DE102004062232A1

DE102004062232A1 - Rotor für Laborzentrifugen

Info

Publication number: DE102004062232A1
Application number: DE102004062232A
Authority: DE
Inventors: Frank Eigemeier
Original assignee: Kendro Laboratory Products GmbH
Current assignee: Thermo Electron LED GmbH
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2024-12-24
Also published as: GB0526396D0; US20060166802A1; CN1820854B; GB2421450B; JP5815193B2; US7806819B2; JP2006181574A; GB2421450A; CN1820854A; DE102004062232B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor für Laborzentrifugen, welcher zur Aufnahme eines Probengefäßes und zum Einsatz in einem Laborzentrifugenrotor. Der Rotor weist einen Niederhalter auf, mittels dessen der mindestens eine Zentrifugierbehälter im Rotor gehalten und gegen axiale Verschiebung gesichert ist. Zusätzlich kann ein Anpressdruck des mindestens einen Zentrifugierbehälters auf den Rotor erzeugt werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor für Laborzentrifugen, welcher zur Aufnahme mindestens eines Zentrifugierbehälters ausgebildet ist, sowie einen Adapter zur Aufnahme eines Probengefäßes und zum Einsatz in einem Laborzentrifugenrotor.
Im vorliegenden Zusammenhang kann ein Zentrifugierbehälter zum einen ein Probengefäß sein, in dem die zu zentrifugierenden Proben angeordnet sind. Zum anderen kann ein Zentrifugierbehälter auch ein Adapter sein, der in einen Rotor einsetzbar ist und in den wiederum ein Probengefäß eingesetzt werden kann.
Bevorzugt betrifft die Erfindung einen Festwinkelrotor mit einer umlaufenden und um die Rotorachse konzentrisch angeordneten Ringwanne, welche als Ringnut ausgebildet ist. Die Ringwanne ist zur Aufnahme der Zentrifugierbehälter ausgebildet. Die Zentrifugierbehälter sind beabstandet in Umfangsrichtung in der Ringwanne angeordnet und gegenüber der Rotorachse unter einem vorherbestimmten Winkel nach innen geneigt, wobei das obere Ende jeweils den geringsten Abstand zur Rotormitte aufweist. Das obere Ende umfasst die Öffnung der Zentrifugierbehälter und ist jeweils der Rotoröffnung zugewandt angeordnet.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Rotoren sind im Allgemeinen so gestaltet, dass die Zentrifugierbehälter, durch eine Öffnung im oberen Bereich des Rotors, in den Rotor entlang ihrer Längsrichtung einschiebbar sind. Während des Befüllungs- oder Entladevorgangs oder auch während des Betriebes kann es dazu kommen, dass Zentrifugierbehälter ungewollter Weise aus der Betriebsposition entfernt werden. Insbesondere bei der Entnahme von Probengefäßen besteht die Möglichkeit, dass der Adapter, in dem das Probengefäß angeordnet ist, unbeabsichtigter Weise zusammen mit dem Probengefäß aus dem Rotor entfernt wird. Auch kann es durch die unbeabsichtigte Entnahme von Zentrifu gierbehältern aus der Ringwanne oder durch spielbehaftete Anlage der Zentrifugierbehälter in der Ringwanne zu einem unruhigen Laufverhalten der Zentrifuge kommen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rotor für Laborzentrifugen sowie einen Adapter für derartige Zentrifugen anzugeben, durch die die Handhabung und die Stabilität der Zentrifugen sowie deren Laufeigenschaften verbessert werden.

Diese Aufgabe wird für den Rotor dadurch gelöst, dass mindestens ein Niederhalter vorhanden ist, durch den der mindestens eine Zentrifugierbehälter im Rotor gehalten und gegen axiale Verschiebung gesichert ist. Durch das Vorhandensein eines erfindungsgemäßen Niederhalters, wird der Zentrifugierbehälter in Axialrichtung fixiert und ist damit gegen unbeabsichtigte oder unbefugte Entnahme gesichert. Zusätzlich zum reinen Sichern gegen Axialverschiebung, ist es bevorzugt mittels des Niederhalters ein Anpressdruck des mindestens einen, niedergehaltenen Zentrifugierbehälters auf den Rotor erzeugt werden. Zu diesem Zweck wird über den mindestens einen Niederhalter eine längsaxial wirkende Kraft auf den mindestens einen Zentrifugierbehälter aufgebracht. Die Erzeugung eines Anpressdrucks ist besonders bevorzugt, wenn mehrere, über den Umfang der Ringwanne verteilt angeordnete Zentrifugierbehälter vorhanden sind. Sind die Zentrifugierbehälter im Wesentlichen gleichmäßig verteilt, wird dadurch die Ringwanne ähnlich einem Speichenrad ausgesteift, und eine Ovalisierung der Zentrifuge während des Zentrifugiervorgangs, beispielsweise hervorgerufen durch ungleichmäßige Beladung, wird vermieden. Die Aufbringung einer längsaxialen Kraft auf die Zentrifugierbehälter durch den mindestens einen Niederhalter verstärkt diesen Speicheneffekt und verbessert weiter die Aussteifung der Zentrifuge. Gleichzeitig wird die Stabilität der Lagerung des mindestens einen Zentrifugierbehälters im Rotor weiter verbessert. Das Vorhandensein eines Anpressdrucks führt zu einer Stabilisierung des Rotorkörpers gegen Beanspruchung durch Zentrifugalkräfte.

Weiterhin ist es von Vorteil, dass der Niederhalter die Zentrifugierbehälter in Axialrichtung spielfrei im Rotor hält und somit eine stabile Lagerung der Zentrifugierbehälter im Rotor gegeben ist. Dadurch wird eine unbeabsichtigte Entnahme der Zentrifugierbehälter verhindert und somit die Handhabung verbessert. Dies führt weiterhin dazu, dass die Gefahr einer Beschädigung der Probengefäße, die während einer unbeabsichtigten Entnahme entsteht, eliminiert wird. Der Benutzer benötigt gegenüber dem Stand der Technik ein geringeres Maß an Sorgfalt beim Bedienen der Zentrifuge.

Zweckmäßigerweise ist der Niederhalter ausgebildet, mehrere Zentrifugierbehälter gleichzeitig im Rotor zu halten. Dies hat den Vorteil, dass hierdurch die Herstellung und die Bedienung vereinfacht werden. Prinzipiell kann der Niederhalter ausgebildet sein, beliebig viele Zentrifugierbehälter, somit auch sämtliche im Rotor angeordneten Zentrifugierbehälter, gegen Axialverschiebung zu sichern. An dererseits können auch mehrere Niederhalter im Rotor vorhanden sein. Je nach Anordnung und Ausgestaltung des Rotors und der Zentrifugierbehälter, kann somit die Zahl der Niederhalter so gewählt werden, dass Materialbedarf und Herstellungskosten optimiert werden. Auch ist es möglich, einen Niederhalter mehrteilig auszuführen. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn bei bestimmten Rotorgeometrien die Montage eines einteilig ausgeführten Niederhalters schwierig durchführbar ist und es einfacher ist, einzelne Niederhaltersegmente zu montieren.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Niederhalter lösbar am Rotor befestigt. Im befestigten Zustand sichert der Niederhalter die Zentrifugierbehälter gegen axiale Verschiebung. Um die Zentrifugierbehälter aus Rotor entfernen zu können, ist der Niederhalter vorher vom Rotor abzumontieren. Umgekehrt sollten die Zentrifugierbehälter vor Montage des Niederhalters in den Rotor eingesetzt werden. Ist der Zentrifugierbehälter als Adapter ausgebildet, ist es zweckmäßig den Niederhalter so zu gestalten, dass er im montierten Zustand nur den Adapter im Rotor hält und ein Ein- und Ausführen der Probengefäße in den Adapter möglich ist. Im montierten Zustand ist der Niederhalter vorteilhafterweise formschlüssig mit dem Zentrifugierbehälter verbunden.

Die Befestigung des Niederhalters am Rotor kann prinzipiell mittels aller, aus dem Stand der Technik bekannter, Befestigungsmittel (z.B. Schrauben, Bolzen, Klammern, etc.) erfolgen. Bevorzugt ist am Niederhalter ein Gewinde und am Rotor ein korrespondierendes Gegengewinde ausgebildet, so dass der Niederhalter in den Rotor einschraubbar ist. Dies ist vorteilhaft, da dadurch keine zusätzlichen Befestigungsmittel für das Anbringen des Niederhalters am Rotor erforderlich sind und der Niederhalter trotzdem leicht vom Rotor lösbar ist.

Um die Zentrifugierbehälter in den Rotor ein- und ausführen zu können und gleichzeitig sicherzustellen, dass die Zentrifugierbehälter im Rotor gehalten werden, ohne dass der Niederhalter an- oder abmontiert werden muss, ist es zweckmäßig, den Niederhalter so auszubilden, dass er zwischen einer Halte- und einer Freigabeposition positionierbar ist, bzw. in einen Halte- und einen Freigabezustand bringbar ist. Das Austauschen von Zentrifugierbehältern ist dadurch einfacher und schneller durchführbar, was die Bedienerfreundlichkeit des Rotors erhöht. Bevorzugterweise ist der Niederhalter zumindest während des Zentrifugiervorganges in der Halteposition angeordnet. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Zentrifugierbehälter während des Zentrifugiervorganges sicher im Rotor gelagert sind und somit nicht beschädigt werden. Umgekehrt ist der Niederhalter zur Ein- bzw. Ausfuhr von Zentrifugierbehältern in oder aus dem Rotor in die Freigabeposition zu bringen.

In einer weiteren Ausführungsform ist es bevorzugt, dass der Niederhalter durch Formschluss mit dem Zentrifugierbehälter verbunden ist. Durch den Formschluss wird eine stabile und sichere Anlage des Niederhalters am Zentrifugierbehälter gewährleistet und somit allgemein die Sicherung des Zentrifugierbehälters im Rotor verbessert.

Um auf möglichst einfache Weise einen Formschluss herzustellen, durch den gleichzeitig eine sichere Lagerung gewährleistet ist, ist der Niederhalter ausgebildet, als Riegel auf den Zentrifugierbehälter zu wirken. Diese Riegelfunktion übt der Niederhalter in der Halteposition auf den Zentrifugierbehälter aus. Als Riegelelement können entweder nur Teile des Niederhalters oder der Niederhalter als Ganzes wirken. Bei der ersten Variante ist es zweckmäßig, nur die Teile des Niederhalters, die als Riegelelement ausgebildet sind, zwischen der Halte- und der Freigabeposition positionierbar auszubilden. Dagegen ist bei der zweiten Variante der gesamte Niederhalter zwischen den beiden Positionen bewegbar auszubilden.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Riegelelement als Dreh- oder Schwenkriegel ausgebildet. Das Riegelelement weist einen Drehpunkt bzw. eine Drehachse auf, um die es zwischen der Halte- und der Freigabeposition durch Verschwenkung oder Verdrehung hin- und her bewegbar ist. Die Dreh- oder Schwenkebene des Riegelelementes kann dabei prinzipiell beliebig, d. h. horizontal, vertikal oder diagonal zur Rotorachse, angeordnet sein. Vorteilhafterweise ist jeweils für die Halte- als auch für die Freigabeposition ein Anschlag vorgesehen, so dass eine präzise Positionierung des Riegelelements ermöglicht wird.

Alternativ hierzu ist es bevorzugt, das Riegelelement verschiebbar zwischen den beiden Positionen auszubilden. Prinzipiell kann die Bewegung entlang jeder beliebigen Achse durchgeführt werden, so dass das Riegelelement an die jeweilige Geometrie des Rotors, in dem es verwendet wird, optimal angepasst werden kann. Besonders bevorzugt ist die Verschiebung im Wesentlichen lotrecht zur Rotorachse. Ähnlich zur Verschwenkung des Riegelelementes ist es auch bei der Verschiebung zweckmäßig, Anschläge für die beiden Positionen auszubilden. Grundsätzlich ist auch eine kombinierte Bewegung aus Schwenkung/Drehung und Verschiebung oder auch jede andere Bewegung denkbar.

Grundsätzlich kann der Niederhalter so ausgebildet sein, dass er manuell vom Bediener betätigt werden kann. Bevorzugt ist es, wenn der Niederhalter ohne manuelle Betätigung zwischen den beiden Positionen positionierbar ist. Hierfür ist es zweckmäßig, den Niederhalter selbstsperrend auszubilden. Dies bedeutet, dass der Niederhalter ohne manuellen oder sonstigen mechanischen Aktuator in die Halteposition bewegbar ist und somit den Zentrifugierbehälter sperrt. Normalerweise wird die Selbstsperrung durch die Änderung eines äußeren Einflussfaktors, beispielsweise Einwirkung der Zentrifugalkraft, erhöhter Luftdruck, etc. hervorgerufen. Die Selbstsperrung sollte zumindest während des Zentrifugiervorgangs aufrechterhalten werden. Vorteilhaft ist hierbei, dass, wie bereits erwähnt, kein Aktuator zum Bewegen des Niederhalters benötigt wird und so der Aufbau und die Handhabung des Rotors weiter verbessert werden.

Weiterhin ist es alternativ bevorzugt, dass der Niederhalter einen Antrieb aufweist, durch den er zwischen der Freigabe- und der Halteposition bewegt wird. Vorteilhaft ist hierbei, dass eine sichere und automatisierte Positionierung des Niederhalters ermöglicht wird. Der Antrieb ist bevorzugt entweder pneumatisch, durch Federkraft betrieben oder elektromotorisch ausgebildet. Prinzipiell sind auch alle anderen aus dem Stand der Technik bekannten Antriebsarten verwendbar.

Ist der Niederhalter mit einem Antrieb ausgebildet, ist zweckmäßigerweise zusätzlich eine Steuereinrichtung vorhanden, durch die der Niederhalter ansteuerbar ist und durch die somit auch die Positionierung des Niederhalters bestimmbar ist. Die Steuereinrichtung kann als autarkes System ausgebildet sein, dass die Positionierung aufgrund vorherbestimmter Parameter durchführt oder es kann mit andern Systemen, beispielsweise dem Rotorantrieb, gekoppelt sein. Die Steuerbarkeit des Niederhalters erleichtert weiter die Handhabung des Rotors und erhöht den Automatisierungsgrad.

Die Positionierung des Niederhalters erfolgt vorteilhafterweise in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Rotors (z. B. die Größe der Zentrifugalkraft, die Größe der Drehgeschwindigkeit, Zustand des Rotorantriebes, etc.). Die Abhängigkeit der Positionierung des Niederhalters von einem oder mehrerer dieser Parameter birgt den Vorteil, dass sich dadurch der Niederhalter, je nach Betriebszustand des Rotors, immer in der optimalen Position befindet. Grundsätzlich sind auch alle weiteren Parameter, von denen der Betriebszustand des Rotors abhängt, als Variablen für die Positionierung des Niederhalters verwendbar.

Alternativ zur formschlüssigen Verbindung des Niederhalters mit dem Zentrifugierbehälter ist es bevorzugt, den Niederhalter durch Kraftschluss mit dem Zentrifugierbehälter zu verbinden. Durch den Kraftschluss wird, zusätzlich zur bloßen Sicherung gegen Verschiebung in Axialrichtung, ein Anpressdruck vom Niederhalter auf den Rotorkörper aufgebracht, wodurch die sichere Lagerung des Zentrifugierbehälters im Rotor und die Aussteifung der von Zentrifugalkräften beaufschlagten Rotorwanne weiter verbessert werden. Ist der Niederhalter zwischen einer Freigabe- und einer Halteposition positionierbar, ist es zweckmäßig, den Kraftschluss in der Halteposition herzustellen.

Bevorzugterweise wird der Kraftschluss durch Keilwirkung des Niederhalters auf den Zentrifugierbehälter hergestellt. Hierbei ist es zweckmäßig, die Halteposition ohne Anschlag auszubilden, so dass der Niederhalter in Richtung der Halteposition solange fortbewegt wird, bis ein möglichst großer Verkeilungsgrad und somit ein möglichst großer Anpressdruck erreicht wird. Alternativ ist es bevorzugt, den Kraftschluss als Reibschluss auszubilden. Hierbei ist es zweckmäßig, dass der Niederhalter seitlich am Zentrifugierbehälter anliegt und eine Reibungskraft auf diesen aufbringt, die genügend groß ist, den Zentrifugierbehälter gegen Verschiebung in Axialrichtung zu sichern. Durch eine flächige Anlage des Niederhalters an der Seitenwand des Zentrifugierbehälter wird die Reibwirkung erhöht.

Weiterhin ist es alternativ bevorzugt, dass der Kraftschluss durch Federkraft hergestellt wird. Vorteilhafterweise wird mindestens ein federndes Element zwischen dem Rotor und dem jeweiligen Zentrifugierbehälter angeordnet. Das Federelement übt eine Haltekraft auf den Zentrifugierbehälter aus. Das Federelement kann lateral, axial oder auch von einer anderen Richtung aus am Zentrifugierbehälter angreifen.

Bevorzugterweise ist das Federelement als Rastverschluss ausgebildet. Der Rastverschluss besteht aus einem Rastelement und einem Gegenstück, wovon jeweils eines am Niederhalter und das andere am Zentrifugierbehälter ausgebildet sind. Das Rastelement ist unter Überwindung einer Federkraft im Gegenstück einrastbar.

Alternativ ist es bevorzugt, dass das Federelement als Gummielement ausgebildet ist. Bevorzugt ist dieses zwischen dem Rotorkörper und dem Zentrifugierbehälter angeordnet. Das Gummielement kann beispielsweise als Wulst, umlaufende Lippe oder als Noppe ausgebildet sein. In der Ausführungsform als umlaufende Lippe, ist das Gummielement bevorzugt als O-Ring ausgebildet, welcher konzentrisch zur Rotorachse angeordnet ist und auf der Rotornabe aufliegt. Auch können mehrere Gummielemente einen Zentrifugierbehälter im Rotor halten. Durch Einführen des Zentrifugierbehälters in den Rotor wird das Gummielement zusammengedrückt und erzeugt so einen Anpressdruck auf den Zentrifugierbehälter. Gleichzeitig wirkt eine Reibungskraft auf den Zentrifugierbehälter. Das Gummielement kann alternativ auch direkt über den Zentrifugierbehälter im eingeführten Zustand angeordnet sein. In dieser Ausführungsform wird das Gummielement beim Einführen des Zentrifugierbehälters zusammengedrückt und dehnt sich, nachdem der Zentrifugierbehälter vollständig eingeführt ist, wieder aus. Somit liegt das Gummielement am oberen Rand des Zentrifugierbehälters an und bietet einen Widerstand gegen axiale Verschiebung, der nur durch erheblichen Kraftaufwand überwunden werden kann. Vorteilhaft bei der Ausführungsform des Federelements als Gummielement ist die einfache und kostengünstige Herstellung.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt der Niederhalter in der Halteposition an der Stirnseite des oberen Endes des mindestens einen Zentrifugierbehälters an. Sind mehrere Zentrifugierbehälter vorhanden, liegt der Niederhalter zweckmäßigerweise jeweils an der Stirnseite der einzelnen Zentrifugierbehälter an. Durch Anlage des Niederhalters an der Stirnseite der Zentrifugierbehälter wird der erforderliche Kraftaufwand für die Verschiebungssicherung in axialer Richtung der Zentrifugierbehälter minimiert. Vorteilhafterweise ist die Stirnseite des Zentrifugierbehälters eben ausgebildet und der Niederhalter liegt bündig an der Stirnseite an. Dadurch wird ein flächiges Auflager erzeugt, welches einen besseren Kraftabtrag als beispielsweise ein punktuelles Auflager aufweist. Ist der Zentrifugierbehälter als Adapter ausgebildet, liegt der Niederhalter zweckmäßig am Randbereich der Stirnseite des Adapters an, so dass die Adapteröffnung, in die ein Probengefäß einführbar ist, nicht blockiert wird.

Alternativ ist es bevorzugt, dass der Niederhalter an einer Seitenwand des Zentrifugierbehälters anliegt. Dabei ist es prinzipiell möglich, dass der Niederhalter an mehreren Seitenwänden eines Zentrifugierbehälters oder umlaufend anliegt. Diese Ausführungsform ist besonders bevorzugt bei Niederhaltern zu verwenden, die durch Reibschluss mit dem Zentrifugierbehälter verbunden sind.

Weiterhin ist es alternativ bevorzugt, wenn in der Seitenwand des Zentrifugierbehälters eine Schulter ausgebildet ist, in die der Niederhalter eingreift. Vorteilhaft ist hierbei, dass der Niederhalter durch Anlage an der Schulter genau entgegen der axialen Verschiebungsrichtung wirkt und somit der Kraftaufwand zum Halten des Zentrifugierbehälters im Rotor relativ niedrig ist. Die Schulter kann auch als Gegenstück für eine Rastverbindung ausgebildet sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Niederhalter als Ringscheibe ausgebildet, die konzentrisch zum Rotor angeordnet ist. Laborzentrifugenrotoren weisen eine etwa mittig angeordnete Nabe zur Aufnahme einer Motorwelle auf, um die die Ringscheibe zweckmäßigerweise angeordnet ist. Die Ringscheibe kann sowohl lösbar am Rotor befestigt als auch zwischen der Halte- und der Freigabeposition bewegbar ausgebildet sein. Bei der letzteren Variante ist die Ringscheibe zweckmäßig als Drehring ausgebildet. Im montierten Zustand, bzw. in der Halteposition liegt sie an der Stirnseite der Zentrifugierbehälter an. Zweckmäßigerweise ist sie so ausgebildet, dass sie sämtliche Zentrifugierbehälter, die im Rotor vorhanden sind, gegen axiale Verschiebung sichert. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Ringscheibe eine einfach aufgebaute Ausführungsform des Niederhalters darstellt, die leicht herzustellen ist. Weiterhin wird nur eine Ringscheibe benötigt um sämtliche Zentrifugierbehälter im Rotor zu halten. Vorteilhafterweise ist die Ringscheibe so ausgebildet, dass sie von der Rotorachse aus gesehen im inneren Randbereich anliegt. Prinzipiell ist aber auch eine mittige Anlage oder eine Anlage am äußeren Randbereich der Zentrifugierbehälter möglich.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Niederhalter ausgebildet, den Zentrifugierbehälter, zusätzlich zur Sicherung gegen Axialverschiebung, auch gegen Verschiebung in Umfangsrichtung der Zentrifuge zu sichern. Dies hat den Vorteil, dass dadurch am Rotor keine zusätzlichen Sicherungsele mente gegen Verschiebung der Zentrifugierbehälter in Umfangsrichtung ausgebildet sein müssen und so die Herstellung des Rotors vereinfacht wird.

Zweckmäßig sind die Zentrifugierbehälter konisch ausgebildet, wobei sich die Zentrifugierbehälter zum Boden hin verjüngen. Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform, dass, falls der Niederhalter eine Kraft auf die Zentrifugierbehälter in Axialrichtung aufbringt, durch die konische Ausgestaltung der Zentrifugierbehälter eine Keilwirkung zwischen Zentrifugierbehälter und Rotorwand entsteht. Diese Keilwirkung wirkt als zusätzliche Haltekraft auf die Zentrifugierbehälter und verbessert somit weiterhin die Lagerung derselben.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der mindestens eine Niederhalter in den Rotordeckel integriert ausgebildet. Hierdurch wird die Anzahl der Einzelteile des Rotors reduziert und eine Montage des Niederhalters entfällt. Somit wird die Handhabung weiter verbessert. Der Niederhalter kann bei dieser Ausführungsform beispielsweise als umlaufender Wulst oder Steg ausgebildet sein, der an der Unterseite des Deckels angeordnet ist und im verschlossenen Zustand an der Stirnseite der Zentrifugierbehälter anliegt. Auch ist eine Ausbildung mit einzelnen Vorsprüngen möglich, die jeweils einen Zentrifugierbehälter niederhalten. Ist der Deckel etwa mittels eines Schraubverschlusses am Rotor befestigt, kann durch Festziehen der Gewindeverbindung über den Niederhalter eine Spannung auf die Zentrifugierbehälter aufgebracht werden, wodurch deren Speichenwirkung verbessert wird.

Wie bereits beschreiben, wird die Speichenwirkung der Adapter durch Aufbringung einer Längskraft durch den mindestens einen Niederhalter weiter verbessert. Zusätzlich zu dieser indirekten Verbesserung der Stabilität der Ringwanne ist es bevorzugt, dass der mindestens eine Niederhalter die Stabilität der Ringwanne direkt verbessert, indem er zur Aussteifung der Ringwanne ausgebildet ist. Dies kann etwa dadurch erreicht werden, dass er, beispielsweise im Bereich zwischen den einzelnen Zentrifugierbehältern, in Radialrichtung zwischen Außen- und Innenwand der Ringwanne angeordnet ist. Er wirkt somit als Druckstütze und vermindert die bei Teilbeladung des Rotors auftretenden Ovalisierungseffekte.

Weiterhin wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch einen Adapter zur Aufnahe eines Probengefäßes und zum Einsatz in einen Laborzentrifugenrotor gelöst, welcher mindestens einen Niederhalter aufweist, mittels dessen der Adapter im Rotor gehalten und gegen axiale Verschiebung gesichert ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Niederhalter an einem Adapter ausgebildet, welche zusammenwirken um den Adapter im Rotor zu halten. Vorteilhaft ist hierbei, dass dadurch grö ßere Kräfte aufgenommen werden können und somit eine sicherere Lagerung des Adapters im Rotor gewährleistet ist.

Zweckmäßig ist der Niederhalter als Rastelement ausgebildet, welches in ein im Rotor befindliches Gegenstück einrastet. Die Rastverbindung ist lösbar auszubilden und gewährleistet so ein leichtes Ein- und Ausführen des Adapters in den bzw. aus dem Rotor.

Alternativ ist es zweckmäßig, den Niederhalter als Federelement auszubilden. Das Federelement wird zwischen Adapter und Rotor angeordnet, so dass die Federkraft auf den Rotor wirkt und somit den Adapter im Rotor hält. Vorteilhafterweise umfasst das Federelement ein Gummielement. Bevorzugt ist dieser als um den Adapter umlaufender Gummiring ausgebildet. Prinzipiell kann das Gummielement auch als Wulst oder als Noppe oder in andere aus dem Stand der Technik bekannter Formen ausgebildet sein. Das Gummielement ist so zu dimensionisieren, dass es einen größeren Überstand über den Adapter aufweist als der Abstand zwischen Adapter und Rotor beträgt, so dass das Gummielement im eingeführten Zustand des Adapters in dem Rotor zusammengepresst wird und so eine Haltekraft erzeugt wird. Hierdurch kann der Niederhalter auf einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele weiter beschrieben. Diese Beispiele sind jedoch lediglich zur Erläuterung gedacht. Die Erfindung ist nicht auf sie beschränkt. Es zeigen schematisch:
1 eine geschnittene Seitenansicht eines Rotors mit als Ringscheibe ausgebildetem Niederhalter;
2 eine geschnittene, perspektivische Seitenansicht des Rotors aus 1 ohne Rotordeckel;
3 eine geschnittene Seitenansicht eines Rotors mit als Gummilippe ausgebildetem Niederhalter;
4 eine geschnittene Seitenansicht eines Teilbereichs des Rotors aus 1 und 2;
5 eine geschnittene, perspektivische Seitenansicht eines Rotors mit mehreren Niederhaltern, welche die Ringwanne aussteifen;
6 eine geschnittene Seitensicht des Rotors aus 5 mit Niederhalter mit Vorspannfunktion;
7 eine geschnittene Seitenansicht eines Teilbereichs eines Rotors mit in den Deckel integriertem Niederhalter; und
8 einen Adapter mit als Gummiring ausgebildetem Niederhalter.
Bei den in den Figuren dargestellten, verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind gleiche Bestandteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt einen Querschnitt eines Rotors für Laborzentrifugen 10. Der Rotor 10 ist kegelstumpfförmig ausgebildet mit sich nach oben verjüngendem Rotorkörper 11. Weiterhin ist im Außenbereich des Rotors 10 eine konzentrisch um die Rotorachse 12 angeordnete Ringwanne 13 ausgebildet. Innerhalb der Ringwanne 13 sind in Umfangsrichtung in regelmäßigen Abständen Adapter 14 angeordnet, die wiederum zur Aufnahme von Probengefäßen 5 ausgebildet sind. Die Probengefäße 5 weisen an ihrem oberen Ende einen Deckel 3 auf und sind mit Probenflüssigkeit 4 gefüllt.
Die Adapter 14 sind im Wesentlichen als Hohlzylinder ausgebildet, die unten geschlossen und an ihrer oberen Stirnseite offen sind. In der äußeren Wand der Ringwanne sind bogenförmige Ausnehmungen 2 vorgesehen, die jeweils zur formschlüssigen Aufnahme eines Adapters 14 ausgebildet sind und die Adapter 14 in Umfangsrichtung fixieren. Dadurch sind die Adapter 14 im Wesentlichen nur entlang ihrer Längsachse 6 verschiebbar. Weiterhin zeigt 1, dass der Rotor 10 einen Rotordeckel 15 aufweist, der über eine Deckelbefestigungsschraube 17, die über ein Gewinde 18 mit der Rotornabe 16 verschraubt ist, befestigt ist.
Der Bereich der Oberfläche des Rotorkörpers 11 zwischen der Ringwanne 13 und der Rotornabe 16 ist als ebener, rechtwinklig zur Rotorachse 12 ausgerichteter Auflageteller 19 ausgebildet. Auf diesem Auflageteller 19 liegt ein als Ringscheibe 20 ausgebildeter Niederhalter auf. Die Ringscheibe 20 ist durch Schrauben 21 am Rotorkörper 11 befestigt. Die Außenkante der Ringscheibe 20 ist von oben nach unten nach innen hin abgeschrägt, so dass die Fläche der abgeschrägten Kante etwa lotrecht zur Adapterachse 6 ausgerichtet ist. Die Ringscheibe liegt mit dieser abgeschrägten Kante im Wesentlichen bündig am inneren Rand des Adapters 14 an. Die Ringscheibe 20 schließt mit dem Rand des Adapters 14 ab, so dass die Öffnung 22 des Adapters 14 nicht blockiert wird und die Probengefäße 5 ungehindert in den Adapter ein- und ausgeführt werden können. Beim Montieren der Ringscheibe 20 wird durch Anziehen der Schrauben 21 eine Kraft auf den Adapter 14 aufgebracht. Durch diese Kraft entsteht ein Anpressdruck zwischen dem Boden des Adapters 14 und dem Rotorkörper 11. Dadurch wirken die Adapter 14 als Speichen für die Ringwanne 13 und steifen diese aus. Durch eine in Umfangsrichtung gleichmäßige Verteilung der Adapter wird, beispielsweise bei ungleichmäßig verteilter Beladung, während des Zentrifugiervorgangs eine Ovalisierung des Rotorkörpers vermieden. Dadurch dass die Kraft schräg zur Adapterachse 6 auf den Rand des Adapters eingeleitet wird, weist sie einen Querkraftanteil auf. Diese Querkraft übt eine Keilwirkung auf den Adapter 14 auf, wodurch dessen Lagerung zusätzlich stabilisiert wird.
2 zeigt eine geschnittene, perspektivische Seitenansicht eines Rotors 10 ähnlich dem aus 2 ohne Deckel und Deckelbefestigungsschraube. Die als Drehriegel ausgebildete Ringscheibe 20 liegt an den der Rotorachse zugeneigten, inneren Rändern der Adapter 14 an und hält sämtliche Adapter 14 im Rotor 10. Weiterhin sind Langlöcher 8 in der Ringscheibe 20 ausgebildet. Im Auflagerteller 19 sind vertikal nach oben vorstehende Bolzen 9 angebracht, die durch die Langlöcher 8 ragen und an ihrem oberen Ende einen Kopf aufweisen. Der Durchmesser des Kopfes ist größer als die Breite der Langlöcher 8, so dass die Ringscheibe 20 nicht vom Auflagerteller 19 entfernbar ist. Ferner sind Ausnehmungen 7 im äußeren Rand der Ringscheibe 20 vorhanden. Wird die Ringscheibe 20 in Pfeilrichtung bis zum Anschlag gedreht, fluchten die Ausnehmungen 7 jeweils mit dem inneren Rand eines Adapters 14, wodurch diese freigegeben werden und aus dem Rotor 10 entfernt werden können.
3 zeigt einen Querschnitt eines Rotors für Laborzentrifugen 10, ähnlich dem aus 1. Im Unterschied zum Rotor aus 1, ist im linken Adapter 14 des Rotors 10 kein Probengefäß angeordnet. Ferner ist der Niederhalter als konzentrisch um die Rotorachse angeordnete umlaufende Gummilippe 26 ausgebildet. Die Gummilippe 26 ist in einer Nut 27 geführt, die im Rotorkörper 11 im oberen Bereich der Rotornabe 16 ausgebildet ist. Beim Einführen der Adapter 14, wird die Gummilippe 26 von den Adaptern 14 komprimiert und ganz in die Nut 27 hineingedrückt. Sobald die Adapter 14 vollständig in die Ringwanne 13 eingeführt sind, begibt sich die Gummilippe 26 wieder in ihren Ausgangszustand. Dadurch, dass die Gummilippe 26 direkt oberhalb des Innenrandes der Adapter 14 angeordnet ist, bietet die Gummilippe 26 einen Widerstand gegen die axiale Verschiebung der eingeführten Adapter 14. Durch erhöhten Kraftaufwand lässt sich die Gummilippe 26 beim Herausziehen der Adapter 14 wieder in die Nut 27 zurückdrücken, um die Adapter 14 beispielsweise zu Reinigungszwecken aus dem Rotor 10 zu entfernen.
4 zeigt einen geschnittenen Teilausschnitt des Rotors aus 1. Hierbei ist zu erkennen, dass die äußere Kante 23 der Ringscheibe 20 so abgeschrägt ist, dass sie mit dem oberen Teil ihrer Fläche bündig auf dem Rand des Adapters 14 aufliegt und somit eine möglichst große Auflagerfläche gebildet wird.
5 zeigt eine geschnittene, perspektivische Seitenansicht eines Rotors 10. Jeder in der Ringwanne 13 angeordnete Adapter 14 wird jeweils von einem als Kreissegment 28 ausgebildetem Niederhalter im Rotor 10 gehalten. Jedes Kreissegment 28 liegt in seinem der Rotorachse zugewandten Bereich auf dem Auflageteller 19 auf und ist an diesem jeweils mittels einer Schraube 21 angebracht. In ihrem in die Ringwanne 13 hineinragenden Bereich weisen die Kreissegmente 28 jeweils eine Ausnehmung 30 zum teilweisen Durchlass jeweils eines Adapters 14 auf. Die Ausnehmungen 30 sind dabei so ausgebildet, dass der der Rotornabe 16 zugewandte Rand der Adapter 14 an den Kreissegmenten 28 anliegt und von diesen im Rotor 10 gehalten wird. In ihren Randbereichen sind die Kreissegmente 28 in Radialrichtung durchgängig ausgebildet und liegen mit ihrer Stirnfläche in einer in der Innenseite der Außenwand der Ringwanne 13 ausgebildeten Nut 29 an. Somit erfüllen die Kreissegmente 28, zusätzlich zu ihrer Niederhalterfunktion, eine Aussteiffunktion. Die Kreissegmente 28 wirken also als Druckstütze und unterbinden Ovalisierungseffekte bei Teilbeladung des Rotors 10 noch wirksamer. Dieser Aussteifeffekt wirkt zusätzlich zu der Speichenwirkung der in der Ringwanne umlaufend angeordneten Adapter 14. Daher kann bei dieser Ausführungsform, selbst bei einem teilweisen Weglassen von Adaptern 14 während des Zentrifugiervorgangs, noch eine ausreichende Steifigkeit für einen sicheren Rotorbetrieb erzielt werden. Aufgrund dieser Doppelwirkung der Kreissegmente 28 wäre es auch möglich, diese so auszubilden, dass sie nur eine Aussteiffunktion ausüben, aber die Adapter nicht im Rotor halten. Dies kann sinnvoll sein, wenn die Adapter erst am Ende des Fertigungsprozesses eingesetzt werden können und die Kreissegmente konstruktionsbedingt schon vormontiert werden müssen. Bevorzugt weist der Rotor bei dieser Ausführungsform mindestens einen weiteren Niederhalter, besonders bevorzugt um die Adapter umlaufende Gummiringe, auf.
Die auf der Innenseite der Außenwand ausgebildete Nut 29 dient der besseren Verankerung der Kreissegmente 28 im Rotor 10. Sie gestattet eine formschlüssige Verbindung zwischen Kreissegment 28 und Rotor 10. Weiterhin kann die Nut 29 als Verzahnungsnut ausgebildet sein oder Arretierungselemente aufweisen, die eine Verschiebbarkeit der Kreissegmente 28 in Umfangsrichtung unterbinden.
6 zeigt eine geschnittene Seitenansicht des Rotors aus 5. Im Gegensatz zu der in 5 gezeigten Darstellung, liegen die Kreissegmente 28 mit ihrer der Rotorachse 12 zugeneigten Innenkante direkt an der Rotornabe 16 an. Dieser Anlagebereich der Rotornabe 16 verjüngt sich nach oben zur Rotorachse 12 hin und bildet so eine Art Kegelstumpf. Dadurch wird, durch Verspannung der Kreissegmente 28 gegen den Auflageteller 19, mittels der Befestigungsschrauben (hier nicht dargestellt) oder einer anderen geeigneten Spannvorrichtung eine Vorspannung auf die Außenwand der Ringwanne 13 aufgebracht. Infolgedessen wird die Ringwanne 13 nach außen hin aufgespreizt und die Gesamtsteifigkeit des Rotors weiter verbessert.
7 zeigt einen geschnittenen Teilbereich eines erfindungsgemäßen Rotors. Hierbei ist zu erkennen, dass an der Unterseite des Deckels 15 ein umlaufend ausgebildeter Steg 31 angeordnet ist, der als Niederhalter wirkt. Der Steg 31 steht im Wesentlichen senkrecht von der Unterseite des Deckels 15 ab und liegt mit seiner Außenseite an der Innenseite der Außenwand der Ringwanne 13 an. Seine Stirnfläche ist abgeschrägt ausgebildet, so dass sie flächig auf dem der Außenseite des Rotors zugeneigten Rand eines Adapters 14 aufliegt. Der als Niederhalter ausgebildete Steg 31 ist also integriert in den Rotordeckel 15 ausgebildet. Durch Verspannen des Rotordeckels 15 gegen den Rotorkörper, beispielsweise durch Einschrauben des Rotordeckels 15 in den Rotor, wird mittels des Steges 31 eine Spannung auf den Adapter 14 aufgebracht. Die Breite des Steges ist an die Wandstärke des Adapters 14 in der Weise angepasst, dass ein Probengefäß (hier nicht dargestellt), welches im Adapter 14 angeordnet ist, über die Oberkante des Adapters 14 hinwegstehen kann und nicht vom Steg 31 gesperrt wird.
8 zeigt einen Adapter 14, an dem außen ein umlaufender Gummiring 24, welcher als Niederhalter ausgebildet ist, anliegt. Um ein sicheres Anliegen des Gummirings 24 am Adapter 14 zu gewährleisten, ist in der Außenwand des Adapters 14 eine umlaufende Nut 25 vorgesehen, in der der Gummiring 24 anliegt. Der Gummiring 24 ist so dimensioniert, dass die Länge des Überstandes über den Adapter 14 hinweg größer ist als das Spiel des Adapters 14 im Rotor (hier nicht dargestellt). Dadurch wird der Gummiring 24 beim Einführen des Adapters 14 in den Rotor zusammengedrückt und es entsteht ein Anpressdruck auf den Rotor. Gleichzeitig wird die Reibwirkung des Gummirings 24 auf den Rotorkörper erhöht. Der Adapter 14 ist somit gegen axiale Verschiebung gesichert.

Claims

Rotor für Laborzentrifugen, welcher zur Aufnahme mindestens eines Zentrifugierbehälters ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) vorhanden ist, mittels dessen der mindestens eine Zentrifugierbehälter (14) im Rotor (10) gehalten und gegen axiale Verschiebung gesichert ist.
Rotor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) mehrere Zentrifugierbehälter (14) im Rotor (10) hält.
Rotor gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) lösbar am Rotor (10) montiert ist.
Rotor gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) in den Rotor (10) einschraubbar ist.
Rotor gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) in einer Halte- und einer Freigabeposition positionierbar ist.
Rotor gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) wenigstens während des Zentrifugiervorgangs in der Halteposition angeordnet ist.
Rotor gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) in der Halteposition formschlüssig mit dem mindestens einen Zentrifugierbehälter (14) verbunden ist.
Rotor gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) eine Riegelfunktion auf den mindestens einen Zentrifugierbehälter (14) ausübt.
Rotor gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Teile des mindestens eine Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) als Riegelelement ausgebildet sind.
Rotor gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) als Riegelelement ausgebildet ist.
Rotor gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Riegelelement als Dreh- oder Schwenkriegel ausgebildet ist.
Rotor gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Riegelelement als Schieber ausgebildet ist.
Rotor gemäß einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) selbstsperrend ausgebildet ist.
Rotor gemäß einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) einen Antrieb aufweist.
Rotor gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb als pneumatischer Antrieb, als Federantrieb oder als elektromotorischer Antrieb ausgebildet ist.
Rotor gemäß Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung vorhanden ist, durch die die Positionierung des mindestens einen Niederhalters (20, 24, 26, 28, 31) ansteuerbar ist.
Rotor gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierung des mindestens einen Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) in Abhängigkeit des Betriebszustandes erfolgt.
Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) kraftschlüssig mit dem mindestens einen Zentrifugierbehälter (14) verbunden ist.
Rotor gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftschluss durch Keilwirkung hervorgerufen ist.
Rotor gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftschluss als Reibschluss ausgebildet ist.
Rotor gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftschluss durch Federkraft hervorgerufen ist.
Rotor gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) mittels eines Rastverschlusses mit dem mindestens einen Zentrifugierbehälter (14) verbunden ist.
Rotor gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) ein Gummielement aufweist.
Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) an der Stirnseite des mindestens einen Zentrifugierbehälters (14) anliegt.
Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) an einer Seitenwand des mindestens eine Zentrifugierbehälters (14) anliegt.
Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) an einer im mindestens einen Zentrifugierbehälter (14) ausgebildeten Schulter anliegt.
Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) als Ringscheibe (20) und konzentrisch zum Rotor (10) ausgebildet ist.
Rotor gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringscheibe (20) von der Rotorachse (12) aus gesehen am inneren Randbereich des mindestens einen Zentrifugierbehälters (14) anliegt.
Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) zur Sicherung des mindestens einen Zentrifugierbehälters (14) gegen Verschiebung in Umfangsrichtung des Rotors (10) ausgebildet ist.
Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Zentrifugierbehälter (14) konisch ausgebildet ist.
Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) in den Rotordeckel (15) integriert ausgebildet ist.
Rotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 31 mit einer umlaufend ausgebildeten Ringwanne (13) zur Aufnahme von Zentrifugierbehältern (14), dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) ausgebildet ist, die Ringwanne (13) auszusteifen.
Adapter zur Aufnahme eines Probengefäßes und zum Einsatz in einem Laborzentrifugenrotor, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (14) mindestens einen Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) aufweist, mittels dessen der Adapter (14) im Rotor (10) gehalten und gegen axiale Verschiebung gesichert ist.
Adapter gemäß Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) einen Adapter (14) im Rotor (10) halten.
Adapter gemäß Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) als Rastelement ausgebildet ist.
Adapter gemäß Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Niederhalter (20, 24, 26, 28, 31) als Federelement ausgebildet ist.
Adapter gemäß Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement ein Gummielement (24) umfasst.