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Die Erfindung betrifft eine Dreheinheit für einen Rotor einer dualen Zentrifuge gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.
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Im Stand der Technik sind Dreheinheiten für einen Rotor einer dualen Zentrifuge bekannt, die einzeln oder in Mehrzahl im Rotor angeordnet werden können und in denen beispielsweise Probenmaterial beinhaltende Zentrifugenröhrchen in einer Probenbehälteraufnahme einer Aufnahmeeinheit gelagert sind. Eine sichere Lagerung des Probenbehälters während der Zentrifugation wird dabei jedoch häufig nur dadurch erreicht, dass die Aufnahmeeinheit relativ weit in einen Drehkopf der Dreheinheit eingreift, um nicht durch die bei der Rotation entstehenden Kräfte aus dem Drehkopf geschleudert zu werden. Dies wirkt sich zum einen nachteilig auf die Baugröße aus. Zum anderen ist eine sichere Lagerung in einer Dreheinheit nicht einfach zu realisieren oder nicht möglich, da die Probenröhrchen für bestimmte Aufgaben horizontal in den Drehkopf eingebracht werden müssen.
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Ferner ist es generell aufgrund des beschränkten Bauraums, insbesondere bei Tischzentrifugen, schwierig, weitere Sicherheitsmaßnahmen, beispielsweise zur Sicherung der drehfesten Lagerung der Aufnahmeeinheit im Drehkopf oder zur Eindämmung von Kontamination durch Probenmaterial im Falle der Beschädigung eines Behältnisses während der Zentrifugation, vorzusehen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Vermeidung der genannten Nachteile eine Dreheinheit zu schaffen und derart weiterzubilden, dass Probenmaterial in einem Behälter, z.B. einem Röhrchen, mittels einer Aufnahmeeinheit bei nur sehr geringerem Platzbedarf sicherer in die Dreheinheit eingefügt werden kann, und ferner verschiedene optimierte Probenbehälteraufnahmen sowie dazu korrespondierende Aufnahmeeinheiten vorzuschlagen, in denen Probenbehälter verschiedener Größen und in verschiedener Anzahl aufgenommen werden können.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
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Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Keilverbindung zwischen der Aufnahmeeinheit und dem Drehkopf eine sichere Lagerung und einfaches Auswechseln der Aufnahmeeinheit ermöglicht. Zudem kann dadurch der Bauraum weiter vermindert werden.
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Nach der Erfindung weist die Dreheinheit für einen Rotor einer Zentrifuge ein Lager und einen mit dem Lager verbundenen, in diesem über eine Drehachse drehbar gelagerten Drehkopf auf, der relativ zum Rotor von einem weiteren Drehmechanismus der Zentrifuge antreibbar ist. Dabei ist der Drehkopf mit einer Aufnahmeeinheit drehfest lösbar verbunden, in die wenigstens eine Probenbehälteraufnahme einsetzbar ist, welcher die Probe enthält. Hierbei wird die Verbindung von Aufnahmeeinheit und Drehkopf durch eine Keilverbindung gebildet, die sich in Richtung der Drehachse der Dreheinheit auf den Drehkopf zu verstärkt. Die Voraussetzungen für Keilverbindungen sind technisch einfach zu realisieren. Ein Bediener kann dann leicht und ohne Hilfsmittel die Keilverbindung zwischen Drehkopf und Aufnahmeeinheit herstellen und wieder lösen.
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In einer bevorzugten Ausführung ist die Dreheinheit in dem Rotor schräg gelagert und so angeordnet, dass mit zunehmender Rotation die Aufnahmeeinheit in die Keilverbindung gedrückt wird. Dadurch werden bei der Rotation entstehende Kräfte genutzt, um die Verkeilung der Aufnahmeeinheit mit der Dreheinheit zu verstärken. Auf diese Art und Weise wird unabhängig von der Rotationsgeschwindigkeit eine einfache und sichere Festlegung der Aufnahmeeinheit in der Dreheinheit gewährleistet.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Keilverbindung zwischen einer Unterseite der Aufnahmeeinheit und einer Stirnseite des Drehkopfs wirksam. So ist die Keilverbindung besonders leicht herstellbar, da die Verkeilung im Wesentlichen durch das Einsetzen der Aufnahmeeinheit erfolgt und das Lösen der Keilverbindung durch die Entnahme der Aufnahmeeinheit.
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Günstig ist es, wenn Anschläge zur Begrenzung der Bewegung in die Keilverbindung vorgesehen sind. Durch die Anschläge wird erreicht, dass die Aufnahmeeinheit lediglich einen definierten maximalen Weg in den Drehkopf zurücklegt. So wird die Bedienungssicherheit der Zentrifuge erhöht, da eine zu starke Verkeilung und eine daraus möglicherweise resultierende unlösbare Verklemmung verhindert werden.
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Zudem verringern derlei Anschläge auch die Wahrscheinlichkeit, dass irrtümlich Aufnahmeeinheiten eingesetzt werden, die nicht für den Drehkopf ausgelegt sind.
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Insbesondere umfasst die Keilverbindung von Aufnahmeeinheit und Drehkopf kegelstumpfartige Füße, die in korrespondierende Ausnehmungen eingreifen, wobei die Aufnahmeeinheit die Füße und der Drehkopf die Ausnehmungen aufweist oder umgekehrt. Es können ebenso in der Aufnahmeeinheit und im Drehkopf sowohl Füße als auch Ausnehmungen vorgesehen sein. Die konische Form der Füße gewährleistet eine gute Keilwirkung und hohe Scherfestigkeit, und die sich in Richtung der Ausnehmungen hin verjüngende Außenkontur der Füße dient zugleich der einfachen Zentrierung der Füße in den Ausnehmungen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Längsachsen der Füße parallel zu der Drehachse des Drehkopfs ausgerichtet und die Füße rotationssymmetrisch ausgebildet, wobei eine durch einen Längsschnitt durch die sich ergebende Linie des Kegelmantels in einen Winkel von 10° bis 35°, insbesondere 15° zur Drehachse angestellt ist. In diesem Winkelbereich ist das Verhältnis von Scherfestigkeit der Füße einerseits und Keilwirkung andererseits besonders günstig. Ferner können die Füße beim Einsetzen der Aufnahmeeinheit in den Drehkopf gut in den Ausnehmungen zentriert werden.
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Um die Herstellung zu vereinfachen und die Belastbarkeit der Keilverbindung zu erhöhen, sind die Füße und die Aufnahmeeinheit einstückig, materialeinheitlich ausgebildet und/oder die Füße und der Drehkopf einstückig, materialeinheitlich ausgebildet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Anzahl und die Dimensionierung der Füße auf die Scherfestigkeit des Werkstoffs der Füße im Zusammenhang mit den sich durch die Rotationswechselbelastung im Betrieb mit der Dualen Zentrifuge ergebenden Kräften abgestimmt. Dadurch kann verhindert werden, dass es auf Grund von zu geringer Zahl und/oder Dimensionierung der Füße zu einer ungewollten Lösung der Keilverbindung während des Zentrifugenbetriebs und damit zu Schäden innerhalb der Zentrifuge kommt. Gleichzeitig können aber auch Materialkosten und Konstruktionsaufwand gesenkt werden, da nur die für einen sicheren Betrieb erforderliche Anzahl und Dimensionierung der Füße vorgesehen ist.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Durchmesser der Grundfläche des Kegelstumpfes eines Fußes zur Höhe des Kegelstumpfes ein Verhältnis von 10:6 aufweist. Dadurch wird erfahrungsgemäß ein optimales Verhältnis zwischen Scherfestigkeit der Füße und Stabilität der Keilverbindung erreicht.
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Vorzugsweise werden als Werkstoff für die Aufnahmeeinheit Kunststoff, insbesondere Polyamid, und für den Drehkopf und die Probenbehälteraufnahmen Aluminium, insbesondere die Aluminiumlegierung EN AW-Al Zn5Mg3Cu-T6, verwendet. Festigkeit, Verarbeitbarkeit und Kosten dieser Werkstoffe stehen in einem besonders guten Verhältnis zueinander.
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Der Rotor wird von einer Antriebswelle angetrieben. Je nach Anforderung bezüglich Festigkeit, Stabilität, Gewicht etc. kann die Antriebswelle aus Aluminium oder aus Stahl gefertigt oder mit Stahl ummantelt sein.
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Besonders einfach wird eine sichere und stabile Keilverbindung dadurch ermöglicht, dass eine gerade Zahl, zumindest vier, rotationssymmetrisch angeordneter und gleichmäßig voneinander beabstandeter Füße vorgesehen ist. Zudem wirkt diese rotationssymmetrische Anordnung dem Auftreten von Unwuchten entgegen.
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Die Aufnahmeeinheit ist vorzugsweise symmetrisch aufgebaut, so dass die Aufnahmeeinheit in zwei anstelle von nur einer einzigen Position in die Dreheinheit eingefügt werden kann.
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Wenn die Füße am Rand der Aufnahmeeinheit angeordnet sind, sind die auf die Füße wirkenden Scherkräfte geringer. Dadurch ergibt sich eine geringere Materialbelastung und somit ein sicherer Betrieb des Drehkopfes.
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Die Lagerung der Aufnahmeeinheit kann dadurch noch sicherer gestaltet werden, dass der Drehkopf mit einem nach oben offenen Sicherheitstopf versehen ist, der die Aufnahmeeinheit, insbesondere mit dem in die Probenbehälteraufnahme eingebrachten Probenbehälter bzw. den in die Probenbehälteraufnahme eingebrachten Probenbehältern, im montierten Zustand vollständig seitlich umgibt. So wird auch ein Ausbrechen der Aufnahmeeinheit in eine Richtung lateral zur Drehachse verhindert, falls die Keilwirkung von Füßen und Ausnehmungen beispielsweise auf Grund von Materialfehlern verloren geht. Ferner wird einem Austreten von Probenmaterial aus dem Sicherheitstopf, z.B. nach Zerstörung eines Probenbehälters, entgegengewirkt, wenn dieser vollständig geschlossen ausgebildet ist.
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Es ist vorteilhaft, wenn im Boden des Drehkopfs oder im Boden des Sicherheitstopfs eine umlaufende Sicherheitsrinne zur Aufnahme von entwichenem Probenmaterial eingebracht ist. Ausgetretenes Probenmaterial wird darin aufgefangen und kann sich verteilen. So wird eine Ansammlung von ausgetretenem Probenmaterial an einer Stelle vermieden, die eine Ursache für eine Unwucht darstellen könnte.
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Wenn ein, insbesondere vollständig geschlossener, Deckel für den Sicherheitstopf vorgesehen ist, der vorzugsweise über einen Schnellverschluss oder eine Schraubverbindung mit diesem verbindbar ist, werden der Drehkopf und besonders das mit dem Drehkopf verbundene Lager sowie der Rest des Innenraums der dualen Zentrifuge vor Verunreinigung geschützt, falls eine Aufnahmeeinheit und die darin enthaltenen Probenbehälter beschädigt werden, da ein Herausspritzen des Probenmaterials verhindert wird. Zudem kann der Deckel einen weiteren Schutz gegen ein Ausbrechen der Aufnahmeeinheit darstellen.
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In einer alternativen Ausführungsform weist der Boden des Sicherheitstopfs die Füße und/oder Ausnehmungen für die Verbindung mit der Aufnahmeeinheit auf. Dadurch wird die Lagerung der Aufnahmeeinheit innerhalb des Sicherheitstopfs sicherer. Ferner wird die Schutzwirkung des Sicherheitstopfs bezüglich einer möglichen Verunreinigung der Umgebung verbessert, da der Sicherheitstopf leichter abdichtbar ist.
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Vorzugsweise ist der Sicherheitstopf mit dem Drehkopf über Befestigungsmittel verbunden, insbesondere vernietet. So wird sichergestellt, dass sich der Sicherheitstopf im Betrieb nicht vom Drehkopf loslöst und die Zentrifuge beschädigt.
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Um die Sicherheit beim Betrieb der Dreheinheit noch weiter zu erhöhen, sind der Drehkopf und der Sicherheitstopf als integrales, einstückiges und materialeinheitliches Bauteil ausgebildet. Durch die Verringerung der Zahl der Bauteile wird das System stabiler.
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Vorzugsweise ist der Sicherheitstopf vollständig geschlossen, ebenso ist es von Vorteil, wenn auch der Deckel vollständig geschlossen ist.
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In einer alternativen Ausgestaltung ist die Keilverbindung an einer Seitenfläche der Aufnahmeeinheit und an einer Umfangswandung des Sicherheitstopfs wirksam. Auch diese Ausgestaltung ist sicher und wenig störungsanfällig.
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Vorzugsweise ist in die Aufnahmeeinheit die Probenbehälteraufnahme einsetzbar und dort lösbar angeordnet ist. Aufnahmeeinheit und Probenbehälteraufnahme sind somit zweiteilig ausgebildet. Hierdurch können unterschiedliche Probenbehälteraufnahmen in eine Aufnahmeeinheit eingebracht werden.
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Sehr günstig ist es weiterhin, wenn ein Satz von Aufnahmeeinheiten für unterschiedliche Probenbehälteraufnahmen für Probenbehälter und/oder Beladungen vorgesehen ist, wobei die jeweilige Aufnahmeeinheit wahlweise in den Drehkopf eingesetzt wird. So wird gewährleistet, dass eine breite Palette von Probenbehältern in unterschiedlich großer Anzahl verarbeitet werden kann und dabei immer passende Probenbehälteraufnahmen für Probenbehälter zur Verfügung stehen, die durch starke Verkeilung gesichert im Drehkopf gelagert sind.
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Insbesondere weist die Aufnahmeeinheit einen Aufnahmeraum mit zwei Schenkeln für zwei unterschiedliche Probenbehälteraufnahmen auf. So kann die Zahl der erforderlichen verschiedenen Aufnahmeeinheiten um die Hälfte reduziert werden.
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Vorzugsweise ist die Probenbehälteraufnahme in dem Aufnahmeraum der Aufnahmeeinrichtung durch eine Spannvorrichtung spielfrei gelagert ist. Dadurch wird ein Loslösen des Probenbehälters von der Aufnahmeeinheit verhindert, was die Sicherheit der Zentrifuge bei der Zentrifugation erhöht und die Gefahr einer Beschädigung und Kontamination im Störungsfall minimiert.
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Um eine einfache und dennoch effektive Festlegung des Probenbehälters zu erreichen, ist die Aufnahme mit einem ersten Anschlag versehen, an dem der Probenbehälter anliegt, und am dem ersten Anschlag entfernt gelegenen Ende ist ein zweiter Anschlag vorgesehen. Der Probenbehälter ist zwischen dem ersten Anschlag und dem zweiten Anschlag verspannt.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Aufnahmeeinheit und die Probenbehälteraufnahme einstückig ausgebildet sind. Dadurch wird die Anzahl der erforderlichen Bauteile reduziert, und die Lagerung der Probenbehälters noch sicherer zu machen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
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In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:
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1 eine Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Dreheinheit;
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2 eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Aufnahmeeinheit für Probenbehälteraufnahmen;
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2a eine Ansicht der Aufnahmeeinheit aus 2 von unten;
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2b eine Seitenansicht der Aufnahmeeinheit aus 2;
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3a eine Perspektivansicht einer Probenbehälteraufnahme;
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3b eine Ansicht der Probenbehälteraufnahme aus 3a von oben;
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4a eine Perspektivansicht einer weiteren Probenbehälteraufnahme;
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4b eine Ansicht der Probenbehälteraufnahme aus 4a von oben;
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5 eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Aufnahmeeinheit für Probenbehälteraufnahmen;
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5a eine Ansicht der Aufnahmeeinheit aus 5 von unten;
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5b eine Seitenansicht der Aufnahmeeinheit aus 5
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6 eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Probenbehälteraufnahme;
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7 eine Perspektivansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Probenbehälteraufnahme;
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8 eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Aufnahmeeinheit in Baueinheit mit einer Probenbehälteraufnahme;
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8a eine Detailansicht des in 8 markierten Keilelements.
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1 zeigt in einer Explosionsansicht eine erfindungsgemäße Dreheinheit 10 für einen Rotor einer Zentrifuge. Die Dreheinheit 10 weist ein topfförmiges Gehäuse 12 auf, in das konzentrisch ein Lager 14 eingebracht ist. Das Gehäuse 12 ist auf seiner offenen Seite mit einem um den gesamten Umfang verlaufenden Flansch 19 versehen, der acht gleichmäßig zueinander beabstandete Bohrungen 20 aufweist. Den Bohrungen 20 sind Bohrungen 18 in einer Abdeckscheibe 16 zugeordnet, die mittels Zylinderschrauben 22 mit dem Gehäuse 12 verschraubt ist und so die offene Seite des Gehäuses 12 abschließt.
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Das Lager 14 ist mit einer konzentrischen Ausnehmung 14a versehen, und die Abdeckscheibe 16 mit einer konzentrischen Ausnehmung 16a. Durch die Ausnehmung 16a greift in die Ausnehmung 14a eine Lagerwelle 34 eines Drehkopfes 24 ein, so dass der Drehkopf 24 im Lager 14 konzentrisch drehbar gelagert ist.
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Der Drehkopf 24 weist einen Boden 30 und eine umlaufend auf dem Boden 30 angeordnete Wandung 28 auf. Der Boden 30 und die Wandung 28 bilden einen geschlossenen Sicherheitstopf. Im Boden 30 ist unmittelbar benachbart zur Wandung 28 eine umlaufende Sicherheitsrinne 31 eingebracht, in der im Falle eines Defekts während des Betriebs der Zentrifuge austretende Proben aufgefangen werden.
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Benachbart zu ihrem freien Ende sind in der Wandung 28 vier auf ihrem Umfang gleichmäßig zueinander beabstandete Positionierungszapfen 29 sowie ein einzelner Positionierungszapfen 29a angeordnet. Im Boden 30 sind benachbart zur Wandung 28 acht gleichmäßig zueinander beabstandete Ausnehmungen 32 vorgesehen. Die Funktion der Positionierungszapfen 29, 29a sowie der Ausnehmungen 32 wird an Hand der nachfolgenden Figuren erklärt werden. Entlang des gesamten Umfangs der Wandung 28 ist umlaufend eine Verzahnung 26 drehfest mit der Wandung verbunden. Die Verzahnung 26 greift in ein der Übersichtlichkeit halber nicht dargestelltes Zahnrad eines herkömmlichen Zahnradantriebes eines weiteren Drehmechanismus der Zentrifuge ein. Der Einsatz von Zahnradantrieben als weiteren Drehmechanismus ist hinlänglich bekannt und bereits im Stand der Technik beschrieben, so dass auf weitere Erläuterungen hierzu verzichtet werden kann.
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2 zeigt in perspektivischer Ansicht eine erfindungsgemäße Aufnahmeeinheit 40 für Probenbehälteraufnahmen. In 2a ist die Aufnahmeeinheit 40 aus 2 in einer Ansicht von unten dargestellt. 2b zeigt die Aufnahmeeinheit 40 aus 2 in einer Seitenansicht. Die Aufnahmeeinheit 40 weist einen im Wesentlichen kreisförmigen Boden 42 mit einer Unterseite 42a und zwei Paare von jeweils parallel zueinander angeordneten Trennwänden 44 mit Enden 56 auf. Der Umfang des Bodens 42 ist so gewählt, dass die Aufnahmeeinheit 40 mit geringem Spiel in den Drehkopf 24 mit Sicherheitstopf eingebracht werden kann. Im Falle eines Defekts während des Betriebs der Zentrifuge austretendes Probenmaterial kann so durch einen Spalt zwischen dem Umfang des Bodens 42 und dem Innenumfang des in 1 dargestellten Drehkopfs 24 und der Wandung 28 nach unten in die Sicherheitsrinne 31 gelangen und dort aufgefangen werden.
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Die beiden Paare von Trennwänden 44 sind in Form eines Doppelkreuzes senkrecht zueinander angeordnet, so dass sich im eingebrachten Zustand der Aufnahmeeinheit 40 in den Drehkopf 24 insgesamt fünf Ausnehmungen 46a, 46b zur Aufnahme von in den nachfolgenden 3a, 3b, 4a und 4b beschriebenen Probenbehälteraufnahmen 60, 70 ergeben. Die Ausnehmungen 46a, 46b werden seitlich von Bereichen der Trennwände 44 mit derselben Länge und teilweise von der in 2 der Übersicht halber nicht dargestellten Wandung 28 des Drehkopfes 24 begrenzt. Die im Zentrum des Doppelkreuzes liegende Ausnehmung 46a ist dabei auf vier Seiten von Bereichen der Trennwände 44 begrenzt und weist eine quadratische Grundfläche auf. An jeder Seite der Ausnehmung 46a schließt eine Ausnehmung 46b an, die jeweils auf drei Seiten von Bereichen der Trennwände 44 begrenzt wird. Weitere vier Ausnehmungen 46b, die jeweils auf zwei Seiten von Bereichen der Trennwände 44 begrenzt werden, befinden sich entlang des Umfangs des Bodens 30 betrachtet jeweils zwischen zwei Ausnehmungen 46b. In jeder Ausnehmung 46a und 46b ist an zumindest einem Bereich einer Trennwand 44 ein Vorsprung 54 ausgebildet, der der Führung beim Einsetzen der Probenbehälteraufnahmen 60, 70 dient.
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Eine in ihrem Außenumfang an die Grundfläche der Ausnehmung 46a angepasste Probenbehälteraufnahme 60, 70 wird auch durch die vier Ausnehmungen 46b in jede zum Boden 30 der Aufnahmeeinheit 40 parallel verlaufende Richtung spielfrei festgelegt, da die Enden 56 der Trennwände 44 mit der Wandung 28 des Drehkopfes 24 jeweils Anschläge bilden, die ein Verschieben der Probenbehälteraufnahme 60, 70 über das Ende 56 hinaus verhindern. Folglich ist die Aufnahmeeinheit 40 dazu geeignet, gleichzeitig bis zu fünf Probenbehälteraufnahmen 60, 70 zur Zentrifugation zu lagern.
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Zur Verbesserung der Stabilität der Trennwände 44 ist an jeder Ausnehmung 46c jeweils eine verrundete, dem im eingesetzten Zustand der Aufnahmeeinheit 40 zugeordneten Bereich der Wandung 28 des Drehkopfes 24 angepasste Außenwandung 48 vorgesehen, die die beiden zugeordneten Enden 56 der Trennwände 44 verbindet. In jeder der vier Außenwandungen 48 ist mittig eine Stabilisierungsschiene 48a eingebracht, die sich im eingesetzten Zustand der Aufnahmeeinheit 40 an der Wandung 28 des Drehkopfes 24 abstützt. Die vier Stabilisierungsschienen 48a wirken zudem beim Einsetzen der Aufnahmeeinheit 40 in den Drehkopf 24 mit den in 1 gezeigten Positionierungszapfen 29 in der Wandung 28 zusammen und dienen der Führung der Aufnahmeeinheit 40. Ferner unterstützen die Positionierungsnuten 48a und die ihnen zugeordneten Positionierungszapfen 29 zusammen die drehfeste Lagerung der Aufnahmeeinheit 40 im Drehkopf 24. Des Weiteren ist an einer der vier Außenwandungen 48 eine einzelne Führungsschiene 49 vorgesehen, der der Positionierungszapfen 29a zugeordnet ist. Das Zusammenwirken der Führungsschiene 49 mit dem Positionierungszapfen 29a gewährleistet eine korrekte Ausrichtung der Aufnahmeeinheit 40.
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In den Ausnehmungen 46c sind im Wesentlichen zylindrische Keilstifte 50 vorgesehen, die den Boden 42 der Aufnahmeeinheit 40 durchgreifen und fest mit dem Boden 42 verbunden sind. An der Unterseite 42a des Bodens 42 bildet jeder Keilstift 50 an seinem freien Ende einen kegelstumpfartigen Fuß 52 aus, welcher in seinen Maßen der ihm zugeordneten Ausnehmung 32 im Boden 30 des Drehkopfes 24 angepasst ist, so dass im eingesetzten Zustand der Aufnahmeeinheit 40 durch die Füße 52 und die Ausnehmungen 32 ein sichere Verkeilung erreicht wird.
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Auf der der Unterseite 42a des Bodens 42 gegenüberliegenden Seite sind die Keilstifte 50 senkrecht zum Boden 42 ausgerichtet und erstrecken sich vertikal annähernd bis zur Höhe der freien Enden der Außenwandungen 48.
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Die Unterseite 42a weist ferner eine kreuzförmige Noppenanordnung 58 auf, die eine Beabstandung der Unterseite 42a vom Boden 30 bewirken, um eine Wärmeübertragung zu minimieren. Die kreuzförmige Anordnung wurde gewählt, da durch sie einen guten Kompromiss zwischen Stabilität und Gewichtseinsparung darstellt.
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3a zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Probenbehälteraufnahme 60. In 3b ist die Probenbehälteraufnahme 60 in einer Ansicht von oben dargestellt.
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Die Probenbehälteraufnahme 60 weist eine den in 2 erläuterten Ausnehmungen 46a und 46b angepasste Bodenwand 61 mit einer Kante 62a, einer zur Kante 62a parallelen Kante 62c, einer Kante 62b und einer zur Kante 62b parallelen Kante 62d auf, wobei die Länge der Kanten identisch ist. Lotrecht zur Bodenwand 61 stehen vier Kanten 62e. In eine von der Kante 62a und zwei Kanten 62e begrenzte Einschubwand 63 sind sechs Lagerausnehmungen 68a eingebracht, in denen bis zu sechs Zentrifugenröhrchen horizontal gelagert werden können. Auf einer parallel zur Bodenwand 61 ist eine Deckenwand 67 der Probenbehälteraufnahme 60 angeordnet. In die Deckenwand 67 sind sechs Lagerausnehmungen 68b eingebracht, in denen bis zu sechs der besseren Übersicht wegen nicht dargestellten Zentrifugenröhrchen vertikal gelagert werden können. In eine von der Kante 62b und zwei Kanten 62e begrenzten Seitenwand 66 ist eine Positionierungsnut 64 eingebracht, die einem in 2 gezeigten Vorsprung 54 zugeordnet ist und beim Einsetzen der Probenbehälteraufnahme 60 seiner korrekten Positionierung in der Aufnahme 46a, 46b dient.
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In 4a ist eine alternative Ausführungsform einer Probenbehälteraufnahme 70 dargestellt. 4b zeigt die Probenbehälteraufnahme 70 in einer Ansicht von oben.
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Die Probenbehälteraufnahme 70 unterscheidet sich von der Probenbehälteraufnahme 60 lediglich dadurch, dass in ihrer Deckenwand 77 neun Lagerausnehmungen 78b eingebracht sind anstelle der sechs Lagerausnehmungen 68b in der Deckenwand 67, und dass in seiner Einschubseite 73 eine Lagerausnehmung 78a eingebracht ist anstelle der sechs Lagerausnehmungen 68a in der Vorderseite 63.
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Diese beiden Ausführungsbeispiele der Probenbehälteraufnahmen 60, 70 zeigen nur zwei Möglichkeiten, wie Zylinderröhrchen verschiedener Maße und Anzahl mit der entsprechend ausgeführten Probenbehälteraufnahme in einer erfindungsgemäßen Dreheinheit 10 gelagert werden können. Passende Probenbehälteraufnahmen, die anderen Anforderungen genügen, können leicht gefertigt werden.
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5 zeigt eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aufnahmeeinheit 80. In 5a ist die Aufnahmeeinheit 80 aus 5 in einer Ansicht von unten dargestellt. 5b zeigt die Aufnahmeeinheit 80 aus 5 in einer Seitenansicht.
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Die Aufnahmeeinheit 80 unterscheidet sich zum einen von der Aufnahmeeinheit 40 dadurch, dass sie zur Aufnahme einer einzelnen Probenbehälteraufnahme 100 (siehe 6) oder 110 (siehe 7) ausgelegt ist und folglich keine Trennwände vorgesehen sind, die den Trennwänden 44 der Aufnahmeeinheit 40 entsprechen. Zum anderen weist die Aufnahmeeinheit 80 im Gegensatz zur Aufnahmeeinheit 40 eine Sicherheitswandung 88 auf, die umlaufend auf der Außenkontur eines Bodens 82 angeordnet ist. Bezüglich des Einsetzens der Aufnahmeeinheit 80 in den Drehkopf 24 sowie der bewirkten Verkeilung zwischen an der Unterseite 82a der Aufnahmeeinheit 80 vorgesehenen Füßen 84 und im Drehkopf 24 eingebrachten Ausnehmungen 32 bestehen keine Unterschiede zum anhand der 2, 2a, 2b Beschriebenen.
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Durch eine Innenkontur 88a der Sicherheitswandung 88 wird ein kreuzförmiger Aufnahmeraum 86 begrenzt. Dabei sind zwei rechteckige Schenkel 86a und 86b des Aufnahmeraums 86 lotrecht zueinander angeordnet, wobei die Grundflächen des ersten Schenkels 86a und des zweiten Schenkels 86b identisch sind und den Grundflächen der in den 6 und 7 dargestellten Probenbehälter 100, 110 entsprechen.
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Der erste Schenkel 86a dient der Aufnahme der Probenbehälteraufnahme 100. Dazu ist beiden Enden des Schenkels 86a eine Ausnehmung 90 in der Sicherheitswandung 88 vorgesehen, wobei die beiden Ausnehmungen 90 bezogen auf den Schenkel 86a diametral zueinander angeordnet sind. Die Ausnehmungen 90 dienen der sicheren Verkeilung der Probenbehälteraufnahme 100 mit eingesetztem Probenbehälter in der Aufnahmeeinheit 80, wie anhand von 6 noch genauer erläutert werden wird.
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Der zweite Schenkel 86b dient der Aufnahme der Probenbehälteraufnahme 110. Dazu sind an einem Ende des Schenkels 86b eine Ausnehmung 92a und am zweiten Ende des Schenkels 86b zwei Ausnehmungen 92b in der Sicherheitswandung 88 vorgesehen. Die Ausnehmungen 92a, b dienen der sicheren Verkeilung der Probenbehälteraufnahme 110 in der Aufnahmeeinheit 80, wie anhand von 7 noch genauer erläutert werden wird.
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Um den Schutz der Dreheinheit vor Kontamination durch Probenmaterial im Falle einer Beschädigung eines Behältnisses zu erhöhen, ist es auch denkbar, dass die Sicherheitswandung 88 nach außen isoliert wird und an der Sicherheitswandung 88 ein Deckel für die Aufnahmeeinheit 80 vorgesehen wird. So kann gegebenenfalls aus den Probenbehälteraufnahmen 100, 110 austretendes Probenmaterial auf die Aufnahmeeinheit 80 eingegrenzt werden.
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6 zeigt eine erste erfindungsgemäße Probenbehälteraufnahme 100, die, wie im Zusammenhang mit den 5, 5a und 5b beschrieben, zur Aufnahme in den ersten Schenkel 86a der Aufnahmeeinheit 80 ausgelegt ist.
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Die Probenbehälteraufnahme 100 weist an zwei Stirnseiten 102a, b jeweils eine Ausnehmung 104a, b auf, in die jeweils ein der besseren Übersicht wegen nicht dargestelltes Zentrifugenröhrchen zur vertikalen Lagerung eingebracht werden kann. Dabei greift auf beiden Stirnseiten 102a, b ein aus der jeweiligen Ausnehmung 104a, b herausragendes Ende eines Zentrifugenröhrchens (Deckelseite) in eine zugeordnete Ausnehmung 90 in der Sicherheitswandung 88 ein. Dadurch ist die Probenbehälteraufnahme 100 in der Aufnahmeeinheit 80 verkeilt.
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In 7 ist eine zweite erfindungsgemäße Probenbehälteraufnahme 110 dargestellt, der zur Aufnahme in den zweiten Schenkel 86b der Aufnahmeeinheit 80 ausgelegt ist.
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Die Probenbehälteraufnahme 110 weist auf einer in 7 dem Betrachter zugewandten Stirnseite 112a eine Ausnehmung 114a und auf einer vom Betrachter abgewandten Stirnseite 112b zwei Ausnehmungen 114b. In die Ausnehmungen 114a, b können der besseren Übersicht wegen nicht dargestellte Zentrifugenröhrchen zur vertikalen Lagerung eingebracht werden. Vergleichbar mit der in 6 gezeigten Lösung greifen auch auf beiden Stirnseiten 112a, b aus der jeweiligen Ausnehmung 114a, b herausragende Ende eines Zentrifugenröhrchens in eine zugeordnete Ausnehmung 92a, b in der Sicherheitswandung 88 ein. Dadurch ist die Probenbehälteraufnahme 110 in der Aufnahmeeinheit 80 verkeilt.
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8 zeigt eine Aufnahmeeinheit 120, die einstückig mit einer Probenbehälteraufnahme 124 zur horizontalen Aufnahme von zwei Probenbehältern ausgebildet ist.
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Wie die in den 2 und 5 beschriebenen Aufnahmeeinheiten 40 und 80 weist die Aufnahmeeinheit 120 einen im Wesentlichen kreisförmigen Boden 122 auf, dessen Umfang an den Innenumfang des in 1 dargestellten Drehkopfs 24 und der Wandung 28 angepasst ist, so dass die Aufnahmeeinheit 120 spielfrei in den Drehkopf 24 mit Sicherheitstopf eingebracht werden kann. Auf dem Boden 122 ist eine Probenbehälteraufnahme 124 zur Aufnahme von zwei nicht gezeigten Probenbehältern (Vials) in horizontaler Lage angeordnet. Die Probenbehälteraufnahme 124 umfasst zwei parallel angeordnete, einstückig und materialeinheitlich ausgebildete Aufnahmeröhren 124a, 124b.
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Zur Einbringung der Vials weisen die Aufnahmeröhren 124a, 124b an bezüglich ihrer Längserstreckung entgegengesetzten Enden jeweils eine Aufnahmeöffnung 126 auf.
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Über den Umfang des Bodens verteilt sind zur Zentrierung der Aufnahmeeinheit 120 beim Einbringen in den Drehkopf 24 und zu seiner Stabilisierung im eingebrachten Zustand, funktionell also vergleichbar mit den Enden 56 der Trennwände 44 der Aufnahmeeinheit 40, vier Wandelemente 123 vertikal auf dem Boden 122 angeordnet.
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Zum Verschließen jeder Aufnahmeöffnung 126 ist jeweils ein Verschlussplättchen 128 vorgesehen, wie in 8a gezeigt. Die Grundfläche des Verschlussplättchens 128 entspricht einem halbkreisförmigen Bereich 128a, an den ein rechteckiger Bereich 128b anschließt. Zur Einbringung des Verschlussplättchens 128 in eine Einschubrichtung 132 ist eine aus dieser Perspektive nicht erkennbare Ausnehmung im Boden 122 vorgesehen, an die sich innerhalb der Aufnahmeröhren 124a, 124b jeweils im der Aufnahmeöffnung 126 benachbarten Bereich eine hier ebenso nicht erkennbare Nut anschließt. Diese Nut dient der Führung und Fixierung des Verschlussplättchens 128. Die Dicke des Verschlussplättchens 128 sowie die Breite der Nut sind aneinander im Wesentlichen angepasst, wobei die Dicke des rechteckigen Bereichs 128b entgegen der Einschubrichtung 132 geringfügig zunimmt, so dass sich eine Keilwirkung ergibt wenn das Verschlussplättchen vollständig in die Nut eingeschoben ist. Die Keilwirkung verhindert ein unbeabsichtigtes Herausfallen des Verschlussplättchens 128 aus der Ausnehmung im Boden 122. Ferner ergibt sich eine Keilwirkung zwischen dem Verschlussplättchen 128 im eingeschobenen Zustand und dem eingebrachten Vial.
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Am Verschlussplättchen 128 ist ein Steg 130 angebracht, der als Handhabe für den Benutzer dient.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Dreheinheit
- 12
- Gehäuse
- 14
- Lager
- 14a
- konzentrische Ausnehmung
- 16
- Abdeckscheibe
- 16a
- konzentrische Ausnehmung
- 18
- Bohrungen
- 19
- Flansch
- 20
- Bohrungen
- 22
- Zylinderschrauben
- 24
- Drehkopf
- 26
- Verzahnung
- 28
- Wandung
- 29
- Positionierungszapfen
- 29a
- Positionierungszapfen
- 30
- Boden
- 31
- Sicherheitsrinne
- 32
- Ausnehmungen
- 34
- Lagerwelle
- 40
- Aufnahmeeinheit
- 42
- Boden
- 42a
- Unterseite
- 44
- Trennwände
- 46a, b, c
- Ausnehmungen
- 48
- Außenwandungen
- 48a
- Stabilisierungsschienen
- 49
- Führungsschiene
- 50
- Keilstifte
- 52
- Füße
- 54
- Vorsprung
- 56
- Enden
- 58
- Noppenanordnung
- 60
- Probenbehälteraufnahme
- 61
- Bodenwand
- 62a, b, c, d, e
- Kanten
- 63
- Einschubwand
- 64
- Positionierungsnuten
- 66
- Seitenwand
- 67
- Deckenwand
- 68a, b
- Lagerausnehmungen
- 70
- Probenbehälteraufnahme
- 73
- Einschubwand
- 77
- Deckenwand
- 78a, b
- Lagerausnehmungen
- 80
- Aufnahmeeinheit
- 82
- Boden
- 82a
- Unterseite
- 84
- Füße
- 86
- Aufnahmeraum
- 86a
- erster Schenkel
- 86b
- zweiter Schenkel
- 88
- Sicherheitswandung
- 88a
- Innenprofil
- 90
- Ausnehmungen
- 92a, b
- Ausnehmungen
- 100
- Probenbehälteraufnahme zweifach
- 102a, b
- Stirnseiten
- 104a, b
- Ausnehmungen
- 110
- Probenbehälteraufnahme dreifach
- 112a, b
- Stirnseiten
- 114a, b
- Ausnehmungen
- 120
- Aufnahmeeinheit
- 122
- Boden
- 123
- Wandelemente
- 124
- Probenbehälteraufnahme
- 124a, b
- Aufnahmeröhren
- 126
- Aufnahmeöffnungen
- 128
- Verschlussplättchen
- 128a
- halbkreisförmiger Bereich
- 128b
- rechteckiger Bereich
- 130
- Steg
- 132
- Einschubrichtung
- α
- Winkel
- D
- Drehachse
