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Die
Erfindung betrifft eine Kultur-/Expositionsvorrichtung der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 genannten Art, insbesondere für Zell- und/oder
Bakterienkulturen.
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Derartige
Kultur-/Expositionsvorrichtungen sind allgemein bekannt und dienen
beispielsweise dazu, eine Zellkultur mit einer Testatmosphäre
zu beaufschlagen und zu kultivieren, um festzustellen, welche Auswirkungen
die Testatmosphäre auf die Zellkultur hat. Insbesondere
kann untersucht werden, welche Auswirkungen beispielsweise Gase
und/oder partikuläre Wirkstoff auf die Zellkulturen haben.
Insbesondere kann untersucht werden, welche Auswirkungen Tabakrauch
auf Lungenzellen hat.
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Kultur-/Expositionsvorrichtungen
der betreffenden Art sind durch
DE 102 11 324 A1 bekannt. Sie weisen einen
Grundkörper auf, der wiederum ein Oberteil und ein Unterteil
aufweist, wobei in dem Unterteil wenigstens eine Aufnahme für
einen Kulturbehälter gebildet ist, und wobei in dem Oberteil
wenigstens eine Strömungsführung zur Zuführung
einer Strömung einer Testatmosphäre zu dem Kulturbehälter
gebildet ist. Zur Kultivierung z. B. von Zellkulturen werden das
Oberteil und das Unterteil strömungstechnisch miteinander
verbunden, wodurch die in dem Kulturbehälter aufgenommenen
Zell- und/oder Bakterienkulturen mit einer Testatmosphäre
beaufschlagt werden können. Nach Abschluß der
Kultivierung wird das Oberteil von dem Unterteil strömungstechnisch
getrennt, wodurch der bzw. die Kulturbehälter dem Unterteil
entnommen werden können, so daß an den darin aufgenommenen
Zell- und/oder Bakterienkulturen weitere Untersuchungen vorgenommen
werden können.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kultur-/Expositionsvorrichtung
der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art, insbesondere für
Zell- und/oder Bakterienkulturen anzugeben, bei der die strömungstechnische
Trennung des Oberteils vom Unterteil vereinfacht ist und zudem schneller
erfolgen kann.
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Diese
Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
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Die
Erfindung löst die zugrundeliegende Aufgabe dadurch, daß das
Oberteil und das Unterteil an einer Führung relativ zueinander
geführt sind, und durch eine Antriebseinrichtung zwischen
einer Schließstellung, in der die Strömungsführung
strömungstechnisch mit dem Kulturbehälter in Verbindung
steht, und einer Offenstellung, in der die Strömungsführung
strömungstechnisch von dem Kulturbehälter getrennt
ist, relativ zueinander bewegbar sind.
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Auf
diese Weise ist erreicht, daß die strömungstechnische
Trennung des Oberteils vom Unterteil auf einfache Weise erfolgen
kann, wodurch die Kultur-/Expositionsvorrichtung zudem sicher bedienbar
ist. Ferner ist dadurch erreicht, daß die benötigte Zeit
für das strömungstechnische Trennen von Oberteil
und Unterteil verkürzt ist, da die Erfindung auf zusätzliche
Verbindungselemente, wie z. B. Schrauben, Klemmen und dergleichen,
zum Fixieren der Schließstellung verzichtet.
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Zudem
ist die strömungstechnische Verbindung von Oberteil und
Unterteil durch die Führung des Oberteils und des Unterteils
präzisiert.
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Die
relative Bewegung des Oberteiles und des Unterteiles zueinander
kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Erfindungsgemäß ist
es dazu möglich, sowohl Oberteil als auch Unterteil gleichzeitig oder
nacheinander zu bewegen. Ferner ist es möglich, lediglich
das Oberteil relativ zum Unterteil zu bewegen, während
das Unterteil unbewegt bleibt. Darüber hinaus ist ebenfalls
eine umgekehrte Bewegungskette möglich, so daß das
Unterteil bewegt wird, während das Oberteil feststeht.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Antriebseinrichtung
manuell betätigbar ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil
einer kostengünstigen Realisierung und Nutzung der Kultur-/Expositionsvorrichtung.
Ferner ist diese dadurch unabhängig von insbesondere elektrischer
Energie.
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Gemäß einer
weiteren Weiterbildung der Erfindung weist die Führung
wenigstens eine erste Linearführung zur linearen Führung
des Oberteils und des Unterteiles relativ zueinander zwischen der Schließstellung
und der Offenstellung auf. Dadurch wird erreicht, daß das
Zusammenführen von Oberteil und Unterteil präzise,
schnell und sicher erfolgt.
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Darüber
hinaus ist eine weitere Weiterbildung der Erfindung dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Linearführung zur Erzeugung einer
selbsttätigen bzw. nahezu selbsttätigen Bewegung
des Oberteiles in die Offenstellung oder in die Schließstellung wenigstens
eine Feder, insbesondere eine Spiralfeder, aufweist. Die Feder wird
in einer Bewegungsrichtung gespannt, wodurch sie in entgegengesetzter Richtung
die gespeicherte Energie als kinetische Energie wieder abgeben kann.
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Dadurch
ist es möglich, die Feder beispielsweise in einer Bewegung
zur Erreichung der Schließstellung zu spannen, um die gespeicherte
Energie für ein selbsttätiges Erreichen der Offenstellung
zu nutzen. Die Ausprägung der Feder als Zug- oder Druckfeder
hängt dabei von der konstruktiven Anordnung der Feder wie
auch der zu unterstützenden Bewegungsrichtung ab. Daher
ist es möglich, die Unterstützung durch die Feder
für eine Bewegung zur Erzielung der Offenstellung oder
der Schließstellung zu nutzen. Diese Unterstützung
ist für die Bewegung des Oberteiles wie auch für
die Bewegung des Unterteiles möglich, indem wenigstens
eine Feder entsprechend dem Ober- bzw. Unterteil zugeordnet wird.
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Die
Feder ermöglicht es nicht nur, eine Bewegungsrichtung des
Oberteils und/oder des Unterteils zu unterstützen, sondern
auch für die Bewegung des Ober- und/oder Unterteils beispielsweise
Seile zu verwenden, die durch die Feder unter Spannung gehalten
werden können.
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Darüber
hinaus sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß die
Antriebseinrichtung wenigstens ein Getriebe aufweist zur Umformung
einer Eingangsbewegung in eine Antriebsbewegung zum relativen Bewegen
des Oberteiles zum Unterteil und/oder zur Umformung einer Eingangsbewegung in
eine Antriebsbewegung zum relativen Bewegen des Unterteiles zum
Oberteil. Dadurch wird erreicht, daß die benötigten
Kräfte zur Erzeugung der relativen Bewegung des Oberteils
zum Unterteil bzw. des Unterteils zum Oberteil verringert sind.
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Eine
weitere Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gebildet, daß das
Getriebe wenigstens ein seil-, band- oder kettenförmiges
Zugmittel aufweist zur Weiterleitung der Eingangsbewegung als eine Antriebsbewegung
zum relativen Bewegen des Oberteiles zum Unterteil und/oder zum
relativen Bewegen des Unterteiles zum Oberteil. Auf diese Weise wird
erreicht, daß die bewegten trägen Massen des Getriebes
geringgehalten werden, wodurch der Wirkungsgrad des Getriebes gesteigert
ist. Ferner ist es dadurch möglich, die Aufnahme der Eingangsbewegung
wie auch die Abgabe der Antriebsbewegung räumlich flexibel
zu gestalten, wodurch Kostenvorteile erreicht sind.
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Zudem
besteht eine andere Weiterbildung der Erfindung darin, daß das
Getriebe die Eingangsbewegung in eine Senkbewegung des Oberteiles zum
Unterteil umformt, insbesondere in eine vertikale oder im wesentlichen
vertikale Senkbewegung.
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Ferner
ist Weiterbildung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die
Antriebseinrichtung wenigstens ein Betätigungsmittel aufweist
zur Erzeugung der Eingangsbewegung. Das Betätigungsmittel dient
dazu, die Bewegung des Oberteiles bzw. Unterteiles einzuleiten.
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Als
Betätigungsmittel können verschiedene Mittel verwendet
werden, die z. B. elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betrieben
werden. Zudem sind manuell betätigbare Betätigungsmittel,
wie es beispielsweise eine Drehkurbel oder ein Hebelmechanismus
sein kann, eine insbesondere im medizinischen Bereich bevorzugte
Ausführungsform, um den dort geltenden hohen hygienischen
Anforderungen auf möglichst einfache und kostengünstige
Weise gerecht werden zu können.
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Darüber
hinaus sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß die
Führung eine zweite Linearführung aufweist, zur
linearen Führung des Unterteiles orthogonal bzw. im wesentlichen
orthogonal zur Führungsrichtung der ersten Linearführung,
insbesondere zur horizontalen oder im wesentlichen horizontalen
Führung des Unterteils. Eine zweite Linearführung
bewirkt eine ein fachere Handhabung der Kultur-/Expositionsvorrichtung,
da das Oberteil und das Unterteil einfacher zueinander positionierbar sind.
So ist z. B. ein Wechsel des Kulturbehälters bzw. der Kulturbehälter
in einem kürzeren Zeitintervall möglich.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung
näher erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt
ist. Dabei bilden alle in den Patentansprüchen beanspruchten,
beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Merkmale für
sich genommen sowie in beliebiger Kombination miteinander den Gegenstand
der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in
den Patentansprüchen und deren Rückbeziehung sowie
unabhängig von ihrer Beschreibung bzw. Darstellung in der
Zeichnung.
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Es
zeigt:
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1 eine
Perspektivansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Kultur-/Expositionsvorrichtung in der Offenstellung,
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2 eine
Perspektivansicht des Ausführungsbeispiels in der Schließstellung,
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3 einen
Vertikalschnitt des Ausführungsbeispiels gemäß 1 in
einer detailreduzierten Darstellungsweise,
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4 die
Unterseite des Ausführungsbeispiels einer Perspektivansicht.
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In 1 ist
ein Ausführungsbeispiel einer nachfolgend kurz als Vorrichtung 2 bezeichneten
Kultur-/Expositionsvorrichtung gezeigt, die insbesondere zur Kul tivierung
von Zell- und/oder Bakterienkulturen geeignet ist. Die Vorrichtung 2 weist
einen Grundkörper 4 auf, der wiederum ein Oberteil 6 und
ein Unterteil 8 aufweist. Im Unterteil 8 befindet
sich eine Aufnahme 10, in der drei Kulturbehälter 12 angeordnet
sind. Die Anordnung der Kulturbehälter 12 erfolgt in
dafür vorgesehenen Ausnehmungen 14 der Aufnahme.
In dem Oberteil 6 befindet sich die Strömungsführung
zur Führung der Strömung einer Testatmosphäre,
insbesondere eines Aerosols. Die Strömungsführung
ist zur besseren Übersicht nicht detailliert dargestellt.
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Die
Bewegungsführung des Oberteils 6 relativ zum Unterteil 8 erfolgt
mittels einer Führung, die dadurch gebildet ist, daß zwei
erste Linearführungen 16, 16' das Oberteil 6 vertikal
führen. Die ersten Linearführungen 16, 16' sind
jeweils durch zwei zylinderartige Körper 18, 18', 20, 20' gebildet,
die zueinander teleskopartig angeordnet sind. Zur Realisierung der linearen
Führung ist jeweils der zylinderartige Körper 18, 18' mit
dem Oberteil 6 verbunden und jeweils der zylinderartige
Körper 20, 20' mit einer Halteplatte 21 des
Grundkörpers 4.
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Sofern
sich das Oberteil 6 in einer Offenstellung befindet, können
die Kulturbehälter 12 dem Unterteil 8 entnommen
werden. Dazu wird mittels einer zweiten Linearführung 22 das
Unterteil 8 in einer Bewegungsrichtung 24 geführt,
die orthogonal zur Bewegungsrichtung 26 der ersten Linearführung
angeordnet ist.
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Zur
Erzeugung einer Senkbewegung des Oberteils über die erste
Linearführung 16, 16' ist ein Getriebe 28 an
der Unterseite der Halteplatte 21 angeordnet, das in einer 3 und 4 näher
erläutert wird. Zur Erzeugung einer Eingangsbewegung sieht
die Vorrichtung 2 ein Betätigungsmittel vor, welches
durch eine handbe tätigbare Drehscheibe 30 gebildet
ist. Die handbetätigbare Drehscheibe 30 ist in einer
Ausnehmung 32 der Halteplatte 21 angeordnet. Die
kinematische Kette zwischen der Bewegung der Drehscheibe 30 und
der ersten Linearführung 16, 16' wird
nachfolgend anhand 3 und 4 näher
erläutert.
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Die
Verwendung einer Drehscheibe 30 in Kombination mit dem
Getriebe 28 hat zum Vorteil, daß das Verhältnis
zwischen der Kraft am Drahtseil 38, 38' (vgl. 3)
und dem Drehmoment der Drehscheibe 30 proportional zu 1/sin
(Drehwinkel der Drehscheibe 30) ist, so daß zu
Beginn der Betätigung der Drehscheibe 30 (0°,
Offenstellung) und gegen Ende der Betätigung der Drehscheibe 30 (180°, Schließstellung)
sehr hohe Seilkräfte erzeugt werden können.
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2 zeigt
das Ausführungsbeispiel Vorrichtung 2 in einer
Schließstellung, die erreicht wird, nachdem das Oberteil 6 in
einer Senkbewegung relativ im Unterteil 8 bewegt wurde.
Das Oberteil 6 ist in der Schließstellung mit
dem Unterteil 8 dadurch strömungstechnisch verbunden.
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3 zeigt
das Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 2 in einem
Vertikalschnitt gemäß 1, wobei
die Darstellung auf die zum Verständnis wesentlichen Details
reduziert ist.
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Zur
selbsttätigen Bewegung des Oberteils 6 (siehe 1)
in die Offenstellung weist die erste Linearführung 16, 16' eine
Feder 34, 34' auf, die als Spiralfeder geformt
ist und in Schließstellung des Oberteils 6 gespannt
ist, so daß deren Federenergie zum Erreichen der Offenstellung
in kinetische Energie des Oberteils 6 umgewandelt wird.
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Die
Feder 34, 34' ist im Inneren 36, 36' des zylinderartigen
Körpers 20, 20' derart angeordnet, daß sie
beim Absenken des zylinderartigen Körpers 18 gespannt
wird. Dadurch wird erreicht, daß zum Erreichen der Offenstellung
die Bewegung durch die Federkraft unterstützt wird, wodurch
die Offenstellung selbsttätig erreicht wird.
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An
dem zylinderartigen Körper 18, 18' ist
ein Drahtseil 38, 38' angeordnet, wodurch eine
Eingangsbewegung in eine Antriebsbewegung für die erste
Linearführung 16, 16' weitergeleitet
wird. Die Umwandlung der Bewegung des Drahtseiles 38, 38' erfolgt über
das Getriebe 28, so daß die Eingangsbewegung,
die über die Drehscheibe 32 erfolgt, in eine Antriebsbewegung
für die ersten Linearführungen 16, 16' umgewandelt
wird.
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Zum
Spannen des jeweiligen Drahtseiles 38, 38' dient
jeweils eine zusätzliche Feder 40, 40',
die im Inneren des zylinderartigen Körpers 18, 18' angeordnet
ist. Sie dient ebenfalls dazu, mögliche ungewünschte
Längenänderungen des jeweiligen Drahtseiles 38, 38' auszugleichen.
Die Befestigung des Drahtseiles 38, 38' erfolgt über
einen Haltekörper 42, 42', der an der
jeweiligen zusätzlichen Feder 40, 40' angeordnet
ist.
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Der
Haltekörper 42, 42' ist an einer Einstellschraube 43, 43' angeordnet,
die es wiederum ermöglicht, die Verspannung der Federn 40, 40' einzustellen
und eine Längendifferenz zwischen den Drahtseilen 38, 38' auszugleichen.
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4 zeigt
die Kultur-/Expositionsvorrichtung in einer Perspektivansicht von
der Unterseite. Ein Teil des Getriebes 28 ist an der Unterseite
der Halteplatte 21 angeordnet. Zur Bewegungsumformung sind
an der handbetätigbaren Drehscheibe 30 zwei Drahtseile 38, 38' mittels
jeweils eines Befestigungspunktes 44, 44' angeordnet,
von denen jeweils ein Drahtseil einer der ersten Linearführung 16, 16' zugeordnet
ist. Durch Dre hen der Drehscheibe 30 führen die
Befestigungspunkte 44, 44' eine Kreisbewegung
um die Drehachse 46 der Drehscheibe 30 aus, wodurch
sich die jeweilige Strecke vom Befestigungspunkt 44, 44' zum
Haltkörper 42, 42' verkürzt. Durch
die konstante bzw. nahezu konstante Länge der Drahtseile 38, 38' wird
die Streckenänderung in eine Senk- oder Hubbewegung der
ersten Linearführungen 16, 16' umgewandelt.
Dadurch ergibt eine Drehbewegung der Drehscheibe 30 ein
Heben oder Senken des Oberteiles 6. Zur Bewegungsführung weist
die Drehscheibe 30 einen Anschlag 48 auf, der durch
die an der Halteplatte 21 angeordneten Gegenanschläge 50, 50' die
Bewegung der Befestigungspunkte 44, 44' begrenzt,
wodurch ebenfalls die Bewegung der ersten Linearführungen 16, 16' und
damit die Hub- und Senkbewegung des Oberteiles 6 begrenzt
ist.
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Eine
weitere Begrenzung der Bewegung der Befestigungspunkte 44, 44' ist
durch die Anordnung der Befestigungspunkte 44, 44' an
der Drehscheibe 30 erreicht. Diese sind an der Drehscheibe 30 in
der Art angeordnet, daß sich beim der Erreichen der Offenstellung
bzw. der Schließstellung Totpunktlagen ergeben, die ein
selbsttätiges Bewegen der Drehscheibe 30 verhindern,
so daß eine Bewegung des Oberteils 6 aus der Offenstellung
bzw. aus der Schließstellung erst durch Betätigen
der Drehscheibe 30 möglich ist.
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In
diesem Zusammenhang hat die Zusatzfeder 40, 40' neben
der genannten Aufgabe ebenfalls folgende Aufgaben:
- – Damit sich die Drehscheibe 30 nicht ungewünscht
aus den Totpunktlagen bewegt, wird die Drehscheibe 30 z.
B. zum Halten der Schließstellung über die Totpunktlage
hinausgedreht, wodurch in Kombination mit dem Anschlag 48 und den
Gegenanschlägen 44, 44' erreicht wird,
daß die Drehscheibe 30 sich nicht selbsttätig
zurückdrehen kann. Dies hat jedoch zur Folge, daß sich das
Oberteil 6 wiederum in Richtung der Offenstellung bewegen
kann, wodurch sich die zwischen Oberteil 6 und Unterteil 8 befindliche
Dichtung (nicht dargestellt) entspannt und sich ggf. ein zu großer
Spalt zwischen Oberteil 6 und Unterteil 8 bildet.
Zur Verhinderung eines zu großen Spaltes, der ggf. die
Dichtwirkung schwächt bzw. aufhebt, dient die Zusatzfeder 40, 40' dazu,
ein ungewolltes Bewegen des Oberteils 6 in Richtung der Offenstellung
zu unterbinden bzw. zu verringern.
- – Die Zusatzfeder 40, 40' gleicht
ferner Toleranzen aus, die andernfalls zur Sicherstellung einer strömungstechnischen
Verbindung zwischen Oberteil 6 und Unterteil 8 aufwendig
behoben werden müßten.
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Die
Bewegung der Oberteiles 6 zur Erreichung der Offenstellung
wird durch die zusätzliche Feder 40, 40' unterstützt,
so daß nach Überwindung der jeweiligen Totpunktlage
durch Drehung der Drehscheibe 30 die Bewegung selbsttätig
durch die Federkraft erfolgt.
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Zur
Führung und Umwandlung der Bewegungsrichtung des Drahtseiles 38, 38' weist
das Getriebe 28 jeweils eine Führungsrolle 52, 52' (siehe 3)
auf. Dadurch wird die Drehbewegung der Drehscheibe 30 in
eine lineare Bewegung für die Bewegung des Oberteils 6 umgewandelt,
so daß unter Wirkung der ersten Linearführung 16, 16' das
Oberteil 6 eine Senkbewegung ausführen kann. Die
Hubbewegung erfolgt, wie bereits beschrieben, nach Aufhebung der
entsprechenden Totpunktlage durch initia les Drehen der Drehscheibe 30.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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