WO2021213636A1 - Sample container and method for analysing a sample - Google Patents

Sample container and method for analysing a sample Download PDF

Info

Publication number
WO2021213636A1
WO2021213636A1 PCT/EP2020/061078 EP2020061078W WO2021213636A1 WO 2021213636 A1 WO2021213636 A1 WO 2021213636A1 EP 2020061078 W EP2020061078 W EP 2020061078W WO 2021213636 A1 WO2021213636 A1 WO 2021213636A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sample
section
closure element
closure
housing
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/061078
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Harald Quintel
Original Assignee
Hombrechtikon Systems Engineering Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hombrechtikon Systems Engineering Ag filed Critical Hombrechtikon Systems Engineering Ag
Priority to PCT/EP2020/061078 priority Critical patent/WO2021213636A1/en
Publication of WO2021213636A1 publication Critical patent/WO2021213636A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/508Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above
    • B01L3/5082Test tubes per se
    • B01L3/50825Closing or opening means, corks, bungs
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03Cuvette constructions
    • G01N21/0303Optical path conditioning in cuvettes, e.g. windows; adapted optical elements or systems; path modifying or adjustment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06Fluid handling related problems
    • B01L2200/0689Sealing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/04Closures and closing means
    • B01L2300/046Function or devices integrated in the closure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L9/00Supporting devices; Holding devices
    • B01L9/06Test-tube stands; Test-tube holders
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03Cuvette constructions
    • G01N21/0303Optical path conditioning in cuvettes, e.g. windows; adapted optical elements or systems; path modifying or adjustment
    • G01N2021/0307Insert part in cell
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N2021/6482Sample cells, cuvettes

Definitions

  • the invention relates to a method for analyzing a sample in a container device, as well as a sample container for receiving a sample according to the preambles of the independent claims.
  • sample containers are used in particular in the context of biotechnological methods in order to process a biological sample or a biological material such as, for example, samples containing nucleic acids. They are used, for example, to reproduce nucleic acids in vitro within the scope of amplification reactions such as a polymerase chain reaction (PCR).
  • PCR polymerase chain reaction
  • the sample containers serve to hold the sample comprising the nucleic acid.
  • sample containers are known from the prior art, which are regularly used as single-use products in the context of appropriate biotechnological processes such as PCR.
  • the sample containers are first filled with the sample, then sealed airtight and finally fed to the PCR process.
  • High demands are made on the sealing of the sample containers.
  • the sample containers must be reliably and tightly closed so that the result of the PCR process is not impaired by the inadvertent entry or exit of sample material.
  • a large number of sample containers are regularly used as part of a PCR process, which must be filled and sealed for this purpose. This should therefore be done as automatically as possible.
  • the sample containers must be inexpensive to manufacture especially because they are needed in large numbers and are used as single-use products.
  • a generic sample container in which one end of a cylindrical housing which forms a sample space is provided with a circular opening which extends into the sample space in the form of a channel.
  • the opening channel tapers shortly before the transition into the sample space and thereby forms a sealing seat for a spherical closure element. After the closure element has been placed on the seal seat, it is fixed by means of a closure plug.
  • the sample container known from EP 0449425 A2 is not only relatively complex and therefore expensive, but can also only be closed automatically with relatively great effort.
  • a generic sample container is also known from EP 2 683 485 A1, in which a housing of the sample container forms a sample space for receiving a sample and has at least one opening. The opening is closed by means of a spherical closure element.
  • the object of the invention is therefore to provide a method for analyzing a sample and a sample container which avoid the disadvantageous effects known from the prior art.
  • the object is achieved by a method for analyzing a sample and a sample container for carrying out a method according to the invention with the features of the independent claims.
  • a method for analyzing a sample in a container device comprises the provision of the container device, which container device comprises a closure element and a sample container.
  • a sample space for receiving the sample is formed in a housing of the sample container and the housing has at least one opening.
  • the housing also comprises a sample section and a closure section arranged between the opening and the sample section.
  • the sample space is arranged in the sample section.
  • the sample arranged in the sample space is irradiated by means of primary radiation from a radiation source.
  • a secondary radiation originating from the sample is detected by means of a detector.
  • the method according to the invention is characterized in that the closure element is arranged on, in particular in, the closure section and is optically transparent in such a way that the primary radiation and / or the secondary radiation can be emitted through the closure element.
  • the radiation source is arranged in relation to the closure element in such a way that the primary radiation is radiated from the radiation source through the closure element onto the sample and / or the detector is arranged in relation to the closure element in such a way that the secondary radiation from the sample through the closure element is blasted / reaches the detector.
  • sample can be understood in particular as a fluid sample which comprises a liquid with substances such as biomolecules (including DNA, RNA, nucleic acids, proteins, cells and cell components, monomers) or other chemical substances.
  • biomolecules including DNA, RNA, nucleic acids, proteins, cells and cell components, monomers
  • a liquid can be a suitable solvent in the context of the invention.
  • the method according to the invention can in particular be a PCR method (polymerase chain reaction) in which DNA is replicated (in vitro) in the sample space according to the invention. Enzymes (DNA polymerase) can be used for this.
  • optically transparent means that the closure element is permeable to electromagnetic waves / radiation, in particular to electromagnetic waves / radiation in the UV / Vis range and / or NIR range (i.e. in particular translucent), particularly preferably for primary radiation and / or secondary radiation.
  • the closure element according to the invention is thus permeable to the primary radiation and / or secondary radiation in such a way that an analysis of the sample can be carried out (particularly preferably translucent for primary radiation and / or secondary radiation).
  • the closure element can be optically transparent (translucent) in such a way that the closure element is permeable to electromagnetic radiation in the UV / Vis range, in particular in the range of 180-1000 nm, in particular in the range of 365-720 nm.
  • the closure element consists particularly preferably of an optical glass, in particular borosilicate glass or of a polymer, in particular an amorphous polymer, in particular a plastic such as polycarbonate, polymethyl methacrylate or cyclo-olefin (co) polymer, or of a crystalline material, in particular such as calcium fluoride or sapphire .
  • an optical glass in particular borosilicate glass or of a polymer, in particular an amorphous polymer, in particular a plastic such as polycarbonate, polymethyl methacrylate or cyclo-olefin (co) polymer, or of a crystalline material, in particular such as calcium fluoride or sapphire .
  • the housing is designed to be optically transparent at least in a section of the closure section and / or the sample section so that it can penetrate (largely) undisturbed Housing is made possible.
  • the closure element according to the invention has in particular no or only minor inhomogeneities, low absorption of the primary radiation and / or secondary radiation and low interactions with the primary radiation and / or secondary radiation.
  • closure elements of the prior art are mostly optically anisotropic and, due to mechanical stresses and inhomogeneities in the material of the closure element, there is a dispersion of the primary radiation and / or Secondary radiation too great to carry out an optical analysis of the sample through the closure element.
  • the method according to the invention can also include steps in which the sample is introduced into the sample space and, after the sample has been introduced into the sample space, the closure element is arranged on the closure section in such a way that the sample space is closed by the closure element, preferably tightly closed (e.g. for biotechnological processes).
  • a calibration measurement can be carried out before the sample is introduced into the sample space.
  • the radiation source can be arranged in relation to / on the sample section in such a way that the primary radiation is radiated from the radiation source through the closure element onto the sample (in this case the detector is preferably arranged on the closure element).
  • the detector can be, for example, a diode, in particular a silicon photodiode, an APD (Avelanche photodiode), or a photoelectron multiplier.
  • a laser, a deuterium lamp, a tungsten lamp, a halogen lamp, a mercury vapor lamp and / or an LED can be used as the radiation source.
  • the primary radiation can be coupled into the closure element via a glass fiber. It is preferred here that the radiation source generates primary radiation in the UV / Vis range, in particular in the range from 180-1000 nm, in particular in the range from 365-720 nm.
  • luminescence spectroscopy is an important analysis method in which the emission light (secondary radiation), which is generated on the basis of photon absorption by the biomolecules, is evaluated.
  • fluorescent chemical groups can also be attached to large biomolecules by means of fluorescent marking, which then serve as markers for this biomolecule.
  • Fluorescence is to be understood as the short-term, spontaneous emission of light, which occurs when an electronic The excited system returns to a state of lower energy. Fluorescence is a form of luminescence in which the excitation occurs through the absorption of photons (photoluminescence). In formal terms, fluorescence represents the reversal of the adsorption of light, in which excited electronic states are deactivated by re-emission of the excitation energy as radiation. The change in wavelength caused by the loss of energy is called the Stokes shift.
  • the concentration of the fluid samples plays a role in further processing, which can be easily determined in particular by fluorescence analysis (in particular fluorescence spectroscopy).
  • fluorescence analysis in particular fluorescence spectroscopy.
  • a fluorescence analysis of the sample is therefore carried out (e.g. fluorescence analysis in a PCR method).
  • the detector and the radiation source can be integrated into a detection device.
  • the detection device can also comprise a multiplicity of detectors and / or radiation sources.
  • the radiation sources can emit different wavelengths or wavelength ranges as primary radiation. Particularly preferred is the use of two radiation sources, which are designed as a first radiation source (preferably first LED) with a first wavelength (e.g. 450-490nm) and a second radiation source (preferably second LED) with a second wavelength (e.g. 600-630nm) are.
  • the detection device can be a spectrometer, in particular a photometer, in particular a fluorometer / fluorescence photometer.
  • the fluorometer measures the parameters of the fluorescence of the sample: intensity and wavelength distribution of the emission spectrum (of the secondary radiation) after excitation by the primary radiation.
  • Fluorescence spectroscopy is particularly preferably used as the measuring principle in the context of the invention, with the radiation source Primary radiation generated in the UV / Vis range and / or NIR range and the fluorescence emission (secondary radiation) of the fluid sample is detected by means of the detector.
  • the analysis of the sample / the method according to the invention can also be carried out in a laboratory machine.
  • the closure element can be a spherical closure element.
  • the closure element can be designed as an optical lens, in particular a spherical lens.
  • the optical lens has a low dispersion and little or no inhomogeneity in the refractive index.
  • the lens as the closure element enables the primary radiation to be focused on the sample and / or the secondary radiation to be focused on the detector. In this way, in particular, an optical structure during the analysis of the sample can also be simplified.
  • the closure element is an optical lens
  • the closure element is arranged on the closure area and in particular the detector and / or the radiation source is arranged in relation to the closure element in such a way that a primary focus of the primary radiation is in the sample and / or a secondary focus of the secondary radiation is in the detector .
  • the focusing of divergent light is also made possible with the spherical lens as the shutter element.
  • the focal length of the ball lens is determined by the refractive index and the diameter and is therefore easy to determine.
  • the focal point of the ball lens (when it is embedded in air) is very close to the interface.
  • the ball lens is particularly suitable for biotechnological / biochemical processes in which small amounts of sample are analyzed in small containers, whereby the focal point near the interface of the ball lens is very advantageous.
  • Ball lenses with a diameter of 2-10mm, particularly preferably 4-5mm can be used.
  • the container device can be designed so that a first expansion of the closure element exceeds a second expansion in at least a part of the closure section only to such an extent that the closure element is in contact with the housing in such a way that the closure element has a circumference of the first expansion the closure section can be fixed in a force-locking manner. It is of course advantageous here if a shape of the opening (and also that of the closure section) corresponds to a shape of the closure element. The closure element is therefore in contact with the housing.
  • a one-piece closure can be formed through the direct contact of the closure element with the housing.
  • a diameter of the ball lens can only exceed a diameter in at least part of the closure section to such an extent that the ball lens is in contact with the housing in such a way that the largest circumference of the ball lens can be positively fixed in the closure section .
  • the opening is a circular opening and, in particular, the closure area is cylindrical.
  • a projection can be formed between the closure section and the sample section which reduces an opening cross section of the sample section compared to an opening cross section in the closure section.
  • a further projection can be formed between the closure section and the opening which reduces an opening cross section of the opening (in particular an opening area with an inlet chamfer) compared to the opening cross section of the closure section.
  • the opening cross-section in the area of the further projection can be larger than the opening cross-section in the area of the lead.
  • a fixation of the closure element can in particular be achieved in that the closure element is clamped in the closure area of the housing of the sample container according to the invention in such a way that not only a good sealing effect but also a process-reliable fixation can be achieved. An additional sealing plug for fixation is not necessary.
  • the (second or further) projection is formed between the closure section and the opening.
  • a projection which can be formed for example (closed) ring-shaped or also by one or more, preferably ring-shaped, individual projections arranged next to one another, can in particular serve as a safety stop to prevent the closure element from being accidentally released from the closure section, for example as a result of an unexpectedly high increase in pressure in the sample space, which can be caused, for example, by heating during the PCR process.
  • the closure element can - if necessary after a slight displacement within the closure section - be supported on the projection, whereby a secure and especially tight Closing the sample container can be achieved. Since the (second or further) projection has to be passed by the closure element when the sample container is closed, it can be provided that it is dimensioned so that the closure element is introduced into the closure section while exerting a defined press-in force that is not so high should that this leads to damage to the closure element or the housing of the sample container as a result of excessive deformation, but greater than the maximum force to be expected, based on an increase in pressure in the sample space.
  • the opening cross section in the area of the (second) projection is larger than in the area of the first projection. It can thereby be achieved that the force which is applied to press the closure element into the closure section is sufficiently high that the closure element passes the second projection, but is not so high that it can also pass the first projection.
  • the housing can be tubular and the opening can be arranged at one (longitudinally axial) end of the housing.
  • the housing can be designed to taper to a point at a second end.
  • the housing can be designed with a smaller wall thickness in the area of the tapering end than in at least a second area of the sample space.
  • the tapering end can be designed to be optically transparent, since this is preferably used to receive the sample.
  • the thinnest possible wall thickness of the housing in particular in the sample area, can simplify the examination of the sample by means of optical methods, while a thicker wall thickness, in particular in a dead space of the sample space that is not filled with the sample, allows evaporation through the can avoid or reduce housing preferably made of plastic.
  • the housing can comprise a shoulder on a housing side facing away from the sample space in such a way that a support surface is formed for the sample container.
  • the forces that are applied to press in the closure element can be supported on a holder carrying the sample container via this support surface.
  • the support surface can be formed at a point on the housing that is in the vicinity of the closure section. In this way it can be avoided that the forces are transmitted via other sections of the housing, which may be designed with smaller wall thicknesses and thus more sensitive (in particular the wall of the housing surrounding the sample space).
  • the housing can be provided with a predetermined breaking point in order to enable the sample container to be opened easily after use.
  • the housing can be divided at the predetermined breaking point by a defined force.
  • Such a type of opening is particularly suitable for sample containers that are only intended to be used once (disposable sample container).
  • An advantage of this embodiment of the sample container according to the invention can in particular be that the process of opening can be less complex than removing the closure element fixed in the closure section, which, however, is also possible.
  • a predetermined breaking point there is also the possibility of designing the housing in two parts, with the two parts being connectable to one another, for example, via a plug-in or snap-in connection. To open the closed sample container, the housing can then be opened again at this connection point.
  • the sample container can also be opened by pushing the closure element into the sample space.
  • the sample space should have a larger cross-sectional area than the closure element, at least in one section, in order to be able to empty the sample space.
  • the choice of materials and the dimensions of the closure element and the housing in the area of the closure section can be made in a targeted manner with regard to the desired deformation behavior.
  • a closure element that is soft compared to the housing (which thus deforms significantly more than the housing) can have advantages in terms of the sealing effect. However, this advantage may have disadvantages if the closure element is designed as a lens, since the deformation affects the focusing and focal point.
  • a closure element that is hard compared to the housing on the other hand, can be handled well during insertion and does not show any change in focus due to deformation, but it can entail the risk of overstretching the housing (right into the plastic area).
  • the sample container comprises a housing in which a sample space for receiving the sample is formed and which has at least one opening, the housing comprising a sample section and a closure section arranged between the opening and the sample section, the sample space being arranged in the sample section and a closure element can be arranged on, in particular in, the closure section in such a way that the sample space can be closed by the closure element.
  • the sample container is characterized in that the closure element is an optically transparent closure element.
  • the container device comprises the sample container and the closure element, the closure element being arranged in particular on the closure section.
  • FIG. 1 shows a container device according to the invention
  • FIG. 2 shows a detail of the container device from FIG. 1 in a sectional side view
  • FIG. 3 shows the introduction of the closure element into the sample container according to FIGS. 1 and 2 by means of a plunger
  • FIG. 11 shows a device for closing the container device.
  • 1 shows a container device 100 according to the invention with a sample container 1 and a closure element 8 in a first embodiment.
  • the sample container 1 comprises a housing 2 in which a sample space 5 is formed.
  • the sample 7 is arranged in the sample space 5.
  • the housing 2 also has an opening 10.
  • the housing 2 includes a
  • the sample space 5 is arranged in the sample section 4 and the closure element 8 is arranged on / in the closure section 3 in such a way that the sample space 5 is closed by the closure element 3.
  • the closure element 8 is an optically transparent closure element 8, so that the closure element is permeable to electromagnetic waves / radiation, in particular to electromagnetic waves / radiation in the UV / Vis range.
  • the sample 7 is particularly preferably a fluid sample 7 which comprises biomolecules (including DNA) and a suitable solvent.
  • the sample section 4 of the housing 2 comprises a largely cylindrical jacket surface 41, which jacket surface only includes a slight conical taper 42 at the lower end of the housing 2. The housing 2 is therefore tapered and is thus designed to taper to a point in the broader sense.
  • the sample section 4 can be at least partially made of an (optically) transparent material so that a method according to the invention can be carried out in the sample container 1 with irradiation through the housing (in particular as part of a biotechnological method, such as a PCR process) .
  • the housing 2 On the outside between the closure section 3 and the sample section 4, the housing 2 forms a shoulder 6 which serves as a support surface via which the housing 2 can be supported on a sample container carrier 27 (as shown in FIG. 2).
  • the closure element 8 according to FIG. 2 is designed as an optically transparent, spherical closure element.
  • a closure effect ie both the sealing and the fixing of the closure element 8 in the closure section 3, is achieved in that the largest outside diameter of the closure element 8 is slightly larger than the diameter of the closure section 3 (at least one diameter in a part of the closure section 3), so that the closure element 8 is fixed in a clamping manner in the closure section 3.
  • the housing is initially provided with an inlet bevel 9 (opening area) which has a relatively large opening cross-section (relative to the outer diameter of the closure element 8) (largest diameter: e.g. 4, 5 mm).
  • the inlet bevel 9 facilitates the central attachment of the closure element 8 (largest diameter: for example 4.1 mm to 4.2 mm).
  • the inlet bevel 9 merges into a first annular projection 13 which has the opening cross section (diameter: for example 3.7 mm) in relation to the opening cross section in the
  • the rest of the closure section (diameter: for example approx. 4.0 mm) is reduced in size.
  • To introduce the closure element 8 into the closure section it is loaded with a force which is coaxial or parallel to the longitudinal axis of the housing 2, specifically in the direction of the sample section 4 of the housing 2.
  • the force is so high that there is a deformation of both the housing 2 in the area of the closure section 3 and the closure element 8 itself, which enables the closure element 8 to pass the first projection 13 and be pushed from the opening into the closure section 3 will.
  • the closure element 8 is fixed in a force-locking manner, ie clamped, due to its larger (maximum) diameter compared to the diameter of the closure section 3.
  • the forces are achieved by a (largely elastic) deformation of the housing 2 in the area of the closure section 3 and of the closure element 8.
  • the first projection 13, which has to be passed by the closure element 8 when it is introduced into the closure section 3, serves on the one hand as an end stop which prevents the closure element 8 from developing in the event of excess pressure within the closed sample space 5, for example due to heating in the frame a biotechnological process, such as a PCR process, is pushed out of the closure section 3 and the sample container 1 opens unintentionally. Furthermore, this projection 13 is used to generate a characteristic force curve when inserting the closure element 8, by means of which an actual insertion of the closure element 8 into the closure section 3 can be detected (in the manner of a latching).
  • the transition from the closure section 3 to the sample section 4 of the housing 2 is designed as an annular shoulder. This shoulder represents a second projection 12 which serves as an end stop for the closure element 8 and thus delimits the closure section 3 on the side of the sample space 5.
  • FIG. 3 shows the use of a plunger 23 (in two embodiments) in order to push the closure element 8 into the closure section 3.
  • the illustrated closure element 8 is a spherical closure element 8.
  • closure element 8 by means of the plunger 23, also works in an equivalent manner with an optically transparent closure element of a different shape, which is configured, for example, in the shape of a lens or cuboid.
  • a shape of the opening and also the closure section
  • a shape of the closure element preferably corresponds to a shape of the closure element in order to achieve a sealing effect when the corresponding closure element is introduced.
  • a first expansion of the closure element should in particular be selected so that it exceeds a second expansion of the closure section in at least a part of the closure section, but only to an extent that allows the closure element to be introduced into the closure section so far that the force-fit fixation is achieved by a contact of the largest circumference of the closure element comprising area with the closure section.
  • FIGS. 4 and 5 show a sample container 1 in a further embodiment, in which it is provided to open it again in that the closure element 8 is pressed completely into the sample space 5 up to the closed end by means of a plunger 23.
  • the fluid sample 7 displaced in the process can flow off via a bypass channel 14 introduced into the wall of the housing 2 on one side and can thus be removed from the sample container 1.
  • 6 shows a sample container 1 in which the housing 2 is provided with a varying wall thickness in a partial area of the sample section. In the area of the sample space that receives the sample, the housing 2 has the smallest possible wall thickness of, for example, 0.2 to 0.3 mm. A small wall thickness simplifies the examination of the sample by means of the method according to the invention for optical analysis of the sample.
  • the wall thickness is made thicker (e.g. twice as thick, e.g. 0.4 to 0.6 mm), which not only increases the mechanical stability of the housing 2 can be increased, but in particular evaporation of the sample through the housing 2 can also be reduced.
  • FIGS. 7 to 10 show a container device 100 according to the invention, in which the method according to the invention is carried out.
  • the sample 7 arranged in the sample space 5 is irradiated by means of a primary radiation 21 from a radiation source 20 and a secondary radiation 31 originating from the sample 7 is detected by means of a detector 30.
  • the secondary radiation 31 is an electromagnetic secondary radiation 31 emitted by the sample, which secondary radiation 31 is induced by an interaction of the primary radiation 21 with the sample.
  • the primary radiation and secondary radiation are electromagnetic waves / radiation in the UV / Vis range and / or NIR range (in particular in the range from 180-1000 nm, in particular in the range from 365-720 nm).
  • the closure element 8 is arranged on the sample container 1 and is optically transparent in such a way that the primary radiation 21 and / or the secondary radiation 31 can be emitted through the closure element 8.
  • the primary radiation 21 is radiated onto the sample 7 through the closure element 8.
  • the secondary radiation 31 is detected by means of the detector 30, which is arranged on the sample region 4 to record the secondary radiation 31.
  • the closure element 8 is designed as a cuboid which is largely transparent to the primary radiation 21 (i.e. optically transparent) so that the primary radiation can reach the sample 7 through the closure element 8 without hindrance.
  • the closure element 8 is designed as a spherical lens which is not only largely transparent to the primary radiation 21, but also focuses the primary radiation 21 onto the sample 7.
  • the radiation source 20 is arranged on the sample section 5 in such a way that the primary radiation 21 is radiated from the radiation source 20 through the housing 2 onto the sample 7.
  • the detector 30 is arranged in relation to the closure element 8 in such a way that the secondary radiation 31 from the sample
  • the closure element 8 is designed as a spherical lens so that the secondary radiation 31 is focused on the detector 30.
  • the primary radiation 21 is radiated through the closure element 8 onto the sample 7.
  • the detector 30 is such with respect to the closure element
  • the closure element 8 is designed as a spherical lens, so that the primary radiation 21 is focused in the sample 7 and the secondary radiation 31 is focused on the detector 30.
  • detector 30 and radiation source 20 are integrated into a detection device which is arranged “above” the closure element 8.
  • a fluorescence analysis is carried out on sample 7.
  • the spherical lens not only provides a particularly suitable closure for sealing biotechnological processes such as PCR, but the optical properties of the spherical lens can simplify the optical structure and the arrangement during the analysis of the sample. Particularly in the case of container arrays, it is very complex to measure each sample individually, since the containers have to be separated before irradiation and analysis in order to enable a suitable measurement setup. Due to the optically transparent closure element, the detector and the radiation source can be arranged much more flexibly. In particular in the embodiment according to FIG. 10, since both irradiation and detection take place from above (from one direction).
  • FIG. 11 shows a device for closing a sample container 1 according to the invention with a closing element 8, as is already known from the prior art WO2012 / 123376 A1.
  • the movements of the two tappets 23, 23a are coupled to one another.
  • a bolt 40 which is resiliently mounted in a section of the tappet 13, engages in a corresponding opening in the tappet 23a.
  • the movement of the ram 23 is thus transmitted to the ram 23a.
  • the plunger 23 itself is constructed in several parts and comprises a plunger element 41, which is mounted axially displaceably in the lower end of a base body 32 of the plunger 23.
  • the plunger element 41 is connected to a threaded pin 33, which is part of a force-limiting unit, via a central bore with an internal thread.
  • the force limiting unit also includes a spring 34 (cylindrical helical spring) which is pretensioned by two contact plates 35.
  • the pretensioning forces are supported via a contact between the upper contact plate 35 and an annular projection of the plunger element 41 on corresponding contact surfaces of the base body 32.
  • the preload of the helical spring can be changed via the screw-in depth of the threaded bolt 33 into the plunger element 41, and thus a limit value for the force exerted by the plunger element 41 on the closure element 8 can be set.
  • the tappet stroke is (partially) compensated by the tappet element 23 retreating.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Optical Measuring Cells (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for analysing a sample (7) in a container device (100), comprising the following steps: providing the container device (100) having a closure element (8) and a sample container (1), wherein a sample chamber (5) for receiving a sample (7) is formed in a housing (2) of the sample container (1) and the housing (2) has at least one opening (10), wherein the housing (2) has a sample section (4) and a closure section (3) arranged between the opening (2) and the sample section (4), and the sample chamber (5) is arranged in the sample section (4); irradiating the sample (7) arranged in the sample chamber (5) by means of primary radiation (21) from a radiation source (20); and detecting secondary radiation (31) coming from the sample (7) by means of a detector (3); characterised in that the closure element (8) is arranged on the sample container (1) and is optically transparent in such a way that the primary radiation (21) and/or the secondary radiation (31) can be irradiated through the closure element (8), wherein the radiation source (20) is arranged in relation to the closure element (8) in such a way that the primary radiation (21) is irradiated from the radiation source (20), through the closure element (8) and onto the sample (7) and/or the detector (30) is arranged in relation to the closure element (8) in such a way that the secondary radiation (31) is irradiated from the sample (7), through the closure element (7) to the detector (30).

Description

Probenbehältnis und Verfahren zur Analyse einer Probe Sample container and method for analyzing a sample
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Analyse einer Probe in einer Behältervorrichtung, sowie ein Probenbehältnis zur Aufnahme einer Probe gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche. The invention relates to a method for analyzing a sample in a container device, as well as a sample container for receiving a sample according to the preambles of the independent claims.
Derartige Probenbehältnisse finden insbesondere im Rahmen von biotechnologischen Verfahren Anwendung, um eine biologische Probe beziehungsweise ein biologisches Material wie beispielsweise Nukleinsäuren enthaltende Proben zu prozessieren. Sie werden beispielsweise dazu benutzt, im Rahmen von Amplifikationsreaktionen wie beispielsweise einer Polymerasekettenreaktion ( Polymerase Chain Reaction", PCR) Nukleinsäuren in vitro zu vervielfältigen. Die Probenbehältnisse dienen dabei der Aufnahme der die Nukleinsäure umfassenden Probe. Such sample containers are used in particular in the context of biotechnological methods in order to process a biological sample or a biological material such as, for example, samples containing nucleic acids. They are used, for example, to reproduce nucleic acids in vitro within the scope of amplification reactions such as a polymerase chain reaction (PCR). The sample containers serve to hold the sample comprising the nucleic acid.
Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl unterschiedlicher Probenbehältnisse bekannt, die im Rahmen von entsprechenden biotechnologischen Verfahren wie beispielsweise der PCR regelmässig als Einwegprodukte verwendet werden. Die Probenbehältnisse werden dabei zunächst mit der Probe befüllt, dann luftdicht verschlossen und schliesslich dem PCR-Prozess zugeführt. An das Verschliessen der Probenbehältnisse werden dabei hohe Anforderungen gestellt. Zum einen müssen die Probenbehältnisse zuverlässig dicht verschlossen werden, um das Ergebnis des PCR-Prozesses nicht durch den ungewollten Ein- oder Austritt von Probenmaterial zu beeinträchtigen. Zum anderen werden im Rahmen eines PCR-Prozesses regelmässig eine Vielzahl von Probenbehältnissen verwendet, die hierzu befüllt und verschlossen werden müssen. Dies sollte daher möglichst automatisiert erfolgen. Weiterhin müssen die Probenbehältnisse kostengünstig herstellbar sein, insbesondere weil sie in grosser Anzahl benötigt werden und als Einwegprodukte zum Einsatz kommen. Aus der EP 0 449 425 A2 ist ein gattungsgemässes Probenbehältnis bekannt, bei dem ein Ende eines zylindrischen Gehäuses, das einen Probenraum ausbildet, mit einer kreisförmigen Öffnung versehen ist, die sich kanalförmig in den Probenraum erstreckt. Der Öffnungskanal verjüngt sich kurz vor dem Übergang in den Probenraum und bildet dadurch einen Dichtungssitz für ein kugelförmiges Verschlusselement aus. Nach dem Aufsetzen des Verschlusselements auf den Dichtungssitz wird dieses mittels eines Verschlussstopfens fixiert. Das aus der EP 0449425 A2 bekannte Probenbehältnis ist als dreiteiliges System nicht nur relativ aufwendig und somit teuer, sondern auch nur unter relativ grossem Aufwand automatisiert verschliessbar. A large number of different sample containers are known from the prior art, which are regularly used as single-use products in the context of appropriate biotechnological processes such as PCR. The sample containers are first filled with the sample, then sealed airtight and finally fed to the PCR process. High demands are made on the sealing of the sample containers. On the one hand, the sample containers must be reliably and tightly closed so that the result of the PCR process is not impaired by the inadvertent entry or exit of sample material. On the other hand, a large number of sample containers are regularly used as part of a PCR process, which must be filled and sealed for this purpose. This should therefore be done as automatically as possible. Furthermore, the sample containers must be inexpensive to manufacture especially because they are needed in large numbers and are used as single-use products. From EP 0 449 425 A2 a generic sample container is known in which one end of a cylindrical housing which forms a sample space is provided with a circular opening which extends into the sample space in the form of a channel. The opening channel tapers shortly before the transition into the sample space and thereby forms a sealing seat for a spherical closure element. After the closure element has been placed on the seal seat, it is fixed by means of a closure plug. As a three-part system, the sample container known from EP 0449425 A2 is not only relatively complex and therefore expensive, but can also only be closed automatically with relatively great effort.
Auch aus der EP 2 683 485 A1 ist ein gattungsgemässes Probenbehältnis bekannt, bei dem ein Gehäuse des Probenbehältnisses einen Probenraum zur Aufnahme einer Probe ausbildet und zumindest eine Öffnung aufweist. Hierbei ist die Öffnung mittels eines kugelförmigen Verschlusselementes verschlossen.A generic sample container is also known from EP 2 683 485 A1, in which a housing of the sample container forms a sample space for receiving a sample and has at least one opening. The opening is closed by means of a spherical closure element.
Auch wenn das Probenbehältnis mit seinem kugelförmigen Verschlusselement viele Vorteile, insbesondere bei PCR-Prozessen liefert, ist eine an den Probenbehältnis durchführbare Analyse der Probe im Probenraum jedoch wenig flexibel und auf einen aufwendigen Aufbau beschränkt. Even if the sample container with its spherical closure element provides many advantages, especially in PCR processes, an analysis of the sample in the sample space that can be carried out on the sample container is not very flexible and limited to a complex structure.
Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Verfahren zur Analyse einer Probe und ein Probenbehältnis bereitzustellen, welche die aus dem Stand der Technik bekannten nachteiligen Wirkungen vermeiden. The object of the invention is therefore to provide a method for analyzing a sample and a sample container which avoid the disadvantageous effects known from the prior art.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Analyse einer Probe und ein Probenbehältnis zur Durchführung eines erfindungsgemässen Verfahrens mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. The object is achieved by a method for analyzing a sample and a sample container for carrying out a method according to the invention with the features of the independent claims.
Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung. Erfindungsgemäss wird ein Verfahren zur Analyse einer Probe in einer Behältervorrichtung vorgeschlagen. Das erfindungsgemässe Verfahren umfasst das Bereitstellen der Behältervorrichtung, welche Behältervorrichtung ein Verschlusselement und ein Probenbehältnis umfasst. In einem Gehäuse des Probenbehältnisses ist dabei ein Probenraum zur Aufnahme der Probe ausgebildet und das Gehäuse weist zumindest eine Öffnung auf. Das Gehäuse umfasst ausserdem einen Probenabschnitt und einen zwischen der Öffnung und Probenabschnitt angeordneten Verschlussabschnitt. Der Probenraum ist im Probenabschnitt angeordnet. Die im Probenraum angeordnete Probe wird mittels einer Primärstrahlung von einer Strahlungsquelle bestrahlt. Eine von der Probe stammende Sekundärstrahlung wird mittels eines Detektors detektiert. The dependent claims relate to particularly advantageous embodiments of the invention. According to the invention, a method for analyzing a sample in a container device is proposed. The method according to the invention comprises the provision of the container device, which container device comprises a closure element and a sample container. A sample space for receiving the sample is formed in a housing of the sample container and the housing has at least one opening. The housing also comprises a sample section and a closure section arranged between the opening and the sample section. The sample space is arranged in the sample section. The sample arranged in the sample space is irradiated by means of primary radiation from a radiation source. A secondary radiation originating from the sample is detected by means of a detector.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement derart am, insbesondere im, Verschlussabschnitt angeordnet ist und derart optisch transparent ist, dass die Primärstrahlung und / oder die Sekundärstrahlung durch das Verschlusselement gestrahlt werden kann. Hierbei wird die Strahlungsquelle derart im Bezug zu dem Verschlusselement angeordnet, dass die Primärstrahlung von der Strahlungsquelle durch das Verschlusselement auf die Probe gestrahlt wird und / oder der Detektor wird derart in Bezug auf das Verschlusselement angeordnet, dass die Sekundärstrahlung von der Probe durch das Verschlusselement zu dem Detektor gestrahlt wird / gelangt. The method according to the invention is characterized in that the closure element is arranged on, in particular in, the closure section and is optically transparent in such a way that the primary radiation and / or the secondary radiation can be emitted through the closure element. Here, the radiation source is arranged in relation to the closure element in such a way that the primary radiation is radiated from the radiation source through the closure element onto the sample and / or the detector is arranged in relation to the closure element in such a way that the secondary radiation from the sample through the closure element is blasted / reaches the detector.
Im Rahmen dieser Erfindung kann unter dem Begriff «Probe» insbesondere eine fluide Probe verstanden werden, welche eine Flüssigkeit mit Substanzen wie Biomolekülen (unter anderem DNS, RNS, Nukleinsäuren, Proteine, Zellen und Zellbestandteile, Monomere) oder anderen chemischen Substanzen umfasst.In the context of this invention, the term “sample” can be understood in particular as a fluid sample which comprises a liquid with substances such as biomolecules (including DNA, RNA, nucleic acids, proteins, cells and cell components, monomers) or other chemical substances.
Eine Flüssigkeit kann im Rahmen der Erfindung ein geeignetes Lösungsmittel sein. Das erfindungsgemässe Verfahren kann hierbei insbesondere ein PCR- Verfahren sein (Polymerase-Kettenreaktion) bei welchem DNS in dem erfindungsgemässen Probenraum (in vitro) vervielfältigt wird. Dazu können Enzyme (DNA-Polymerase) verwendet werden. lm Rahmen der Erfindung bedeutet optisch transparent, dass das Verschlusselement durchlässig für elektromagnetische Wellen / Strahlung ist, insbesondere für elektromagnetische Wellen / Strahlung im UV/Vis-Bereich und / oder NIR-Bereich (also insbesondere transluzent ist), besonders bevorzugt für die Primärstrahlung und / oder Sekundärstrahlung. Das erfindungsgemässe Verschlusselement ist also derart durchlässig für die Primärstrahlung und / oder Sekundärstrahlung, dass eine Analyse der Probe durchführbar ist (besonders bevorzugt transluzent für Primärstrahlung und / oder Sekundärstrahlung). Im speziellen kann das Verschlusselement derart optisch transparent (transluzent) sein, dass das Verschlusselement für elektromagnetische Strahlung im UV/Vis- Bereich, insbesondere im Bereich von 180-1000 nm, im speziellen im Bereich von 365-720nm durchlässig ist. Hierfür besteht das Verschlusselement besonders bevorzugt aus einem optischen Glas, insbesondere Borsilikatglas oder aus einem Polymer, insbesondere einem amorphen Polymer im speziellen einem Kunststoff wie Polycarbonat, Polymethylmethacrylat oder Cyclo-Olefin- (Co)polymer oder aus einem kristallinen Material, insbesondere wie Calciumfluorid oder Saphir. A liquid can be a suitable solvent in the context of the invention. The method according to the invention can in particular be a PCR method (polymerase chain reaction) in which DNA is replicated (in vitro) in the sample space according to the invention. Enzymes (DNA polymerase) can be used for this. In the context of the invention, optically transparent means that the closure element is permeable to electromagnetic waves / radiation, in particular to electromagnetic waves / radiation in the UV / Vis range and / or NIR range (i.e. in particular translucent), particularly preferably for primary radiation and / or secondary radiation. The closure element according to the invention is thus permeable to the primary radiation and / or secondary radiation in such a way that an analysis of the sample can be carried out (particularly preferably translucent for primary radiation and / or secondary radiation). In particular, the closure element can be optically transparent (translucent) in such a way that the closure element is permeable to electromagnetic radiation in the UV / Vis range, in particular in the range of 180-1000 nm, in particular in the range of 365-720 nm. For this purpose, the closure element consists particularly preferably of an optical glass, in particular borosilicate glass or of a polymer, in particular an amorphous polymer, in particular a plastic such as polycarbonate, polymethyl methacrylate or cyclo-olefin (co) polymer, or of a crystalline material, in particular such as calcium fluoride or sapphire .
Strahlt die Primärstrahlung und / oder Sekundärstrahlung auf ihrem Strahlenweg von Strahlungsquelle zur Probe oder von der Probe zum Detektor durch das Gehäuse, ist das Gehäuse zumindest in einem Abschnitt des Verschlussabschnitts und/oder des Probenabschnitts optisch transparent ausgestaltet, sodass ein (weitgehend) ungestörtes durchdringen des Gehäuses ermöglicht wird. If the primary radiation and / or secondary radiation radiates through the housing on its beam path from the radiation source to the sample or from the sample to the detector, the housing is designed to be optically transparent at least in a section of the closure section and / or the sample section so that it can penetrate (largely) undisturbed Housing is made possible.
Im Gegensatz zu den Verschlusselementen des Standes der Technik weist das erfindungsgemässe Verschlusselement insbesondere keine oder nur geringe Inhomogenitäten, geringe Absorption der Primärstrahlung und / oder Sekundärstrahlung und geringe Wechselwirkungen mit der Primärstrahlung und / oder Sekundärstrahlung auf. In contrast to the closure elements of the prior art, the closure element according to the invention has in particular no or only minor inhomogeneities, low absorption of the primary radiation and / or secondary radiation and low interactions with the primary radiation and / or secondary radiation.
Die Verschlusselemente des Standes der Technik sind meist optisch anisotrop und durch mechanische Spannungen und Inhomogenitäten im Material des Verschlusselementes, ist eine Dispersion der Primärstrahlung und / oder Sekundärstrahlung zu gross, um eine optische Analyse der Probe durch das Verschlusselement durchzuführen. The closure elements of the prior art are mostly optically anisotropic and, due to mechanical stresses and inhomogeneities in the material of the closure element, there is a dispersion of the primary radiation and / or Secondary radiation too great to carry out an optical analysis of the sample through the closure element.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann ausserdem Schritte umfassen, bei welchen die Probe in den Probenraum eingebracht wird und das Verschlusselementes nach dem Einbringen der Probe in den Probenraum am Verschlussabschnitt derart angeordnet wird, dass der Probenraum durch das Verschlusselement verschlossen wird, bevorzugt dicht verschlossen wird (z.B. für biotechnologische Verfahren). The method according to the invention can also include steps in which the sample is introduced into the sample space and, after the sample has been introduced into the sample space, the closure element is arranged on the closure section in such a way that the sample space is closed by the closure element, preferably tightly closed (e.g. for biotechnological processes).
In Ausführung der Erfindung kann vor dem Einbringen der Probe in den Probenraum eine Eichmessung durchgeführt werden. Ausserdem kann die Strahlungsquelle derart in Bezug auf den / an dem Probenabschnitt angeordnet werden, dass die Primärstrahlung von der Strahlungsquelle durch das Verschlusselement auf die Probe gestrahlt wird (hierbei ist der Detektor bevorzugt am Verschlusselement angeordnet). In an embodiment of the invention, a calibration measurement can be carried out before the sample is introduced into the sample space. In addition, the radiation source can be arranged in relation to / on the sample section in such a way that the primary radiation is radiated from the radiation source through the closure element onto the sample (in this case the detector is preferably arranged on the closure element).
Der Detektor kann zum Beispiel eine Diode, insbesondere eine Silizium- Photodiode, eine APD (Avelanche-Photodiode), oder ein Photoelektronenvervielfacher sein. Als Strahlungsquelle können unter anderem ein Laser, eine Deuteriumlampe, eine Wolframlampe, eine Halogenlampe, eine Quecksilber-Dampf Lampe und / oder eine LED verwendet werden. Ausserdem kann die Primärstrahlung über eine Glasfaser in das Verschlusselement eingekoppelt werden. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Strahlungsquelle eine Primärstrahlung im UV/Vis-Bereich, insbesondere im Bereich von 180-1000 nm, im speziellen im Bereich von 365-720nm erzeugt. The detector can be, for example, a diode, in particular a silicon photodiode, an APD (Avelanche photodiode), or a photoelectron multiplier. A laser, a deuterium lamp, a tungsten lamp, a halogen lamp, a mercury vapor lamp and / or an LED can be used as the radiation source. In addition, the primary radiation can be coupled into the closure element via a glass fiber. It is preferred here that the radiation source generates primary radiation in the UV / Vis range, in particular in the range from 180-1000 nm, in particular in the range from 365-720 nm.
Insbesondere bei Biomolekülen ist die Lumineszenz Spektroskopie eine wichtige Analysemethode, bei welcher das Emissionslicht (Sekundärstrahlung), welches auf Basis einer Photonenabsorption der Biomoleküle entsteht, ausgewertet wird. An grosse Biomoleküle können hierfür auch durch eine Fluoreszenzmarkierung fluoreszierende chemische Gruppen angehängt werden, die dann als Marker für dieses Biomolekül dienen. Unter Fluoreszenz ist dabei die kurzzeitige, spontane Emission von Licht zu verstehen, welche bei einem Übergang eines elektronisch angeregten Systems zurück in einen Zustand niedrigerer Energie erfolgt. Fluoreszenz ist also eine Form der Lumineszenz, bei der die Anregung durch Absorption von Photonen (Photolumineszenz) erfolgt. Formal stellt die Fluoreszenz somit die Umkehr der Adsorption von Licht dar, bei welcher eine Desaktivierung angeregter Elektronenzustände durch Re-Emission der Anregungsenergie als Strahlung erfolgt. Die durch den Energieverlust entstehende Wellenlängenänderung wird Stokes Shift genannt. Particularly in the case of biomolecules, luminescence spectroscopy is an important analysis method in which the emission light (secondary radiation), which is generated on the basis of photon absorption by the biomolecules, is evaluated. For this purpose, fluorescent chemical groups can also be attached to large biomolecules by means of fluorescent marking, which then serve as markers for this biomolecule. Fluorescence is to be understood as the short-term, spontaneous emission of light, which occurs when an electronic The excited system returns to a state of lower energy. Fluorescence is a form of luminescence in which the excitation occurs through the absorption of photons (photoluminescence). In formal terms, fluorescence represents the reversal of the adsorption of light, in which excited electronic states are deactivated by re-emission of the excitation energy as radiation. The change in wavelength caused by the loss of energy is called the Stokes shift.
Bei vielen Prozessen spielt insbesondere die Konzentration der fluiden Proben (also der relevanten Moleküle in Lösung) für die weitere Verarbeitung eine Rolle, welche insbesondere durch die Fluoreszenz-Analyse (insbesondere Fluoreszenz- Spektroskopie) einfach zu bestimmen ist. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird deshalb eine Fluoreszenz-Analyse der Probe durchgeführt (z.B. Fluoreszent-Analyse bei einem PCR-Verfahren). In many processes, the concentration of the fluid samples (ie the relevant molecules in solution) plays a role in further processing, which can be easily determined in particular by fluorescence analysis (in particular fluorescence spectroscopy). In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, a fluorescence analysis of the sample is therefore carried out (e.g. fluorescence analysis in a PCR method).
In Ausführung der Erfindung können der Detektor und die Strahlungsquelle in eine Detektionsvorrichtung integriert sein. In der Praxis kann die Detektionsvorrichtung auch eine Vielzahl von Detektoren und / oder Strahlungsquellen umfassen. Die Strahlungsquellen können dabei verschiedene Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche als Primärstrahlung ausstrahlen. Besonders bevorzugt ist hierbei die Verwendung von zwei Strahlungsquellen, welche als eine erste Strahlungsquelle (vorzugsweise erste LED) mit einer ersten Wellenlänge (z.B. 450-490nm) und eine zweite Strahlungsquelle (vorzugsweise zweite LED) mit einer zweiten Wellenlänge (z.B. 600-630nm) ausgestaltet sind.In an embodiment of the invention, the detector and the radiation source can be integrated into a detection device. In practice, the detection device can also comprise a multiplicity of detectors and / or radiation sources. The radiation sources can emit different wavelengths or wavelength ranges as primary radiation. Particularly preferred is the use of two radiation sources, which are designed as a first radiation source (preferably first LED) with a first wavelength (e.g. 450-490nm) and a second radiation source (preferably second LED) with a second wavelength (e.g. 600-630nm) are.
Die Detektionsvorrichtung kann ein Spektrometer, insbesondere ein Photometer, im speziellen ein Fluorometer / Fluoreszenzphotometer sein. Das Fluorometer misst die Parameter der Fluoreszenz der Probe: Intensität und Wellenlängenverteilung des Emissionsspektrums (der Sekundärstrahlung) nach Anregung durch die Primärstrahlung. The detection device can be a spectrometer, in particular a photometer, in particular a fluorometer / fluorescence photometer. The fluorometer measures the parameters of the fluorescence of the sample: intensity and wavelength distribution of the emission spectrum (of the secondary radiation) after excitation by the primary radiation.
Als Messprinzip wird im Rahmen der Erfindung besonders bevorzugt die Fluoreszenz-Spektroskopie verwendet, wobei die Strahlungsquelle Primärstrahlung im UV/Vis-Bereich und / oder NIR-Bereich erzeugt und die Fluoreszenzemission (Sekundärstrahlung) der fluiden Probe mittels des Detektors erfasst wird. In der Praxis kann die Analyse der Probe / das erfindungsgemässe Verfahren auch in einem Laborautomaten durchgeführt werden. Fluorescence spectroscopy is particularly preferably used as the measuring principle in the context of the invention, with the radiation source Primary radiation generated in the UV / Vis range and / or NIR range and the fluorescence emission (secondary radiation) of the fluid sample is detected by means of the detector. In practice, the analysis of the sample / the method according to the invention can also be carried out in a laboratory machine.
In der Praxis kann das Verschlusselement ein kugelförmiges Verschlusselement sein. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das Verschlusselement als eine optische Linse, insbesondere eine Kugellinse ausgestaltet sein. In practice, the closure element can be a spherical closure element. In a particularly preferred exemplary embodiment, the closure element can be designed as an optical lens, in particular a spherical lens.
Hierbei weist die optische Linse im Gegensatz zu den Verschlusselementen des Standes der Technik eine geringe Dispersion sowie keine oder nur geringe Inhomogenitäten des Brechungsindexes auf. Durch die Linse als Verschlusselement wird dabei eine Fokussierung der Primärstrahlung auf die Probe und / oder eine Fokussierung der Sekundärstrahlung auf den Detektor ermöglicht. Hierdurch kann insbesondere auch ein optischer Aufbau bei der Analyse der Probe vereinfacht werden. In contrast to the closure elements of the prior art, the optical lens has a low dispersion and little or no inhomogeneity in the refractive index. The lens as the closure element enables the primary radiation to be focused on the sample and / or the secondary radiation to be focused on the detector. In this way, in particular, an optical structure during the analysis of the sample can also be simplified.
Ist das Verschlusselement eine optische Linse, wird das Verschlusselement derart am Verschlussbereich angeordnet und insbesondere der Detektor und / oder die Strahlungsquelle derart in Bezug auf das Verschlusselement angeordnet, dass ein Primärbrennpunkt der Primärstrahlung in der Probe liegt und / oder ein Sekundärbrennpunkt der Sekundärstrahlung im Detektor liegt.If the closure element is an optical lens, the closure element is arranged on the closure area and in particular the detector and / or the radiation source is arranged in relation to the closure element in such a way that a primary focus of the primary radiation is in the sample and / or a secondary focus of the secondary radiation is in the detector .
Auch mit der Kugellinse als Verschlusselement wird die Fokussierung von divergentem Licht ermöglicht. Durch den Brechungsindex und den Durchmesser ist die Brennweite der Kugellinse festgelegt und somit einfach zu bestimmen. In der Regel liegt der Brennpunkt der Kugellinse (wenn sie in Luft eingebettet ist) sehr nahe an der Grenzfläche. Somit eignet sich die Kugellinse insbesondere für biotechnologische / biochemische Verfahren bei welchen kleine Probenmengen in kleinen Behältern analysiert werden, wodurch der Brennpunkt nahe der Grenzfläche der Kugellinse sehr vorteilhaft ist. Hierfür können insbesondere Kugellinsen mit einem Durchmesser von 2-10mm, besonders bevorzugt 4-5mm verwendet werden. The focusing of divergent light is also made possible with the spherical lens as the shutter element. The focal length of the ball lens is determined by the refractive index and the diameter and is therefore easy to determine. Usually the focal point of the ball lens (when it is embedded in air) is very close to the interface. Thus, the ball lens is particularly suitable for biotechnological / biochemical processes in which small amounts of sample are analyzed in small containers, whereby the focal point near the interface of the ball lens is very advantageous. For this purpose, in particular Ball lenses with a diameter of 2-10mm, particularly preferably 4-5mm, can be used.
In der Praxis kann die Behältervorrichtung ausgestaltet sein, sodass eine erste Ausdehnung des Verschlusselementes eine zweite Ausdehnung in zumindest einem Teil des Verschlussabschnitts nur so weit übersteigt, dass das Verschlusselement derart in Kontakt mit dem Gehäuse ist, dass das Verschlusselement mit einem Umfang der ersten Ausdehnung in dem Verschlussabschnitt kraftschlüssig fixierbar ist. Hierbei ist es selbstverständlich vorteilhaft, wenn eine Form der Öffnung (und auch die des Verschlussabschnitts) zu einer Form des Verschlusselementes korrespondiert. Das Verschlusselement ist also in Kontakt mit dem Gehäuse. Durch den direkten Kontakt des Verschlusselements mit dem Gehäuse kann ein einteiliger Verschluss ausgebildet werden. In practice, the container device can be designed so that a first expansion of the closure element exceeds a second expansion in at least a part of the closure section only to such an extent that the closure element is in contact with the housing in such a way that the closure element has a circumference of the first expansion the closure section can be fixed in a force-locking manner. It is of course advantageous here if a shape of the opening (and also that of the closure section) corresponds to a shape of the closure element. The closure element is therefore in contact with the housing. A one-piece closure can be formed through the direct contact of the closure element with the housing.
Ist das Verschlusselement dabei als Kugellinse ausgestaltet, kann ein Durchmesser der Kugellinse einen Durchmesser in zumindest einem Teil des Verschlussabschnitts nur so weit übersteigt, dass die Kugellinse derart in Kontakt mit dem Gehäuse ist, dass die Kugellinse mit ihrem grössten Umfang in dem Verschlussabschnitt kraftschlüssig fixierbar ist. Hier ist es vorteilhaft, wenn die Öffnung eine kreisförmige Öffnung ist und insbesondere der Verschlussbereich zylindrisch ist. Dadurch wird unabhängig von der tatsächlichen Position des Verschlusselements in dem Verschlussabschnitt stets eine im Wesentlichen gleich hohe kraftschlüssige Fixierung und Dichtwirkung erreicht. If the closure element is designed as a ball lens, a diameter of the ball lens can only exceed a diameter in at least part of the closure section to such an extent that the ball lens is in contact with the housing in such a way that the largest circumference of the ball lens can be positively fixed in the closure section . It is advantageous here if the opening is a circular opening and, in particular, the closure area is cylindrical. As a result, regardless of the actual position of the closure element in the closure section, an essentially equally high frictional fixing and sealing effect is always achieved.
In Ausführung der Erfindung kann zwischen dem Verschlussabschnitt und dem Probenabschnitt ein Vorsprung ausgebildet sein, der einen Öffnungsquerschnitt des Probenabschnitts gegenüber einem Öffnungsquerschnitt im Verschlussabschnitt verkleinert. Ausserdem kann zwischen dem Verschlussabschnitt und der Öffnung ein weiterer Vorsprung ausgebildet sein, der einen Öffnungsquerschnitt der Öffnung (insbesondere eines Öffnungsbereichs mit Einlassfase) gegenüber dem Öffnungsquerschnitt des Verschlussabschnittes verkleinert. Dabei kann der Öffnungsquerschnitt im Bereich des weiteren Vorsprungs grösser als der Öffnungsquerschnitt im Bereich des Vorsprungs sein. Durch die Ausbildung eines einteiligen Verschlusselements und die Ausgestaltung des Gehäuses mit dem (ersten) Vorsprung kann eine kostengünstige Herstellung des Probenbehältnisses mit Verschlusselement erreicht werden, das mit relativ geringem Aufwand automatisiert verschliessbar ist, wobei eine zuverlässige Dichtwirkung vorliegt. Der (erste) Vorsprung kann als Endanschlag dienen, der verhindert, dass das Verschlusselement beim Einbringen über den Verschlussabschnitt hinaus in den Probenraum gedrückt wird. In an embodiment of the invention, a projection can be formed between the closure section and the sample section which reduces an opening cross section of the sample section compared to an opening cross section in the closure section. In addition, a further projection can be formed between the closure section and the opening which reduces an opening cross section of the opening (in particular an opening area with an inlet chamfer) compared to the opening cross section of the closure section. The opening cross-section in the area of the further projection can be larger than the opening cross-section in the area of the lead. The formation of a one-piece closure element and the design of the housing with the (first) projection make it possible to achieve inexpensive production of the sample container with closure element, which can be closed automatically with relatively little effort, with a reliable sealing effect. The (first) projection can serve as an end stop which prevents the closure element from being pressed beyond the closure section into the sample space when it is introduced.
Eine Fixierung des Verschlusselements kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass das Verschlusselement so in den Verschlussbereich des Gehäuses des erfindungsgemässen Probenbehältnisses geklemmt wird, das nicht nur eine gute Dichtwirkung, sondern auch eine prozesssichere Fixierung erreicht werden kann. Ein zusätzlicher Verschlussstopfen zur Fixierung ist nicht notwendig. A fixation of the closure element can in particular be achieved in that the closure element is clamped in the closure area of the housing of the sample container according to the invention in such a way that not only a good sealing effect but also a process-reliable fixation can be achieved. An additional sealing plug for fixation is not necessary.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Probenbehältnisses kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Verschlussabschnitt und der Öffnung der (zweiter bzw. weiterer) Vorsprung ausgebildet ist. Ein solcher Vorsprung, der beispielsweise (geschlossen) ringförmig oder auch durch einen oder mehrere, vorzugsweise ringförmig, nebeneinander angeordnete Einzelvorsprünge ausgebildet werden kann, kann insbesondere dazu dienen, als Sicherungsanschlag ein ungewolltes Lösen des Verschlusselements aus dem Verschlussabschnitt, beispielsweise in Folge einer unerwartet hohen Druckerhöhung in dem Probenraum, die beispielsweise durch ein Erwärmen im Rahmen des PCR-Prozesses begründet sein kann, zu verhindern. Sollte die Druckerhöhung innerhalb des Probenraums so gross werden, dass die kraftschlüssige Verbindung des in dem Verschlussabschnitt gehaltenen Verschlusselements überwunden wird, so kann sich das Verschlusselement - gegebenenfalls nach einer geringfügigen Verschiebung innerhalb des Verschlussabschnitts - an dem Vorsprung abstützen, wodurch weiterhin ein sicheres und insbesondere dichtes Verschliessen des Probenbehältnisses erreicht werden kann. Da der (zweite bzw. weitere) Vorsprung beim Verschliessen des Probenbehältnisses von dem Verschlusselement passiert werden muss, kann vorgesehen sein, diesen so zu dimensionieren, dass das Einbringen des Verschlusselements in den Verschlussabschnitt unter Ausübung einer definierten Einpresskraft erfolgt, die nicht so hoch bemessen sein sollte, dass dies zu einer Beschädigung des Verschlusselements oder des Gehäuses des Probenbehältnisses in Folge einer zu grossen Deformation kommt, jedoch grösser als die maximal zu erwartende, in einer Druckerhöhung im Probenraum begründete Kraft. Es ist vorzugsweise auch vorgesehen, dass der Öffnungsquerschnitt im Bereich des (zweiten) Vorsprungs grösser als im Bereich des ersten Vorsprungs ist. Dadurch kann erreicht werden, dass die Kraft, die zum Einpressen des Verschlusselements in den Verschlussabschnitt aufgebracht wird, ausreichend hoch ist, dass das Verschlusselement den zweiten Vorsprung passiert, jedoch nicht so hoch ist, dass dieses auch den ersten Vorsprung passieren kann. In a preferred embodiment of the sample container according to the invention it can be provided that the (second or further) projection is formed between the closure section and the opening. Such a projection, which can be formed for example (closed) ring-shaped or also by one or more, preferably ring-shaped, individual projections arranged next to one another, can in particular serve as a safety stop to prevent the closure element from being accidentally released from the closure section, for example as a result of an unexpectedly high increase in pressure in the sample space, which can be caused, for example, by heating during the PCR process. Should the pressure increase within the sample space become so great that the non-positive connection of the closure element held in the closure section is overcome, the closure element can - if necessary after a slight displacement within the closure section - be supported on the projection, whereby a secure and especially tight Closing the sample container can be achieved. Since the (second or further) projection has to be passed by the closure element when the sample container is closed, it can be provided that it is dimensioned so that the closure element is introduced into the closure section while exerting a defined press-in force that is not so high should that this leads to damage to the closure element or the housing of the sample container as a result of excessive deformation, but greater than the maximum force to be expected, based on an increase in pressure in the sample space. It is preferably also provided that the opening cross section in the area of the (second) projection is larger than in the area of the first projection. It can thereby be achieved that the force which is applied to press the closure element into the closure section is sufficiently high that the closure element passes the second projection, but is not so high that it can also pass the first projection.
Prinzipiell kann das Gehäuse rohrförmig ausgebildet sein und die Öffnung an einem (längsaxialen) Ende des Gehäuses angeordnet sein. Dabei kann das Gehäuse an einem zweiten Ende spitz zulaufend ausgebildet sein. Hierdurch können auch sehr geringe Probenmengen gut in dem Probenraum konzentriert werden, was die Durchführung des biotechnologischen Verfahrens, wie beispielsweise eines PCR-Prozesses erleichtern kann. Ausserdem kann das Gehäuse in dem Bereich des spitz zulaufenden Endes mit einer geringeren Wandstärke als in zumindest einem zweiten Bereich des Probenraums ausgestaltet sein. Insbesondere das spitz zulaufende Ende kann dabei optisch transparent ausgebildet sein, da dieses vorzugsweise der Aufnahme der Probe dient. In principle, the housing can be tubular and the opening can be arranged at one (longitudinally axial) end of the housing. The housing can be designed to taper to a point at a second end. As a result, even very small amounts of sample can be concentrated well in the sample space, which can facilitate the implementation of the biotechnological process, such as a PCR process, for example. In addition, the housing can be designed with a smaller wall thickness in the area of the tapering end than in at least a second area of the sample space. In particular, the tapering end can be designed to be optically transparent, since this is preferably used to receive the sample.
Eine möglichst dünne Wandstärke des Gehäuses, insbesondere im Probenbereich kann die Untersuchung der Probe mittels optischer Methoden vereinfachen, während eine dickere Wandstärke, insbesondere in einem Totraum des Probenraums, der nicht mit der Probe befüllt ist, eine Evaporation durch das vorzugsweise aus Kunststoff gefertigte Gehäuse vermeiden oder vermindern kann. The thinnest possible wall thickness of the housing, in particular in the sample area, can simplify the examination of the sample by means of optical methods, while a thicker wall thickness, in particular in a dead space of the sample space that is not filled with the sample, allows evaporation through the can avoid or reduce housing preferably made of plastic.
In der Praxis kann das Gehäuse derart auf einer dem Probenraum abgewandten Gehäuseseite einen Absatz umfassen, dass eine Auflagefläche für das Probenbehältnis ausgebildet wird. Über diese Auflagefläche können die Kräfte, die zum Einpressen des Verschlusselements aufgebracht werden (typischerweise bis 60 N bis 130 N und maximal 250 N), an einer das Probenbehältnis tragenden Halterung abgestützt werden. Insbesondere kann die Auflagefläche an einer Stelle des Gehäuses ausgebildet sein, die sich in der Nähe des Verschlussabschnitts befindet. Dadurch kann vermieden werden, dass die Kräfte über andere Abschnitte des Gehäuses, die gegebenenfalls mit geringeren Wandstärken und somit empfindlicher ausgebildet sind (insbesondere die den Probenraum umgebende Wand des Gehäuses), übertragen werden.In practice, the housing can comprise a shoulder on a housing side facing away from the sample space in such a way that a support surface is formed for the sample container. The forces that are applied to press in the closure element (typically up to 60 N to 130 N and a maximum of 250 N) can be supported on a holder carrying the sample container via this support surface. In particular, the support surface can be formed at a point on the housing that is in the vicinity of the closure section. In this way it can be avoided that the forces are transmitted via other sections of the housing, which may be designed with smaller wall thicknesses and thus more sensitive (in particular the wall of the housing surrounding the sample space).
Das Gehäuse kann mit einer Sollbruchstelle versehen sein, um ein einfaches Öffnen des Probenbehältnisses nach der Verwendung zu ermöglichen. An der Sollbruchstelle kann das Gehäuse so durch eine definierte Krafteinwirkung zerteilt werden. Eine solche Art der Öffnung eignet sich insbesondere für solche Probenbehältnisse, die lediglich einmal verwendet werden sollen (Einweg- Probenbehältnis). Ein Vorteil dieser Ausgestaltung des erfindungsgemässen Probenbehältnisses kann insbesondere darin liegen, dass der Prozess des Öffnens weniger aufwendig sein kann als ein Entfernen des in dem Verschlussabschnitt fixierten Verschlusselements, was jedoch ebenfalls möglich ist. Anstelle einer Sollbruchstelle besteht auch die Möglichkeit, das Gehäuse zweiteilig auszubilden, wobei die beiden Teile beispielsweise über eine Steck oder Rastverbindung miteinander verbindbar sind. Zum Öffnen des verschlossenen Probenbehältnisses kann das Gehäuse an dieser Verbindungsstelle dann wieder geöffnet werden. The housing can be provided with a predetermined breaking point in order to enable the sample container to be opened easily after use. The housing can be divided at the predetermined breaking point by a defined force. Such a type of opening is particularly suitable for sample containers that are only intended to be used once (disposable sample container). An advantage of this embodiment of the sample container according to the invention can in particular be that the process of opening can be less complex than removing the closure element fixed in the closure section, which, however, is also possible. Instead of a predetermined breaking point, there is also the possibility of designing the housing in two parts, with the two parts being connectable to one another, for example, via a plug-in or snap-in connection. To open the closed sample container, the housing can then be opened again at this connection point.
Das Probenbehältnis kann auch geöffnet werden, indem das Verschlusselement in den Probenraum gestossen wird. Der Probenraum sollte hierzu zumindest in einem Abschnitt eine grössere Querschnittsfläche als das Verschlusselement aufweisen, um den Probenraum leeren zu können. Die Wahl der Werkstoffe sowie der Abmessungen des Verschlusselements und des Gehäuses im Bereich des Verschlussabschnitts kann gezielt hinsichtlich des gewünschten Deformationsverhaltens erfolgen. Eine im Vergleich zu dem Gehäuse weiches Verschlusselement (die sich somit deutlich mehr verformt als das Gehäuse) kann Vorteile bei der Dichtwirkung haben. Diesem Vorteil stehen jedoch gegebenenfalls Nachteile, wenn das Verschlusselement als Linse ausgestaltet ist, da die Deformation die Fokussierung und Brennpunkt beeinflussen. Eine im Vergleich zum Gehäuse hartes Verschlusselement lässt sich dagegen gut beim Einbringen handhaben und weist keine Änderung der Fokussierung aufgrund von Deformation auf, kann jedoch das Risiko einer Überdehnung des Gehäuses (bis in den plastischen Bereich hinein) mit sich bringen. The sample container can also be opened by pushing the closure element into the sample space. For this purpose, the sample space should have a larger cross-sectional area than the closure element, at least in one section, in order to be able to empty the sample space. The choice of materials and the dimensions of the closure element and the housing in the area of the closure section can be made in a targeted manner with regard to the desired deformation behavior. A closure element that is soft compared to the housing (which thus deforms significantly more than the housing) can have advantages in terms of the sealing effect. However, this advantage may have disadvantages if the closure element is designed as a lens, since the deformation affects the focusing and focal point. A closure element that is hard compared to the housing, on the other hand, can be handled well during insertion and does not show any change in focus due to deformation, but it can entail the risk of overstretching the housing (right into the plastic area).
Erfindungsgemäss wird weiter ein Probenbehältnis zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens vorgeschlagen. Wie vorangehend bereits beschrieben umfasst das Probenbehältnis ein Gehäuse, in welchem ein Probenraum zur Aufnahme der Probe ausgebildet ist und welches zumindest eine Öffnung aufweist, wobei das Gehäuse einen Probenabschnitt und einen zwischen der Öffnung und dem Probenabschnitt angeordneten Verschlussabschnitt umfasst, wobei der Probenraum im Probenabschnitt angeordnet ist, und ein Verschlusselement derart am, insbesondere im, Verschlussabschnitt anordnenbar ist, dass der Probenraum durch das Verschlusselement verschliessbar ist. Das Probenbehältnis ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement ein optisch transparentes Verschlusselement ist. Die Behältervorrichtung umfasst das Probenbehältnis und das Verschlusselement, wobei das Verschlusselement insbesondere am Verschlussabschnitt angeordnet ist. According to the invention, a sample container for carrying out the method according to the invention is also proposed. As already described above, the sample container comprises a housing in which a sample space for receiving the sample is formed and which has at least one opening, the housing comprising a sample section and a closure section arranged between the opening and the sample section, the sample space being arranged in the sample section and a closure element can be arranged on, in particular in, the closure section in such a way that the sample space can be closed by the closure element. The sample container is characterized in that the closure element is an optically transparent closure element. The container device comprises the sample container and the closure element, the closure element being arranged in particular on the closure section.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawings. The drawings show:
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Behältervorrichtung; Fig. 2 einen Ausschnitt der Behältervorrichtung der Fig. 1 in einer geschnittenen Seitenansicht; 1 shows a container device according to the invention; FIG. 2 shows a detail of the container device from FIG. 1 in a sectional side view; FIG.
Fig. 3 das Einbringen des Verschlusselements in das Probenbehältnis gemäss den Fig. 1 und 2 mittels eines Stössels; 3 shows the introduction of the closure element into the sample container according to FIGS. 1 and 2 by means of a plunger;
Fig. 4 und 5 das Öffnen der Behältervorrichtung mittels eines Stössels; Fig.6 ein erfindungsgemässes Probenbehältnis; Fig. 7-10 eine Behältervorrichtung bei welcher das erfindungsgemässe Verfahren durchgeführt wird; 4 and 5 the opening of the container device by means of a ram; 6 shows a sample container according to the invention; 7-10 a container device in which the method according to the invention is carried out;
Fig. 11 eine Vorrichtung zum Verschliessen der Behältervorrichtung. Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Behältervorrichtung 100 mit einem Probenbehältnis 1 und einem Verschlusselement 8 in einer ersten Ausführungsform. 11 shows a device for closing the container device. 1 shows a container device 100 according to the invention with a sample container 1 and a closure element 8 in a first embodiment.
Das Probenbehältnis 1 umfasst ein Gehäuse 2, in welchem ein Probenraum 5 ausgebildet ist. In dem Probenraum 5 ist die Probe 7 angeordnet. Das Gehäuse 2 weist weiterhin eine Öffnung 10 auf. Das Gehäuse 2 umfasst einenThe sample container 1 comprises a housing 2 in which a sample space 5 is formed. The sample 7 is arranged in the sample space 5. The housing 2 also has an opening 10. The housing 2 includes a
Probenabschnitt 4 und einen zwischen der Öffnung 10 dem Probenabschnitt 4 angeordneten Verschlussabschnitt 3. Sample section 4 and a closure section 3 arranged between the opening 10 and the sample section 4.
Der Probenraum 5 ist dabei im Probenabschnitt 4 angeordnet und das Verschlusselement 8 ist derart am / im Verschlussabschnitt 3 angeordnet, dass der Probenraum 5 durch das Verschlusselement 3 verschlossen ist. The sample space 5 is arranged in the sample section 4 and the closure element 8 is arranged on / in the closure section 3 in such a way that the sample space 5 is closed by the closure element 3.
Hierbei ist das Verschlusselement 8 ein optisch transparentes Verschlusselement 8, sodass das Verschlusselement durchlässig für elektromagnetische Wellen / Strahlung ist, insbesondere für elektromagnetische Wellen / Strahlung im UV/Vis- Bereich. Besonders bevorzugt ist die Probe 7 eine fluide Probe 7, welche Biomoleküle (unter anderem DNS) und ein geeignetes Lösungsmittel umfasst. Der Probenabschnitt 4 des Gehäuses 2 umfasst eine weitgehend zylindrische Mantelfläche 41 , welche Mantelfläche lediglich eine geringe konische Verjüngung 42 am unteren Ende des Gehäuses 2 umfasst. Das Gehäuse 2 verjüngt sich also und ist somit im weiteren Sinne spitz zulaufend ausgebildet. Here, the closure element 8 is an optically transparent closure element 8, so that the closure element is permeable to electromagnetic waves / radiation, in particular to electromagnetic waves / radiation in the UV / Vis range. The sample 7 is particularly preferably a fluid sample 7 which comprises biomolecules (including DNA) and a suitable solvent. The sample section 4 of the housing 2 comprises a largely cylindrical jacket surface 41, which jacket surface only includes a slight conical taper 42 at the lower end of the housing 2. The housing 2 is therefore tapered and is thus designed to taper to a point in the broader sense.
Der Probenabschnitt 4 kann zumindest teilweise aus einem (optisch) transparenten Werkstoff ausgebildet sein, sodass die Durchführung eines erfindungsgemässen Verfahrens unter Bestrahlung durch das Gehäuse (insbesondere im Rahmen eines biotechnologischen Verfahrens, wie beispielsweise eines PCR-Prozesses), in dem Probenbehältnis 1 durchgeführt werden kann. The sample section 4 can be at least partially made of an (optically) transparent material so that a method according to the invention can be carried out in the sample container 1 with irradiation through the housing (in particular as part of a biotechnological method, such as a PCR process) .
Auf der Aussenseite zwischen dem Verschlussabschnitt 3 und dem Probenabschnitt 4 bildet das Gehäuse 2 einen Absatz 6 aus, der als Auflagefläche dient, über die das Gehäuse 2 an einem Probenbehältnisträger 27 (wie in Fig. 2 dargestellt) abgestützt werden kann. On the outside between the closure section 3 and the sample section 4, the housing 2 forms a shoulder 6 which serves as a support surface via which the housing 2 can be supported on a sample container carrier 27 (as shown in FIG. 2).
Das Verschlusselement 8 gemäss Fig. 2 ist als eine optisch transparentes, kugelförmiges Verschlusselement ausgestaltet. The closure element 8 according to FIG. 2 is designed as an optically transparent, spherical closure element.
Eine Verschlusswirkung, d.h. sowohl das Abdichten als auch das Fixieren des Verschlusselements 8 in dem Verschlussabschnitt 3 wird dadurch bewirkt, dass der grösste Aussendurchmesser des Verschlusselements 8 geringfügig grösser ist als der Durchmesser des Verschlussabschnitt 3 (zumindest ein Durchmesser in einem Teil des Verschlussabschnitts 3), sodass das Verschlusselement 8 klemmend in dem Verschlussabschnitt 3 fixiert ist. A closure effect, ie both the sealing and the fixing of the closure element 8 in the closure section 3, is achieved in that the largest outside diameter of the closure element 8 is slightly larger than the diameter of the closure section 3 (at least one diameter in a part of the closure section 3), so that the closure element 8 is fixed in a clamping manner in the closure section 3.
Ausgehend von dem oberen (freien) Ende des Gehäuses 2 / von der Öffnung 10 ist das Gehäuse zunächst mit einer Einlassfase 9 (Öffnungsbereich) versehen, die einen relativ (bezogen auf den Aussendurchmesser des Verschlusselements 8) grossen Öffnungsquerschnitt (grösster Durchmesser: z.B. 4,5 mm) definiert. Die Einlassfase 9 erleichtert das zentrische Ansetzen des Verschlusselements 8 (grösster Durchmesser: z.B. 4,1 mm bis 4,2 mm). Die Einlassfase 9 geht in einen ersten ringförmigen Vorsprung 13 über, der den Öffnungsquerschnitt (Durchmesser: z.B. 3,7mm) im Verhältnis zu dem Öffnungsquerschnitt in dem Rest des Verschlussabschnitts (Durchmesser: z.B. ca. 4,0 mm) verkleinert. Zum Einbringen des Verschlusselements 8 in den Verschlussabschnitt wird dieses mit einer Kraft belastet, die koaxial oder parallel zu der Längsachse des Gehäuses 2 und zwar in Richtung des Probenabschnitts 4 des Gehäuses 2 gerichtet ist.Starting from the upper (free) end of the housing 2 / from the opening 10, the housing is initially provided with an inlet bevel 9 (opening area) which has a relatively large opening cross-section (relative to the outer diameter of the closure element 8) (largest diameter: e.g. 4, 5 mm). The inlet bevel 9 facilitates the central attachment of the closure element 8 (largest diameter: for example 4.1 mm to 4.2 mm). The inlet bevel 9 merges into a first annular projection 13 which has the opening cross section (diameter: for example 3.7 mm) in relation to the opening cross section in the The rest of the closure section (diameter: for example approx. 4.0 mm) is reduced in size. To introduce the closure element 8 into the closure section, it is loaded with a force which is coaxial or parallel to the longitudinal axis of the housing 2, specifically in the direction of the sample section 4 of the housing 2.
Die Kraft ist so hoch bemessen, dass es zu einer Deformation sowohl des Gehäuses 2 im Bereich des Verschlussabschnitts 3 als auch des Verschlusselements 8 selbst kommt, die ermöglicht, dass das Verschlusselement 8 den ersten Vorsprung 13 passiert und von der Öffnung in den Verschlussabschnitt 3 geschoben wird. Dort wird das Verschlusselement 8 durch seinen grösseren (maximalen) Durchmesser im Vergleich zu dem Durchmesser des Verschlussabschnitt 3 kraftschlüssig fixiert, d.h. geklemmt. Die Kräfte werden dabei durch eine (weitgehend elastische) Deformation des Gehäuses 2 im Bereich des Verschlussabschnitts 3 sowie des Verschlusselements 8 erreicht. Durch die symmetrische kraftschlüssige Fixierung des kugelförmigen Verschlusselements 8 im Bereich seines grössten Querschnitts weisen die Reaktionskräfte, die von dem Gehäuse auf die Kugel - und andersherum - wirken, keine Komponente in längsaxialer Richtung des Gehäuses auf. Dadurch wird das Verschlusselement 8 nach dem Einbringen in den Verschlussabschnitt 3 sicher gehalten, sofern nicht erhebliche äussere Kräfte in längsaxialer Richtung des Gehäuses 2 darauf einwirken. Der erste Vorsprung 13, der von dem Verschlusselement 8 beim Einbringen in den Verschlussabschnitt 3 passiert werden muss, dient zum einen als Endanschlag, der verhindert, dass das Verschlusselement 8 bei der Entstehung eines Überdrucks innerhalb des verschlossenen Probenraums 5, beispielsweise durch eine Erwärmung im Rahmen eines biotechnologischen Verfahrens, wie beispielsweise eines PCR- Prozesses, aus dem Verschlussabschnitt 3 heraus geschoben wird und sich das Probenbehältnis 1 somit ungewollt öffnet. Weiterhin dient dieser Vorsprung 13 dazu, einen beim Einbringen des Verschlusselements 8 charakteristischen Kraftverlauf zu erzeugen, anhand dessen ein tatsächliches Einbringen des Verschlusselements 8 bis in den Verschlussabschnitt 3 detektiert werden kann (in der Art eines Einrastens). Der Übergang des Verschlussabschnitts 3 in den Probenabschnitt 4 des Gehäuses 2 ist als ringförmiger Absatz ausgebildet. Dieser Absatz stellt einen zweiten Vorsprung 12 dar, der als Endanschlag für das Verschlusselement 8 dient und somit den Verschlussabschnitt 3 auf Seiten des Probenraums 5 begrenzt. The force is so high that there is a deformation of both the housing 2 in the area of the closure section 3 and the closure element 8 itself, which enables the closure element 8 to pass the first projection 13 and be pushed from the opening into the closure section 3 will. There, the closure element 8 is fixed in a force-locking manner, ie clamped, due to its larger (maximum) diameter compared to the diameter of the closure section 3. The forces are achieved by a (largely elastic) deformation of the housing 2 in the area of the closure section 3 and of the closure element 8. Due to the symmetrical non-positive fixing of the spherical closure element 8 in the area of its largest cross section, the reaction forces that act from the housing on the ball - and vice versa - do not have any components in the longitudinal axial direction of the housing. As a result, the closure element 8 is securely held after it has been introduced into the closure section 3, unless significant external forces act on it in the longitudinal axial direction of the housing 2. The first projection 13, which has to be passed by the closure element 8 when it is introduced into the closure section 3, serves on the one hand as an end stop which prevents the closure element 8 from developing in the event of excess pressure within the closed sample space 5, for example due to heating in the frame a biotechnological process, such as a PCR process, is pushed out of the closure section 3 and the sample container 1 opens unintentionally. Furthermore, this projection 13 is used to generate a characteristic force curve when inserting the closure element 8, by means of which an actual insertion of the closure element 8 into the closure section 3 can be detected (in the manner of a latching). The transition from the closure section 3 to the sample section 4 of the housing 2 is designed as an annular shoulder. This shoulder represents a second projection 12 which serves as an end stop for the closure element 8 and thus delimits the closure section 3 on the side of the sample space 5.
Die Figur 3 zeigt die Verwendung eines Stössels 23 (in zwei Ausführungsformen), um das Verschlusselement 8 in den Verschlussabschnitt 3 zu schieben. Das dargestellte Verschlusselement 8 ist ein kugelförmiges Verschlusselement 8. FIG. 3 shows the use of a plunger 23 (in two embodiments) in order to push the closure element 8 into the closure section 3. The illustrated closure element 8 is a spherical closure element 8.
Das Einbringen des Verschlusselements 8 mittels Stössel 23 funktioniert jedoch auch äquivalent mit einem andersförmigen optisch transparenten Verschlusselement, welches z.B. linsenförmig oder quaderförmig ausgestaltet ist. Bei derartigen andersförmigen Verschlusselementen korrespondiert eine Form der Öffnung (und auch der Verschlussabschnitt) vorzugsweise zu einer Form des Verschlusselementes, um bei Einbringen des entsprechenden Verschlusselementes eine Dichtwirkung zu erzielen. Hierbei sollte eine erste Ausdehnung des Verschlusselements insbesondere so gewählt sein, dass diese eine zweite Ausdehnung des Verschlussabschnitts in zumindest einem Teil des Verschlussabschnitts übersteigt, jedoch nur mit einem Mass, das es erlaubt, das Verschlusselement so weit in den Verschlussabschnitt einzubringen, dass die kraftschlüssige Fixierung durch einen Kontakt eines grössten Umfang des Verschlusselements umfassenden Bereichs mit dem Verschlussabschnitt erreicht wird. The introduction of the closure element 8 by means of the plunger 23, however, also works in an equivalent manner with an optically transparent closure element of a different shape, which is configured, for example, in the shape of a lens or cuboid. In the case of such differently shaped closure elements, a shape of the opening (and also the closure section) preferably corresponds to a shape of the closure element in order to achieve a sealing effect when the corresponding closure element is introduced. In this case, a first expansion of the closure element should in particular be selected so that it exceeds a second expansion of the closure section in at least a part of the closure section, but only to an extent that allows the closure element to be introduced into the closure section so far that the force-fit fixation is achieved by a contact of the largest circumference of the closure element comprising area with the closure section.
Die Fig. 4 und 5 zeigen ein Probenbehältnis 1 in einerweiteren Ausführungsform, bei dem vorgesehen ist, dieses wieder dadurch zu öffnen, dass das Verschlusselement 8 mittels eines Stössels 23 vollständig bis zu dem geschlossenen Ende in den Probenraum 5 gedrückt wird. Die dabei verdrängte fluide Probe 7 kann über einen einseitig in die Wand des Gehäuses 2 eingebrachten Bypasskanal 14 abströmen und so dem Probenbehältnis 1 entnommen werden. Die Fig. 6 zeigt ein Probenbehältnis 1 , bei dem das Gehäuse 2 in einem Teilbereich des Probenabschnitts mit einer variierenden Wandstärke versehen ist. In dem Bereich des Probenraums, der die Probe aufnimmt, weist das Gehäuse 2 eine möglichst geringe Wandstärke von z.B. 0,2 bis 0,3 mm auf. Eine geringe Wandstärke vereinfacht die Untersuchung der Probe mittels des erfindungsgemässen Verfahrens zur optischen Analyse der Probe. In einem Abschnitt des Probenraums, der einen Totraum (d.h. ohne darin enthaltene Probe) ausbildet, ist die Wandstärke dagegen stärker (z.B. doppelt so stark, z.B. 0,4 bis 0,6 mm) ausgebildet, wodurch nicht nur die mechanische Stabilität des Gehäuses 2 erhöht werden kann, sondern insbesondere auch eine Evaporation der Probe durch das Gehäuse 2 verringert werden kann. 4 and 5 show a sample container 1 in a further embodiment, in which it is provided to open it again in that the closure element 8 is pressed completely into the sample space 5 up to the closed end by means of a plunger 23. The fluid sample 7 displaced in the process can flow off via a bypass channel 14 introduced into the wall of the housing 2 on one side and can thus be removed from the sample container 1. 6 shows a sample container 1 in which the housing 2 is provided with a varying wall thickness in a partial area of the sample section. In the area of the sample space that receives the sample, the housing 2 has the smallest possible wall thickness of, for example, 0.2 to 0.3 mm. A small wall thickness simplifies the examination of the sample by means of the method according to the invention for optical analysis of the sample. In contrast, in a section of the sample space that forms a dead space (ie without a sample contained therein), the wall thickness is made thicker (e.g. twice as thick, e.g. 0.4 to 0.6 mm), which not only increases the mechanical stability of the housing 2 can be increased, but in particular evaporation of the sample through the housing 2 can also be reduced.
Die Figuren 7 bis 10 zeigen eine erfindungsgemässe Behältervorrichtung 100, bei welcher das erfindungsgemässe Verfahren durchgeführt wird. FIGS. 7 to 10 show a container device 100 according to the invention, in which the method according to the invention is carried out.
In Fig. 7 bis 10 wird die im Probenraum 5 angeordnete Probe 7 mittels einer Primärstrahlung 21 von einer Strahlungsquelle 20 bestrahlt und eine von der Probe 7 stammende Sekundärstrahlung 31 wird mittels eines Detektors 30 detektiert. Die Sekundärstrahlung 31 ist eine von der Probe emittierte elektromagnetischen Sekundärstrahlung 31 , welche Sekundärstrahlung 31 durch eine Wechselwirkung der Primärstrahlung 21 mit der Probe induziert ist. Bei der Primärstrahlung und Sekundärstrahlung handelt es sich dabei um elektromagnetische Wellen / Strahlung im UV/Vis-Bereich und / oder NIR-Bereich (insbesondere im Bereich von 180-1000 nm, im speziellen im Bereich von 365- 720nm). In FIGS. 7 to 10, the sample 7 arranged in the sample space 5 is irradiated by means of a primary radiation 21 from a radiation source 20 and a secondary radiation 31 originating from the sample 7 is detected by means of a detector 30. The secondary radiation 31 is an electromagnetic secondary radiation 31 emitted by the sample, which secondary radiation 31 is induced by an interaction of the primary radiation 21 with the sample. The primary radiation and secondary radiation are electromagnetic waves / radiation in the UV / Vis range and / or NIR range (in particular in the range from 180-1000 nm, in particular in the range from 365-720 nm).
Das Verschlusselement 8 ist dabei derart am Probenbehältnis 1 angeordnet und derart optisch transparent, dass die Primärstrahlung 21 und / oder die Sekundärstrahlung 31 durch das Verschlusselement 8 gestrahlt werden kann.The closure element 8 is arranged on the sample container 1 and is optically transparent in such a way that the primary radiation 21 and / or the secondary radiation 31 can be emitted through the closure element 8.
In Fig. 7 und 8 wird die Primärstrahlung 21 dabei durch das Verschlusselement 8 auf die Probe 7 gestrahlt. Die Sekundärstrahlung 31 wird mittels des Detektors 30 detektiert, welcher zu Aufnahme der Sekundärstrahlung 31 an dem Probenbereich 4 angeordnet ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 7 ist das Verschlusselement 8 als ein Quader ausgestaltet, welcher für die Primärstrahlung 21 weitgehend durchlässig ist (also optisch transparent), sodass die Primärstrahlung durch das Verschlusselement 8 ungehindert zur Probe 7 gelangen kann. In FIGS. 7 and 8, the primary radiation 21 is radiated onto the sample 7 through the closure element 8. The secondary radiation 31 is detected by means of the detector 30, which is arranged on the sample region 4 to record the secondary radiation 31. In the exemplary embodiment according to FIG. 7, the closure element 8 is designed as a cuboid which is largely transparent to the primary radiation 21 (i.e. optically transparent) so that the primary radiation can reach the sample 7 through the closure element 8 without hindrance.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 8 ist das Verschlusselement 8 als Kugellinse ausgestaltet, welche für die Primärstrahlung 21 nicht nur weitgehend durchlässig ist, sondern die Primärstrahlung 21 noch zusätzlich auf die Probe 7 fokussiert. In the exemplary embodiment according to FIG. 8, the closure element 8 is designed as a spherical lens which is not only largely transparent to the primary radiation 21, but also focuses the primary radiation 21 onto the sample 7.
In Fig. 9 ist die Strahlungsquelle 20 derart an dem Probenabschnitt 5 angeordnet, dass die Primärstrahlung 21 von der Strahlungsquelle 20 durch das Gehäuse 2 auf die Probe 7 gestrahlt wird. Der Detektor 30 ist derart in Bezug auf das Verschlusselement 8 angeordnet, dass die Sekundärstrahlung 31 von der ProbeIn FIG. 9, the radiation source 20 is arranged on the sample section 5 in such a way that the primary radiation 21 is radiated from the radiation source 20 through the housing 2 onto the sample 7. The detector 30 is arranged in relation to the closure element 8 in such a way that the secondary radiation 31 from the sample
7 durch das Verschlusselement 8 zu dem Detektor 30 gestrahlt wird. Das Verschlusselement 8 ist als Kugellinse ausgestaltet, sodass die Sekundärstrahlung 31 auf den Detektor 30 fokussiert wird. 7 is radiated through the closure element 8 to the detector 30. The closure element 8 is designed as a spherical lens so that the secondary radiation 31 is focused on the detector 30.
In Fig. 10 wird die Primärstrahlung 21 durch das Verschlusselement 8 auf die Probe 7 gestrahlt. Der Detektor 30 ist derart in Bezug auf das VerschlusselementIn FIG. 10, the primary radiation 21 is radiated through the closure element 8 onto the sample 7. The detector 30 is such with respect to the closure element
8 angeordnet, dass die Sekundärstrahlung 31 von der Probe 7 durch das Verschlusselement 8 zu dem Detektor 30 gestrahlt wird. Das Verschlusselement 8 ist als Kugellinse ausgestaltet, sodass die Primärstrahlung 21 in die Probe 7 fokussiert wird und die Sekundärstrahlung 31 auf den Detektor 30 fokussiert wird.8 arranged that the secondary radiation 31 is radiated from the sample 7 through the closure element 8 to the detector 30. The closure element 8 is designed as a spherical lens, so that the primary radiation 21 is focused in the sample 7 and the secondary radiation 31 is focused on the detector 30.
Detektor 30 und Strahlungsquelle 20 sind hierfür in eine Detektionsvorrichtung integriert, welche «über» dem Verschlusselement 8 angeordnet ist. Bei der Probe 7 wird eine Fluoreszenz-Analyse durchgeführt. For this purpose, detector 30 and radiation source 20 are integrated into a detection device which is arranged “above” the closure element 8. A fluorescence analysis is carried out on sample 7.
Durch die Kugellinse wird nicht nur ein besonders geeigneter Verschluss zum Abdichten für biotechnologische Verfahren, wie z.B. die PCR bereitgestellt, sondern durch die optischen Eigenschaften der Kugellinse kann der optische Aufbau und die Anordnung bei der Analyse der Probe vereinfacht werden. Insbesondere bei Behälterarrays ist es sehr aufwendig jede Probe einzeln zu vermessen, da die Behälter vor der Bestrahlung und Analyse vereinzelt werden müssen, um einem geeigneten Messaufbau zu ermöglichen. Durch das optisch transparente Verschlusselement können der Detektor und die Strahlungsquelle deutlich flexibler angeordnet werden. Insbesondere bei der Ausführung gemäss Fig.10, da sowohl Bestrahlung als auch Detektion von oben erfolgt (aus einer Richtung). The spherical lens not only provides a particularly suitable closure for sealing biotechnological processes such as PCR, but the optical properties of the spherical lens can simplify the optical structure and the arrangement during the analysis of the sample. Particularly in the case of container arrays, it is very complex to measure each sample individually, since the containers have to be separated before irradiation and analysis in order to enable a suitable measurement setup. Due to the optically transparent closure element, the detector and the radiation source can be arranged much more flexibly. In particular in the embodiment according to FIG. 10, since both irradiation and detection take place from above (from one direction).
Fig. 11 zeigt eine Vorrichtung zum Verschliessen eines erfindungsgemässen Probenbehältnisses 1 mit einem Verschlusselement 8, wie sie bereits aus dem Stand der Technik WO2012/123376 A1 bekannt ist. 11 shows a device for closing a sample container 1 according to the invention with a closing element 8, as is already known from the prior art WO2012 / 123376 A1.
Die Bewegungen der beiden Stössel 23, 23a ist miteinander gekoppelt. Hierzu greift ein Bolzen 40, der in einem Abschnitt des Stössels 13 federnd gelagert ist, in eine korrespondierende Öffnung in dem Stössel 23a. Die Bewegung des Stössels 23 wird somit auf den Stössel 23a übertragen. Der Stössel 23 selbst ist mehrteilig aufgebaut und umfasst ein Stösselelement 41 , das in dem unteren Ende eines Grundkörpers 32 des Stössels 23 axial verschiebbar gelagert ist. Über eine zentrale Bohrung mit einem Innengewinde ist das Stösselelement 41 mit einem Gewindezapfen 33 verbunden, der Teil einer Kraftbegrenzungseinheit ist. Die Kraftbegrenzungseinheit umfasst zudem eine Feder 34 (zylindrische Schraubenfeder), die von zwei Anlageplatten 35 vorgespannt wird. Die Vorspannkräfte werden dabei über eine Anlage der oberen Anlageplatte 35 und eines ringförmigen Vorsprungs des Stösselelements 41 an entsprechenden Kontaktflächen des Grundkörpers 32 abgestützt. Über die Einschraubtiefe des Gewindebolzens 33 in das Stösselelement 41 kann die Vorspannung der Schraubenfeder verändert und somit ein Grenzwert für die von dem Stösselelement 41 auf das Verschlusselement 8 ausgeübte Kraft eingestellt werden. Sobald diese Kraft überschritten wird erfolgt eine (teilweise) Kompensierung des Stösselhubs durch ein Zurückweichen des Stösselelements 23. The movements of the two tappets 23, 23a are coupled to one another. For this purpose, a bolt 40, which is resiliently mounted in a section of the tappet 13, engages in a corresponding opening in the tappet 23a. The movement of the ram 23 is thus transmitted to the ram 23a. The plunger 23 itself is constructed in several parts and comprises a plunger element 41, which is mounted axially displaceably in the lower end of a base body 32 of the plunger 23. The plunger element 41 is connected to a threaded pin 33, which is part of a force-limiting unit, via a central bore with an internal thread. The force limiting unit also includes a spring 34 (cylindrical helical spring) which is pretensioned by two contact plates 35. The pretensioning forces are supported via a contact between the upper contact plate 35 and an annular projection of the plunger element 41 on corresponding contact surfaces of the base body 32. The preload of the helical spring can be changed via the screw-in depth of the threaded bolt 33 into the plunger element 41, and thus a limit value for the force exerted by the plunger element 41 on the closure element 8 can be set. As soon as this force is exceeded, the tappet stroke is (partially) compensated by the tappet element 23 retreating.
Bei jeder Abwärtsbewegung des Stössels 23 wird ein in einer Übergabeposition gehaltenes Verschlusselement 8 mitgenommen und über eine Austrittsöffnung der Verschliesseinheit in den Verschlussabschnitt eines darunter angeordneten Probenbehältnisses 1 gedrückt. With each downward movement of the plunger 23, a closure element 8 held in a transfer position is carried along and via an outlet opening the closing unit is pressed into the closing section of a sample container 1 arranged below.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Analyse einer Probe (7) in einer Behältervorrichtung (100) umfassend: a) Bereitstellen der Behältervorrichtung (100) umfassend ein Verschlusselement (8) und ein Probenbehältnis (1); wobei in einem Gehäuse (2) des Probenbehältnisses (1) ein Probenraum (5) zur Aufnahme einer Probe (7) ausgebildet ist und das Gehäuse (2) zumindest eine Öffnung (10) aufweist, wobei das Gehäuse (2) einen Probenabschnitt (4) und einen zwischen der Öffnung (2) und dem Probenabschnitt (4) angeordneten Verschlussabschnitt (3) umfasst, und der Probenraum (5) im Probenabschnitt (4) angeordnet ist; b) Bestrahlen der im Probenraum (5) angeordneten Probe (7) mittels einer Primärstrahlung (21) von einer Strahlungsquelle (20); c) Detektieren einer von der Probe (7) stammenden Sekundärstrahlung (31) mittels eines Detektors (3); dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (8) derart am Probenbehältnis (1) angeordnet und optisch transparent ist, dass die Primärstrahlung (21) und / oder die Sekundärstrahlung (31) durch das Verschlusselement (8) gestrahlt werden kann, wobei die Strahlungsquelle (20) derart im Bezug zu dem Verschlusselement (8) angeordnet wird, dass die Primärstrahlung (21) von der Strahlungsquelle (20) durch das Verschlusselement (8) auf die Probe (7) gestrahlt wird und / oder der Detektor (30) derart in Bezug auf das Verschlusselement (8) angeordnet wird, dass die Sekundärstrahlung (31) von der Probe (7) durch das Verschlusselement (8) zu dem Detektor (30) gestrahlt wird. A method for analyzing a sample (7) in a container device (100) comprising: a) providing the container device (100) comprising a closure element (8) and a sample container (1); wherein a sample space (5) for receiving a sample (7) is formed in a housing (2) of the sample container (1) and the housing (2) has at least one opening (10), the housing (2) having a sample section (4 ) and comprises a closure section (3) arranged between the opening (2) and the sample section (4), and the sample space (5) is arranged in the sample section (4); b) irradiating the sample (7) arranged in the sample space (5) by means of primary radiation (21) from a radiation source (20); c) detecting secondary radiation (31) originating from the sample (7) by means of a detector (3); characterized in that the closure element (8) is arranged on the sample container (1) and is optically transparent in such a way that the primary radiation (21) and / or the secondary radiation (31) can be emitted through the closure element (8), the radiation source (20 ) is arranged in relation to the closure element (8) in such a way that the primary radiation (21) is radiated from the radiation source (20) through the closure element (8) onto the sample (7) and / or the detector (30) in relation to it is arranged on the closure element (8) so that the secondary radiation (31) is radiated from the sample (7) through the closure element (8) to the detector (30).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Probe (7) in den Probenraum (5) eingebracht wird. 3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei des Verschlusselementes (8), nach Einbringen der Probe (7) in den Probenraum (5), derart am Verschlussabschnitt (3) angeordnet wird, dass der Probenraum (5) durch das Verschlusselement (8) verschlossen wird. 2. The method according to claim 1, wherein the sample (7) is introduced into the sample space (5). 3. The method according to claim 2, wherein the closure element (8), after the sample (7) has been introduced into the sample space (5), is arranged on the closure section (3) in such a way that the sample space (5) is closed by the closure element (8) will.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei vor dem Einbringen der Probe (7) in den Probenraum (5) eine Eichmessung durchgeführt wird. 4. The method according to claim 2 or 3, wherein a calibration measurement is carried out before the sample (7) is introduced into the sample space (5).
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verschlusselement (8) derart optisch transparent ist, dass das Verschlusselement (8) für elektromagnetische Strahlung im UV/Vis- Bereich und / oder NIR-Bereich, insbesondere im Bereich von 180-1000 nm, im speziellen im Bereich von 365-720nm durchlässig ist. 6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the closure element (8) is optically transparent such that the closure element (8) for electromagnetic radiation in the UV / Vis range and / or NIR range, in particular in the range of 180-1000 nm , especially in the range of 365-720nm is permeable. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the
Strahlungsquelle (20) derart an dem Probenabschnitt (4) angeordnet wird, dass die Primärstrahlung (21) von der Strahlungsquelle (20) durch das Verschlusselement (8) auf die Probe (7) gestrahlt wird. 7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der DetektorThe radiation source (20) is arranged on the sample section (4) in such a way that the primary radiation (21) is radiated from the radiation source (20) through the closure element (8) onto the sample (7). 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the detector
(30) eine Diode, insbesondere eine Silizium-Photodiode oder eine Vakuumphotodiode ist. (30) is a diode, in particular a silicon photodiode or a vacuum photodiode.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Strahlungsquelle (20) ein Laser, eine Deuteriumlampe, eine Wolframlampe, eine Halogenlampe, eine Quecksilber-Dampf Lampe und / oder eine LED ist. 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein the radiation source (20) is a laser, a deuterium lamp, a tungsten lamp, a halogen lamp, a mercury vapor lamp and / or an LED.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Strahlungsquelle (20) eine Primärstrahlung (21) im UV/Vis-Bereich und / oder NIR-Bereich, insbesondere im Bereich von 180-1000 nm, im speziellen im Bereich von 365-720nm erzeugt. 10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verschlusselement (8) ein kugelförmiges Verschlusselement ist. 9. The method according to any one of the preceding claims, wherein the radiation source (20) a primary radiation (21) in the UV / Vis range and / or NIR range, in particular in the range of 180-1000 nm, especially in the range of 365-720 nm generated. 10. The method according to any one of the preceding claims, wherein the closure element (8) is a spherical closure element.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verschlusselement (8) eine optische Linse ist. 11. The method according to any one of the preceding claims, wherein the closure element (8) is an optical lens.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verschlusselement (8) eine Kugellinse ist. 12. The method according to any one of the preceding claims, wherein the closure element (8) is a ball lens.
13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verschlusselement (8) aus einem optischen Glas, insbesondere Borsilikatglas oder aus einem Polymer, insbesondere einem Kunststoff wie Polycarbonat, Polymethylmethacrylat oder Cyclo-Olefin-(Co)polymer oder aus einem kristallinen Material, insbesondere wie Calciumfluorid oder Saphir besteht. 13. The method according to any one of the preceding claims, wherein the closure element (8) made of an optical glass, in particular borosilicate glass or of a polymer, in particular a plastic such as polycarbonate, polymethyl methacrylate or cyclo-olefin (co) polymer or of a crystalline material, in particular such as calcium fluoride or sapphire.
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine erste Ausdehnung des Verschlusselementes (8) eine zweite Ausdehnung in zumindest einem Teil des Verschlussabschnitts (3) nur so weit übersteigt, dass das Verschlusselement (8) derart in Kontakt mit dem Gehäuse (2) ist, dass das Verschlusselement (8) mit einem Umfang der ersten Ausdehnung in dem Verschlussabschnitt (3) kraftschlüssig fixierbar ist. 14. The method according to any one of the preceding claims, wherein a first expansion of the closure element (8) exceeds a second expansion in at least part of the closure section (3) only so far that the closure element (8) is in contact with the housing (2) is that the closure element (8) can be non-positively fixed with a circumference of the first extent in the closure section (3).
15. Probenbehältnis zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche umfassend ein Gehäuse (2), in welchem ein Probenraum (5) zur Aufnahme einer Probe (7) ausgebildet ist und welches zumindest eine Öffnung (10) aufweist, wobei das Gehäuse (2) einen Probenabschnitt (4) und einen zwischen der Öffnung (2) und dem Probenabschnitt (4) angeordneten Verschlussabschnitt (3) umfasst, wobei der Probenraum (5) im Probenabschnitt (4) angeordnet ist, und ein Verschlusselement (8) derart am Verschlussabschnitt (3) anordnenbar ist, dass der Probenraum (5) durch das Verschlusselement (8) verschliessbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (8) ein optisch transparentes Verschlusselement ist. 15. Sample container for carrying out a method according to one of the preceding claims comprising a housing (2) in which a sample space (5) for receiving a sample (7) is formed and which has at least one opening (10), wherein the housing (2 ) comprises a sample section (4) and a closure section (3) arranged between the opening (2) and the sample section (4), the sample space (5) being arranged in the sample section (4), and a closure element (8) can be arranged on the closure section (3) in such a way that the sample space (5) can be closed by the closure element (8), characterized in that the closure element (8) is an optically transparent closure element.
16. Probenbehältnis nach Anspruch 15, wobei eine Form der Öffnung (10) zu einer Form des Verschlusselementes (8) korrespondiert. 16. Sample container according to claim 15, wherein a shape of the opening (10) corresponds to a shape of the closure element (8).
17. Probenbehältnis nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Verschlussabschnitt (3) und dem Probenabschnitt (4) ein Vorsprung (12) ausgebildet ist, der einen Öffnungsquerschnitt des Probenabschnitts gegenüber einem Öffnungsquerschnitt im Verschlussabschnitt verkleinert. 17. Sample container according to one of the preceding claims, wherein a projection (12) is formed between the closure section (3) and the sample section (4) which reduces an opening cross section of the sample section compared to an opening cross section in the closure section.
18. Probenbehältnis nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Verschlussabschnitt (3) und der Öffnung (10) ein weiterer Vorsprung (13) ausbildet ist, der einen Öffnungsquerschnitt der Öffnung (10) gegenüber dem Öffnungsquerschnitt des Verschlussabschnittes (3) verkleinert. 18. Sample container according to one of the preceding claims, wherein between the closure section (3) and the opening (10) a further projection (13) is formed which reduces an opening cross section of the opening (10) compared to the opening cross section of the closure section (3).
19. Probenbehältnis nach Anspruch 17 und 18, wobei der Öffnungsquerschnitt im Bereich des weiteren Vorsprungs (13) grösser als der Öffnungsquerschnitt im Bereich des Vorsprungs (12) ist. 19. Sample container according to claim 17 and 18, wherein the opening cross-section in the area of the further projection (13) is larger than the opening cross-section in the area of the projection (12).
20. Probenbehältnis nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Verschlussabschnitt (3) zylindrisch ausgebildet ist. 20. Sample container according to one of the preceding claims, wherein the closure section (3) is cylindrical.
21. Probenbehältnis nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (2) rohrförmig ausgebildet ist und die Öffnung (10) an einem Ende des Gehäuses (2) angeordnet ist. 22. Probenbehältnis nach Anspruch 21 , wobei das Gehäuse (2) an einem zweiten Ende (42) spitz zulaufend ausgebildet ist. 21. Sample container according to one of the preceding claims, wherein the housing (2) is tubular and the opening (10) is arranged at one end of the housing (2). 22. Sample container according to claim 21, wherein the housing (2) is tapered to a point at a second end (42).
23. Probenbehältnis nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (2) zumindest in einem Abschnitt des Verschlussabschnitts (3) und/oder des Probenabschnitts (4) optisch transparent ausgebildet ist. 23. Sample container according to one of the preceding claims, wherein the housing (2) is designed to be optically transparent at least in a section of the closure section (3) and / or of the sample section (4).
24. Probenbehältnis nach Anspruch 22, wobei das Gehäuse (2) in dem Bereich des spitz zulaufenden Endes (42) mit einer geringeren Wandstärke als in zumindest einem zweiten Bereich (41) des24. Sample container according to claim 22, wherein the housing (2) in the region of the tapered end (42) with a smaller wall thickness than in at least a second region (41) of the
Probenabschnitts (4) ausgebildet ist. Sample section (4) is formed.
25. Probenbehältnis nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (2) derart auf einer dem Probenraum (5) abgewandten Gehäuseseite einen Absatz (6) umfasst, dass eine Auflagefläche ausgebildet wird. 25. Sample container according to one of the preceding claims, wherein the housing (2) comprises a shoulder (6) on a housing side facing away from the sample space (5) in such a way that a support surface is formed.
26. Probenbehältnis nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (2) mit einer Sollbruchstelle versehen ist. 26. Sample container according to one of the preceding claims, wherein the housing (2) is provided with a predetermined breaking point.
PCT/EP2020/061078 2020-04-21 2020-04-21 Sample container and method for analysing a sample WO2021213636A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2020/061078 WO2021213636A1 (en) 2020-04-21 2020-04-21 Sample container and method for analysing a sample

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2020/061078 WO2021213636A1 (en) 2020-04-21 2020-04-21 Sample container and method for analysing a sample

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021213636A1 true WO2021213636A1 (en) 2021-10-28

Family

ID=70470993

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/061078 WO2021213636A1 (en) 2020-04-21 2020-04-21 Sample container and method for analysing a sample

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2021213636A1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0449425A2 (en) 1990-03-30 1991-10-02 Beckman Instruments, Inc. Self-seal centrifuge tube
EP0706649A1 (en) * 1994-04-29 1996-04-17 Perkin-Elmer Corporation System for real time detection of nucleic acid amplification products
EP0717779A1 (en) * 1992-04-06 1996-06-26 Abbott Laboratories Method and device for detection of nucleic acid or analyte using total internal reflectance
US20040224317A1 (en) * 2003-05-08 2004-11-11 Mj Research Systems and methods for fluorescence detection with a movable detection module
WO2012123375A1 (en) * 2011-03-11 2012-09-20 Qiagen Gmbh Sample receptacle
WO2012123376A1 (en) 2011-03-11 2012-09-20 Qiagen Instruments Ag Device for closing a sample receptacle with a spherical closure element
US20190137397A1 (en) * 2011-05-16 2019-05-09 Universal Bio Research Co., Ltd. Optical measurement device for reaction vessel and method therefor

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0449425A2 (en) 1990-03-30 1991-10-02 Beckman Instruments, Inc. Self-seal centrifuge tube
EP0717779A1 (en) * 1992-04-06 1996-06-26 Abbott Laboratories Method and device for detection of nucleic acid or analyte using total internal reflectance
EP0706649A1 (en) * 1994-04-29 1996-04-17 Perkin-Elmer Corporation System for real time detection of nucleic acid amplification products
US20040224317A1 (en) * 2003-05-08 2004-11-11 Mj Research Systems and methods for fluorescence detection with a movable detection module
WO2012123375A1 (en) * 2011-03-11 2012-09-20 Qiagen Gmbh Sample receptacle
WO2012123376A1 (en) 2011-03-11 2012-09-20 Qiagen Instruments Ag Device for closing a sample receptacle with a spherical closure element
EP2683485A1 (en) 2011-03-11 2014-01-15 Qiagen GmbH Sample receptacle
US20190137397A1 (en) * 2011-05-16 2019-05-09 Universal Bio Research Co., Ltd. Optical measurement device for reaction vessel and method therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60309476T2 (en) OPTICAL DEVICE AND METHOD FOR MEASURING LIGHT TRANSMISSION
DE112015001461B4 (en) Microscope viewing container and its use
EP3449237B1 (en) Spectroscopic cell in outer wall of a bioreactor and/or mixing container, and spectroscopic method
DE19948195A1 (en) Method and device for the optical measurement of very small liquid samples
DE2363775C3 (en) Device for examining microscopic objects by pyrolysis
DE19616824C2 (en) Micro column analysis system with optical fiber sensor
EP2977810A1 (en) Method and device for microscopically examining a sample
DE2844002C2 (en)
DE102008054313B4 (en) Cartridge and apparatus for assaying biological samples with temperature-controlled biological responses
DE102008060332A1 (en) Microfluidic sorting device with optical tweezers
EP1488157A1 (en) Device and method for coupling lines to fluidic microsystems
DE102018118484A1 (en) Device and method for the optical characterization of fluids and / or objects enclosed therein in microchannels
WO2014165879A1 (en) Micro fluorescence-detecting device and method therefor
DE112013001138B4 (en) Apparatus for measuring the heat radiation of a test object, method for measuring the heat radiation of a test object and cell for measuring the heat radiation
DE102012211735B4 (en) Apparatus and method for characterizing cells and their use
WO2021213636A1 (en) Sample container and method for analysing a sample
DE4425462C2 (en) Spectrophotometer cell
EP2686664B1 (en) Flat optical detection of media in at least two layers with optical separation
WO2018033600A1 (en) Measuring device with injector and spray protection
EP3610244B1 (en) Liquid cell for the microscopic imaging and raman spectroscopic material analysis of particles suspensions
DE102011005731A1 (en) Device for sample analysis by means of X-ray spectroscopy
DE102014221345A1 (en) Method and apparatus for determining at least one parameter of an analysis material in an analysis buffer using a reaction chamber
DE4332290C2 (en) Device for measuring the photosynthetic activities of plants
DE10221115B4 (en) Apparatus and method for the determination of chemical or biochemical partners of general receptor-ligand systems contained in samples
DE69727348T2 (en) Photo multiplier with side entry

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20722246

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20722246

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1