DE4242476C1 - Vorrichtung zum Zentrifugieren von Proben - Google Patents
Vorrichtung zum Zentrifugieren von ProbenInfo
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- B04B5/0407—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles
- B04B5/0414—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles comprising test tubes
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zentri
fugieren von Proben nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Typische Vorgänge bei der Probenaufbereitung im Laborbe
reich sind Dosieren, Mischen, Temperieren, Filtrieren,
Schließen, Öffnen, Waschen, Numerieren, Codieren, Wieder
auffinden, Ordnen, Zentrifugieren. Man ist bestrebt, diese
Vorgänge durch eine geeignete Probenorganisation zu för
dern. Überdies wird eine möglichst weitgehende Automati
sierung der Probenaufbereitung angestrebt.
Für eine gemeinsame Handhabung von Probenaufnahmegefäßen
sind bereits kettenartige Vorrichtungen bekannt geworden,
die zylindrische Gefäßaufnahmen haben. Die Aufnahmezylin
der sind über achsparallele Schwenkgelenke miteinander
verbunden, die eine Kettenbewegung um enge Radien, bei
spielsweise in Analysegeräten ermöglichen. Die Kette ver
einfacht zwar die Labororganisation, indem sie eine Er
leichterung von Transport, Numerieren, Codieren und Wie
derauffinden der Laborgefäße bewirkt. Problematisch ist
jedoch die Beschickung der Aufnahmen, die zumeist mehrfa
che manuelle Ordnungsvorgänge erfordert. Das Zentrifugie
ren setzt bei Probengefäßen mit herkömmlicher Abdichtung
eine schräge oder horizontale Anordnung der Gefäßachse auf
dem Rotor voraus, die den Massenausgleich beeinträchtigen
und zu unerwünschten Durchmischungen nach Entnahme und
Wiederaufrichten der Kette führen kann.
Grundsätzlich können die Probengefäße beim Zentrifugieren
horizontal, schräg oder vertikal angeordnet sein. Es gibt
auch Zentrifugen mit Rotoren, die einen
Schwenkarm haben, so daß die Gefäßausrichtung bei
stehender Zentrifuge vertikal und beim Zentrifugieren
schräg oder annähernd horizontal ist. Im biochemischen La
bor und der Mikrobiologie werden starre Rotoren mit ca.
45° Schrägstellung der Laborgefäße bevorzugt. Die Proben
stellung in der Zentrifuge ist zum einen von Bedeutung,
weil von ihr der die Zentrifugierzeit mitbestimmende maxi
male Sedimentationsweg abhängt, über den sich das Präzipi
tat aufgrund eines Dichteunterschieds von der Flüssigkeit
trennt. Der Sedimentationsweg ist bei horizontaler Gefäß
ausrichtung am größten und bei vertikaler Ausrichtung am
geringsten. Die Deckelabdichtung wird bei horizontalem Gefäß von der
Probe am wenigsten und bei vertikalem Gefäß am stärksten
belastet. Eine schräge Ausrichtung der Probengefäße kann
als günstiger Kompromiß angesehen werden.
Bislang hat man Laborzentrifugen entweder von Hand oder
mittels eines besonderen Laborroboters automatisch be
stückt. Es ist auch schon bekannt geworden, den Rotor ma
nuell oder automatisch vorzubestücken und danach mit der
Zentrifuge zu koppeln. Dabei erfordert Teilbeschickung ei
ne symmetrische Massenverteilung auf dem Rotor. Diese Vor
gänge sind bei manueller Durchführung mühselig sowie feh
lerträchtig und bei Automatisierung zeitaufwendig. Eine
Automatisierung der Zentrifugation mit höherer Bearbei
tungsgeschwindigkeit ist insbesondere bei Mehrfachzentri
fugation ohne Gefäßwechsel innerhalb eines Prozesses wün
schenswert. Dies ist vor allem in der Molekularbiologie
der Fall, beispielsweise bei der Gewinnung von DNA aus
Plasmiden oder Bakteriophagen. Dafür ist ein periodischer
Wechsel zwischen den Dosier-, Misch-, Zentrifugier- und
Temperierstationen charakteristisch.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine Vorrichtung zum Zentrifugieren zu schaffen, welche
die Behandlung von Proben im Laborbereich und deren Auto
matisierung begünstigt.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Vor
teilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen ent
halten.
Bei dieser Vorrichtung ermöglicht der Trä
ger das einheitliche Aufnehmen, Transportieren und Aufbe
reiten einer Mehrzahl von Proben. Dadurch werden Übertra
gungsschritte der Probengefäße mit dem einhergehenden
Handhabungs- und Zeitaufwand so wie den dabei möglichen
Fehlern vermindert. Beispielsweise entfällt das Umsetzen
einzelner Probengefäße beim Übergang von einer Mischsta
tion in eine Zentrifuge. Die Träger sind hingegen mit ei
ner Mehrzahl von Proben besonders einfach in ihre gekrümm
te Lage auf dem Rotor überführbar.
Durch die Anordnung der Probenaufnahmen auf einem Kreis
mit dem Mittelpunkt auf der Rotordrehachse wird zudem die
Zentrifugation selber begünstigt, insbesondere der Massen
ausgleich und Probenausrichtung zur Zentri
fugenachse. Die Aufnahmen sind zu den Gelenkachsen geneigt
und bei Anordnung auf einer Kreisbahn mit ihren Füllöff
nungen dem Kreismittelpunkt am nächsten, so daß die einge
setzten Proben im Rotor geneigt sind. Hierdurch werden un
günstige Deckelbelastungen und Durchmischungseffekte ver
mieden sowie relativ günstige Zentrifugierzeiten erreicht.
Für eine Probenbehandlung außerhalb des Rotors können die
Elemente mit ihren Aufnahmen in eine lineare Lage bis auf
eine Gerade geschwenkt werden. Diese Ausrichtung ist für
andere Vorgänge wie Beschicken, Entnahme, Öffnen und
Schließen von Gefäßen, Zugeben, Verdünnen und Entnehmen
sowie Transferieren von Proben vorzuziehen. Die Träger
können, gegebenenfalls als Blöcke zusammengefaßt, automa
tisch abgearbeitet werden. Eine Symmetrie der Rotorbe
schickung wird durch gleichartige Anordnung von gleichvie
len Gefäßen auf sämtlichen Trägern des Rotors sicherge
stellt. Die Vorrichtung ermöglicht
einen automatisierten Ablauf des Zentrifugiervorgan
ges und dessen Einbeziehung in eine automatisierte Proben
aufbereitung unter blockweiser Probenzusammenfassung und
günstigen Anordnung derselben innerhalb und/oder außerhalb
des Rotors ohne Wechsel des Gefäßhalters.
Die Ausrichtung der Probengefäße außerhalb des Rotors ist
bevorzugt vertikal. Die Elemente können vorzugsweise senk
recht zu den Erstreckungsachsen der Aufnahmen gerichtete
erste Aufstandsflächen aufweisen, die eine vertikale Aus
richtung der Probenaufnahmen zumindest außerhalb des Ro
tors ermöglichen. Die Elemente können auch vorzugsweise
senkrecht zu den Gelenkachsen gerichtete zweite Aufstands
flächen aufweisen, die ein Halten der Proben in Schrägaus
richtung ermöglichen. Ein Träger mit ersten und zweiten
Aufstandsflächen kann außerhalb eines Rotors bei einer
Vertikalausrichtung der Probengefäße auf den ersten Auf
standsflächen und auf dem Rotor für eine Schrägausrichtung
der Probengefäße auf den zweiten Aufstandsflächen ruhen.
Der Träger ist in der linearen Lage auf die zweiten Auf
standsflächen kippbar und kann dann in die gekrümmte Lage
gebracht werden.
Die aneinandergeketteten Elemente des Trägers können von
einer gekrümmten Lage mit sämtlichen Aufnahmen auf einer
Kreisbahn bis in eine durch äußere Anschläge begrenzte La
ge mit sämtlichen Aufnahmen auf einer Geraden schwenkbar
sein. In der gekrümmten Lage befinden sich die Proben in
den Aufnahmen also auf einer Kreisbahn und sind in der li
nearen Lage auf einer Geraden angeordnet. Die Träger kön
nen zusätzlich innere Anschläge aufweisen, welche die Ele
mente an einer weiteren Schwenkbewegung von der Geraden
weg hindern. "Äußere Anschläge" sind bezüglich der Kreis
bahn durch die Aufnahmezentren in gekrümmter Lage des Trä
gers außen und "innere Anschläge" bezüglich der Kreisbahn
innen angeordnet.
Ferner können die Elemente des Trägers in Richtung der
Aufnahmen parallel zueinander erstreckte erste und zweite
Anlageflächen haben, mit denen sich benachbarte Träger an
einanderlegen können. Zudem können die ersten und zweiten
Anlageflächen für eine platzsparende Anordnung komplemen
tär geformt und für eine gegenseitige Abstützung beim
Ruhen der Träger auf den zweiten Aufstandsflächen mit Stu
fen versehen sein.
Die Träger können der Aufnahme von Probengefäßen dienen,
worunter auch Zentrifugenröhrchen oder -gläschen verstan
den werden. Dafür können die Aufnahmen zumindest bereichs
weise der Außenkontur von Probengefäßen angepaßt sein. Die
Aufnahmen können kürzer als aufzunehmende Probengefäße
sein, so daß diese im Boden- und Deckelbereich von außen
beeinflußbar sind, beispielsweise für ein Mischen oder ein
Temperieren. Bei Aufnahmen für Probenaufnahmegefäße können
sich quer zu den Aufnahmen Durchbrüche erstrecken, die
eine optische Messung und Begutachtung ermöglichen. Alter
nativ können die Aufnahmen unterhalb der Füllöffnungen für
eine unmittelbare Probenaufnahme geschlossen sein. Nahe
der Füllöffnung wird man die Elemente dann mit Gefäß
deckeln ausstatten.
Die Gelenke können als zusätzlich oder einteilig mit den
Elementen ausgebildete Scharnierbänder oder als zusätzli
che Verbindungselemente mit Verankerungen in Zapfenaufnah
men der Elemente ausgebildet sein. Ferner kommen Kombina
tionen aus Zapfen und Zapfenaufnahmen an benachbarten Ele
menten in Betracht.
Bevorzugt haben die Träger Einrichtungen zur Stabilisie
rung der Elemente in der gekrümmten und/oder der linearen
Lage, die federnde Elemente, Verrastungen oder in den End
lagen wirksame Magnete haben können.
Ferner können die Träger Einrichtungen zum Ankuppeln an
den Rotor bzw. eine Transportvorrichtung haben, die bevor
zugt in einer Gelenkebene angreifen und formschlüssige
oder reibschlüssige Mittel bzw. Magneteinrichtungen auf
weisen.
Bevorzugt bedeckt jeder Träger in gekrümmter Lage ledig
lich ein Kreissegment. Ein Rotor wird dann stets mit meh
reren Trägern bestückt, wobei durch symmetrische Anordnung
der Spalte zwischen den Trägern eine günstige Massenver
teilung erreicht wird.
Vorzugsweise werden die Trägerelemente aus Kunststoff und/
oder aus Metall hergestellt. Im allgemeinen wird man einen
beständigen und festen Werkstoff auswählen.
Der Rotor kann eine Stellfläche für mindestens einen Trä
ger in gekrümmter Lage und eine radiale Abstützung für den
Träger aufweisen. Die radiale Abstützung kann innen an ei
nem Kern des Rotors und außen an einem Rotormantel ausge
bildet sein. Bevorzugt ist der Rotormantel in Axialrich
tung verschiebbar und als Rotorhaube ausgebildet.
Zur Lagefixierung kann zwischen die Trägerenden jeweils
ein Radialsteg des Rotors eingreifen. Der Radialsteg kann
Kupplungseinrichtungen komplementär zu denjenigen des Trä
gers haben.
Der Transfer des Trägers zum Rotor hin bzw. vom Rotor weg
kann entlang axialer, radialer und/oder tangentialer Füh
rungen erfolgen. Außerhalb des Rotors können die Träger in
linearer Lage, parallel und/oder seriell zueinander ange
ordnet sein.
Bevorzugt durchläuft jeder Träger eine definierte Bewe
gungsbahn, in der sich neben anderen Bearbeitungseinrich
tungen eine Zentrifuge befinden kann. Unabhängig von der
Form der Bewegungsbahn kann sich darin, eine Dosiersta
tion, eine Mischeinrichtung, eine Temperiereinrichtung,
eine Deckelschließstation bzw. eine Deckelöffnungsstation
befinden.
Die Bewegung des Trägers entlang einer Bahn kann von einer
automatischen Steuerung, vorzugsweise einer Programm
steuerung, gesteuert sein. Diese kann den Trägertransport
sowie die Bearbeitung in den Bearbeitungsstationen an der
Bewegungsbahn steuern. Es können auch unterschiedliche Ab
läufe bei verschiedenen Trägern oder Gruppen von Trägern
vorgesehen sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend
näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Träger mit 45° zur vertikalen geneigten Aufnah
men im Querschnitt;
Fig. 2 denselben Träger in linearer Lage in der Draufsicht;
Fig. 3 einen Träger mit um 45° zur Gelenkachse geneigten Aufnah
men sowie ersten, zweiten und dritten Aufstandsflä
chen im Querschnitt;
Fig. 4 ein Element desselben Trägers in der Draufsicht;
Fig. 5 zwei weitere Träger auf der zweiten Aufstandsfläche
ruhend und aneinander abgestützt im Querschnitt;
Fig. 6 zwei Träger gemäß Fig. 5 auf der ersten Aufstands
fläche ruhend und zusammengeschoben im Querschnitt;
Fig. 7 eine Gelenkverbindung zweier Trägerelemente im
Längsschnitt;
Fig. 8 eine andere Gelenkverbindung zweier Trägerelemente
im Längsschnitt;
Fig. 9 ein Verbindungselement der Gelenkverbindung gemäß Fig. 8
in vergrößerter Perspektivansicht;
Fig. 10 einen Träger bei der Übernahme auf einem Rotor im Quer
schnitt;
Fig. 11 eine Magnetankopplung eines Trägers an einen Rotor in
der Draufsicht;
Fig. 12 einen Träger mit eingesetztem Probengefäß auf einem Ro
tor im Querschnitt;
Fig. 13 denselben Träger mit eingesetztem Gefäß außerhalb
eines Rotors auf einer anderen Aufstandsfläche ru
hend im Querschnitt;
Fig. 14 einen Träger in einer Deckelöffnungsvorrichtung im Quer
schnitt;
Fig. 15 einen Träger in einer Deckelschließvorrichtung im Quer
schnitt;
Fig. 16 einen Träger mit Durchbrüchen quer zu den Aufnahmen in
einer optischen Meßvorrichtung im Querschnitt;
Fig. 17 einen einteilig aus Kunststoff gespritzten Träger in
Vorderansicht;
Fig. 18 denselben Träger in der Draufsicht;
Fig. 19 einen einteilig gespritzten Träger mit darin ausgebilde
ten Probengefäßen im stark schematisierten Quer
schnitt;
Fig. 20 eine automatische Zentrifuge mit tangentialer Rotorbe
schickung und getrennten Ein- und Ausgabebahnhöfen
in der Draufsicht;
Fig. 21 eine automatische Analyseneinrichtung mit geschlossener
Bewegungsbahn der Proben und darin enthaltener
Zentrifuge in schematischer Draufsicht.
In der folgenden Beschreibung verschiedener Ausführungs
beispiele sind funktionell gleiche oder ähnliche Konstruk
tionselemente mit identischen Bezugsziffern versehen.
Ein Träger 1 gemäß Fig. 1 und 2 hat mehrere Elemente 2,
die jeweils eine Aufnahme 3 aufweisen. Diese ruhen sowohl
in der linearen Lage als auch in der ge
krümmten Lage auf ersten Aufstandsflächen 4.
Die Aufnahmen 3 sind um 45° zur ersten Aufstandsfläche 4
geneigt.
Zwischen den Elementen 2 sind Gelenke 5 ausgebildet, deren
Achsen vertikal zu den ersten Aufstandsflächen 4 und somit
um 45° zu den Aufnahmen 3 ausgerichtet sind. Außerdem hat
jedes Element 2 äußere Seitenflächen 6, die parallel zu
den Aufnahmen 3 und vertikal zur ersten Aufstandsfläche 4
hin gerichtet sind. Die äußeren Seitenflächen 6 bilden An
schläge, die in linearer Lage des Trägers 1 zwischen den
Elementen 2 aneinanderstoßen. Auf der gegenüberliegenden
Seite der Gelenke 5 sind innere Seitenflächen 7 angeord
net, die ebenfalls parallel zu den Aufnahmen 3 und senk
recht zur ersten Aufstandsfläche 4 gerichtet sind und in
jedem Element zu den Gelenken 5 hin divergieren. Die inne
ren Seitenflächen 7 bilden wiederum Anschläge, die in der
gekrümmten Lage des Trägers 1 zwischen benachbarten Elementen 2
aneinanderstoßen.
Bei diesem Träger 1 sind durch obere Füllöffnungen 8 der
Elemente 2 eingesetzte Probengefäße 9 sowohl in der line
aren, als auch in der gekrümmten Lage des Trägers 1 um 45°
zur Vertikalen geneigt. Die Abdichtung des Probengefäßes 9 durch einen
Deckel 10 wird folglich durch Zentrifugalkräfte nur ge
ringfügig belastet. Eine exakte Ausrichtung der Probenge
fäße 9 im Träger 1 wird durch zwei voneinander beabstande
te Führungssäulen 11 für beidseitige Führung des Deckels
10 erreicht.
Elemente 2 eines Trägers 1 gemäß Fig. 3 und 4 haben senk
recht zu ihren Aufnahmen 3 erste Aufstandsflächen 4. Zwei
te Aufstandsflächen 12, auf denen das Element 2 ruhend
dargestellt ist, sind um 45° geneigt zu den ersten Auf
standsflächen 4 angeordnet. Durch eine Füllöffnung 8 in
die Aufnahmen 3 der Elemente 2 eingeschobene Probengefäße 9
stehen also vertikal, wenn der Träger 1 auf den ersten Auf
standsflächen 4 ruht. Sie sind um 45° zur Vertikalen ge
neigt, wenn der Träger 1 auf den zweiten Aufstandsflächen 12
aufliegt. In linearer Lage läßt man den Träger 1 bevorzugt
auf den ersten Aufstandsflächen 4 ruhen, wogegen er in ge
krümmter Lage auf den zweiten Aufstandsflächen 12 ruhen
muß.
Als Schwenkwinkelbegrenzungen sind wiederum parallele
äußere Seitenflächen 6 auf der einen Seite der Gelenke 5
und zueinander angewinkelte innere Seitenflächen 7 auf der
anderen Gelenkseite angeordnet. Die äußeren Seitenflächen
6 bilden die Anschläge für die lineare Lage und die inne
ren Seitenflächen 7 wirken als Anschlagflächen für die ge
krümmte Lage des Trägers 1.
Zur Lagestabilisierung des Trägers 1 in den Endlagen hat je
des Element 2 in den äußeren und den inneren Seitenflächen 6 und 7
Dauermagnete 13, die einen Preßsitz in den Seitenflächen 6 und 7
haben können. Die Dauermagnete 13 wirken mit entsprechen
den Magneten eines benachbarten Elementes 2 zusammen, wo
bei in der linearen Lage Magneten in den äußeren Seiten
flächen 6 und in der gekrümmten Lage Magnete in den inne
ren Seitenflächen 7 aneinander haften und den Träger in
der jeweiligen Lage halten.
Die inneren Seitenflächen 7 sind im Unterbereich der Ele
mente 2 an voneinander beabstandeten Wandabschnitten 14
ausgebildet, die zwischen sich entsprechende Einführele
mente weiterer Vorrichtungsteile zur Lagestabilisierung
aufnehmen können.
Die Gelenke 5 sind als Scharnierbänder ausgebildet, die in
oberen und unteren Aufnahmenuten 15 der Elemente 2 gehal
ten sind und sämtliche Elemente des Trägers miteinander
verbinden.
Die Elemente 2 haben eine dritte Fläche, die Anlagefläche 16, die
parallel zur Aufnahme 3 sowie senkrecht zur ersten Aufstandsfläche 4
gerichtet ist. Die Anlagefläche 16 kann der ho
rizontalen Probenlagerung im linear ausgerichteten Träger 1
dienen.
Ruhen die Elemente 2 auf den ersten Aufstandsflächen 4, so
sind eingesetzte Probengefäße 9 vertikal ausgerichtet.
Diese Anordnung wird in der linearen Lage des Trägers 1 be
vorzugt.
Sowohl in der linearen Lage, als auch der gekrümmten Lage
des Trägers 1 können die Elemente 2 auf der zweiten Auf
standsfläche 12 ruhen, die senkrecht zu den Achsen der Gelenke 5
ausgerichtet ist. Die Probengefäße 9 sind dann um 45° zur
Vertikalen geneigt.
Schließlich ist in linearer Lage des Trägers ein Aufliegen
der Elemente 2 auf den dritten Flächen 16 mög
lich. Dann sind die Probengefäße 9 horizontal ausgerich
tet.
Die dritte Fläche 16 ist zugleich eine erste An
lagefläche, die beim Zusammenschieben benachbarter Träger
wirksam wird. Wie aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich ist,
ist noch eine zweite Anlagefläche 17 parallel zur ersten
Anlagefläche 16 auf der gegenüberliegenden Seite der Auf
nahme 3 angeordnet. Im Bereich der zweiten Aufstandsflä
chen 12 hat die zweite Anlagefläche 17 einen Vorsprung 18,
wogegen die erste Anlagefläche 16 dort mit einer komple
mentären Aussparung 19 versehen ist. Die Fig. 6 zeigt, daß
in linearer Lage auf ihren ersten Aufstandsflächen 4
ruhende benachbarte Träger 1 mit ihren ersten und zweiten
Anlageflächen 16, 17 gegeneinander und dabei mit ihren
Vorsprüngen 18 und Aussparungen 19 ineinanderschiebbar
sind. Trotz der zweiten Aufstandsflächen 12 ist somit eine
platzsparende Lagerung paralleler Träger 1 möglich.
Die Aussparung 19 sowie die erste Aufstandsfläche 4 gren
zen bei jedem Element der Träger 1 an der Seite der ersten
Anlagefläche 16 Außenstufen 20 ab. In den zweiten Anlage
flächen 17 sind hingegen Innenstufen 21 ausgebildet, die
bei auf den zweiten Aufstandsflächen 12 ruhenden Trägern 1
mit den Außenstufen 20 aneinanderstoßen und eine gegensei
tige Abstützung sowie eine Einsparung des Lagerraumes be
wirken (Fig. 5). Zudem hat jede zweite Anlagefläche 17 im
Oberbereich eine Anschrägung 22, die sich in der Schrägla
ge des Trägers 1 an eine Wand der Aussparung 19 anlegt und
eine zusätzliche Abstützung bewirkt.
Auch diese Träger 1 haben äußere und innere Seitenflächen
6, 7, die bei linearer und gekrümmter Ausrichtung als An
schläge wirken.
In den Fig. 3 bis 6 sind für die Gelenkausbildung obere
und untere Aufnahmenuten 15 erkennbar, welche der Aufnahme
von Scharnierbändern dienen. Nach Fig. 7 können benachbar
te Elemente 2 eines Trägers 1 auch durch angeformte Verbin
dungselemente aneinandergelenkt sein, von denen ein erstes
einen Zapfen 23 mit einer Stegverbindung zum Element 2 und
eine zweite eine Zapfenaufnahme 24 mit einem Durchführ
schlitz für die Stegverbindung aufweist.
Gemäß Fig. 8 und 9
kann ein Gelenk 5 ein zusätzliches Verbindungselement 25
mit einem Mittelsteg, dem Steg 26, und endseitigen Verbindungszapfen
27 haben. Die Verbindungszapfen 27 sind wiederum in Zap
fenaufnahmen 24 zweier benachbarter Elemente 2 eingesetzt,
die Durchführschlitze für den Steg 26 haben.
Fig. 10 zeigt einen Träger 1 gemäß Fig. 5 und 6, der mit
seiner zweiten Aufstandsfläche 12 auf einem unteren Rand
flansch des Rotortellers 28 eines Rotors 29 ruht. Dabei legt sich der
Träger 1 mit seiner zweiten Anlagefläche 17 und dem Ober
bereich seines Vorsprunges 18 an einen komplementär ge
formten Kern 30 des Rotortellers 28 an.
Die Fig. 10 zeigt den Träger 1 auch in einer Nachbarlage auf
einer Zuführschiene 31, in die er in Abgaberichtung A
zurückkippbar ist.
Zur Festlegung des Trägers 1 auf dem Rotor 29 ist jedoch
in der zweiten Aufstandsfläche 12 zumindest eines äußeren
Elementes 2 eine Kupplungseinrichtung 32 angebracht,
die ebenfalls ein Dauermagnet sein kann. Die Kupplungsein
richtung 32 kann auch für die Kupplung einer Transportein
richtung (Kette, Band) dienen und ist genau in der Ebene
der Gelenke 5 angeordnet.
Gemäß Fig. 11 hat der Träger 1 zusätzlich an der inneren
Seitenfläche 7 eines äußeren Elementes 2 eine Metallplatte
33, die mit einem Magneten 34 eines Radialsteges 35 des
Rotors 29 zusammenwirkt. Das andere äußere Element 2
(nicht dargestellt) des Trägers 1 ist mit einem Magneten
34 ausgestattet, der mit einer Metallfläche in einem Ra
dialsteg des Rotors 29 zusammenwirkt.
Anhand eines Trägers 1 mit Elementen 2 gemäß Fig. 3 und 4
sind in den Fig. 12 und 13 weitere Einzelheiten der Anord
nung innerhalb und außerhalb des Rotors 29 gezeigt. Gemäß
Fig. 18 liegt der Träger 1 in gekrümmter Lage mit seinen
zweiten Aufstandsflächen 12 auf dem Rotorteller 28 auf und
ist radial innen am Kern 30 des Rotors 29 abgestützt. Ein
eingesetztes Probengefäß 9 stützt sich dabei mit einem
Rand oberhalb des Deckels 10 am Oberbereich des Trägers 1
ab und ragt mit einem Bodenabschnitt aus einer Bodenöff
nung 38 heraus.
Der Rotor 29 hat zudem eine Rotorhaube 39, die in axialer
Verschieberichtung V in eine ausgezogen eingetragene Frei
gabestellung und in eine strichliert eingetragene Schließ
stellung beweglich ist. In der Schließstellung umgreift
die Rotorhaube 39 den Träger 1 und stützt diesen radial
außen an der Anlagefläche 16 ab.
In der Fig. 13 ist derselbe Träger 1 beim Ruhen auf seiner
ersten Aufstandsfläche 4 gezeigt, wobei eine Unterlage 40
auf den Bodenbereich des Probengefäßes 9 einwirkt und die
ses in Hubrichtung H anhebt, so daß sich sein Deckel 10
vom Oberbereich des Trägers entfernt. Hierdurch wird der
Zugriff auf das Gefäß 9 erleichtert. Bevorzugt ist dabei
das Probengefäß 9 vertikal ausgerichtet.
Der Träger 1 gemäß Fig. 5 und 6 sowie Fig. 10 und 11 ist in
Fig. 14 in einer Deckelöffnungsstation 42 zur Deckelöffnung gezeigt.
Diese hat eine Grundplatte 43 mit Halteleisten 44, 45,
welche den auf seiner ersten Aufstandsfläche 4 ruhenden
Träger 1 an seinem Vorsprung 18 und seiner Aussparung 19
erfassen. Der Träger 1 ist mit den Führungssäulen 11 unter
einen Niederhalter 46 geschoben, der fest mit der Grund
platte 43 verbunden ist.
Wie anhand der Fig. 13 erläutert, ragen eingesetzte Pro
bengefäße 9 mit dem Rand ihres Deckels 10 über einen obe
ren Auflagebereich des Trägers 1 hinaus.
Mit der Auflage der Grundplatte 43 sind außerdem Führungen 47 verbunden,
an denen Gabeln von Öffnungsarmen 48 in Richtung R verschieblich geführt
sind. Die Gabeln untergreifen jeweils einen Deckel 10,
so daß sie diese bei Verschiebung nach oben öffnen können.
Dabei wird jedes Gefäß 9 vom Niederhalter 46 im Scharnierbe
reich des Deckels 10 festgehalten, so daß es von der Gabel des Öffnungsarmes 48
nicht aus dem Träger 1 herausgezogen werden kann. Anstatt
des Niederhalters 46 kann eine radiale Belastung des Ge
fäßes 9 zu dessen Sicherung vorgesehen sein.
Bei einer Deckelschließvorrichtung 49 gemäß Fig. 15
sind ebenfalls eine Grundplatte 43 sowie seitliche Halte
leisten 44, 45 vorgesehen, die mit dem Vorsprung 18 und der
Aussparung 19 eines Trägers 1 zusammenwirken. Gegenüber der
Deckelöffnungsstation 42 ist die Halteleiste 44 der Deckelschließvorrichtung 49
etwas höher gezogen, so daß sie den Träger 1 im Bereich
der zweiten Anlagefläche 17 seitlich abstützt.
Durch das Ruhen des Trägers 1 auf der Grundplatte 43 sind
eingesetzte Probengefäße 9 etwas angehoben, wobei ein auf
geklappter Deckel 10 über die Führungssäulen 11 hinaus
steht. Eine Deckelandruckrolle 50 ist in Parallelrichtung P zur
Grundplatte 43 verschieblich, so daß sie beim Überfahren
des Deckels 10 diesen mit dem Hauptabschnitt des Probenge
fäßes 9 zusammenschwenkt, schließt und verriegelt.
Fig. 16 zeigt einen Träger 1, der ebenfalls dem gemäß
Fig. 5 und 6 sowie 10 und 11 entspricht, zusätzlich jedoch mit
Durchbrüchen 51 in Querrichtung zur Aufnahme 3 mit einem
darin gehaltenen Probengefäß 9 ausgestattet ist. Auch in
diesem Falle ruht der Träger 1 mit seiner ersten Auf
standsfläche 4 auf einer Grundplatte 43, so daß das Proben
gefäß 9 etwas herausgehoben ist.
Der Durchbruch 51 dient einer optischen Prüfung des Gefäß
inhaltes. Dafür ist eine fotometrische Vorrichtung 52 mit
einem Lichtsender 53 und einem Empfänger 54 auf die Achse
des Durchbruches 51 ausgerichtet.
Die Fig. 17 und 18 zeigen einen weiteren Träger 1, der
einteilig aus Kunststoff gespritzt ist. Seine Elemente 2
haben Aufnahmen 3, die senkrecht zu einer ersten Auf
standsfläche gerichtet sind. Um 45° dazu abgewinkelt ist
eine zweite Aufstandsfläche. Die Achsen der Gelenke 5
verlaufen senkrecht zur zweiten Aufstandsfläche und sind
somit in einem Winkel von 45° zu den Aufnahmen 3 ausge
richtet.
Die Elemente 2 des Trägers weisen jeweils innere und äuße
re Seitenflächen 6, 7 für eine Schwenkwinkelbegrenzung
auf. Aus Fig. 18 ist erkennbar, daß die äußeren Seitenflä
chen 6 in linearer Lage etwas voneinander beabstandet
sind, so daß die Elemente 2 geringfügig darüber hinaus ge
geneinander abwinkelbar sind.
Die Gelenke 5 sind als Filmscharniere ausgebildet und ha
ben an der den inneren Seitenflächen zugewandten Seite ei
nen Radius, der ein Verschwenken in die gekrümmte Lage be
günstigt, einem Schwenken über die lineare Lage hinaus je
doch entgegenwirkt. Insofern nimmt das Gelenk 5 an der Be
grenzung des Schwenkwinkels teil.
Gemäß Fig. 19 kann ein einteilig aus Kunststoff ausgebil
deter Träger 1 mit seinen Aufnahmen 3 ein Gefäß für die
unmittelbare Probenaufnahme bilden. Dafür ist die Aufnahme
3 nach unten zur ersten Aufstandsfläche 4 hin verschlossen
und oben mit einem Deckel 10 schließbar, der über ein
Filmscharnier angelenkt ist. Außerdem ist eine zweite Auf
standsfläche 12 für eine Probenanordnung schräg zur Zen
trifugenachse vorgesehen. Die Achsen der Gelenke 5 für die
Verbindung einzelner Elemente 2 dieses einteiligen Trägers 1
schneidet die Schnittlinie der ersten und zweiten Auf
standsflächen 4, 12.
In der Fig. 20 ist der grundsätzliche Aufbau einer automa
tischen Laborzentrifuge 74 dargestellt. Der Rotor 29 be
findet sich in einem Mittelbereich hinter einem Bedienfeld
77. Auf der einen Seite des Mittelbereichs befindet sich
ein Eingangsbahnhof 78 und auf der anderen Seite ist ein
Ausgangsbahnhof 79 angeordnet. Zwischen Eingangsbahnhof 78
und Ausgangsbahnhof 79 ist eine Führungsschiene 80 er
streckt, die tangential am Rotor 29 vorbeiführt.
Auf dem Eingangsbahnhof 78 sind Träger 1 in mehreren Reihen
angeordnet, die in Richtung des Eingangspfeiles E bewegt
werden. Dabei handelt es sich um Träger, die anhand der
Fig. 5, 6, 10 und 11 erläutert sind.
Unmittelbar vor Erreichen der Führungsschiene 80 wird je
der Träger 1 mittels geeigneter Einrichtungen von der
ersten Aufstandsfläche 4 auf die zweite Aufstandsfläche 12
gekippt. Dann wird er auf die Führungsschiene 80 geschoben
und dem Rotor 29 zugeführt. Der Rotor 29 ist gemäß Fig. 20
so konstruiert, daß er zwischen zwei Radialstegen 35 zwei
Träger 1 aufnehmen kann. Der Rotor 29 hat eine Rotorhaube 29,
die axial verschiebbar ist, um Träger 1 radial zu sichern
bzw. freizugeben.
Mittels weiterer, nicht dargestellter Einrichtungen sind
die Träger 1 nach dem Zentrifugieren der Proben vom Rotor
29 auf die Führungsschiene 80 zurückbewegbar. Durch diese
gelangen sie auf den Ausgangsbahnhof 79, wo sie in Rich
tung des Ausgangspfeiles A abtransportiert werden. Beim
Übergang von der Führungsschiene 80 zum Ausgangsbahnhof 79
bewirkt eine weitere Mechanik, daß die Träger 1 von ihrer
gekippten Position auf der zweiten Aufstandsfläche 12 in
ihre ursprüngliche Lage auf der ersten Aufstandsfläche 4
mit vertikal angeordneten Gefäßen zurückgekippt werden.
Die Lageänderung ist an der Außenkante des Ausgangsbahn
hofs 79 in Fig. 20 versinnbildlicht.
Die Fig. 21 zeigt eine automatische Zentrifuge 74 in einen
Analysenautomaten 82 integriert den die Träger 1 auf einer
geschlossenen Bewegungsbahn 83 durchlaufen.
In einer Beschickungseinrichtung 84 werden die Träger 1
mit neuen Probengefäßen 10 beschickt. Der Beschickungsein
richtung 84 in Umlaufrichtung U der Träger 1 nachgeordnet ist
eine Zuführeinrichtung 85, in der Proben zugeführt, do
siert bzw. diluiert werden. In der Zuführeinrichtung 85
werden auch die Deckel der Probengefäße geschlossen.
In Umlaufrichtung U dahinter befindet sich eine Mischein
richtung 86, aus der eine Speicher- und Temperiereinrich
tung 87 gespeist wird.
Aus der Speicher- und Temperiereinrichtung 87 gelangen die
Träger 1 nach einer gewissen Verweilzeit in die Zentrifuge
74. Nach Ablauf der Zentrifugation wird eine Dekantiervor
richtung 88 durchlaufen, der eine Meßeinrichtung 89 folgt.
Anschließend werden die Träger 1 in einer Entsorgungsein
richtung 90 entsorgt, indem die Probengefäße 9 entfernt
und in geeigneter Weise weitergegeben werden. Die oben er
läuterten Träger 1 nehmen beispielsweise 0,5/1,5/2-ml-Pro
bengefäße 9 auf.
Claims (38)
1. Vorrichtung zum Zentrifugieren von Proben, mit einem
Rotor (29) und mindestens einem darauf angeordneten,
mehrere Aufnahmen (3) für Proben aufweisenden Träger
(1), der mehrere Elemente (2) mit jeweils mindestens
einer Aufnahme hat, die über Gelenke (5) mit paralle
len Achsen aneinandergelenkt sind, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Elemente (2) des Trägers (1) von ei
ner linearen Lage in eine gekrümmte Lage mit sämtli
chen Aufnahmen (3) auf einer Kreisbahn und dem Kreis
mittelpunkt auf der Drehachse des Rotors (29) ge-
schwenkt sind, die Aufnahmen (3) zu den Gelenkachsen
geneigt sind und die Füllöffnungen (8) der Aufnahmen
(3) dem Kreismittelpunkt am nächsten sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufnahmen (3) ca. 45° zu den Gelenkachsen ge
neigt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Elemente (2) des Trägers (1) erste
Aufstandsflächen (4) für eine senkrechte Ausrichtung
der Aufnahmeachsen und zweite Aufstandsflächen (12)
für eine zur Vertikalen geneigte Ausrichtung der Auf
nahmeachsen haben.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Elemente (2) senkrecht zu den
Gelenkachsen gerichtete zweite Aufstandsflächen (12)
haben.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß Ebenen durch die Aufstandsflächen
(4, 12) die Gelenkachsen schneiden.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Elemente (2) in der gekrümmten
Lage durch innere Anschläge (Seitenflächen 7) an einer weiteren
Krümmung gehindert sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die inneren Anschläge der Elemente (2) jeweils von
zwei zueinander angewinkelten inneren Seitenflächen
(7) gebildet sind, die jeweils eine verschiedene der
beiden Gelenkachsen des Elementes (2) in ihrer Ebene ent
halten und in Richtung der Gelenke (5) divergieren.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Elemente (2) in der linearen
Lage nur zu einer Seite hin schwenkbar sind, während
äußere Anschläge (Seitenflächen 6) einem Schwenken zur anderen Seite
hin entgegenstehen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die äußeren Anschläge der Elemente (2)
jeweils von zwei parallelen äußeren Seitenflächen (6)
gebildet sind, die jeweils eine verschiedene der bei
den Gelenkachsen des Elementes (2) in ihrer Ebene enthal
ten.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Elemente (2) aus der linearen
Lage zu beiden Seiten hin schwenkbar sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Elemente (2) in Richtung der
Aufnahmen (3) parallel zueinander erstreckte erste und
zweite Anlageflächen (16, 17) haben.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß von den ersten und zweiten seitlichen Anlageflä
chen (16, 17) die einen Außenstufen (20) und die ande
ren Innenstufen (21) aufweisen, die bei auf den zwei
ten Aufstandsflächen (12) ruhenden und seitlich mit den
Anlageflächen (16, 17) aneinanderliegenden Trägern (1)
aneinander abgestützt sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, daß von in Richtung der Aufnahmen (3)
zueinander parallel erstreckten ersten und zweiten
seitlichen Anlageflächen (16, 17) die einen Vorsprünge
(18) und die anderen komplementäre Aussparungen (19)
aufweisen, die bei auf den ersten Aufstandsflächen (4)
ruhenden und mit den Anlageflächen (16, 17) aneinan
derliegenden zwei Trägern (1) ineinandergreifen.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Aufnahmen (3) zumindest be
reichsweise der Außenkontur von Probengefäßen (9) an
gepaßt sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Aufnahmen (3) neben Füllöff
nungen (8) Führungssäulen (11) für die Deckel (10) von
Probengefäßen (9) haben.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die Aufnahmen (3) kürzer als auf
zunehmende Probengefäße (9) sind und Bodenöffnungen (38)
für den Austritt eines Gefäßbodens haben.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die Elemente (2) quer zu den Auf
nahmen (3) gerichtete Durchbrüche (51) für die opti
sche Gefäßprüfung haben.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die Aufnahmen (3) ein Gefäß für
die unmittelbare Probenaufnahme bilden.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gelenke (5) Scharnierbänder
aufweisen, insbesondere angespritzte Filmscharniere,
und/oder die Gelenke (5) zusätzliche Verbindungsele
mente (25) aufweisen, die in Zapfenaufnahmen (24) der
Elemente (2) verankert sind, wobei die Verbindungsele
mente (25) insbesondere einen Steg (26) mit endseiti
gen Verbindungszapfen (27) haben und die Stege (26) Seiten
schlitze der die Verbindungszapfen (27) aufnehmenden Elemente (2)
durchgreifen, und/oder die Gelenke (5) jeweils von ei
nem über eine Stegverbindung mit einem Element (2)
verbundenen Zapfen (23) und einer Zapfenaufnahme (24)
des benachbarten Elements (2) mit Seitenschlitz für
den Durchtritt der Stegverbindung gebildet sind.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß der Träger (1) Einrichtungen
zur Stabilisierung der Elemente (2) in der ge
krümmten und/oder der linearen Lage hat, wobei die
Stabilisierungseinrichtungen insbesondere federnd aus
gebildete Gelenke sind, welche die Elemente (2) von
einer bestimmten Schwenkstellung aus in die lineare
Lage oder von einer bestimmten Schwenkstellung aus in
die gekrümmte Lage bewegen und/oder in Seitenflächen
(6, 7) der Elemente (2) angeordnete Magneteinrichtun
gen (Dauermagnete 13) haben.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch
gekennzeichnet, daß die Träger (1) Einrichtungen
(Metallplatte 33) zum Ankuppeln an den Rotor (29) oder an eine
Transportvorrichtung haben, wobei die Kupplungsein
richtungen insbesondere Magneteinrichtungen (Metallplatte 33, Magnet 34)
aufweisen und/oder Stifte zum Einführen in Stiftboh
rungen haben.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, daß die Träger (1) einteilig herge
stellt sind.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elemente (2) an ihren Füllöffnungen (8) je
weils mit einem einteilig angebundenen Deckel (10)
hergestellt sind.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch
gekennzeichnet, daß sämtliche Träger (1) gleich viele
Elemente (2) aufweisen.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, daß mehrere Träger (1) gleichmäßig
über den Rotorumfang verteilt sind.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch
gekennzeichnet, daß die Elemente (2) aus einem che
misch beständigen und mechanisch festen Werkstoff
wie Kunststoff und/oder Metall sind.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch
gekennzeichnet, daß der Rotor (29) eine Stellfläche
(Rotorteller 28) für mindestens einen Träger (1) in gekrümmter
Lage und eine radiale Abstützung für den Träger auf
weist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stellfläche an einem Rotorteller (28) ausge
bildet ist.
29. Vorrichtung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekenn
zeichnet, daß jeder Träger (1) innen an einem Kern
(30) des Rotors (29) abgestützt ist.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 29, da
durch gekennzeichnet, daß jeder Träger (1) außen an
einem Rotormantel abgestützt ist.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 30, da
durch gekennzeichnet, daß Träger (1) für unterschied
liche Probengefäße auf dem Rotor (29) plazierbar sind.
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 31, da
durch gekennzeichnet, daß zwischen Seitenflächen (6,
7) benachbarter Trägerenden jeweils ein Radialsteg
(35) des Rotors (29) eingreift.
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 32, da
durch gekennzeichnet, daß mindestens eine axiale, ra
diale und/oder tangentiale Führung zum Transferieren
der Träger (1) zum Rotor (29) hin und/oder vom Rotor (29)
weg vorgesehen sind.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch
gekennzeichnet, daß mehrere Träger (1) in Speicher-,
Transport- und/oder Bearbeitungseinrichtungen in line
arer Lage und/oder parallel angeordnet sind.
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder Träger eine definierte Bewe
gungsbahn (83) durchläuft.
36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Bewegungsbahn (83) des Trä
gers (1) Vorrichtungen zur Probenaufbereitung (Zuführeinrich
tung 85, Mischeinrichtung 86)
angeordnet sind.
37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Bewegungsbahn (83) des Trä
gers (1) eine Deckelschließvorrichtung (Zuführeinrichtung 84, 49) für
eingesetzte Probengefäße (9) angeordnet ist, die eine
quer zur Aufnahme verschiebliche Deckelandruckrolle
(50) hat und/oder in der Bewegungsbahn (83) des Trä
gers (1) eine Deckelöffnungsstation (42) für einge
setzte Probengefäße (9) angeordnet ist, mit einem auf
den Führungssäulen (11) positionierbaren Niederhalter
(46) für den Scharnierbereich des Gefäßdeckels (10)
und einem Öffnungsarm (48), der eine Deckelvorderla
sche untergreift.
38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 37, dadurch
gekennzeichnet, daß die Elemente (2) des Trägers (1)
fortlaufend jeweils auf zwei Ebenen numeriert sind, so
daß die Ziffern in der senkrechten und in der geneig
ten Lage des Trägers (1) zu sehen sind.
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