DE202014002452U1

DE202014002452U1 - Centrifuge for automatic sample preparation in a serial procedure

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Publication number: DE202014002452U1
Application number: DE202014002452.9U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2024-03-21
Also published as: EP2921237A1

Abstract

Zentrifuge mit einem Zentrifugengehäuse (9), in dem ein Rotorraum (11) definiert ist, in welchem ein Rotor (3) zur Aufnahme eines Probengefäßes (13) mit zumindest einer zu zentrifugierenden Substanz und zur Aufnahme eines Referenz-Probengefäßes (13') mit zumindest einer Referenzsubstanz angeordnet und drehbar gelagert ist, und wobei der Rotor (3) Schwingtassen (5, 5') jeweils zur Aufnahme von Probengefäß (13) sowie Referenz-Probengefäß (13') aufweist.Centrifuge with a centrifuge housing (9), in which a rotor space (11) is defined, in which a rotor (3) for receiving a sample vessel (13) with at least one substance to be centrifuged and for receiving a reference sample vessel (13 ') at least one reference substance is arranged and rotatably mounted, and the rotor (3) has oscillating cups (5, 5 ') in each case for receiving the sample vessel (13) and the reference sample vessel (13').

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifuge für eine automatische Probenvorbereitung bei einem seriellen Verfahrensablauf innerhalb eines vollautomatischen Analysensystems, insbesondere im Bereich der LC-MS-Analytik.The present invention relates to a centrifuge for automatic sample preparation in a serial process sequence within a fully automatic analysis system, in particular in the field of LC-MS analysis.

Zentrifugen sind in unterschiedlichsten Ausführungen bekannt. Allen Ausführungen gemeinsam ist das Prinzip, daß ein Rotor, der eine zu separierende Substanz aufweist, in einem Behälter von einem Antrieb mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird. Dadurch findet die gewünschte Trennung von in dem Rotor befindlichen Substanzen statt. Ein Maß für die Geschwindigkeit, mit welcher der Rotor jeweils gedreht wird, ist die Umdrehungszahl pro Zeiteinheit. Je nach Art der Zentrifuge und ihrem Verwendungszweck sind die Unterschiede hier sehr groß. So gibt es Zentrifugen mit Umdrehungszahlen im Bereich von bis zu 150000 U/min und solche mit Umdrehungszahlen im Bereich von einigen tausend U/min. Mit der Umdrehungszahl korrespondiert die relative Zentrifugalbeschleunigung, abgekürzt als RZB oder international als RCF (relative centrifugal force) bezeichnet.Centrifuges are known in various designs. Common to all embodiments is the principle that a rotor having a substance to be separated is rotated in a container by a drive at high speed. As a result, the desired separation of substances located in the rotor takes place. A measure of the speed at which the rotor is rotated in each case is the number of revolutions per unit time. Depending on the type of centrifuge and its intended use, the differences here are very large. So there are centrifuges with speeds in the range of up to 150000 rev / min and those with speeds in the range of a few thousand rpm. With the number of revolutions corresponds the relative centrifugal acceleration, abbreviated as RZB or internationally referred to as RCF (relative centrifugal force).

Außerdem ist zwischen solchen Zentrifugen zu unterscheiden, die auf dem Boden stehen und dort befestigt sind, und Zentrifugen, die auf einem Tisch installiert werden. Bodenzentrifugen werden in der Regel direkt betrieben, indem der die zu trennenden Substanzen aufweisende Rotor auf einer rotierenden Ausgangswelle des als Antrieb dienenden Motors angebracht ist. Für Tischzentrifugen ist es bereits bekannt, den Rotor über einen Riemenantrieb anzutreiben. Wie der DE 10 2006 056 134 A1 zu entnehmen ist, wird der Motor bei dieser Art des Antriebs neben dem Rotor angeordnet und nicht direkt mit diesem verbunden, sondern die Drehkraft des Motors wird über einen Riemen auf den Rotor übertragen. Für einen solchen Riemenantrieb wird der Vorteil genannt, daß sich auf diese Weise kleinere Tischzentrifugen konstruieren lassen.It is also important to distinguish between centrifuges standing on the ground and fixed there, and centrifuges installed on a table. Floor centrifuges are usually operated directly by the rotor having the substances to be separated is mounted on a rotating output shaft of the drive motor. For table centrifuges, it is already known to drive the rotor via a belt drive. Again DE 10 2006 056 134 A1 can be seen, the motor is arranged in this type of drive next to the rotor and not directly connected to this, but the rotational force of the motor is transmitted via a belt to the rotor. For such a belt drive is called the advantage that can be constructed in this way smaller table centrifuges.

Als Besonderheit bei der Ausgestaltung des Zentrifugenrotors sind sogenannte Schwingbecher oder Schwingtassen zu nennen. Solche Schwingbecher bzw. Schwingtassen sind schwingbar an den Rotor gekoppelt, um den Längsachsen der von den Schwingbechern/Schwingtassen getragenen Probengefäße ein Schwenken von einer senkrechten Ausrichtung, in welcher die Probengefäße üblicherweise in den Rotor positioniert werden, nach außen in eine waagerechte Ausrichtung zu ermöglichen, wenn sich der Rotor während des Zentrifugiervorgangs dreht. Um die dynamischen Kräfte während des Zentrifugierens auszugleichen, sind Schwingbecher-/Schwingtassenrotoren typischerweise so ausgeführt, daß sie die Schwingbecher/Schwingtassen im wesentlichen symmetrisch um die Rotationsachse bewegen.As a special feature in the design of the centrifuge rotor so-called swing cup or rocker cups are mentioned. Such swing cups are swingably coupled to the rotor to allow the longitudinal axes of the sample cups carried by the swing cups to pivot outwardly from a vertical orientation in which the sample cups are typically positioned in the rotor outward into a horizontal orientation. when the rotor rotates during the centrifuging process. To balance the dynamic forces during centrifugation, swing bucket / swing cup rotors are typically designed to move the bucket cups substantially symmetrically about the axis of rotation.

Neuerdings besteht immer mehr Bedarf nach effizienten Analysensystemen, z. B. einem solchen Analysensystem, mit welchem Proben unterschiedlicher Art, insbesondere Proben aus dem biologisch-medizinischen Bereich, beispielsweise Blutproben, im Rahmen einer Reihenuntersuchung nicht nur untersucht, sondern für diese Untersuchung effizient vorbereitet werden können. Dazu gehört, daß diese Proben zunächst methodenspezifisch aufgearbeitet werden müssen, um sie erst dann dem eigentlichen Meßgerät zuzuführen.Recently, there is an increasing demand for efficient analysis systems, eg. B. such an analysis system with which samples of different types, especially samples from the biological-medical field, such as blood samples, not only examined in the context of a screening, but can be prepared efficiently for this investigation. This includes that these samples must first be processed method specific, in order to then supply them to the actual meter.

Wenn beispielsweise Blutplasma-Untersuchungen mittels LC-MS durchzuführen sind, muß das Blutplasma verdünnt, mit einem internen Standard versetzt und ein Fällungsmittel hinzugegeben werden. Die so behandelte Probe wird dann geschüttelt und zentrifugiert, damit der Überstand als meßbare Probenlösung der LC-MS zugeführt werden kann. Solche für eine Analyse erforderlichen vorbereitenden Schritte, wie hier am Beispiel der LC-MS-Analyse erläutert, sind teilweise umständlich und zeitintensiv. Sie verlangsamen daher den Prozeß, bis ein Ergebnis erhalten werden kann, erheblich. Es sind bisher Methoden bekannt, welche mehrere aufwendige und voneinander getrennte Arbeitsschritte, insbesondere die schon genannten methodenspezifischen Aufarbeitungsschritte benötigen, die zudem unterschiedliche zeitliche Abläufe für die einzelnen Proben zur Folge haben können. D. h. die Aufarbeitung ist zumeist in mehrere Arbeitsschritte aufgeteilt, die parallel, d. h. nebeneinander und von dem eigentlichen Meßsystem abgekoppelt, durchgeführt werden. Daraus ergeben sich eine Vielzahl von möglichen Fehlern, welche das analytische Ergebnis verfälschen oder ganz unbrauchbar machen können. Die dabei herkömmlich verwendeten Zentrifugen sind so aufgebaut, daß gleichzeitig mehrere Proben zentrifugiert werden und sie werden nicht den Anforderungen gerecht, welche eine automatische und serielle Funktionsweise erfordert. Da insbesondere im biologisch-medizinischen Bereich auch sehr kleine Probenmengen mit ganz unterschiedlicher Matrix aufgearbeitet und vermessen werden müssen, können herkömmliche Zentrifugen schon deshalb nicht verwendet werden.For example, if blood plasma assays are to be performed by LC-MS, the blood plasma must be diluted, an internal standard added, and a precipitant added. The thus treated sample is then shaken and centrifuged to allow the supernatant to be delivered as a measurable sample solution to the LC-MS. Such preparatory steps required for an analysis, as explained here using the example of the LC-MS analysis, are sometimes cumbersome and time-consuming. They therefore slow the process considerably until a result can be obtained. Methods have hitherto been known which require a number of complex and separate work steps, in particular the method-specific work-up steps already mentioned, which can also result in different time sequences for the individual samples. Ie. the work-up is usually divided into several steps, the parallel, d. H. next to each other and decoupled from the actual measuring system, performed. This results in a large number of possible errors which can falsify the analytical result or make it completely useless. The centrifuges conventionally used are constructed so that several samples are simultaneously centrifuged and they do not meet the requirements, which requires automatic and serial operation. Since even in the biological-medical field even very small sample quantities with very different matrix have to be worked up and measured, conventional centrifuges can not therefore be used.

Davon ausgehend lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifuge bereitzustellen, mit welcher eine automatische Probenvorbereitung und -analyse in einem seriellen Verfahrensablauf, insbesondere im Bereich der Flüssigkeitschromatograpie und ganz besonders im Bereich der gekoppelten LC-MS-Analyse, d. h. durch weitere Kopplung mit einem Massenspektrometer, ermöglicht wird.Based on this, the object of the present invention was to provide a centrifuge with which an automatic sample preparation and analysis in a serial process sequence, in particular in the field of liquid chromatography, and especially in the area of coupled LC-MS analysis, ie by further coupling with a mass spectrometer.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Zentrifuge mit einem Zentrifugengehäuse, in dem ein Rotorraum definiert ist, in welchem ein Rotor zur Aufnahme eines Probengefäßes mit zumindest einer zu zentrifugierenden Substanz und zur Aufnahme eines Referenz-Probengefäßes mit zumindest einer Referenzsubstanz angeordnet und drehbar gelagert ist, und wobei der Rotor Schwingtassen jeweils zur Aufnahme von Probengefäß sowie Referenz-Probengefäß aufweist.This object is achieved by a centrifuge with a centrifuge housing in which a rotor space is defined, in which a rotor for receiving a sample vessel with at least one substance to be centrifuged and for receiving a reference sample vessel with at least one reference substance is arranged and rotatably mounted, and wherein the rotor has rocker cups respectively for receiving sample vessel and reference sample vessel.

Die in vorgelagerten Schritten für die Analyse vorbereiteten Proben, wobei zu diesen Schritten je nach Art der Probe eine Fällung, Flüssig-Flüssig-Extraktion, Festphasen-Extraktion, Filtrierung, Derivatisierung und/oder thermische Inkubation gehören können, wobei für die Proben insbesondere kleine Probenmengen charakteristisch sind, können mit der erfindungsgemäßen Zentrifuge seriell, d. h. eine nach der anderen, abzentrifugiert und direkt aus dem Probenbehältnis der eigentlichen Analyse zugeführt werden.Depending on the nature of the sample, these steps may include precipitation, liquid-liquid extraction, solid-phase extraction, filtration, derivatization and / or thermal incubation, with small sample quantities for the samples in particular are characteristic, with the centrifuge according to the invention serially, d. H. one after the other, centrifuged and fed directly from the sample container to the actual analysis.

Die erfindungsgemäße Zentrifuge zeichnet sich in einer Weiterbildung durch eine senkrechten Anordnung der Schwingtassen des Rotors für die Aufnahme des Probengefäßes und für die Aufnahme des Referenz-Probengefäßes, und einer bis zu waagerechten Anordnung bei Einwirken der Zentrifugalkraft bei dem Betrieb der Zentrifuge in dem Probengefäß und dem Referenz-Probengefäß aus, wobei die Zentrifugalkraft von oben nach unten, in Richtung auf den Boden des Zentrifugengehäuses, wirksam ist. Das Probengefäß wie auch das Referenz-Probengefäß, welches ein Referenzgewicht enthält, werden somit vorzugsweise jeweils senkrecht in den dafür vorgesehenen Schwingtassen des Rotors positioniert. Wirkt nun während des Zentrifugierens die Zentrifugalkraft auf die Probe in dem Probengefäß ein, kann das Probengefäß aufgrund der Schwingtassen durch die einwirkende Zentrifugalkraft nach außen geschwenkt werden, so daß die Zentrifugalkraft in dem Probengefäß von oben nach unten, in Richtung auf den Boden des Zentrifugengehäuses, wirksam ist.The centrifuge according to the invention is characterized in a development by a vertical arrangement of the rocker cups of the rotor for receiving the sample vessel and for receiving the reference sample vessel, and up to a horizontal arrangement under the action of centrifugal force in the operation of the centrifuge in the sample vessel and the Reference sample vessel, wherein the centrifugal force from top to bottom, towards the bottom of the centrifuge housing, is effective. The sample vessel as well as the reference sample vessel, which contains a reference weight, are thus preferably each positioned vertically in the rocker cups of the rotor provided for this purpose. If, during centrifuging, the centrifugal force acts on the sample in the sample vessel, the centrifugal force in the sample vessel can be swiveled outwardly by the centrifugal force due to the centrifugal force, so that the centrifugal force in the sample vessel is directed from top to bottom towards the bottom of the centrifuge housing. is effective.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Zentrifuge eine Schnittstelle zu einer Steuerungseinheit auf, so daß sie vollautomatisch gesteuert und geregelt ist.According to a preferred embodiment, the centrifuge according to the invention has an interface to a control unit, so that it is fully automatically controlled and regulated.

Damit ist die erfindungsgemäße Zentrifuge besonders für eine serielle Probenvorbereitung geeignet und vorbereitet. Der Begriff der seriellen Probenvorbereitung bedeutet dabei im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, daß eine Probe nach der anderen in fortlaufender Folge zentrifugiert und anschließend der Analyse zugeführt wird. Es werden nicht mehrere Proben zur gleichen Zeit in der Zentrifuge bearbeitet.Thus, the centrifuge according to the invention is particularly suitable for a serial sample preparation and prepared. The term "serial sample preparation" in the context of the present invention means that one sample after the other is centrifuged in continuous succession and then fed to the analysis. It will not process multiple samples at the same time in the centrifuge.

Damit dieses fortlaufende Zentrifugieren möglichst fehlerfrei durchgeführt werden kann, ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Zentrifuge vorgesehen, daß die Schwingtassen zur Aufnahme des Probengefäßes und des Referenz-Probengefäßes jeweils an einer definierten Position an dem Rotor, in dem Rotorraum, angeordnet sind. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, daß die Schwingtassen in einer vorherbestimmten, definierten Winkelposition stehenbleiben bzw. gehalten werden können, damit dann in dieser Position das Probengefäß und/oder das Referenz-Probengefäß, bzw. das Referenzgewicht, vollautomatisch in der jeweiligen Schwingtasse positioniert oder aus dieser wieder entfernt werden kann.In order for this continuous centrifuging to be carried out as error-free as possible, it is provided according to a further advantageous embodiment of the centrifuge that the rocker cups for receiving the sample vessel and the reference sample vessel are each arranged at a defined position on the rotor, in the rotor chamber. In this way it can be ensured that the rocker cups can stand or be held in a predetermined, defined angular position, so that then in this position, the sample vessel and / or the reference sample vessel, or the reference weight, fully automatically positioned in the respective rocker or can be removed from this again.

Wenn die Zentrifuge als ein Automat ausgebildet ist, der mit einem Roboter zusammenwirkt, welcher zumindest einen Arm zum Beladen und Entladen der Zentrifuge aufweist, ist dies besonders vorteilhaft für einen vollautomatischen Betrieb.If the centrifuge is designed as an automaton which cooperates with a robot which has at least one arm for loading and unloading the centrifuge, this is particularly advantageous for fully automatic operation.

In diesem Fall ist es auch vorteilhaft, wenn das den Rotorraum aufnehmende Zentrifugengehäuse in seinem oberen, dem Boden des Gehäuses abgewandten Bereich eine Öffnung zur Aufnahme des Probengefäßes und des Referenz-Probengefäßes in den Rotorraum aufweist, mit einem Deckel zum Öffnen und Schließen des Rotorraumes, der – vorzugsweise waagerecht – verschiebbar ausgebildet ist, wobei die genannte Öffnung einen Teil der Fläche des oberen Gehäusebereichs einnimmt und der Deckel bei dem Öffnen in dem Bereich des Rotorraums verbleibt.In this case, it is also advantageous if the rotor chamber accommodating centrifuge housing has in its upper, the bottom of the housing remote area an opening for receiving the sample vessel and the reference sample vessel in the rotor chamber, with a lid for opening and closing the rotor space, is - preferably horizontally - slidably formed, said opening occupies part of the surface of the upper housing portion and the lid remains in the opening in the region of the rotor space.

Denn dadurch wird der Rotorraum in dem automatischen Betrieb vorteilhaft nur partiell geöffnet und muß auch nur partiell geöffnet werden. Dies wird konstruktiv dadurch erreicht, daß die genannte Öffnung dann nur einen Teil der Fläche des oberen Gehäusebereichs einnimmt. Insbesondere verbleibt der Deckel bei dem Öffnen in dem Bereich des Rotorraums. Die genannten konstruktiven Maßnahmen erreichen so das Ziel, die erfindungsgemäße Zentrifuge möglichst klein und platzsparend auszubilden, um sie überhaupt in einem komplexen, zusammenhängenden Analysesystem mit mehreren apparativen Teilbereichen unterbringen zu können.Because of the rotor space is advantageously only partially opened in the automatic mode and must be opened only partially. This is achieved constructively in that the said opening then occupies only a part of the surface of the upper housing portion. In particular, the lid remains in the region of the rotor space during opening. The said constructive measures thus achieve the goal of designing the centrifuge according to the invention as small as possible and space-saving in order to be able to accommodate them at all in a complex, coherent analysis system with a plurality of apparatus subsections.

Bevorzugt weist die Zentrifuge einen Sensor für das Messen ihrer Beschleunigung auf, damit im Fall einer zu großen Unwucht ein Sicherheitsstopp erfolgen kann. The centrifuge preferably has a sensor for measuring its acceleration, so that a safety stop can take place in the event of excessive imbalance.

Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Zentrifuge einen Motor aufweist, der mit einer Steuer- und Regeleinheit verbunden ist. Dadurch kann der Rotor auf einer definierten Positon angehalten werden und stehenbleiben.Furthermore, it is preferred that the centrifuge comprises a motor which is connected to a control and regulation unit. As a result, the rotor can be stopped on a defined position and stop.

Die erfindungsgemäße Zentrifuge ist in der Weise aufgebaut, daß Umdrehungszahlen im Bereich von 2500 bis 8000 U/min, vorzugsweise 2600 bis 7500 U/min erreicht werden. U/min bedeutet dabei Umdrehungszahl pro Minute.The centrifuge according to the invention is constructed in such a way that rotational speeds in the range of 2500 to 8000 U / min, preferably 2600 to 7500 U / min are achieved. RPM means number of revolutions per minute.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.In the following the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment.

Es zeigen:Show it:

1: eine schematische Darstellung einer Analysenvorbereitung mit einer integrierten erfindungsgemäßen Zentrifuge und einer Flüssig-Flüssig-Extraktion zur Vorbereitung einer LC-MS-Analyse, und 1 a schematic representation of an analysis preparation with an integrated centrifuge according to the invention and a liquid-liquid extraction for the preparation of LC-MS analysis, and

2: eine schematische Darstellung einer Analysenvorbereitung mit einer integrierten erfindungsgemäßen Zentrifuge und einer Flüssig-Flüssig-Extraktion kombiniert mit einer Festphasenextraktion zur Vorbereitung einer LC-MS-Analyse,
und 2 : a schematic representation of an analytical preparation with an integrated centrifuge according to the invention and a liquid-liquid extraction combined with a solid-phase extraction for the preparation of an LC-MS analysis,
and

3: eine schematische Darstellung des Rotorraums der Zentrifuge mit seinen einzelnen Bestandteilen. 3 : A schematic representation of the rotor space of the centrifuge with its individual components.

Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich insbesondere darum, eine Zentrifuge bekannter Art konstruktiv so zu verändern, daß sie sich für eine on-line Probenvorbereitung in dem Sinn eines seriellen Betriebs eines vollautomatischen Analysensystems eignet. Dazu gehört auch die Aufgabe, die Zentrifuge in der Weise zu konstruieren, daß sie für den Einsatz mit dem genannten Ziel im Bereich einer on-line Probenvorbereitung aufgrund einer besonders platzsparenden Ausgestaltung geeignet ist.Specifically, the present invention is designed to constructively alter a centrifuge of known type to be suitable for on-line sample preparation in the sense of serial operation of a fully automated analytical system. This also includes the task of constructing the centrifuge in such a way that it is suitable for use with the stated aim in the field of on-line sample preparation due to a particularly space-saving design.

Um die genannten Ziele zu erreichen, wird eine Zentrifuge verwendet, die mit Bezug auf die weiter unten näher erläuterten 1 und 2 mit den Bezugsziffern 1, 1' versehen ist. Diese Zentrifuge 1, 1' ist mit einem an sich im Stand der Technik bekannten und daher hier nicht näher dargestellten, bürstenlosen Gleichstrommotor ausgestattet. Sie weist einen mittels eines Adapters auf der Motorachse angebrachten und drehbar gelagerten Rotorteller 3 in Form einer auswechselbaren Rotorscheibe auf. Schwingtassen 5, 5', jeweils zur Aufnahme eines Probenbehälters und ein Referenz-Probengefäßes, befinden sich außen an dem Rotorteller 3, um zu gewährleisten, daß der Probenbehälter und das Referenz-Probengefäß zunächst senkrecht in die Schwingtassen 5, 5' hineingestellt werden können. Durch die während des Zentrifugierens wirkende Zentrifugalkraft können diese auspendeln, wobei die Zentrifugalkraft den Probenbehälter, und entsprechend das Referenz-Probengefäß, nach außen schwenkt.In order to achieve the stated objects, a centrifuge is used, which will be explained in more detail below with reference to the following 1 and 2 with the reference numbers 1 . 1' is provided. This centrifuge 1 . 1' is equipped with a known in the art and therefore not shown here, brushless DC motor. It has an attached by means of an adapter on the motor shaft and rotatably mounted rotor plate 3 in the form of a replaceable rotor disk. swings Assen 5 . 5 ' , each for receiving a sample container and a reference sample vessel, are located on the outside of the rotor cup 3 to ensure that the sample container and the reference sample vessel are initially perpendicular to the rocker cups 5 . 5 ' can be placed in it. Due to the centrifugal force acting during the centrifuging, these can oscillate, wherein the centrifugal force swings the sample container, and correspondingly the reference sample vessel, outwards.

Unter der genannten Schwingtasse 5, 5' ist eine Hülse zu verstehen, die zur Aufnahme jeweils des Probenbehälters und das Referenz-Probengefäßes dient, welche sich um ca. 180° versetzt an dem Rotorteller 3 befinden.Under the aforementioned swing cup 5 . 5 ' is to be understood a sleeve which serves to receive each of the sample container and the reference sample vessel, which is offset by approximately 180 ° on the rotor cup 3 are located.

Auf der Unterseite des Rotortellers 3 befindet sich des weiteren ein Winkelschrittgeber. Die jeweilige Position des Rotortellers 3 wird auf diese Weise detektiert, so daß definierte Winkelpositionen und -veränderungen erfaßt werden können. Außerdem wird eine regelmäßige Geschwindigkeitskontrolle durchgeführt.On the bottom of the Rotorteller 3 Furthermore, there is an angle incremental encoder. The respective position of the rotor cup 3 is detected in this way, so that defined angular positions and changes can be detected. In addition, a regular speed control is performed.

In den 1 und 2 ist die Zentrifuge 1, 1' dargestellt, wie sie innerhalb eines kompletten Analysensystems zur Analyse von Proben 7 aus dem biologisch-medizinischen Bereich, die im Rahmen einer Reihenuntersuchung mit integrierter vollautomatischer Probenvorbereitung mittels LC-MS untersucht werden sollen, eingebettet ist. Die Proben 7 müssen zunächst methodenspezifisch aufgearbeitet werden, um sie dann dem eigentlichen Meßgerät zuführen zu können. Im Ausführungsbeispiel sind Blutplasma-Untersuchungen mittels LC-MS durchgeführt worden. Dazu muß das Blutplasma verdünnt, mit einem internen Standard versetzt und ein Fällungsmittel hinzugegeben werden. Die so behandelte Probe 7 wird dann geschüttelt und zentrifugiert, damit der Überstand als meßbare Probenlösung der LC-MS zugeführt werden kann. Während in 1 eine solche Probenvorbereitung für eine Flüssig-Flüssig-Extraktion schematisch dargestellt ist, betrifft die Darstellung in 2 eine Probenvorbereitung, bei welcher eine Flüssig-Flüssig-Extraktion und eine Festphasenextraktion (SPE) möglich sind. Die erfindungsgemäße Zentrifuge 1, 1' kann in beiden Systemen gleichermaßen eingesetzt werden. Entsprechend wird sie in 1 mit der Bezugsziffer 1 und in 2 mit der Bezugsziffer 1' bezeichnet. Die Zentrifuge 1, 1' wird daher auch insgesamt beschrieben, ohne zwischen den Darstellungen der 1 und 2 zu unterscheiden oder unterscheiden zu müssen.In the 1 and 2 is the centrifuge 1 . 1' presented as they are within a complete analysis system for analyzing samples 7 from the biological-medical field, which are to be examined within the framework of a screening study with integrated fully automatic sample preparation by means of LC-MS. Samples 7 must first be worked up method specific, in order to then be able to perform the actual meter. In the exemplary embodiment, blood plasma examinations have been carried out by means of LC-MS. For this purpose, the blood plasma must be diluted, added to an internal standard and a precipitant added. The sample so treated 7 is then shaken and centrifuged to allow the supernatant to be delivered as a measurable sample solution to the LC-MS. While in 1 Such a sample preparation for a liquid-liquid extraction is shown schematically relates to Presentation in 2 a sample preparation in which a liquid-liquid extraction and a solid phase extraction (SPE) are possible. The centrifuge according to the invention 1 . 1' can be used equally in both systems. Accordingly, she will be in 1 with the reference number 1 and in 2 with the reference number 1' designated. The centrifuge 1 . 1' is therefore described as a whole without distinction between the representations of 1 and 2 to distinguish or to differentiate.

Entsprechend weist die Zentrifuge 1, 1' ein Zentrifugengehäuse 9 auf, in dem sich ein Rotorraum 11 mit dem Rotorteller 3 befindet, an dem eine Schwingtasse 5 zur Aufnahme eines Probengefäßes 13 mit zumindest einer zu analysierenden und zunächst zu zentrifugierenden Substanz und eine weitere Schwingtasse 5' zur Aufnahme eines Referenz-Probengefäßes 13' mit zumindest einer Referenzsubstanz angeordnet sind.Accordingly, the centrifuge 1 . 1' a centrifuge housing 9 on, in which there is a rotor space 11 with the rotor dish 3 is located, on which a swinging cup 5 for receiving a sample vessel 13 with at least one substance to be analyzed and initially to be centrifuged and a further oscillating cup 5 ' for holding a reference sample vessel 13 ' are arranged with at least one reference substance.

3 zeigt noch einmal, daß der Rotorteller 3 seitlich die Schwingtassen 5, 5' aufweist, die schwingbar an den Rotorteller 3 befestigt sind. Ein Probengefäß 13 sowie ein Referenz-Probengefäß 13' werden mit einer dafür vorgesehenen Robotertechnik, die in den Fig. nicht näher dargestellt ist, vollautomatisch z. B. senkrecht in der jeweiligen Schwingtasse 5, 5' positioniert. Aufgrund der Schwingtasen schwenkt bei dem Betrieb der Zentrifuge 1, 1' durch die dann wirkende Zentrifugalkraft jedes der Probengefäße 13, 13' nach außen und die Zentrifugalkraft wird von oben nach unten, in Richtung auf den Boden des Zentrifugengehäuses 9, wirksam. 3 shows once again that the rotor dish 3 laterally the swinging cups 5 . 5 ' having, which is swingable to the rotor dish 3 are attached. A sample vessel 13 as well as a reference sample vessel 13 ' be with a dedicated robotics, which is not shown in the figures, fully automatically z. B. vertically in the respective rocker cup 5 . 5 ' positioned. Due to the swinging lugs pivots during operation of the centrifuge 1 . 1' by the then acting centrifugal force of each of the sample vessels 13 . 13 ' to the outside and the centrifugal force is from top to bottom, towards the bottom of the centrifuge housing 9 , effective.

Eine vollautomatische Probenvorbereitung bedeutet, daß eine Probe 7 nach der anderen zentrifugiert wird und damit eine fortlaufende Bestückung der Zentrifuge mit den Probengefäßen 13 erfolgt. Daher benötigt der Rotorteller 3 für eine computerimplementierte Steuerung nur eine vorgegebene Position für das Probengefäß 13 und eine Position für das Referenzgewicht in dem Referenz-Probengefäß 13'. Je nach der gewählten Ladefunktion bleibt der Rotorteller 3 in einer definierten Winkelposition stehen, damit dann das Probengefäß 13 und/oder das Referenz-Probengefäß 13' über die Robotertechnik in der jeweiligen Schwingtasse 5 positioniert oder daraus entfernt werden können.A fully automatic sample preparation means that a sample 7 is centrifuged after the other and thus a continuous loading of the centrifuge with the sample vessels 13 he follows. Therefore, the rotor plate needed 3 for a computer-implemented control only a predetermined position for the sample vessel 13 and a reference weight position in the reference sample cup 13 ' , Depending on the selected charging function remains the rotor plate 3 in a defined angular position, so then the sample vessel 13 and / or the reference sample vessel 13 ' about the robot technology in the respective rocker cup 5 can be positioned or removed from it.

Da die Zentrifuge in ein vollautomatisches Analysensystem eingebettet ist, muß sie schon aus Platzgründen möglichst klein dimensioniert sein. Das den Rotorraum 11 aufnehmende Zentrifugengehäuse 9 weist dazu in seinem oberen, dem Boden des Gehäuses 9 abgewandten Bereich eine (Lade-)Öffnung 15 zur Aufnahme des Probengefäßes 13 und des Referenz-Probengefäßes 13' auf, welche nur einen Teil der Fläche des oberen Gehäusebereichs einnimmt. Für das Einsetzen oder Entfernen des Probengefäßes 13 und/oder des Referenz-Probengefäßes 13' wird die (Lade-)Öffnung 15 im automatischen Betrieb nicht vollständig, sondern nur zu einem Teil, d. h. partiell geöffnet. Dies geschieht über einen Verschlußdeckel 17, der zum Öffnen und Schließen waagerecht mittels eines Linearschlittens 19 verschoben wird. Der Deckel 17 bleibt bei dem Öffnen in dem Bereich des Rotorraums 11.Since the centrifuge is embedded in a fully automated analysis system, it must be as small as possible, for reasons of space. That the rotor space 11 receiving centrifuge housing 9 points to it in its upper, the bottom of the housing 9 remote area a (charging) opening 15 for receiving the sample vessel 13 and the reference sample vessel 13 ' on, which occupies only a portion of the surface of the upper housing portion. For inserting or removing the sample vessel 13 and / or the reference sample vessel 13 ' becomes the (charging) opening 15 not completely in automatic mode, but only partially, ie partially open. This is done via a cap 17 , which can be opened and closed horizontally by means of a linear slide 19 is moved. The lid 17 remains at the opening in the area of the rotor space 11 ,

Bei der Zentrifuge 1, 1' werden nicht nur die Probengefäße 13, 13' vollautomatisch in der gewünschten Weise in der jeweiligen Schwingtasse 5, 5' positioniert, was möglich ist, da die Schwingtasse 5 zur Aufnahme des Probengefäßes 13 und die Schwingtasse 5' zur Aufnahme des Referenz-Probengefäßes 13' jeweils an der schon weiter oben erwähnten, definiert vorherbestimmten Position in dem Rotorraum 11 angeordnet sind. Die Zentrifuge 1, 1' wird insgesamt über eine durch eine Betreibersoftware definierte Datenschnittstelle zu einer computerimplementierten Steuerungseinheit gesteuert und geregelt. Dabei können alle für das Zentrifugieren notwendigen Parameter, die u. a. jeweils von der Art der zu zentrifugierenden Probe(n) abhängen, nach ihren Anforderungen über das Schnittstellenprotokoll bestimmt werden. Mittels digitalen Ein- und Ausgängen sowie Schaltkontakten kann die Zentrifuge 1, 1' somit insgesamt einfach betrieben werden, wie dies für einen vollautomatischen Betrieb auch erforderlich ist.At the centrifuge 1 . 1' not just the sample containers 13 . 13 ' fully automatic in the desired manner in the respective rocker cup 5 . 5 ' positioned, which is possible because the rocker cup 5 for receiving the sample vessel 13 and the swinging cup 5 ' for holding the reference sample vessel 13 ' each at the already mentioned above, defined predetermined position in the rotor space 11 are arranged. The centrifuge 1 . 1' is controlled and regulated in total via a data interface defined by an operator software to a computer-implemented control unit. In this case, all the parameters necessary for centrifuging, which depend inter alia on the type of sample (s) to be centrifuged, can be determined according to their requirements via the interface protocol. The centrifuge can be used with digital inputs and outputs as well as switch contacts 1 . 1' Thus, a total of easy operation, as is also required for fully automatic operation.

Zusätzlich ist die Zentrifuge 1, 1' sensorgesteuert. So verfügt sie über einen eingebauten Beschleunigungssensor, der gewährleistet, daß im Fall einer zu großen Unwucht, typisch bei +/–250 mg, ein Sicherheitsstopp erfolgen kann. Über einen Multipositionsschalter können für die Zentrifuge 1, 1' dieses Ausführungsbeispiels nachfolgend aufgeführte, festgelegte Zentrifugalkräfte eingestellt werden, die einmal als Umdrehungen pro Minute (U/min) und zum anderen in Form der relativen Zentrifugalbeschleunigung (RZB), international üblich als relative centrifugal force (RCF) bezeichnet, angegeben sind: 7500 U/min = ca RCF 4000, entspricht in etwa der maximalen Geschwindigkeit, welche die Zentrifuge gemäß diesem Ausführungs beispiel erreichen kann 6500 U/min = ca RCF 3000 4000 U/min = ca RCF 1200 2600 U/min = ca RCF 400 In addition, the centrifuge 1 . 1' sensor-controlled. So it has a built-in accelerometer, which ensures that in case of excessive imbalance, typically at +/- 250 mg, a safety stop can take place. About a multi-position switch can be used for the centrifuge 1 . 1' Set this embodiment below, specified centrifugal forces, which are once as revolutions per minute (RPM) and on the other in the form of the relative centrifugal acceleration (RZB), internationally known as relative centrifugal force (RCF), indicated: 7500 rpm = approx RCF 4000, is about the maximum speed, which the centrifuge according to this embodiment example can achieve 6500 rpm = approx RCF 3000 4000rpm = approx RCF 1200 2600 rpm = approx RCF 400

Der Vollständigkeit halber ist an dieser Stelle noch zu erwähnen, daß die Beschriftung des jeweils zu analysierenden und für die Analyse entsprechend vorzubereitenden Probengefäßes 13, 13' durch eine Bilderfassung registriert wird, um die jeweilige Probe verwechslungsfrei den dazugehörigen Meßdaten zuzuordnen. Dies erfolgt dadurch, daß das Probengefäß in eine definierte Winkelposition gedreht und photographiert wird. Aus den so erhaltenen Bildern wird ein zweidimensionales Bild erzeugt, welches die Außenseite des Probengefäßes 13, 13' darstellt und mit dem Meßresultat zu jedem Schritt innerhalb des Analysensystems in Bezug gesetzt werden kann.For the sake of completeness, it should be mentioned at this juncture that the inscription of the respective sample vessel to be analyzed and accordingly prepared for the analysis 13 . 13 ' is registered by an image acquisition to assign the respective sample without confusion the associated measurement data. This is done by rotating the sample vessel to a defined angular position and photographing it. From the images thus obtained, a two-dimensional image is produced, which is the outside of the sample vessel 13 . 13 ' and can be related to the measurement result for each step within the analysis system.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006056134 A1 [0003]

Claims

Centrifuge with a centrifuge housing ( 9 ), in which a rotor space ( 11 ) in which a rotor ( 3 ) for receiving a sample vessel ( 13 ) with at least one substance to be centrifuged and for receiving a reference sample vessel ( 13 ' ) is arranged with at least one reference substance and is rotatably mounted, and wherein the rotor ( 3 ) Rocker cups ( 5 . 5 ' ) each for receiving sample vessel ( 13 ) and reference sample vessel ( 13 ' ) having.

Centrifuge according to claim 1, with a vertical arrangement of the rocker cups ( 5 . 5 ' ) of the rotor ( 3 ) for receiving the sample vessel ( 13 ) and for receiving the reference sample vessel ( 13 ' ), and one to horizontal arrangement under the action of centrifugal force in the operation of the centrifuge ( 1 . 1' ) in the sample vessel ( 13 ) and the reference sample vessel ( 13 ' ), whereby the centrifugal force from top to bottom, towards the bottom of the centrifuge housing ( 9 ), is effective.

Centrifuge according to claim 1 or 2, characterized in that it has an interface to a control unit, so that it is fully automatically controlled and regulated.

Centrifuge according to claim 3, characterized in that the rocker cups ( 5 . 5 ' ) for receiving the sample vessel ( 13 ) and for receiving the reference sample vessel ( 13 ' ) each at a predetermined, defined position on the rotor ( 5 ), in the rotor space ( 11 ) are arranged.

Centrifuge according to one of claims 1 to 4 as an automaton, which cooperates with a robot, the at least one arm for loading and unloading of the centrifuge ( 1 . 1' ) having.

Centrifuge according to claim 5, characterized in that the rotor space ( 11 ) receiving centrifuge housing ( 9 ) in its upper, the bottom of the housing ( 9 ) facing away from an opening ( 15 ) for receiving the sample vessel ( 13 ) and the reference sample vessel ( 13 ' ) in the rotor space ( 11 ), with a lid ( 17 ) for opening and closing the rotor space ( 11 ) which is slidably formed, said opening ( 15 ) a portion of the surface of the upper housing portion ( 9 ) and the lid ( 17 ) when opening in the region of the rotor space ( 11 ) remains.

Centrifuge according to one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises a sensor for measuring its acceleration and a safety stop.

Centrifuge according to one of claims 1 to 7, characterized in that it comprises a motor which is connected to a control and regulation unit.

Centrifuge according to one of claims 1 to 8, characterized by rotational speeds in the range of 2500 to 8000 U / min.