 3). Dabei
greifen die beiden Verriegelungselemente 50 und 52 in
der entsprechenden Drehstellung des Griffelements 16 und
der Steuerscheibe 48 wieder sicher ineinander und verriegeln
das Griffelement 16 in dieser Stellung.
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Um
dieses Verriegeln des Griffelements 16 noch zuverlässiger
zu gewährleisten, ist optional das weitere Verriegelungselement 59 an
der Steuerscheibe 48 vorgesehen. Dieses läuft
bei einer Drehung der Steuerscheibe 48 gegen den Uhrzeigersinn
in 3 gegen den Anschlag 58 am Deckel 14.
Der Anschlag 58 begrenzt somit die Drehbewegung der Steuerscheibe 48 und
damit des Griffelements 16 durch das Zusammenspiel mit
dem ersten Verriegelungselement 50 bzw. dem weiteren Verriegelungselement 59 in
beiden Drehrichtungen.
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Die
Arretierung des Deckels 14 in der Betriebsstellung kann
vorzugsweise erst wieder gelöst werden, wenn das Griffelement 16 in
seiner Schubstellung verriegelt ist. Auf diese Weise wird sichergestellt,
dass der Deckel 14 nur dann verschoben werden kann, wenn
seine Verschlussvorrichtung 15 nicht abgesenkt und seine
Druckaufbringungseinrichtung nicht betätigt ist, sodass
weder diese Deckelkomponenten noch die Reaktionsgefäße 13 in
dem Aufnahmebereich 12 des Basiskörpers 10 durch
eine ungewollte oder falsche Bedienung des Deckels 14 beschädigt
werden können.
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Der
beschriebene Verriegelungsmechanismus erlaubt die komfortable Einhandbedienung
des Deckels 14, da die Verriegelungen und Entriegelungen
von Deckel 14 und Griffelement 16 während
der Verschiebung des Deckels 14 und der Drehung des Griffelements 16 jeweils
automatisch erfolgen und keiner speziellen Betätigung durch
den Benutzer bedürfen.
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Eine
weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
die mit den anderen Merkmalen kombinierbar ist, ist in 4 veranschaulicht.
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In
der Seitenansicht von 4 ist zu erkennen, dass eine
am Fuß des hebelartigen Griffelements 16 vorgesehene
Steuerscheibe 62 mit einem Zwischenrad 64 am Deckel 14 in
Eingriff steht. Dieses Zwischenrad 64 steht wiederum mit
einem Drehdämpfer 66 in Eingriff, der beispielsweise
ein in einem Fluid gelagertes Zahnrad aufweist.
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Der
Drehdämpfer 66 wirkt als Bremse mit einem definierten
Drehmoment gegenüber der Drehbewegung des Griffelements 16.
Durch diese Funktion kann ein ungewolltes, abruptes „Schnellen” des Griffelements 16 zum
Beispiel aufgrund der Vorspannung der Druckfeder 40 von
der Druckstellung zurück in Richtung Ausgangsstellung verhindert
werden.
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Während
der in 4 dargestellte Drehdämpfer 66 in
beiden Drehrichtungen des Griffelements 16 als Bremse wirkt,
kann alternativ auch eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen
werden, welche die Bewegung des Griffelements 16 nur in
der Richtung von seiner Druckstellung in die Zwischenstellung bzw.
die Ausgangsstellung bremst, die umgekehrte Bewegung des Griffelements 16 für
den Benutzer aber nicht erschwert.
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Ein
weiteres vorteilhaftes Merkmal der erfindungsgemäßen
Vorrichtung wird nun anhand der 5A und 5B erläutert.
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5A zeigt
den Deckel 14 in seiner geöffneten Nichtbetriebsstellung
(analog 1A), in der der Aufnahmebereich 12 des
Basiskörpers 10 freigegeben ist, um die Reaktionsgefäße 13 entnehmen bzw.
die Vorrichtung mit Reaktionsgefäßen 13 bestücken
zu können. In dieser Nichtbetriebsstellung kann der Deckel 14 – trotz
seiner Grundkonzeption als verschiebbarer Deckel – ausgehend
von seiner Grundausrichtung, die insbesondere auch seiner Ausrichtung
in der Betriebsstellung entspricht, zu Wartungs- und Reinigungszwecken
in eine Wartungsstellung (siehe 5B) aufgeklappt
werden.
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Zu
diesem Zweck ist der Deckel 14 um eine Schwenkachse 60 in
seinem hinteren unteren Bereich drehbar gelagert. Zum Aufklappen
des Deckels 14 müssen zunächst die beiden
Verriegelungsmechanismen 70 gelöst werden, die
sich beispielsweise im vorderen unteren Bereich des Deckels 14 befinden
und damit für den Benutzer leicht zugänglich sind.
Der Deckel 14 wird dann so weit um die Schwenkachse 60 aufgeklappt,
bis eine entsprechende Stütze 68 einrastet. In
dieser Wartungsstellung des Deckels 14 können
dann die Unterseite des Deckels 14 und dort insbesondere
seine Verschlussvorrichtung 15 gereinigt werden.
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Die
Bewegung des Deckels 14 zwischen seiner Grundausrichtung
(5A) und seiner Wartungsstellung (5B)
sollte vorzugsweise ausschließlich in der Nichtbetriebsstellung
des Deckels 14 (1A, 5A)
möglich sein.
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In
der Darstellung von 5B ist außerdem ein
zwischen dem Basiskörper 10 und dem Deckel 14 verlaufendes
Rollflexkabel 69 erkennbar, das eine flexible elektrische
Verbindung zwischen dem Deckel 14 und dem Basiskörper 10 bildet,
welche aufgrund der Relativbewegung von Deckel und Basiskörper zueinander
von Vorteil ist.
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Bezug
nehmend auf 6 und 7 wird
nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verriegelungsmechanismus 70 näher
beschrieben.
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Der
Verriegelungsmechanismus 70 der Erfindung ist so ausgebildet,
dass der Deckel 14 im Wesentlichen ohne Spiel in seiner
Grundausrichtung verriegelt ist. Auf diese Weise wird verhindert,
dass sich der Deckel 14 in der Betriebsstellung bei einer Betätigung
der Druckaufbringungseinrichtung durch den Druckaufbau etwas anhebt.
Ein Anheben des Deckels 14 bei Betätigung der
Druckaufbringungseinrichtung, wie es bei Verwendung von einfachen Verriegelungsanordnungen
herkömmlicher Vorrichtung auftritt, hätte zur Folge,
dass die gleichmäßige Druckbelastung der Verschlussvorrichtung 15 verloren
gehen kann.
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Im
Fall der Druckaufbringungseinrichtung mit dem oben beschriebenen
Fluidsystem hätte ein solches Anheben außerdem
die Folge, dass mehr Fluid in den Fluidraum oberhalb der Membran
einströmen würde und sich auf diese Weise der
thermische Widerstand zwischen der Membran und der Heizfolie durch
die größere Fluidmenge erhöht. Das heißt,
die Temperatur der den Reaktionsgefäßen zugewandten Membranunterseite,
welche durch ein Temperaturgleichgewicht zwischen der Temperatur
der Heizfolie und der Temperatur eines Heizblocks im Basiskörper bestimmt
wird, ist ohne ausgleichende Maßnahmen, die im Allgemeinen
schwierig durchzuführen sind, nicht mehr auf die gewünschte
Temperatur regelbar.
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Um
während des Betriebs der Vorrichtung Fehler in der Temperierung
durch das Heizelement in oder an der Verschlussvorrichtung 15 und
Druckverluste im Fluidsystem der Druckaufbringungseinrichtung mit
der Folge einer Entspannung der Druckfeder 40 zu vermeiden,
ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein spezieller
Verriegelungsmechanismus vorgesehen, der eine im Wesentlichen spielfreie
Verriegelung des Deckels 14 in der Wirkrichtung der Druckaufbringungseinrichtung
(d. h. üblicherweise in der senkrechten Richtung) erreicht.
Durch diese Maßnahme wird außerdem ein Messen
und Nachregeln der Temperatur der Membranunterseite überflüssig. Außerdem
wirken sich die Temperaturzyklen des Heizblocks im Basiskörper 10 weniger
auf die Temperatur der Membran aus, wenn die Fluidmenge im Fluidraum
klein bleibt.
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Der
spielfreie Verriegelungsmechanismus des Deckels 14 weist
ein erstes Schließelement 71, das im Wesentlichen
parallel zur Ebene des Druckaufnahmebereichs 12 bzw. zur
Grundebene der Grundausrichtung des Deckels 14 verläuft,
und ein zweites Schließelement 73, das über
die Schwenkachse 60 des Deckels 14 mit dem ersten
Schließelement 71 verbunden ist, auf. An dem ersten
Schließelement 71 ist ein Stift 72 als
ein Gegenelement ausgebildet bzw. vorgesehen. Die beiden Schließelemente 71, 73 können
alternativ auch über ein Scharnier miteinander verbunden
sein oder in Bahnen geführt sein.
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Das
freie Ende des zweiten Schließelements 73 trägt
ein Riegelelement 74, das drehbar an dem zweiten Schließelement 73 gelagert
ist. Die Drehung des Riegelelements 74 kann durch den Benutzer
mittels eines von außen zugänglichen Bedienelements 76 erfolgen,
das beispielsweise einstückig mit dem Riegelelement 74 ausgebildet
ist. Das Riegelelement 74 ist durch eine Feder 80,
beispielsweise eine Schenkelfeder oder Drehfeder, in der Verriegelungsrichtung
vorgespannt, wobei die Drehung durch einen Anschlag 78 am
zweiten Schließelement 73 begrenzt ist.
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Der
Verriegelungsmechanismus ist selbstverständlich nicht auf
die in 6 und 7 dargestellten Ausführungsformen
von Riegelelement 74 und Gegenelement 72 beschränkt.
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Die
Funktionsweise dieses in 6 dargestellten Verriegelungsmechanismus
ist in den 7A bis 7D weiter
veranschaulicht.
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Ausgehend
von der aufgeklappten Wartungsstellung des Deckels 14 wird
dieser um die Drehachse 60 nach unten geklappt, wodurch
sich die beiden Schließelemente 71, 73 aufeinander
zu bewegen. Wenn das Riegelelement 74 den Stift 72 am ersten
Schließelement 71 erreicht, wie in 7A gezeigt,
wird das Riegelelement 74 entgegen der Kraft der Feder 80 gedreht
(im Uhrzeigersinn in 7A) und seine Spitze an dem
Stift 72 vorbei geführt (siehe 7B).
Um das „Aufdrehen” des Riegelelements 74 zu
erleichtern, ist die dem Stift 72 zugewandte Seite des
Riegelelements 74 schräg ausgebildet. Dabei ist
diese Kontaktseite des Riegelelements 74 vorzugsweise nicht
tangential zur Drehbewegung des Riegelelements 74 ausgebildet.
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Nun
kann das zweite Schließelement 73 weiter nach
unten bewegt werden, bis die Spitze des Riegelelements 74 unter
den Stift 72 am ersten Schließelement 71 gelangt.
Wie in 7C gezeigt, wird das Riegelelement 74 durch
die Feder 80 dann wieder zurück gedreht (gegen
den Uhrzeigersinn in 7C), um den Stift 72 zu
umgreifen.
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Wie
in der vergrößerten Darstellung von 7D zu
erkennen, ist auch die dem Stift 72 zugewandte Kontaktseite 82 schräg
ausgebildet. Genauer ist die Kontaktseite 82 gegenüber
der Wirkrichtung der Druckaufbringungseinrichtung (im Allgemeinen der Vertikalen)
um einen Winkel 84 geneigt ausgebildet. Dieser Winkel 84 liegt
beispielsweise in einem Bereich von etwa 5° bis etwa 15° und
beträgt zum Beispiel etwa 10°.
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Dieser
Winkel 84 der geneigten Kontaktseite 82 bewirkt
eine Selbsthemmung zwischen dem Riegelelement 74 und dem
Stift, die als Haftreibung einen Widerstand gegen ein „Aufdrehen” des
Riegelelements 74 (im Uhrzeigersinn in den Figuren) bewirkt, wenn
die Druckaufbringungseinrichtung im Deckel 14 betätigt
wird und den Deckel 14 von dem Aufnahmebereich 12 des
Basiskörpers 10 abheben will. Die Verriegelung
kann daher nicht durch eine vertikale Bewegung des Riegelelements 74 aufgrund
einer entsprechenden Bewegung des Deckels 14, sondern nur
durch eine gewollte Drehbewegung des Riegelelements 74 durch
den Benutzer gelöst werden.
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Die
Selbsthemmung zwischen dem Riegelelement 74 und dem Stift 72 kann
neben dem Winkel 84 der Kontaktseite 82 auch durch
eine Materialauswahl und/oder Oberflächenbeschaffenheit
für das Riegelelement 74 und den Stift 72 gezielt
beeinflusst werden. Außerdem kann das Prinzip auch umgekehrt werden,
d. h. der Stift 72 mit einer entsprechend geneigten bzw.
gekrümmten Kontaktseite ausgebildet werden. Ferner sind
natürlich auch beliebige Kombinationen dieser Maßnahmen
denkbar.
-
Um
ein einfaches Verriegeln und ein sicheres Halten der Verriegelung
zu gewährleisten, sollte der Verriegelungsmechanismus vorzugsweise
so konstruiert sein, dass die Kraft, die benötigt wird,
um das Riegelelement 74 vor dem Einschnappen hinter den Stift 72 zu
verdrängen, geringer ist als die Kraft, die notwendig ist,
um die Verriegelung zu öffnen. Dies wird zum Beispiel über
eine geeignete Konstruktion der inneren und äußeren
Kontaktseiten des Riegelelements bewirkt, die zum Beispiel ein spezielles
Winkelverhältnis aufweisen. In einer Ausführungsform beträgt
der Neigungswinkel der äußeren Kontaktseite des
Riegelelements 74 (unten in den Figuren) etwa das Zehnfache
des Neigungswinkels 84 der inneren Kontaktseite 82.
-
- 10
- Basiskörper
- 12
- Aufnahmebereich
- 13
- Reaktionsgefäß
- 14
- Deckel
- 15
- Verschlussvorrichtung
- 16
- Griffelement
- 20
- Lager
- 22
- Druckhebel
- 24
- Druckplatte
- 26
- Schwenkachse
- 30
- Rolle
- 32
- Umlenkrolle
- 34
- Zugseil
- 36
- Befestigung
Zugseil
- 38
- Schubplatte
- 40
- Druckfeder
- 42
- Angriffspunkt
Betätigungselement
- 48
- Steuerscheibe
- 50
- erstes
Verriegelungselement
- 52
- zweites
Verriegelungselement
- 53
- Drehachse
von 52
- 54
- Betätigungsmechanismus
- 55
- Drehgelenk
zwischen 52 und 54
- 56
- Anschlag
an 54
- 58
- Anschlag
- 59
- weiteres
Verriegelungselement
- 60
- Schwenkachse
Deckel
- 62
- Steuerscheibe
- 64
- Zwischenrad
- 66
- Drehdämpfer
- 68
- Stütze
- 69
- Rollflexkabel
- 70
- Verriegelungsmechanismus
- 71
- erstes
Schließelement
- 72
- Gegenelement
- 73
- zweites
Schließelement
- 74
- Riegelelement
- 76
- Bedienelement
- 78
- Anschlag
- 80
- Feder
- 82
- Kontaktseite
- 84
- Winkel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 1013342
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