DD272961A3

DD272961A3 - CENTRIFUGE FOR THE EVOLUTION OF BIOLOGICAL MATERIAL

Info

Publication number: DD272961A3
Application number: DD30456187A
Authority: DD
Inventors: Rudolf Jung; Herwig Bierstedt; Hans-Otto Hallermann; Rainer Held
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1987-07-03
Filing date: 1987-07-03
Publication date: 1989-11-01

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf solche Zentrifugen, bei denen die Trocknung vor allem durch Evakuieren bei gleichzeitigem Gegenheizen erfolgt, durch das die mit dem Evakuieren verbundenen Waermeverluste ausgeglichen werden muessen. Die Beheizung der in einen Rotor eingelegten Behaelter mit biologischen Proben erfolgt dabei direkt durch eine Widerstandsheizung, und auch die Temperaturmessung der Behaelter wird ohne Zwischenglieder mit einem empfindlichen Waermestrahlungs-Sensor vorgenommen; die Anordnung ist so eingerichtet, dass Temperaturschwingungen gemessen werden und das Messergebnis in einer Auswerteschaltung darueber entscheidet, ob die Zentrifuge in Betrieb bleibt.The invention relates to such centrifuges, in which the drying is done mainly by evacuation with simultaneous counter-heating, by which the associated with the evacuation heat losses must be compensated. The heating of the container inserted in a rotor with biological samples is carried out directly by a resistance heater, and the temperature measurement of the container is made without intermediate links with a sensitive heat radiation sensor; the arrangement is set up so that temperature oscillations are measured and the measurement result in an evaluation circuit determines whether the centrifuge remains in operation.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Zentrifuge für die Entwässerung von biologischem Material im Vakuum nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.The invention relates to a centrifuge for the dewatering of biological material in a vacuum according to the preamble of claim.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Zentrifugen dieser Art sind beispielsweise aus der DD-Patentschrift 1023' e. ucraunt, in der die Temperatur des Rotors durch einen Wärmestrahliings-Sensor gemessen wird, der sich in einar großflächigen Platte befindet, die der Wärmestrahlung des Rotors ausgesalzt ist und dessen Temperatur schnell annimmt. Über die Temperierung des Rotors werden dabei keine Angaben gemacht, hingegen ist in der DD-Patentschrift 243650 eine entsprechende Anordnung beschrieben, die hier in einer Heiz-Kühl-Schiange besteht, die das gesamte Gehäuse von außen temperiert. Eine beim Zentrifugieren im Vakuum erforderliche Gegenheizung würde auf diese Weise nur mit erheblicher Verzögerung arbeiten, die auch dann nicht wesentlich vermindert werden könnte, wenn nur der Rotor selbst beheizt würde, weil dieser eine recht kompakte Masse besitzt, die sich nur langsam erwärmt, wenn nicht ein unzulässig hoher Tompei aturgradient in Kauf genommen wird.Centrifuges of this kind are known for example from DD patent 1023 ' e. ucraunt, in which the temperature of the rotor is measured by a Wärmestrahliings sensor located in a large-area plate, which is salted out of the heat radiation of the rotor and whose temperature quickly assumes. No information is given about the tempering of the rotor, however, a corresponding arrangement is described in DD Patent 243650, which consists here in a heating-cooling Schiange, which tempered the entire housing from the outside. A required during centrifugation in vacuum counter-heating would work in this way only with considerable delay, which could not be significantly reduced even if only the rotor itself would be heated, because this has a fairly compact mass, which heats up only slowly, if not an impermissibly high Tompei aturgradient is accepted.

Fs ist bei einer direkten Beheizung des Rotors, wie sie aus der DE-Patentschrift 24 50482 bekannt ist, auch möglich, den Rotor zweiteilig aus einem Zentralkörper aus nichtleitendem Werkstoff und einem damit fest verbundenen Mantoiteil zusammenzusetzen, wobei der aus elektrisch leitendem Werkstoff bestehende Mantelteil direkt induktiv beheizt wiru. Eine solche Konstruktion vermindert zwar die Totzeit bei der gesteuerten Gegenheizung; sie ist aber aufwendig und wegen der unterschiedlichen Wärmeeigenschaften (Temperaturausdehnungszahll) nicht ohne weiteres realisierbar. Nachteilig ist es auch, daß eine metallirche Buchse zur Kupplung an den Antrieb vorgesehen werden muß.Fs is in a direct heating of the rotor, as known from DE Patent 24 50 482, also possible to assemble the rotor in two parts from a central body of non-conductive material and a Mantoiteil firmly connected thereto, wherein the existing electrically conductive material shell part directly inductively heated wiru. Although such a design reduces the dead time in the controlled counter-heating; but it is expensive and because of the different thermal properties (Temperaturausdehnungszahll) not readily feasible. It is also disadvantageous that a metallirche bush must be provided for coupling to the drive.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung hat das Ziel, den Aufbau einer eingangs beschriebenen Zentrifuge zu vereinfachen und dia Sicherheit der Temperaturmessung zu verbessern.The invention aims to simplify the construction of a centrifuge described above and to improve the reliability of the temperature measurement.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Demzufolge hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine möglichst totzeitfreie Gegenheizung bei Verwendung eines im wesentlichen einteiligen und werkstoffhomogenen Rotors anzuordnen.Accordingly, the invention has set itself the task of arranging a dead time as possible counter heating when using a substantially one-piece and material homogeneous rotor.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Heizeinrichtung eine an sich bekannte reine Widerstandsheizung ist, daß die Ausnehmungen am Umfang des Rotors in an sich bekannter Weise Durchgangsbonrungen sind, daß die Behälter darin so befestigt sind, daß jeweils ihr geschlossenes Ende von der Heizeinrichtung direkt beaufschlagt wird und seinerseits den Wärmestrahlungs-Sensor direkt beeinflußt, und daß die Trägheit des Wärmestrahlungs-Sensors und die Kreisfrequenz des Rotors so gewählt werden, daß der Wärmestrahlungs-Sensor Temperaturschwingungen mißt.According to the invention the object is achieved in that the heating device is a known pure resistance heating, that the recesses on the circumference of the rotor in a conventional manner Durchgangsbonrungen that the containers are mounted therein so that each of their closed end of the heater directly is acted upon and in turn directly influenced the heat radiation sensor, and that the inertia of the heat radiation sensor and the angular frequency of the rotor are selected so that the heat radiation sensor measures temperature oscillations.

Auf diese Weise werden bei der Gegenheizung nun mehr ganz geringe Wärmemengen lienötigt, weil sie nicht mehr im Rotor selbst gespeichert werden; man kommt also mit einer kleinen Heizleistung aus, die entweder einer einzigen Heizeinrichtung entnommen wird oder selbstverständlich auch aus mehreren, am Umfang des Gehäuses verteilten Heizeinrichtungen stammen kann. Andererseits arbeiten moderne Wärmestrahlungs-Sensoren nahezu trägheitslos und können die Temperaturdifferenzen zwischen den Behältern und dem Rotor ohne weiteres als Temperaturschwingungen registrieren, wenn die Kreisfrequenz des Rotors in den üblichen Grenzen bleibt.In this way, in the counter-heating now very small amounts of heat are required because they are no longer stored in the rotor itself; So it comes with a small heat output, which is either taken from a single heater or, of course, can come from several, distributed around the circumference of the housing heaters. On the other hand, modern heat radiation sensors work almost inertia and can easily register the temperature differences between the containers and the rotor as temperature oscillations, if the angular frequency of the rotor remains within the usual limits.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Fig. 1 zeigt die schematische Hauptansicht einer erfindungsgemäßen Zentrifuge im Schnitt.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing of an embodiment. Fig. 1 shows the schematic main view of a centrifuge according to the invention in section.

Ein Gehäuse 1 ist Bestandteil eines nicht weiter dargestellten Gesamtgehäuse!=, in 'Jem außerdem die in der Zeichnung weggelassenen Anzeige-, Steuer- und Bedienelemente untergebracht sind, die mit der Erfindung nicht in Zusammenhang stehen bzw. nicht vom bekannten Standard abweichen. Das rotationssymmctrischa Gehäuse 1 ist mit einem Deckel 2 verschließbar, wobei eine Ringdichtung 3 sicherstellt, daß die Verbindung luftundurchlässig ist, wenn das Innere des Gehäuses 1 evakuiert ist. Im Boden 4 des Gehäuses 1 befindet sich t'xial ein flacher Zapfen 5, in den eine Buchse 6 eingebracht ist. Eine weitere Buchse 7 ist in einen Quersteg 8 eingeschraubt, der am Gehäuse 1 ortsfest ist im Bereich des Deckels 2. Zwischen beiden axialen Buchsen 6 und 7 ist ein Rotor 9 drehbar gelagert, dessen Achse mit derjer.inen des Gehäuses 1 und der Buchsen 6 und 7 zusammenfällt. Nach einem älteren, aber nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag der Patentinhaberin ist der Rotor 9 um eine Kombination von Lagerstiften 10,11 und 12 drehbar, die gegenseitig durch Laufkugelt'. 3 abgestützt sind und von einer Druckfeder 14 belastet werden.A housing 1 is part of an overall housing, not shown! In 'Jem also the omitted in the drawing display, control and operating elements are housed, which are not related to the invention or do not deviate from the known standard. The rotationally symmetrical housing 1 can be closed with a cover 2, wherein a ring seal 3 ensures that the connection is impermeable to air when the interior of the housing 1 is evacuated. In the bottom 4 of the housing 1 is t'xial a flat pin 5, in which a socket 6 is introduced. A further bushing 7 is screwed into a transverse web 8, which is stationary on the housing 1 in the region of the cover 2. Between the two axial bushes 6 and 7, a rotor 9 is rotatably mounted, whose axis with derjer.inen the housing 1 and the sockets and 7 coincides. According to an earlier, but not prior art proposal of the patentee, the rotor 9 is rotatable about a combination of bearing pins 10, 11 and 12 which are mutually ballasted '. 3 are supported and are loaded by a compression spring 14.

Der Boden 4 hat keine Durchführung im Bereich des Zapfens 5. Vielmehr wird der Rotor 9 mit einem Antrieb 15 durch eine Kupplung verbunden, die entweder durch ein drehendes Magnetfeld entsteht, das wie in der Zeichnung durch oinen direkt mit dem Antrieb 15 verbundenen Magnoten 13 erzeugt wird und dem der Rotor 9 wegen eines mit ihm einstückigen Magneten 17 folgt, oder mit Hilfe eines drehenden elektrischen Feldes werden dazu geeignete Wirbelstromkräfte am Rotor induziert. Auch andere Kupplungen sind im Rahmen der Erfindung anwendbar, doch sollten nach Möglichkeit keine Durchführungen aus dem Innern des Gshäusesi erfordorüch sein. Ein Schlauchanschluß 18 schließlich dient zum Anschluß eines Verbindungsschlauches zur Verbindung des Innern des Gehäuses 1 mit einer Vakuumpumpe.Rather, the rotor 9 is connected to a drive 15 by a coupling, which is formed either by a rotating magnetic field generated by oins directly connected to the drive 15 magnoten 13 as in the drawing is and the rotor 9 follows because of a one-piece with him magnet 17, or by means of a rotating electric field suitable eddy current forces are induced on the rotor. Other couplings are applicable within the scope of the invention, but as far as possible no bushings from the interior of Gshäusesi should be required. Finally, a hose connection 18 serves to connect a connecting hose for connecting the interior of the housing 1 to a vacuum pump.

Eine Heizeinrichtung 19 ist in der Innenseite der Gehäusewand 20 vorgesehen so, r!aß sin unmittelbar die geschlossenen Enden 21 einseitig offener Behälter 22 beaufschlägt, wenn diese — am Umfang 23 des Rotors 9 in Ausnehmungen 24 eingelegt — der Heizeinrichtung 19 gerade gegenüberstehen. Die Ausnehmungen 24 sind Durchgangsbohrungen. Ferner ist ein Wärmestrahlungs-Sensor 25 in etwa gleicher Höhe wie die Heizeinrichtung 19 und ebenfalls an der Innenseite der Gehäusewand 20 so befestigt, daß or die Temperatur sowohl der Enden 21 als auch diejenige des Rotors 9 an dessen Umfang 23 erfaßt. Für die elektrischen Versorgungs- und Meßleitungen 26 und 27 der Heizeinrichtung 19 und des Wärmestrahlungs-Sensors 25 sind zwei Durchführungen 28 durch die Gehäusewand 20 erforderlich; sie sin daber starr und stören das Evakuieren nicht. Es versteht sich, daß die Anzahl von Heizeinrichtung 19 und Wärmesirahlungs-Sensor 25 variieren kann, ohne daß die Erfindung verlassen werden müßte.A heating device 19 is provided in the inner side of the housing wall 20 so that the closed ends 21 are acted upon directly on one side open container 22, if these - placed on the circumference 23 of the rotor 9 in recesses 24 - the heater 19 straight opposite. The recesses 24 are through holes. Further, a heat radiation sensor 25 at about the same height as the heater 19 and also attached to the inside of the housing wall 20 so that or detects the temperature of both the ends 21 and that of the rotor 9 at its periphery 23. For the electrical supply and measuring lines 26 and 27 of the heater 19 and the heat radiation sensor 25 two bushings 28 through the housing wall 20 are required; they are rigid and do not disturb the evacuation. It should be understood that the number of heater 19 and heat sink sensor 25 may vary without departing from the invention.

Am Gehäuse 1 befindet sich ein nicht dargestellter Schaltkontakt, der vom Deckel 2 betätigt wird, wenn dieser das Gehäuse 1 verschließt. Dabei wird eine Schaltung aktiviert und der Antrieb 15 eingeschaltet, der von einem Drehzahlregler gesteuert wird. Eine zwischen dem Schaltkontakt und dem Drehzahlregler gelegene Auswerteschaltung sorgt dabei für die Entsperrung eines Drehzahl-Sollwertes.On the housing 1 is an unillustrated switching contact, which is actuated by the cover 2 when the housing 1 closes. In this case, a circuit is activated and the drive 15 is turned on, which is controlled by a speed controller. An evaluation circuit located between the switching contact and the speed controller ensures the unlocking of a speed setpoint.

Die Meßleitung 27 verbindet den Wärmestrahlungs-Sensor 25 mit einem Meßverstärker, von dem das elektrische Temperatursignal einem Temperaturregler zugeführt wird, der es mit einem Temparatursollwert vergleicht und über die Versorgungsleitung 26 die Heizeinrichtung 19 schaltet. Die Einzelheiten dazu sind nicht Gegenstand der Erfindung und deshalb in der Zeichnung weggelassen.The measuring line 27 connects the heat radiation sensor 25 with a measuring amplifier, from which the electrical temperature signal is supplied to a temperature controller, which compares it with a Temparatursollwert and via the supply line 26, the heater 19 switches. The details are not the subject of the invention and therefore omitted in the drawing.

Claims

Centrifuge for the drainage of biological material, consisting essentially of

A stationary, provided with a lid, hermetically sealable and advantageously completely rotationally symmetrical housing,

A rotor easily rotatable in the housing about a common, vertical axis,

An electric drive located in the same axis below the housing for the rotor,

- Several unilaterally open, substantially cylindrical, preferably glass containers for the material, which are distributed evenly distributed in corresponding recesses on the circumference of the rotor, that their axes of symmetry intersect the axis of the rotor and thereby form an angle with this, which is not dull wherein the open end of each container is directed towards the axis of the rotor, while the closed end, which is equal to or lower than the open end, faces the housing wall;

A hose connection or the like, via which the interior of the housing can be evacuated by means of a vacuum pump or in another way,

- An electrical heat radiation sensor for measuring the temperature of the material, stationarily arranged in the housing wall, and

An electric heating device connected by dom heat radiation sensor for counterheating the biological material which cools down under centrifugation under vacuum and which is likewise arranged fixedly in the housing wall, characterized in that

- The heating device (19) is a known pure resistance heating,

- The recesses (24) on the circumference (23) of the rotor (9) in a conventional manner are through-holes,

- The container (22) are fixed therein so that each of their closed end (21) from the heater (19) is applied directly and in turn directly the heat radiation sensor (25) directly influenced, and

- The inertia of the Wärmestranlungs sensor (25) and the angular frequency of the rotor (9) are chosen so that the heat radiation sensor (25) measures temperature oscillations.