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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Orbitaloszillator-Inkubator. Der Oszillator-Inkubator verfügt insbesondere über die kombinierten Funktionen eines Inkubators und eines Orbitaloszillators.
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Stand der Technik
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Bekannte Orbitaloszillatoren werden in Laborumgebungen verwendet, um Experiment- oder Testproben zu mischen in der Orbitalbewegung. Der Orbitaloszillator-Inkubator enthält einen Inkubator, um die biologische Probe während des Mischens unter voreingestellten Umgebungsbedingungen zu halten. Durch Steuern verschiedener Umgebungsparameter im Inkubator, wie Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit, Kohlendioxidkonzentration usw., kann der oben beschriebene bekannte Orbitaloszillator-Inkubator umfassende Funktionen bereitstellen, um spezifische Wachstumsbedingungen zu erfüllen, die für die biologische Kultur erforderlich sind.
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Alle bekannten Orbitaloszillator-Inkubatoren weisen jedoch bestimmte Mängel auf, was dazu führt, dass der Oszillator im Inkubator nicht im idealsten Zustand verwendet werden kann.
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Beispielsweise betrifft die
US 2010/0330663 A1 einen Inkubator mit einem Oszillator. Die Inkubatorkammer besteht aus einer Kulturkammer zum Kultivieren von Zellen und einer benachbarten Vorrichtungskammer. Ein Teil des Oszillators befindet sich in der Kulturkammer, einschließlich einer Oszillationspalette, eines Antriebsarms, einer Antriebswelle und eines exzentrischen Drehgelenks, und der andere Teil des Oszillators befindet sich in einem benachbarten Vorrichtungsraum, einschließlich einem Motor und einem Antriebsriemen. Die Bodenplatte dichtet und isoliert die Kulturkammer und die benachbarte Vorrichtungskammer voneinander. Da sich ein Teil des Oszillators in der Kulturkammer und der andere Teil in der benachbarten Vorrichtungskammer befindet, ist die Reinigung schwierig und kann die Wirkung der Desinfektion und Sterilisation nicht garantiert werden.
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Die
EP 1 626 082 B1 bezieht sich auf ein oszillierendes System des Inkubators für Zellkultur. Die Kammer des Inkubators besteht aus zwei Teilen, nämlich der Kulturkammer, die sich über der Oszillationspalette befindet, und der Vorrichtungskammer, die sich unter der Oszillationspalette befindet und in dem die Oszillationseinheit montiert ist. Um den Behälter, der die Substanzen von Zellkultur aufbewahrt und sich in der Kurturkammer befindet, zu oszillieren, erstreckt sich eine rotierende Welle, die exzentrische Bewegung in der horizontalen Ebene ausführt, in die Kurturkammer hinein. Am freien (nicht festen) Ende der Welle befindet sich eine Oszillationspalette zum Platzieren des Behälters für Zellkultur. Um die oszillierende Bewegung zu realisieren, ist die Dichtung zwischen der Kulturkammer und der Vorrichtungskammer eine elastische Balgdichtung. Die elastische Balgdichtung kann aufgrund von langfristiger Bewegung Reißen entstehen und es führt dazu, dass Verunreinigungen aus dem Vorrichtungskammer in die Kulturkammer gelangen.
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In der
CN 1 02 807 953 A ist ein oszillierender mikrodynamischer Inkubator beschrieben, der ein Inkubatorgehäuse, einen Motor, einen Getriebemechanismus und eine Vorrichtung zum Einstellen der Motordrehzahl umfasst.
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Der Erfinder der vorliegenden Erfindung erkennt an, dass aufgrund der offenen oder getrennten Konstruktion des Oszillators dazu führt, dass die Fremdstoffe wie Schadstoffe und Bakterien leicht in das Innere des Oszillators eindringen können, was Schwierigkeiten beim Reinigen des Oszillators und Verschmutzung der Substanzen von Zellkultur verursachen kann.
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Darstellung der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung stellt einen Orbitaloszillator-Inkubator bereit, der die oben genannten Probleme überwinden kann.
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Gemäß einem Aspekt wird ein Orbitaloszillator-Inkubator bereitgestellt, der umfasst: einen Kastenkörper des Inkubators, der eine Kulturkammer begrenzt; und einen Orbitaloszillator, der konfiguriert ist, um die Oszillationspalette zu oszillieren, wobei der Orbitaloszillator einen Antriebsmotor, der einen Stator und einen Rotor umfasst, sowie ein am Rotor montiertes Exzenterlager enthält, und wobei sich der Orbitaloszillator im Inkubator befindet und der Orbitaloszillator relativ zur Kulturkammer abgedichtet ist, um zu verhindern, dass die Substanzen in der Kulturkammer in das Innere des Orbitaloszillators eindringt. Es versteht sich, dass in einigen Ausführungsformen die Oszillationspalette eine exzentrische Hin- und Herbewegung unter dem Antreiben von dem Orbitaloszillator ausführt.
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Die Kulturkammer kann eine verschlossene oder verschließbare Kammer sein, so dass sich die biologische Probe während des Mischens unter voreingestellten Umgebungsbedingungen befinden kann. Beispielsweise kann die Kulturkammer für die Kultur von Säugetierzellen verwendet werden. Die Oszillationspalette kann am Exzenterlager fenstgehaltet werden. Verschiedene Arten von biologischen Kulturkolben, wie Erlenmeyerkolben, können auf der Oszillationspalette festgehaltet und oszilliert werden, um die Substanzen von Zellkultur darin zu mischen, und die Kulturkolben können nach Beendigung der Oszillation von der Oszillationspalette entfernt werden.
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Das Exzenterlager kann die Oszillationspalette so führen, dass sie sich auf einer kreisförmigen oder ovalen Umlaufbahn bewegt, insbesondere auf verschieden kreisförmigen oder ovalen Umlaufbahnen. Zu diesem Zweck kann das Exzenterlager ein verschlossenes Kugellager enthalten. Das Exzenterlager kann ferner eine mechanische Führung enthalten, die das Exzenterlager in eine Orbitalbewegung durch erzwungene Drehung versetzt. Das Exzenterlager kann fest am Rotor montiert werden. Die feste Position des Exzenterlagers am Rotor kann auch auf verschiedenen Positionen eingestellt werden, so dass der Oszillationdurchmesser der Orbitalbewegung geändert werden kann. Zu diesem Zweck kann eine mechanische Vorrichtung vorgesehen werden, die die feste Position des Exzenterlagers am Rotor einstellen und fixieren kann. Die mechanische Vorrichtung kann eine Gleitschienenvorrichtung, eine Gewindeverbindungsvorrichtung usw. umfassen, solange sie die Fixierung des Exzenterlagers an verschiedenen Positionen des Rotors realisieren kann.
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Aufgrund von solcher Konstruktion, dass das Exzenterlager am Rotor montiert ist und der Orbitaloszillator in der Kulturkammer festgehalten ist, oder da in einem mobilen Design der Orbitaloszillator in der Kulturkammer aufliegen, kann die kompakte Entwurfsmethode mit einem geringen Höhenunterschied zwischen der Oszillationspalette und dem Antriebsmotor auch starke Vibrationen von der Oszillationspalette vermeiden.
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Der Orbitaloszillator kann eine Stützvorrichtung enthalten, die den Orbitaloszillator am Boden des Inkubatorkörpers festhaltet, so dass sich der Orbitaloszillator in das Innere der Kulturkammer erstreckt. Vorzugsweise kann der Orbitaloszillator direkt am Boden des Kastenkörper des Inkubators festgehalten werden, ohne dass eine zusätzliche Grundplatte zwischen dem Orbitaloszillator und dem Boden des Kastenkörper des Inkubators hinzugefügt wird.
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In einem mobilen Design kann der Orbitaloszillator auch in das Inkubator platziert werden, ohne am Boden des Inkubators festgehalten werden zu müssen. In diesem Fall kann die Stützvorrichtung ein Basiselement zum Platzieren des Orbitaloszillators am Boden des Kastenkörpers des Inkubators enthalten.
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Um den Verlust von Zellkulturen aufgrund von Kontamination zu verhindern, ist es sehr wichtig, den Inkubator (nämlich alle Oberflächen in der Kulturkammer) effektiv zu reinigen, zu desinfizieren und zu sterilisieren. Dies ist beispielsweise für Zellkulturen wichtig, die die GMP-Anforderungen (Gute Laborpraxis, Good Manufacturing Practice) erfüllen. Darüber hinaus ist eine genaue Kontrolle der Umgebung in der Kulturkammer erforderlich, um optimale Zellkulturbedingungen aufrechtzuerhalten. Um diese Anforderungen zu erfüllen, kann der Orbitaloszillator ein Lager umfassen, das den Rotor auf der Stützvorrichtung oder dem Basiselement trägt, wobei der Rotor, das Lager, die Stützvorrichtung oder das Basiselement den Stator relativ zur Kulturkammer abdichten. Vorzugsweise umfasst das Lager ein Kugellager. Daher ist der Orbitaloszillator (nämlich der Stator) vollständig abgedichtet, und der vollständig abgedichtete Orbitaloszillator befindet sich in der Kulturkammer. Insbesondere kann sich der Orbitaloszillator vollständig in der Kulturkammer befinden, mit Ausnahme einiger Teile der Stützvorrichtung des nicht mobilen Orbitaloszillators. Daher sind zum einen der Stator und die Kulturkammer durch den Rotor, das Lager und die Stützvorrichtung abgedichtet und isoliert, was vorteilhaft ist, um die Innenfläche der Kulturkammer bereitzustellen, die leicht zu reinigen, zu desinfizieren und zu sterilisieren ist. Andererseits erleichtert das Abdichten und Isolieren des Stators, der während des Betriebs Wärme erzeugt, von der Kulturkammer die Temperatursteuerung in der Kulturkammer.
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Um die Abdichtung und die Isolation zwischen dem Stator und der Kulturkammer zu verbessern, kann der Rotor eine Rotorplatte enthalten, und kann das Lager ein abgedichtetes Lager zwischen der Rotorplatte und der Stützvorrichtung sein. Vorzugsweise umfasst das abgedichtete Lager ein abgedichtetes Kugellager. Durch Abdichten des Lagers kann verhindert werden, dass irgendwelche bewegliche Teile des Orbitaloszillators in die Kulturkammer eindringen. Zusätzlich kann die Rotorplatte mit dem Rotor verschraubt sein, und kann das abgedichtete Lager einen Lagerisolator mit einer Labyrinthdichtungskonstruktion enthalten, um zu ermöglichen, dass der Stator relativ zur Kulturkammer abgedichtet und isoliert ist und zusätzlich zu verhindern, dass Schmiermittel aus dem Lager in die Kulturkammer austritt.
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Zusätzlich zu oder anstelle von abgedichteten Lagern kann der Orbitaloszillator eine andere dynamische Abdichtung enthalten. In dieser Ausführungsform isolieren und dichten der Rotor, die dynamische Dichtung und die Stützvorrichtung den Stator relativ zur Kulturkammer ab. Die dynamische Dichtung kann das Wasser und die Flüssigkeit halten oder trennen, die Schadstoffe verhindern und die Temperatur und das Klima in der Kulturkammer aufbehalten. Darüber hinaus bildet es eine Barriere zwischen der sich bewegenden Oberfläche und der stationären Oberfläche des rotierenden Orbitaloszillators. Die dynamische Dichtung kann eine Kontaktdichtung sein, die unter Überdruck an der entsprechenden Oberfläche anliegt und sie abdichtet, oder sie kann eine Spaltdichtung sein, und zwischen ihr und der entsprechenden Oberfläche befindet sich ein Spalt, sodass kein Reibungskontakt auftritt.
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In einer Ausführungsform umfasst die dynamische Dichtung eine am Rotor montierte Lippendichtung. Die Lippendichtung kann eine flexible Lippe sein und kann auf die Kulturkammer richten, um sicherzustellen, dass die Kulturkammer sauber gehalten und desinfiziert wird. Die dynamische Dichtung kann ferner eine Feder enthalten, die dazu beiträgt, die Lippendichtung mit der Stützvorrichtung oder Halterung in Kontakt zu bringen. Vorzugsweise ist die Lippendichtung eine dichte Dichtung, die von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) zugelassen ist.
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In einer anderen Ausführungsform des nicht mobilen Designs des Orbitaloszillators kann die Stützvorrichtung eine Buchse und eine Welle umfassen, wobei die Buchse an dem Kastenköper des Inkubators montiert ist und das Lager an der Welle montiert ist. Vorzugsweise ist die Welle eine Hohlwelle.
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In einer anderen Ausführungsform des mobilen Designs des Orbitaloszillators kann die Stützvorrichtung ein Basiselement und eine Welle umfassen, wobei das Basiselement auf dem Boden des Kastenkörper des Inkubators platziert werden und das Lager an der Welle montiert werden. Vorzugsweise ist die Welle eine Hohlwelle.
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In dem nicht mobilen Design des Orbitaloszillators kann zur Verbesserung der Abdichtung des Stators relativ zur Kulturkammer eine statische Abdichtung, wie beispielsweise ein O-Ring, vorgesehen sein, die die Buchse relative zum Kastenkörper des Inkubators abdichtet.
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In bevorzugten Ausführungsformen ist der Antriebsmotor ein Direktantriebsmotor, insbesondere ein Rotationsmotor mit Direktantrieb. Der rotierende Motor mit Direktantrieb kann ein Drehmomentmotor sein. Der Stator des Direktantriebsmotors kann einen Gleichstrom-Elektromagneten und einen Sensor enthalten, und der Rotor kann Permanentmagnete an der inneren Umfangsfläche enthalten. Die Richtung des Magnetfeldes des Elektromagneten des Stators kann von einer Steuereinheit (z. B. einem Mikroprozessor) entsprechend der vom Sensor erfassten Position des Rotors umgeschaltet werden. Da der direkt angetriebene Rotationsmotor keine mechanischen Kraftübertragungsvorrichtungen (wie z. B. Riemen) enthält, tritt fast kein Verschleiß auf. Darüber hinaus hat der Rotationsmotor mit Direktantrieb die Vorteile eines geringen Geräuschpegels, eines geringen Stromverbrauchs und einer geringen Wärmeerzeugung. Da außerdem die Motordrehzahl der rotierenden Maschine mit Direktantrieb der Oszillationsgeschwindigkeit der Oszillationspalette entspricht, kann die Steuereinheit den Oszillationsgeschwindigkeit der Oszillationspalette leicht ändern. Insbesondere sorgt der direkt angetriebene Rotationsmotor für eine leistungsstarke Rotationsbewegung hinsichtlich der Schwinggeschwindigkeit (U / min) und der Last (kg) der Oszillationspalette.
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Um die vom Antriebsmotor erzeugte Wärme abführen zu können, kann der Orbitaloszillator in der nicht mobilen Form ferner einen Durchgang enthalten, der sich durch den Boden des Kastenkörpers des Inkubatos erstreckt. Vorzugsweise kann sich der Durchgang durch die Hohlwelle zwischen dem Stator und der Außenseite der Kulturkammer erstrecken, um die vom Antriebsmotor erzeugte Wärme nach außen abzuleiten. Um die Wärmeableitung zu verbessern, kann auch ein Ventilator vorgesehen werden.
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Der Orbitaloszillator kann auch einen im Durchgang befindlichen Kühlkanal enthalten. Der Kühlkanal ist so konfiguriert, dass Kühlflüssigkeit im Kühlkanal zirkulieren kann. Insbesondere kann der Stator als Radiator verwendet werden, indem Aktive Kühlung mit Verwendung von der Flüssigkeit aus dem Kühlkanal erfolgt ist.
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Um die Zentrifugalkraft zu kompensieren, welche durch die Masse der Flüssigkeit erzeugt wird, die in dem auf der Oszillationspalette festgehalteten Behälter aufbewahrt ist, enthält der Orbitaloszillator ferner ein einstellbares Gegengewicht, das an dem Rotor angebracht ist. Beispielsweise kann das einstellbare Gegengewicht mit dem Rotor verschraubt werden. Das Gegengewicht kann im Fall von Unausgegleichung manuell kalibriert werden, so dass die im Behälter aufbewahrte Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit oszillieren kann, ohne starke Vibrationen zu verursachen. Das Gegengewicht kann auch entsprechend der Position des Exzenterlagers am Rotor eingestellt werden.
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Um sicherzustellen, dass alle Oberflächen im Inkubator korrosionsbeständig, chemikalienbeständig und leicht zu reinigen sind, bestehen mindestens einer der Rotoren, das Gegengewicht und die Innenwand des Inkubators aus Edelstahl oder anderem hochwertigen Material, vorzugsweise alle aus Edelstahl oder anderem hochwertigen Material.
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Er kann auch abnehmbar auf der Oszillationspalette festgehalten werden. Um die entsprechende Hebelkraft während der Oszillation aufzunehmen, kann das Exzenterlager zwei übereinander gestapelte abgedichtete Lager umfassen. Zusätzlich kann die Oszillationspalette mechanisch geführt werden, so dass sie eine Orbitalbewegung anstelle einer Kreisbewegung ausführt. Alternativ kann diese stabile Bewegung mit zwei Paar Blattfedern oder gleichwertiger Konsturktion z. B. Excenter erzielt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch eine erste Ausführungsform eines Orbitaloszillator-Inkubators zeigt, und
- 2 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch eine zweite Ausführungsform des Orbitaloszillator-Inkubators zeigt.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Im Allgemeinen werden alle hierin verwendeten Begriffe gemäß ihrer gewöhnlichen Bedeutung auf dem relevanten technischen Gebiet interpretiert, sofern sie nicht ausdrücklich andere Bedeutungen angegeben und/oder aus dem Kontext impliziert werden, in dem sie verwendet werden. Sofern nicht ausdrücklich angegeben, sollten alle Ausführungen, die sich auf ein Element, ein Gerät, eine Komponente, eine Vorrichtung, einen Schritt usw. beziehen, so interpretiert werden, dass sie sich auf mindestens ein Ausführungsbeispiel für das Element, das Gerät, die Komponente, die Vorrichtung, den Schritt usw. beziehen. Gegebenenfalls kann jedes Merkmal jeder hierin offenbarten Ausführungsform auf jede andere Ausführungsform angewendet werden. Ebenso kann jeder Vorteil jeder Ausführungsform für jede andere Ausführungsform gelten und umgekehrt. Aus der folgenden Beschreibung werden andere Objekte, Merkmale und Vorteile der beigefügten Ausführungsformen ersichtlich.
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Einige hier in Betracht gezogene Ausführungsformen werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Andere Ausführungsformen sind jedoch in dem hier offenbarten Schutzumfang enthalten, und der offenbarte Gegenstand sollte nicht so interpretiert werden, dass er auf die hierin dargelegten Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr werden diese Ausführungsformen anhand von Beispielen bereitgestellt, um dem Fachmann den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung zu vermitteln.
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1 ist schematisch eine Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform eines Orbitaloszillator-Inkubators zeigt. Der Orbitaloszillator-Inkubator umfasst einen Kastenkörper des Inkubators 1 und einen Orbitaloszillator 3, und der Kastenkörper des Inkubators1 begrenzt eine Kulturkammer 2. Der Orbitaloszillator 3 ist relativ zur Kulturkammer 2 abgedichtet, um zu verhindern, dass die Substanzen in der Kulturkammer 2 in das Innere des Orbitaloszillators 3 gelangen. Der Inkubator 1 kann auch andere Elemente zum Betreiben des Inkubators1 enthalten, die in 1 nicht gezeigt sind, beispielsweise eine unabhängige Heizvorrichtung zum Erhitzen von Luft, eine Blasvorrichtung, die Luft in die Kulturkammer 2 ansaugt, und andere Vorrichtungen, die die Luft in der ganzen Kulturkammer 2 zirkuliren lassen, Temperatur- und Klimasteuerungsvorrichtungen und Benutzerschnittstellen usw.
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Die Oszillationspalette 4 ist abnehmbar am Orbitaloszillator 3 festgehalten. Die drei Erlenmeyerkolben 5 sind abnehmbar auf der Oberseite der Oszillationspalette 4 festgehalten. Die biologische Flüssigkeit 6 wird in jedem Erlenmeyerkolben 5 aufbewahrt. Wenn die Oszillationspalette 4 durch den Orbitaloszillator 3 oszilliert wird, wird auch die biologische Flüssigkeit 6 oszilliert.
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Der Orbitaloszillator 3 ist am Boden 15 des Kastenkörpers des Inkubators 1 festgehalten und befindet sich in der Kulturkammer 2.
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Der Orbitaloszillator 3 umfasst einen Antriebsmotor, ein Exzenterlager, ein einstellbares Gegengewicht 21, eine Stützvorrichtung 13 zum Festenhalten des Orbitaloszillators 3 am Boden 15 des Kastenkörpers des Inkubators 1, zwei Lager 16 und eine Lippendichtung 18. 1 zeigt auch eine Steuereinheit 25, die den Antriebsmotor steuert.
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Der Antriebsmotor ist ein Rotationsmotor mit Direktantrieb und umfasst einen Stator und einen Rotor. Der Stator umfasst mehrere Wellenelemente 7, und elektromagnetische Spulen 8 sind auf mehrere Wellenelemente 7 gewickelt, um als Elektromagnete zu dienen. Auf der inneren Umfangsfläche des Rotors 9 sind mehrere Permanentmagnete 10 vorgesehen. Zusätzlich ist auch ein Sensor zum Bestimmen der Position des Rotors 9 (in 1 nicht gezeigt) vorgesehen. Je nach der bestimmten Position des Rotors 9 steuert die Steuereinheit 25 den Strom, der der elektromagnetischen Spule 8 zugeführt wird, um den Rotor 9 zu drehen. Die Steuereinheit 25 kann über den Durchgang 20 mit der elektromagnetischen Spule 8 und dem Sensor verbunden sein, der die Position des Rotors 9 bestimmt.
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Die Rotorplatte 17 ist an der Unterseite des Rotors 9 angebracht (zum Beispiel durch Schraubenverbindung). Der Rotor 9 und die Rotorplatte 17 umgeben das Wellenelement 7, die elektromagnetische Spule 8 und den Permanentmagneten 10. Die Rotorplatte 17 kann auch den Permanentmagneten 10 unterstützen. Um den Boden des Rotors 9 relativ zur Rotorplatte 17 abzudichten, ist zwischen dem Rotor 9 und der Rotorplatte 17 ein O-Ring 22 vorgesehen. Durch die Verbindung von der Rotorplatte 17 und dem Rotor 9 entsteht ein Kasten. Dadurch wird das Kippmoment zwischen Oberseite des Rotors 9 oben Kugellager 16 und der Rotorplatte 17 unten Kugellager 16 aufgenommen.
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In der nicht mobilen Form des Orbitaloszillators 3 umfasst die Stützvorrichtung eine Buchse 13 und eine Hohlwelle 14. Die Buchse 13 weisst einen doppelten T-förmigen Querschnitt auf und ist am Boden 15 des Kastenkörper des Inkubators 1 festgehalten (z. B. durch Schraubverbindung). Der Boden 15 des Kastenkörpers des Inkubators 1 enthält eine Öffnung, durch die sich die Buchse 13 erstreckt. Optional ist die Buchse 13 an der Innenwand der Öffnung angebracht. Daher erstreckt sich die Buchse 13 innerhalb der Kulturkammer 2 und in der Öffnung des Bodens 15 des Kastenkörper des Inkubators 1. Zusätzlich kann sich die Buche 13 zur Außenseite der Kulturkammer 2 erstrecken (in 1 nicht gezeigt). Um die Buchse 13 relativ zum Boden 15 des Kastenkörper des Inkubators 1 abzudichten, ist die Buchse 13 mit einem O-Ring 19 versehen. Der O-Ring 19 steht in Kontakt mit der Innenfläche des Bodens 15 des Kastenkörper des Inkubators 1, so dass die Fremdstoffe nicht durch den Spalt zwischen der Buchse 13 und dem Boden 15 des Kastenkörper des Inkubators 1 durchgehen können.
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Die Hohlwelle 14 ist an der Buchse 13 angebracht. Die Hohlwelle 14 ist zylindrisch. An der äußeren Umfangsfläche der Hohlwelle 14 sind zwei Kugellager 16 angebracht. Die Hohlwelle 14 erstreckt sich von der Oberseite des Rotors 9 bis zur Öffnung des Bodens 15 des Kastenkörpers des Inkubators 1. Zusätzlich kann sich die Hohlwelle 14 zur Außenseite der Kulturkammer 2 erstrecken (in 1 nicht gezeigt). Der Rotor 9 und die angebrachte Rotorplatte 17 werden von den zweien Kugellagern 16 getragen und sind so konfiguriert, dass sie sich um die Hohlwelle 14 drehen.
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Das Gegengewicht 21 ist am Rotor 9 angebracht (zum Beispiel am Rotor 9 angeschraubt). Da der Abstand, vorzugsweise der Abstand 180°, zum Rotor 9 manuell eingestellt werden kann, ist das Gegengewicht 21 einstellbar, um das Ungleichgewicht auszugleichen, das von der auf die Oszillationspalette 4 platzierten schweren Last (wie den Erlenmeyerkolben 5 und die biologische Flüssigkeit 6) verursacht wird, wodurch die starke Unwucht des Orbitaloszillators 3 unterdrückt oder verhindert wird.
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Das Exzenterlager umfasst zwei aufeinander gestapelte Kugellager 11 und einen Exzenter 12. Der Rotor 9 weist an seinem oberen Ende einen schalenförmigen Abschnitt auf. Zwei Kugellager 11 sind in dem schalenförmigen Abschnitt montiert. Der Exzenter 12 umfasst eine innere Welle mit einer zylindrischen Form, und die innere Welle ist in die Innere von den zweien Kugellagern 11 gelagert, so dass sich die innere Welle drehen kann. Zusätzlich führt der Exzenter 12 die Oszillationspalette 4 mechanisch so, dass sie sich in einem orbitalen Umlaufsmodus bewegt. Der Exzenter 12 bedeckt den oberen Teil des Rotors 9 und des Kugellagers 11. Die Bodenfläche der Oszillationspalette 4 kann mit einer Aussparung versehen sein, die der Form des Exzenters 12 entspricht, um die Oszillationspalette 4 auf der Oberseite des Exzenters 12 zu platzieren und gleichzeitig die Oszillationspalette 4 abnehmbar an dem Exzenter 12 festzuhalten. Infolgedessen kann die Verschiebung der Oszillationspalette 4 relativ zum Exzenter 12 während der Oszillation verhindert werden. Es versteht sich, dass sich das Exzenter 12 nicht in der Mitte der Rotor 9 befindet.
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In einer anderen Ausführungsform (in 1 nicht gezeigt) kann eine Verschiebungsverriegelungsvorrichtung am Exzenter 12 vorgesehen sein, und die Verschiebungsverriegelungsvorrichtung dient dazu, um es zu ermöglichen, dass Exzenter 12 sich bewegt und vom Zentrum des Rotor 9 nach Aussen in der horizontalen Ebene verriegelt zu werden. Dadurch kann der Oszillationsdurchmesser der orbitalen Bewegung verändert werden. Die Verschiebungsverriegelungsvorrichtung kann eine Gleitschienenvorrichtung, eine Gewindeverbindungsvorrichtung usw. enthalten, solange sie die Fixierung des Exzenters 12 an verschiedenen Positionen am Rotor 9 realisieren kann. Zusätzlich kann gleichzeitig das Gegengewicht 21 eingestellt werden.
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Kugellager 11 und 16 sind in Richtung Kulturkammer 2 abgedichtet. Daher dichten die Buchse 13, der O-Ring 19, die Hohlwelle 14, das abgedichtete Kugellager 16, die Rotorplatte 17, der O-Ring 22 und der Rotor 9 den Stator relativ zur Kulturkammer 2 vollständig ab. Es versteht sich, dass die Lager 11 und 16 zusätzlich zu Kugellagern Axiallager und Schrägrollenlager sein können.
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Zusätzlich dient die Lippendichtung 18 zur Abdichtung zwischen der Buchse 13 und der Rotorplatte 17. Die Lippendichtung 18 ist eine flexible, dichte Dichtung, die von der FDA zugelassen ist und an der Rotorplatte 17 montiert ist. Die Lippendichtung 18 tritt in der Richtung, die sich auf die Buchse 13 richtet, in die Kulturkammer 2 ein (genauer gesagt ist ein Ende der Lippendichtung 18 an der Rotorplatte 17 festgehalten, und das andere Ende erstreckt sich nach unten in Richtung der Buchse 13, bis es an der Buchse 13 anliegt), um die Kulturkammer 2 sauber und desinfiziert zu halten.
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Die Lippendichtung 18 kann auch in einer Ausführungsform verwendet werden, bei der das Kugellager 16 kein abgedichtetes Kugellager 16 ist, sondern nur ein gewöhnliches Kugellager. In diesem Fall sind die Buchse 13, der O-Ring 19, die Lippendichtung 18, die Rotorplatte 17, der O-Ring 22 und der Rotor 9 relativ zur Kulturkammer 2 abgedichtet und dichten den Stator vollständig ab, um den Kontakt der Substanzen in der Kulturkammer 2 mit dem Stator zu vermeiden.
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Darüber hinaus kann in einer anderen Ausführungsform die Lippendichtung 18 weggelassen werden und nur die Buchse 13, der O-Ring 19, die Hohlwelle 14, das abgedichtete Kugellager 16, die Rotorplatte 17, der O-Ring 22 und der Rotor 9 können den Stator relative zur Kulturkammer 2 vollständig abgedichtet werden. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass sich der bewegliche Teil des Orbitaloszillators 3 nicht in der Kulturkammer 2 befindet.
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Um das Reinigen, Desinfizieren und Abklärung des Orbitaloszillator-Inkubators 1 zu erleichtern, können die Innenfläche des Kastenkörpers 1, der Rotor 9, das Gegengewicht 21, die Hohlwelle 14 und/oder die Buchse 13 aus Edelstahl oder anderem hochwertigen Material gefertigt sein. Zusätzlich kann die Außenfläche des Kastenkörpers des Inkubators 1 oder gesamter Kastenkörper des Inkubators 1 aus Edelstahl oder anderem hochwertigen Material gefertigt sein. Darüber hinaus kann die Oberfläche der Kulturkammer 2, die der Kulturkammer zugewandet ist, so gestaltet sein, dass kein verstecktes Gewölbe oder Totraum vorhanden ist. Insbesondere werden alle Verbindungen der Elemente des Orbitaloszillators 3 nicht nur abgedeckt, sondern auch abgedichtet. Insbesondere ist der Orbitaloszillator 3 so ausgelegt, dass er die Norm ISO 14159: 2002 „Mechanische Sicherheit - Hygieneanforderungen für die mechanische Konstruktion“ einhalten, so dass alle Teile in der Kulturkammer 2 gereinigt und desinfiziert werden können.
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Ein Durchgang 20 ist innerhalb der Hohlwelle 14 vorgesehen. Der Durchgang 20 erstreckt sich vom Stator zur Außenseite des Kastenkörpers 11. Insbesondere erstreckt sich der Durchgang 20 vom Stator zwischen den beiden Kugellagern 16 zur Außenseite des Kastenkörpers des Inkubators 1. Die vom Antriebsmotor erzeugte Wärme kann durch den Durchgang 20 an die Außenseite des Kastenkörpers des Inkubators 1 abgeleitet werden.
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Zusätzlich kann ein Kühlkanal (in 1 nicht gezeigt) in dem Durchgang 20 vorgesehen sein. Insbesondere kann sich der Kühlkanal vom Stator zur Außenseite des Kastenkörpers des Inkubators 1 erstrecken. Die Flüssigkeit kann in dem Kühlkanal zirkulieren, um das Ableiten der vom Antriebsmotor erzeugten Wärme an die Außenseite des Kastenkörpers des Inkubators 1 zu erleichtern.
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Die obigen Ausführungsformen haben die folgenden Vorteile:
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Der Orbitaloszillator-Inkubators ist nach bekannten hygienischen Konstruktionsprinzipien konstruiert. Durch die Auswahl der Materialien, der Glätt der Oberfläche und der porenfreien Sturktur können den Orbitaloszillator-Inkubators leicht und gründlich reinigen, desinfizieren und reinigen, somit eine GMP-konforme Zellkultur erreicht wird.
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Die Abdichtung des Orbitaloszillators 3 schützt den Stator und alle elektrischen Komponenten vor Feuchtigkeitsstörungen und mikrobieller Kontamination sowie vor Verschmutzung der Chemikalien, die zum Reinigen, Desinfizieren und Abklärung des Orbitaloszillator-Inkubators dienen.
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Mit Ausnahme der Lippendichtung 18 oder dichtem Kugellager 16 tritt kein anderer rotierender Teil in die Kulturkammer 2 ein.
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Der Orbitaloszillator 3 hat einen einfachen und sauberen Aufbau und der Orbitaloszillator 3 kann leicht zerlegt, ersetzt und/oder repariert werden.
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Direktantriebsmotoren haben einen geringen Nettoenergieverbrauch, was zu einer geringen Wärmeableitung führt.
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2 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch eine zweite Ausführungsform des Orbitaloszillator-Inkubator zeigt.
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Der in 2 gezeigte bewegliche Orbitaloszillator-Inkubator unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten nicht mobilen Orbitaloszillator-Inkubator darin, dass der Boden 15 des Kastenkörpers des Inkubators 1 keine Öffnungen aufweist. Zusätzlich umfasst die Stützvorrichtung ein Basiselement 30 anstelle der Buchse 13, und die Hohlwelle 40 erstreckt sich nur vom Rotor 9 bis zur Oberseite des Basiselements 30. Darüber hinaus ist der O-Ring 19 nicht erforderlich. Alle anderen Elemente sind gleich und haben die gleichen oder ähnliche Funktionen. Deshalb wird die Beschreibung davon nicht wiederholt.
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Wie in 2 gezeigt, kann der abgedichtete Orbitaloszillator 3 in die Kulturkammer 2 platziert oder aus der Kulturkammer 2 herausgenommen werden. Insbesondere kann der Orbitaloszillator 3 zusammen mit dem Basiselement 30 auf dem Boden 15 des Kastenkörpers des Inkubators 1 platziert werden, sodass es unnötig ist, ihn an dem Boden 15 des Kastenkörpers des Inkubatosr 1 festzuhalten. Das Basiselement 30 dichtet den unteren Teil des Orbitaloszillators 3 ab. Das Basiselement 30 kann aus Edelstahl oder anderem hochwertigen Material gefertigt sein. Die Funktion der Hohlwelle 40 ist dieselbe wie die der Hohlwelle 14. Zusätzlich können das Basiselement 30 und die Hohlwelle 40 einstückig ausgebildet sein.