DE202022105879U1

DE202022105879U1 - Modulares Laborgerät

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Publication number: DE202022105879U1
Application number: DE202022105879.2U
Authority: DE
Original assignee: Hans Heidolph GmbH and Co KG
Current assignee: Hans Heidolph GmbH and Co KG
Priority date: 2022-10-19
Filing date: 2022-10-19
Publication date: 2024-01-23
Anticipated expiration: 2032-10-20
Also published as: WO2024083498A2

Abstract

Modulares Laborgerät, insbesondere Schüttel- und/oder Mischgerät (1, 100, 200), umfassend:
ein Probenaufnahmeelement (2), das zur Aufnahme einer Probe ausgebildet ist,
einen Antrieb (3), und
zumindest ein Übertragungselement (5, 7, 8, 105, 107, 108, 205, 207), das eine Zentralachse (Z) aufweist und dazu ausgebildet ist, vom Antrieb (3) zu einer Rotationsbewegung um die Zentralachse (Z) angetrieben zu werden und diese Rotationsbewegung so auf das Probenaufnahmeelement (2) zu übertragen, dass dieses einen definierten Bewegungsablauf ausführt,
wobei das Laborgerät zumindest ein erstes Übertragungselement und ein zweites Übertragungselement umfasst, wobei das erste und das zweite Übertragungselement selektiv und austauschbar in das Laborgerät (1, 100, 200) einsetzbar sind, und das erste Übertragungselement dazu ausgebildet ist, die Rotationsbewegung so auf das Probenaufnahmeelement (2) zu übertragen, dass das Probenaufnahmeelement einen ersten Bewegungsablauf ausführt, und das zweite Übertragungselement dazu ausgebildet ist, die Rotationsbewegung so auf das Probenaufnahmeelement (2) zu übertragen, dass das Probenaufnahmeelement einen zweiten Bewegungsablauf ausführt, der sich von dem ersten Bewegungsablauf unterscheidet, und/oder
wobei das Laborgerät zumindest ein drittes Übertragungselement umfasst, das so ausgebildet ist, dass das Probenaufnahmeelement (2) in einer ersten Anbringposition und in einer von der ersten Anbringposition verschiedenen zweiten Anbringposition an dem dritten Übertragungselement anbringbar ist, und die Rotationsbewegung in der ersten Anbringposition so auf das Probenaufnahmeelement (2) zu übertragen, dass das Probenaufnahmeelement einen dritten Bewegungsablauf ausführt und in der zweiten Anbringposition so auf das Probenaufnahmeelement (2) zu übertragen, dass das Probenaufnahmeelement einen vierten Bewegungsablauf ausführt, der sich von dem dritten Bewegungsablauf unterscheidet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein modulares Laborgerät, insbesondere ein Schüttel- und/oder Mischgerät zum Schütteln und/oder Mischen von Substanzen.
Laborgeräte sind zum Einsatz in einem Labor ausgebildet, und dienen insbesondere dazu, eine oder mehrere Substanzen bzw. Proben zu behandeln. Dabei kann das Laborgerät insbesondere dazu ausgebildet sein, durch gezielte und vorzugsweise periodische Bewegungen eine oder mehrere Substanzen zu mischen und/oder zu schütteln und dadurch einen Homogenisierungsgrad der Substanz(en) zu erhöhen.
Hierzu kann das Laborgerät zur Ausführung unterschiedlicher Bewegungsabläufe ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein Laborgerät eine der folgenden Bewegungen ausführen:

- eine oszillierende Bewegung entlang einer Bewegungsachse, auch als Reziprokbewegung bezeichnet,
- eine kreisförmig oder oval oszillierende Bewegung in einer Ebene, auch als Orbitalbewegung oder Vibrationsbewegung bezeichnet,
- eine Wippbewegung, bei der die Substanz(en) abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen um eine Achse verkippt werden,
- eine Taumelbewegung, bei der die Substanz(en) eine rotierende Kippbewegung um einen zentralen Punkt ausführen.

Dabei kann es, je nach Anzahl der gewünschten Bewegungsformen bzw. -abläufe, erforderlich sein, eine Mehrzahl verschiedener Laborgeräte vorzuhalten, um dann das jeweilige Laborgerät auswählen zu können, das den gewünschten Bewegungsablauf ausführt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives bzw. verbessertes Laborgerät bereitzustellen, welches insbesondere unter Bereitstellung einer möglichst kleinen Anzahl an Komponenten eine möglichst große Auswahl an verschiedenen Bewegungsabläufen, insbesondere zum Durchmischen einer Probe dienenden Bewegungsabläufen, erlaubt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Laborgerät gemäß Anspruch 1 und ein Rahmenelement gemäß Anspruch 17. Weiterbildungen des Laborgeräts und des Rahmenelements sind jeweils in den abhängigen Ansprüchen und in den untenstehenden Ausführungsformen gegeben. Das Rahmenelement kann auch durch Merkmale des Laborgeräts weitergebildet sein und umgekehrt.
Ein erfindungsgemäßes modulares Laborgerät umfasst ein Probenaufnahmeelement, das zur Aufnahme einer Probe ausgebildet ist, einen Antrieb, und zumindest ein Übertragungselement, das eine Zentralachse aufweist und dazu ausgebildet ist, vom Antrieb zu einer Rotationsbewegung um die Zentralachse angetrieben zu werden und diese Rotationsbewegung so auf das Probenaufnahmeelement zu übertragen, dass dieses einen definierten Bewegungsablauf ausführt. Das Laborgerät umfasst zumindest ein erstes Übertragungselement und ein zweites Übertragungselement, wobei das erste und das zweite Übertragungselement selektiv und austauschbar in das Laborgerät einsetzbar sind, und das erste Übertragungselement dazu ausgebildet ist, die Rotationsbewegung so auf das Probenaufnahmeelement zu übertragen, dass das Probenaufnahmeelement einen ersten Bewegungsablauf ausführt, und das zweite Übertragungselement dazu ausgebildet ist, die Rotationsbewegung so auf das Probenaufnahmeelement zu übertragen, dass das Probenaufnahmeelement einen zweiten Bewegungsablauf ausführt, der sich von dem ersten Bewegungsablauf unterscheidet. Alternativ oder zusätzlich umfasst das Laborgerät zumindest ein drittes Übertragungselement, das so ausgebildet ist, dass das Probenaufnahmeelement in einer ersten Anbringposition und in einer von der ersten Anbringposition verschiedenen zweiten Anbringposition an dem dritten Übertragungselement anbringbar ist, und die Rotationsbewegung in der ersten Anbringposition so auf das Probenaufnahmeelement zu übertragen, dass das Probenaufnahmeelement einen dritten Bewegungsablauf ausführt und in der zweiten Anbringposition so auf das Probenaufnahmeelement zu übertragen, dass das Probenaufnahmeelement einen vierten Bewegungsablauf ausführt, der sich von dem dritten Bewegungsablauf unterscheidet.
Insbesondere kann das Laborgerät zur Durchmischung einer Probe dienen. Vorzugsweise ist das Laborgerät ein Schüttel- und/oder Mischgerät.
Das Übertragungselement kann beispielsweise eine Abtriebswelle umfassen, die die Zentralachse definiert und dazu ausgebildet ist, vom Antrieb zu einer Rotationsbewegung um die Zentralachse angetrieben zu werden, sowie ein Befestigungselement zum Anbringen des Probenaufnahmeelements an der Abtriebswelle in einer durch das Befestigungselement definierten Anbringposition. Weiter kann das Übertragungselement beispielsweise ein Rahmenelement umfassen, welches eine Rotationsbewegung des Probenaufnahmeelements um eine Mittelachse des Probenaufnahmeelements verhindert, und/oder an dem das Probenaufnahmeelement in einer weiteren Anbringposition anbringbar ist.
Eine Anbringposition des Probenaufnahmeelements kann insbesondere eine in Bezug auf die Zentralachse definierte Position sein, vorzugsweise definiert durch einen Abstand eines Mittelpunkts des Probenaufnahmeelements von der Zentralachse, wobei der Abstand auch Null sein kann, und/oder durch einen Winkel, unter dem eine Mittelachse des Probenaufnahmeelements die Zentralachse schneidet. Alternativ oder zusätzlich kann eine Anbringposition des Probenaufnahmeelements dadurch definiert sein, an welchem Bestanteil des Übertragungselements (z.B. der oben erwähnten Abtriebswelle oder dem Rahmenelement) das Probenaufnahmeelement angebracht ist.
Eine Auswechselbarkeit des Übertragungselements meint dabei nicht zwingend, dass alle Bestandteile des Übertragungselements ausgewechselt werden. Beispielsweise kann die oben erwähnte Abtriebswelle belassen werden, und lediglich ein anderes Rahmenelement in das Laborgerät eingesetzt werden, oder es kann lediglich eine andere Abtriebswelle bei Verwendung desselben Rahmenelements in das Laborgerät eingesetzt werden, etc. In der Regel sind die o.g. Komponenten des Übertragungselements jedoch aneinander angepasst, sodass z.B. sowohl die Abtriebswelle als auch das Rahmenelement ausgetauscht werden um einen anderer Bewegungsablauf zu ermöglichen.
Ein auf das Probenaufnahmeelement übertragener Bewegungsablauf bezeichnet insbesondere eine, insbesondere periodisch, wiederkehrende Abfolge einer oder mehreren Bewegungen, in die das Probenaufnahmeelement versetz wird, um eine an oder auf dem Probenaufnahmeelement vorgesehene Probe zu durchmischen.
Durch das oben beschriebene modulare Laborgerät ist es beispielsweise möglich, eine Mehrzahl verschiedener Bewegungsabläufe mit demselben Laborgerät unter Verwendung möglichst weniger verschiedener Komponenten zu ermöglichen. Dadurch kann beispielsweise der Einsatzbereich des Laborgeräts vergrößert werden.
Vorzugsweise ist der erste und zweite Bewegungsablauf und/oder der dritte und vierte Bewegungsablauf jeweils einer aus der folgenden Gruppe von Bewegungsabläufen:

- eine Bewegung ausschließlich in einer Ebene senkrecht zur Zentralachse,
- eine Bewegung, die ausschließlich Bewegungskomponenten parallel zur Zentralachse aufweist,
- eine Bewegung, die sowohl eine Bewegungskomponenten parallel zur Zentralachse als auch eine Bewegungskomponenten senkrecht zur Zentralachse aufweist, und vorzugsweise jeweils einer der folgenden Gruppe von Bewegungsabläufen ist:
- eine oszillierende Bewegung in ausschließlich einer Richtung senkrecht zur Zentralachse,
- eine kreisförmig oder oval oszillierende Bewegung in einer Ebene senkrecht zur Zentralachse mit einem ersten Radius oder einem vom ersten Radius verschiedenen zweiten Radius,
- eine Wipp-Bewegung, bei der das Probenaufnahmeelement abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen um eine Achse, vorzugsweise einer Achse senkrecht zur Zentralachse, verkippt wird,
- eine Taumelbewegung, bei der das Probenaufnahmeelement eine rotierende Kippbewegung um einen zentralen Punkt, vorzugsweise einem zentralen Punkt auf der Zentralachse, ausführt.

Jede dieser Bewegungen dient vorzugsweise dem Durchmischen der Probe durch das Laborgerät und ist insbesondere in ihrem Bewegungsablauf vorab festgelegt. Unter einer oszillierenden Bewegung wird insbesondere eine periodische und gleichförmige Bewegung verstanden. Beispielsweise kann es sich dabei um eine Reziprokbewegung entlang einer Richtung handeln. Eine kreisförmig oder oval oszillierende Bewegung in einer Ebene senkrecht zur Zentralachse kann auch als eine Orbital- oder Vibrationsbewegung bezeichnet werden, insbesondere abhängig von einem Bewegungsradius. Bei einer Taumelbewegung wird vorzugsweise eine Achse des Probenaufnahmeelements, insbesondere eine unten erwähnte Mittelachse, gegenüber der Zentralachse verschwenkt, wobei die radiale Ausrichtung der Verschwenkung periodisch um die Zentralachse rotiert.
Durch die oben beschriebenen Bewegungsabläufe können beispielsweise verschiedene Arten der Durchmischung einer Probe mit dem Laborgerät realisiert werden, aus denen insbesondere in Abhängigkeit von Eigenschaften, z.B. physikalische und/oder chemische Eigenschaften, der Probe eine geeignete Art der Durchmischung ausgewählt werden kann.
Vorzugsweise unterscheiden sich das erste und das zweite Übertragungselement in einer Anbringposition des Probenaufnahmeelements an dem jeweiligen Übertragungselement. Dadurch kann ein gewünschter Bewegungsablauf auf einfache Art und Weise aus einer Mehrzahl von Bewegungsabläufen ausgewählt werden.
Vorzugsweise umfasst das modulare Laborgerät weiter ein Befestigungselement, das dazu ausgebildet ist, das Probenaufnahmeelement in der jeweiligen Anbringposition am jeweiligen Übertragungselement anzubringen, wobei das Befestigungselement eine Mittelachse aufweist, welche die Anbringposition definiert, und wobei die jeweilige Anbringposition durch eines der folgenden Merkmale definiert ist:

- die Mittelachse des Befestigungselements ist parallel zur Zentralachse und von dieser versetzt, insbesondere um einen ersten Abstand oder einen zweiten Abstand ungleich dem ersten Abstand, vorgesehen;
- die Mittelachse des Befestigungselements schneidet die Zentralachse in einem Winkel größer 0° und kleiner 90°, vorzugsweise in einem Winkel zwischen 2° und 10°, insbesondere 5°.

Weiter bevorzugt ist eine Ebene des Probenaufnahmeelements, insbesondere eine Ebene einer Aufstellfläche des Probenaufnahmeelements, senkrecht zur Mittelachse des Befestigungselements vorgesehen.
Das Befestigungselement kann beispielsweise eine Schraube oder einen Stift umfassen, welcher in eine Bohrung des Übertragungselements, insbesondere einer Bohrung einer oben erwähnten Abtriebswelle, einbringbar ist um das Probenaufnahmeelement an der Abtriebswelle anzubringen. Die Bohrung bzw. der Stift oder die Schraube kann insbesondere eine Längserstreckung aufweisen, welche die Mittelachse definiert. Alternativ oder zusätzlich kann das Befestigungselement beispielsweise einen Abtriebsflansch aufweisen, der die Mittelachse definiert und an dem das Probenaufnahmeelement anbringbar ist. Insbesondere kann der Abtriebsflansch an einer o.g. Abtriebswelle angebracht sein und in Bezug auf die Abtriebswelle drehbar gelagert sein, um eine Rotation des Probenaufnahmeelements zu verhindern. Ein Abtriebsflansch kann auch ein Bestandteil des jeweiligen Übertragungselements sein und/oder das Befestigungselement kann ein Bestandteil des Übertragungselements sein.
Vorzugsweise verläuft die Mittelachse des Befestigungselements auch durch einen Mittelpunkt des Probenaufnahmeelements und bildet weiter bevorzugt eine Mittelachse des Probenaufnahmeelements. Alternativ oder zusätzlich ist es bevorzugt, dass eine Ebene des Probenaufnahmeelements, insbesondere eine Ebene einer Aufstellfläche des Probenaufnahmeelements, senkrecht zur Mittelachse des Befestigungselements vorgesehen ist.
Durch das versetzte Anordnen der Mittelache zur Zentralachse kann beispielsweise eine exzentrische Bewegung auf das Probenaufnahmeelement in einer Ebene, insbesondere in einer Ebene senkrecht zur Zentralachse, erzeugt werden. Durch das Anordnen der Mittelachse in einem Winkel zur Zentralachse kann beispielsweise eine Bewegung auf das Probenaufnahmeelement übertragen werden, welche nicht nur Bewegungskomponenten senkrecht zur Zentralachse aufweist, sondern auch parallel zur Zentralachse.
Das Anbringen des Probenaufnahmeelements in einer der oben beschriebenen Anbringpositionen kann beispielsweise die Wahl eines durch die Anbringposition bewirkten Bewegungsablaufs des Probenaufnahmeelements auf einfache Art und Weise ermöglichen.
Vorzugsweise ist das jeweilige Übertragungselement dazu ausgebildet, eine räumliche Orientierung des Probenaufnahmeelements in Bezug auf die Mittelachse des Befestigungselements beizubehalten, insbesondere eine Rotation des Probenaufnahmeelements um die Mittelachse des Befestigungselements zu verhindern.
Eine Rotation des Probenaufnahmeelements um die Mittelachse kann beispielsweise durch das Bereitstellen eines unten beschriebenen Abtriebsflansches verhindert werden, wobei das Probenaufnahmeelement am Abtriebsflansch befestigt ist und der Abtriebsflansch drehbar gelagert an der Abtriebswelle vorgesehenen ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Rotation des Probenaufnahmeelements um die Mittelachse beispielsweise auch durch das Bereitstellen eines unten beschriebenen Rahmenelements verhindert werden. Insbesondere kann das Rahmenelement dabei am Abtriebsflansch angebracht sein.
Durch das Verhindern einer Rotation des Probenaufnahmeelements um die Mittelachse ist es beispielsweise möglich, eine verbesserte Durchmischung einer auf dem Probenaufnahmeelement angeordneten Probe zu erzielen.
Vorzugsweise umfasst das jeweilige Übertragungselement eine Abtriebswelle, die sich über die Zentralachse von einem oberen Ende zu einem unteren Ende erstreckt, und die dazu ausgebildet ist, vom Antrieb zu einer Rotationsbewegung um die Zentralachse angetrieben zu werden, wobei das Befestigungselement eine in der Abtriebswelle vorgesehenen Bohrung umfasst, welche sich vom oberen Ende in Richtung der Mittelachse, insbesondere in Richtung des unteren Endes parallel zur Mittelachse erstreckt, und/oder wobei die Abtriebswelle am oberen Ende eine Kontaktfläche zum Anbringen des Probenaufnahmeelements umfasst, und sich die Kontaktfläche senkrecht zur Mittelachse des Befestigungselements erstreckt.
Durch eine Achse der Bohrung kann beispielsweise die Mittelachse definiert sein, und zugleich kann die Bohrung dem Anbringen des Probenaufnahmeelements an der Abtriebswelle dienen, sodass eine Anbringposition des Probenaufnahmeelements durch die Mittelachse definiert ist. Alternativ oder zusätzlich kann eine Anbringposition des Probenaufnahmeelements durch die Kontaktfläche definiert sein.
Vorzugsweise umfasst das jeweilige Übertragungselement ein Rahmenelement, das dazu ausgebildet ist, eine Rotation des Probenaufnahmeelements um die Mittelachse zu verhindern. Alternativ oder zusätzlich kann das Rahmenelement dazu dienen, eine Anbringposition des Probenaufnahmeelements zu definieren. Das Rahmenelement kann insbesondere an einem Antriebsflansch des Laborgeräts in Verbindung stehen, der an einer oben beschriebenen Abtriebswelle befestigt und drehbar gegenüber dieser gelagert ist, und an dem das Probenaufnahmeelement in einer Anbringposition anbringbar ist. Dadurch kann beispielsweise einerseits das Rahmenelement ebenfalls in eine Bewegung versetzt werden, andererseits die Rotation des Probenaufnahmeelements um die Mittelachse verhindert werden, was zu einer verbesserten Durchmischung der Probe führen kann.
Vorzugsweise umfasst das Rahmenelement zumindest ein elastisches Element, insbesondere ein Federelement, vorzugsweise eine Blattfeder, und ist dazu ausgebildet, eine Bewegung des Probenaufnahmeelements in einer Ebene senkrecht zur Zentralachse zu erlauben, insbesondere eine kreisförmig oder oval oszillierende Bewegung in einer Ebene senkrecht zur Zentralachse, und vorzugsweise eine Bewegung ausschließlich in dieser Ebene zu erlauben.
Weiter bevorzugt umfasst das Rahmenelement vier elastische Elemente. Das Rahmenelement wird auch als ein Federrahmen oder Blattfederrahmen bezeichnet. Es wird vorzugsweise zusammen mit einer Ausgestaltung des Übertragungselements bzw. des oben beschriebenen Befestigungselements verwendet, bei der eine Mittelachse des Befestigungselements und/oder des Probenaufnahmeelements parallel zur Zentralachse und von dieser versetzt vorgesehen ist.
Damit ist beispielsweise eine Orbital- oder Vibrationsbewegung des Probenaufnahmeelements auf einfache Art und Weise realisierbar.
Alternativ oder zusätzlich ist vorzugsweise ein Rahmenelement bereitgestellt, das einen Rahmen umfasst, der um eine erste Achse schwenkbar an dem Laborgerät angebracht ist, und wobei das Probenaufnahmeelement um eine zweite Achse schwenkbar am Rahmen anbringbar ist, wobei die erste Achse und die zweite Achse die Zentralachse in einem zentralen Punkt schneiden. Vorzugsweise umfasst dabei das Übertragungselement eine Abtriebswelle, die dazu ausgebildet ist, vom Antrieb zu einer Rotationsbewegung um die Zentralachse angetrieben zu werden, und einen Abtriebsflansch, der entlang der Mittelachse des Befestigungselements, die die Zentralachse in einem Winkel größer 0° und kleiner 90°, weiter bevorzugt in einem Winkel zwischen 2° und 10°, insbesondere 5°, schneidet, einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt aufweist, wobei der untere Abschnitt an der Abtriebswelle angebracht ist und der obere Abschnitt eine erste Anbringposition des Probenaufnahmeelements definiert, in der das Probenaufnahmeelement an dem oberen Abschnitt angebracht ist, und wobei das Rahmenelement eine zweite Anbringposition des Probenaufnahmeelements definiert, in der das Probenaufnahmeelement an dem Rahmenelement angebracht ist. Noch weiter bevorzugt ist das Übertragungselement so ausgebildet, dass das Probenaufnahmeelement im Betrieb des Laborgeräts eine Taumelbewegung um den zentralen Punkt ausführt, wenn es in der ersten Anbringposition ist, und eine Wippgewegung um die erste Achse ausführt, wenn es in der zweiten Anbringposition ist.
Das hier beschriebene Rahmenelement wird auch als ein Wipp-Rahmen bezeichnet. Es wird vorzugsweise zusammen mit einer Ausgestaltung des Übertragungselements bzw. des oben beschriebenen Befestigungselements verwendet, bei der eine Mittelachse des Befestigungselements und/oder des Probenaufnahmeelements die Zentralachse in einem Winkel größer 0° und kleiner 90° schneidet, wobei der Schnittpunkt der Mittelachse mit der Zentralachse der zentrale Punkt ist.
Durch das Rahmenelement ist es beispielsweise auf einfache Art und Weise möglich, zwischen einer Taumelbewegung und einer Wipp-Bewegung des Probenaufnahmeelements zu wählen.
Alternativ oder zusätzlich umfasst das Übertragungselement des modularen Laborgeräts eine Abtriebswelle, die sich entlang der Zentralachse von einem oberen Ende zu einem unteren Ende erstreckt und die dazu ausgebildet ist, vom Antrieb zu einer Rotationsbewegung um die Zentralachse angetrieben zu werden, und das Übertragungselement umfasst weiter ein Rahmenelement, das dazu ausgebildet ist, die Bewegung der Abtriebswelle um die Zentralachse so auf das Probenaufnahmeelement zu übertragen, dass das Probenaufnahmeelement eine Bewegung ausschließlich in einer Ebene senkrecht zur Zentralachse, insbesondere eine oszillierende Bewegung in ausschließlich einer Richtung senkrecht zur Zentralachse, ausführt. Weiter bevorzugt weist das Rahmenelement einen Schlitten auf, und ein sich entlang einer ersten Achse erstreckendes Führungselement, an dem der Schlitten verfahrbar vorgesehen ist, und wobei der Schlitten eine länglich ausgebildete Ausnehmung aufweist, deren Längsachse sich quer, vorzugsweise senkrecht, zur ersten Achse erstreckt, und wobei weiter bevorzugt die Abtriebswelle an ihrem oberen Ende einen Übertragungsabschnitt aufweist, der eine Mittelachse definiert, die parallel zur Zentralachse und von dieser um einen Abstand versetzt vorgesehen ist, und die Ausnehmung des Schlittens zur Aufnahme des Übertragungsabschnitts ausgebildet ist, so dass der Übertragungsabschnitt in der Ausnehmung entlang deren Längsachse bewegbar vorgesehen ist. Alternativ oder zusätzlich ist es weiter bevorzugt, dass das Probenaufnahmeelement an dem Schlitten anbringbar ist. Dabei entspricht die erste Achse des Führungselements vorzugsweise der Richtung senkrecht zur Zentralachse, in der das Probenaufnahmeelement in die oszillierende Bewegung versetzt wird.
Das hier beschriebene Rahmenelement wird auch als ein Reziprokrahmen bezeichnet. Vorzugsweise wird eine exzentrische Bewegung des Übertragungsabschnitts durch die Rotation der Abtriebswelle um die Zentralachse und durch die Beabstandung der Mittelachse des Übertragungsabschnitts von der Zentralachse bewirkt. Durch die Ausgestaltung des Rahmenelements in Form eines entlang einer Achse verfahrbaren Schlittens mit einer länglichen Ausnehmung quer oder senkrecht zu dieser Achse kann die exzentrische Bewegung des Übertragungsabschnitts beispielsweise auf eine linear oszillierende Bewegung, auch als linear reziproke Bewegung bezeichnet, des Probenaufnahmeelements übertragen werden, d.h. ein hin und her Bewegen auf einer Bewegungsachse, insbesondere auf der ersten Achse des Führungselements.
Die Mittelachse des Übertragungsabschnitts kann beispielsweise zugleich oder alternativ eine oben beschriebene Mittelachse sein, d.h. eine Mittelachse, die durch ein Befestigungselement definiert ist, welches eine Anbringposition des Probenaufnahmeelements an der Abtriebswelle und/oder einem Abtriebsflansch definiert.
Vorzugsweise ist das Rahmenelement dazu ausgebildet, eine Rotation des Probenaufnahmeelements um die Mittelachse zu verhindern, und insbesondere eine räumliche Orientierung des Probenaufnahmeelements in Bezug auf die Mittelachse beizubehalten, und/oder eine Ebene des Probenaufnahmeelements, insbesondere eine Ebene einer Aufstellfläche des Probenaufnahmeelements, ist senkrecht zur Mittelachse vorgesehen.
Durch das vorstehend beschriebene Rahmenelement ist es beispielsweise auf einfache Art und Weise möglich, eine Reziprokbewegung des Probenaufnahmeelements zu realisieren.
Vorzugsweise umfasst das modulare Laborgerät eine Grundplatte, an der der Antrieb angeordnet ist, und eine Lagereinheit, die an der Grundplatte angebracht ist und die so ausgebildet ist, dass das jeweilige Übertragungselement in die Lagereinheit so einsetzbar ist, dass das Übertragungselement um die Zentralachse rotierbar in der Lagereinheit gehalten ist und die Zentralachse vorzugsweise vertikal angeordnet ist und/oder senkrecht zu einer Ebene der Grundplatte angeordnet ist, und das jeweilige Übertragungselement aus der Lagereinheit entnehmbar ist. Weiter bevorzugt bilden die Grundplatte, der Antrieb und die Lagereinheit eine Basiseinheit, an der das jeweilige Übertragungselement selektiv anbringbar ist und/oder der Antrieb ist von der Zentralachse versetzt vorgesehen und über einen Riemen mit der Lagereinheit verbunden.
Das Bereitstellen der Basiseinheit kann beispielsweise eine Verwendung des Laborgeräts für den Benutzer vereinfachen. Durch das zur Zentralachse versetzte Anordnen des Antriebs kann das Laborgerät beispielsweise kompakter ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist das Probenaufnahmeelement als eine Aufstellplatte ausgebildet. Vorzugsweise ist die Aufstellplatte kreisförmig ausgebildet, wobei die oben beschriebene Mittelachse durch den Kreismittelpunkt verläuft, wenn die Aufstellplatte an dem Laborgerät angebracht ist. Vorzugsweise weist die Aufstellplatte Befestigungselemente, beispielsweise in Form von Schrauben und/oder mit Schrauben zusammenwirkenden Ausnehmungen und/oder Magnete auf, welche ein Anbringen der Aufstellplatte in jeder mit dem Laborgerät realisierbaren Anbringposition erlauben.
Erfindungsgemäßes ist ein Rahmenelement für ein Laborgerät bereitgestellt, insbesondere für ein Schüttel- und/oder Mischgerät, das ein Probenaufnahmeelement zur Aufnahme einer Probe umfasst und einen Antrieb. Das Rahmenelement umfasst einen Rahmen und eine Halterung zum Anbringen des Rahmenelements an dem Laborgerät, wobei der Rahmen um eine erste Achse schwenkbar mit der Halterung verbunden ist, und der Rahmen dazu ausgebildet ist, das Probenaufnahmeelement so aufzunehmen, dass das Probenaufnahmeelement um eine zweite Achse schwenkbar am Rahmen vorgesehen ist, wobei sich die erste Achse und die zweite Achse in einem zentralen Punkt schneiden. Vorzugsweise umfasst das Laborgerät eine Abtriebswelle, die dazu ausgebildet ist, vom Antrieb zu einer Rotationsbewegung um eine Zentralachse angetrieben zu werden, und einen Abtriebsflansch, der entlang einer Mittelachse, die die Zentralachse in einem Winkel größer 0° und kleiner 90° schneidet, einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt aufweist, wobei der untere Abschnitt an der Abtriebswelle angebracht ist und der obere Abschnitt eine erste Anbringposition des Probenaufnahmelements definiert, in der das Probenaufnahmelement an dem oberen Abschnitt angebracht ist, und das Rahmenelement definiert eine zweite Anbringposition des Probenaufnahmelements, in der das Probenaufnahmelement an dem Rahmenelement angebracht ist. Weiter bevorzugt ist das Rahmenelement dazu ausgebildet, eine Rotation des Probenaufnahmeelements um die Mittelachse des Abtriebflansches zu verhindern und/oder das Laborgerät ist so ausgebildet, dass das Probenaufnahmelement im Betrieb des Laborgeräts eine Taumelbewegung um den zentralen Punkt ausführt, wenn es in der ersten Anbringposition ist, und/oder das Rahmenelement ist so ausgebildet ist, dass das Probenaufnahmelement im Betrieb des Laborgeräts eine Wippgewegung um die erste Achse ausführt, wenn es in der zweiten Anbringposition ist. Weiter bevorzugt ist ein Laborgerät, insbesondere ein Schüttel- und/oder Mischgerät, vorgesehen, das das oben beschriebene Rahmenelement umfasst.
Das Rahmenelement kann insbesondere ein oben beschriebener Wipp-Rahmen sein und/oder durch die oben stehenden Merkmale des Wipp-Rahmens weitergebildet sein. Durch das Rahmenelement ist es beispielsweise auf einfache Art und Weise möglich, zwischen einer Taumelbewegung und einer Wipp-Bewegung des Probenaufnahmeelements zu wählen, und somit die Modularität eines Laborgeräts, mit dem das Rahmenelement verwendet wird, zu erhöhen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zur Verwendung eines modularen Laborgeräts, insbesondere eines Schüttel- und/oder Mischgerät, vorgesehen, wobei das Laborgerät ein Probenaufnahmeelement umfasst, das zur Aufnahme einer Probe ausgebildet ist, einen Antrieb, und zumindest ein Übertragungselement, das eine Zentralachse aufweist und dazu ausgebildet ist, vom Antrieb zu einer Rotationsbewegung um die Zentralachse angetrieben zu werden und diese Rotationsbewegung so auf das Probenaufnahmeelement zu übertragen, dass dieses einen definierten Bewegungsablauf ausführt. Das Verfahren umfasst die Auswahl eines Übertragungselements aus zumindest einem ersten Übertragungselement und einem zweiten Übertragungselement, wobei das erste und das zweite Übertragungselement selektiv und austauschbar in das Laborgerät einsetzbar sind, und das erste Übertragungselement dazu ausgebildet ist, die Rotationsbewegung so auf das Probenaufnahmeelement zu übertragen, dass das Probenaufnahmeelement einen ersten Bewegungsablauf ausführt, und das zweite Übertragungselement dazu ausgebildet ist, die Rotationsbewegung so auf das Probenaufnahmeelement zu übertragen, dass das Probenaufnahmeelement einen zweiten Bewegungsablauf ausführt, der sich von dem ersten Bewegungsablauf unterscheidet, sowie das Einsetzen des ausgewählten Übertragungselements in das Laborgerät. Alternativ oder zusätzlich umfasst das Verfahren die Auswahl einer Anbringposition aus zumindest einer ersten Anbringposition und einer von der ersten Anbringposition verschiedenen zweiten Anbringposition, wobei das Laborgerät zumindest ein drittes Übertragungselement umfasst, das so ausgebildet ist, dass das Probenaufnahmeelement in der ersten Anbringposition und in der zweiten Anbringposition an dem dritten Übertragungselement anbringbar ist, und die Rotationsbewegung in der ersten Anbringposition so auf das Probenaufnahmeelement zu übertragen, dass das Probenaufnahmeelement einen dritten Bewegungsablauf ausführt und in der zweiten Anbringposition so auf das Probenaufnahmeelement zu übertragen, dass das Probenaufnahmeelement einen vierten Bewegungsablauf ausführt, der sich von dem dritten Bewegungsablauf unterscheidet, sowie das Anbringen des Probenaufnahmeelements in der ausgewählten Anbringposition. Das Verfahren kann durch Merkmale des erfindungsgemäßen modularen Laborgeräts und/oder durch Merkmale des erfindungsgemäßen Rahmenelements weitergebildet sein.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Laborgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung von oben;
2 zeigt eine schematische Ansicht des Laborgeräts in 1 von der Seite;
3 zeigt eine schematische Ansicht des Laborgeräts in 1, 2 von vorne;
4a und 4b zeigen eine Abtriebswelle des in 1 bis 3 gezeigten Laborgeräts, wobei 4a eine schematische Ansicht der Abtriebswelle von oben darstellt und 4b eine schematische Ansicht der Abtriebswelle von der Seite;
5 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht eines Rahmenelements des in 1 bis 3 gezeigten Laborgeräts;
6 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des in 1 bis 3 gezeigten Laborgeräts entlang der Linie A-A in 3;
7 zeigt eine schematische Ansicht eines Laborgeräts gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung von vorne;
8 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht des Laborgeräts in 7 von der Seite;
9a und 9b zeigen eine Abtriebswelle des in 7 und 8 gezeigten Laborgeräts, wobei 9a eine schematische Ansicht der Abtriebswelle von oben darstellt und 9b eine schematische Ansicht der Abtriebswelle von der Seite;
10 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht eines Rahmenelements des in 7 und 8 gezeigten Laborgeräts;
11 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des in 7 und 8 gezeigten Laborgeräts entlang der Linie B-B in 8;
12 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Weiterbildung des in 7 bis 11 gezeigten Laborgeräts;
13 zeigt eine schematische Ansicht eines Laborgeräts gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung von oben;
14 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht des in 13 gezeigten Laborgeräts;
15 zeigt eine schematische Ansicht des Laborgeräts in 13, 14 von der Seite;
16a-c zeigen eine Abtriebswelle des in 13 bis 15 gezeigten Laborgeräts, wobei 16a eine schematische, perspektivische Ansicht der Abtriebswelle darstellt, 16b eine schematische Ansicht der Abtriebswelle von der Seite, und 16c eine schematische Ansicht der Abtriebswelle von oben; und
17 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht eines Rahmenelements des in 13 bis 15 gezeigten Laborgeräts.

Nachfolgend wird mit Bezug auf die 1 bis 6 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Laborgeräts beschrieben. Das Laborgerät ist als ein Schüttel- und/oder Mischgerät 1 ausgebildet. Zur Aufnahme einer oder mehrerer in den Figuren nicht gezeigter Substanz(en) bzw. Probe(n), die insbesondere in einem Behälter (ebenfalls nicht gezeigt) vorgesehen ist/sind, weist das Schüttel- und/oder Mischgerät 1 ein Probenaufnahmeelement in Form einer Aufstellplatte 2 auf.
Wie am besten aus 1 bis 3 und 6 ersichtlich, umfasst das Schüttel- und/oder Mischgerät 1 weiter einen Antrieb 3, einen Riemen 4, eine Abtriebswelle 5 (s. 6), eine Lagereinheit 6, ein Rahmenelement 7, einen Abtriebsflansch 8 und eine Grundplatte 9. Der Antrieb 3 ist über den Riemen 4 mit der Abtriebswelle 5 verbunden, um die Abtriebswelle 5 in eine Rotationsbewegung um eine Zentralachse Z zu versetzen. Die Abtriebswelle 5 ist dabei in der Lagereinheit 6 um die Zentralachse Z rotierbar gehalten. Der Abtriebsflansch 8 ist an einem oberen Ende der Abtriebswelle 5 angebracht und mit dem Rahmenelement 7 verbunden. Die Aufstellplatte 2 ist in vorliegender Ausführungsform am Abtriebsflansch 8 angebracht.
Vorzugsweise sind der Antrieb 3 und die Lagereinheit 6 an der Grundplatte 9 angebracht, insbesondere fest mit dieser verbunden, und bilden, zusammen mit der Aufstellplatte 2, eine Basiseinheit des Schüttel- und/oder Mischgeräts 1. Der Abtriebsflansch 8, die Abtriebswelle 5 und das Rahmenelement 7 sind vorzugsweise auswechselbar an bzw. in der Basiseinheit vorgesehen.
Die Aufstellplatte 2 umfasst eine nach oben weisende, d.h. von der Grundplatte 9 weg weisende, Oberseite, welche eine Aufstellfläche 2a bildet, auf der die Probe (in den Figuren nicht gezeigt) anordbar ist. Die Aufstellplatte 2 weist Befestigungselemente 11 (s. 1), beispielsweise Schrauben und/oder Ausnehmungen für Schrauben und/oder Magnete auf, um die Aufstellplatte 2 am Abtriebsflansch 8 und/oder dem Rahmenelement zu befestigen. Die Befestigungselemente 11 sind als lösbare Befestigungselemente ausgebildet. Somit kann die Aufstellplatte 2 an dem Laborgerät angebracht und von diesem gelöst bzw. aus diesem entnommen werden. Die Aufstellplatte 2 kann eine in den Figuren nicht gezeigte Halterung oder einen erhöht ausgebildeten Rand aufweisen, um ein Herunterfallen der darauf angeordneten Probe zu verhindern. In den Figuren ist die Aufstellplatte 2 als eine kreisförmige Platte dargestellt, sie kann jedoch auch eine von einer Kreisform abweichende Form aufweisen.
Der Antrieb 3 kann beispielsweise ein Rotationsantrieb sein, vorzugsweise ist er als ein Schrittmotor ausgebildet. In den Figuren ist der Antrieb 3 horizontal von der Zentralachse Z der Abtriebswelle 5 versetzt vorgesehen. Alternativ kann der Antrieb 3 auch unterhalb der Abtriebswelle 5 an der Grundplatte 9 angebracht sein, um eine vom Antrieb 3 aufgebrachte Antriebskraft unmittelbar, d.h. insbesondere ohne den Riemen 4, auf die Abtriebswelle 5 zu übertragen.
Die Lagereinheit 6 ist so ausgebildet, dass sie die Abtriebswelle 5, z.B. in einer zentralen Ausnehmung der Lagereinheit, aufnimmt, und zwar so, dass die Abtriebswelle 5 in einer bestimmungsgemäßen Betriebsposition gehalten wird. Insbesondere kann die bestimmungsgemäßen Betriebsposition so definiert sein, dass die Zentralachse Z der Abtriebswelle 5 im Wesentlichen senkrecht zu einer Ebene der Grundplatte 9 und/oder in vertikaler Richtung angeordnet ist. Weiter ist die Lagereinheit 6 so ausgebildet, dass die Abtriebswelle 5 um ihre Zentralachse Z rotierbar ist wenn sie in die Lagereinheit 6 eingesetzt ist. Hierfür kann die Lagereinheit beispielsweise ein oder mehrere Lager 20a, 20b aufweisen, z.B. Rillenkugellager, die in einem Gehäuse 20c der Lagereinheit vorgesehen sind (s. 6).
Wie in 6 gezeigt ist der Abtriebsflansch 8 in vorliegender Ausführungsform im Wesentlichen zylinderförmig mit einer Mittelachse M (Zylinderachse) ausgebildet. Er weist entlang der Mittelachse M von einem oberen Ende zu einem unteren Ende des Abtriebsflansches der Reihe nach einen ersten Zylinderabschnitt 8a, einen zweiten Zylinderabschnitt 8b und einen dritten Zylinderabschnitt 8c auf (s. 6). Ein Durchmesser des zweiten Zylinderabschnitts 8b ist größer als jeweilige Durchmesser des ersten und dritten Zylinderabschnitts 8a, 8c. Der erste Zylinderabschnitt 8a ist so ausgebildet, dass er sich durch eine zentrale Ausnehmung der Aufstellplatte 2 hindurch erstreckt (s. auch 1), sodass die Aufstellplatte 2 auf einem durch den zweiten Zylinderabschnitt 8b gebildeten Vorsprung aufliegt und an diesem befestigbar ist. Der dritte Zylinderabschnitt 8c ist zur Aufnahme in dem Rahmenelement 7 ausgebildet.
Durch den Abtriebsflansch 8 erstreckt sich von dessen oberen Ende zum unteren Ende entlang der Mittelachse M eine zentrale Ausnehmung 13, in die ein Befestigungselement 14, beispielsweise ein Stift oder eine Schraube, einbringbar ist zum Anbringen des Abtriebsflansches 8 an einer Bohrung 21, 22 (s. auch 4a) der Abtriebswelle 5, wie in 6 gezeigt. Die Mittelachse M des Abtriebsflansches 8 erstreckt sich durch einen Mittelpunkt der Aufstellplatte 2 bzw. der Aufstellfläche 2a und verläuft senkrecht zur Ebene der Aufstellfläche 2a wenn die Aufstellplatte 2 am Abtriebsflansch 8 befestigt ist (s. 6). Um die zentrale Ausnehmung 13 des Abtriebsflansches 8 radial herum angeordnet sind ein oder mehrere Lager, in 6 zwei Lager 19a, 19b, vorgesehen, welche eine Drehbewegung der Abtriebswelle 5 gegenüber dem Abtriebsflansch 8 erlauben. In axialer Richtung (d.h. entlang der Achsen Z, M) wird der Abtriebsflansch 8 durch das Befestigungselement 14 an der Abtriebswelle 5 gehalten.
Die Abtriebswelle 5 wird nachfolgend mit zusätzlichem Bezug auf 4a und 4b näher beschrieben. Die Abtriebswelle 5 erstreckt sich entlang ihrer Zentralachse Z von einem oberen Ende 5a zu einem unteren Ende 5b. Sie weist vom oberen Ende 5a zum unteren Ende 5b in Folge verschiedene Abschnitte 15, 16, 17 und 18 auf, welche jeweils im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet sind mit der Zentralachse Z als jeweilige Zylinderachse. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die Abschnitte 15-18 unterschiedliche Durchmesser senkrecht zur Zentralachse Z auf, wobei die Durchmesser der einzelnen Abschnitte 15-18 vom am oberen Ende 5a vorgesehenen Abschnitt 15 zum am unteren Ende 5b vorgesehenen Abschnitt 18 hin abnehmen. Somit ist die Abtriebswelle 5 von oben in die Lagereinheit 6 (s. 6) einbringbar. Vorzugsweise bildet der am oberen Ende 5a vorgesehene Abschnitt 15 einen Vorsprung, welcher einen Anschlag für die Abtriebswelle 5 in der Lagereinheit 6 bildet und somit in Richtung der Zentralachse Z eine Endposition der Abtriebswelle 5 in der Lagereineheit 6 definiert.
Die mittleren Abschnitte 16 und 17 der Abtriebswelle 5 können beispielsweise an Positionen von jeweiligen Lagern 20a, 20b (s. 6) der Lagereinheit 6 vorgesehen sein, wenn die Abtriebswelle 5 in die Lagereineheit 6 eingesetzt ist. Der am unteren Ende 5b der Abtriebswelle 5 vorgesehene Abschnitt 18 steht über einen weiteren, drehbar gelagerten Flansch 12 mit dem Riemen 4 in Verbindung, um die Abtriebswelle 5 bei Betrieb des Antriebs 3 in eine Rotationsbewegung um die Zentralachse Z zu versetzen.
Weiter weist die Abtriebswelle 5 in vorliegender Ausführungsform zwei Bohrungen 21, 22 auf, welche sich jeweils von dem oberen Ende 5a parallel zur Zentralachse Z in Richtung des unteren Endes 5b der Abtriebswelle 5 erstrecken (s. 4a und 6). Die Bohrungen 21, 22 sind jeweils dazu ausgebildet, einen Abschnitt des Befestigungselements 14, das zum Anbringen des Abtriebsflansches 8 an der Abtriebswelle 5 dient, darin aufzunehmen. Das Befestigungselement 14 ist wahlweise der Bohrung 21 oder an der Bohrung 22 anbringbar, d.h. die Bohrungen definieren unterschiedliche Anbringpositionen der Aufstellplatte 2. Jede der Bohrungen 21, 22 erstreckt sich parallel zur Zentralachse Z, ist jedoch nicht konzentrisch zur Abtriebswelle 5 vorgesehen, d.h. jeweilige Mittelpunkte C bzw. D, durch die sich die Mittelachse M des Abtriebsflansches 8 erstreckt, wenn dieser in der jeweiligen Bohrung 21, 22 an der Abtriebswelle angebracht ist, sind von der Zentralachse Z versetzt vorgesehen, wie in 4a und 6 gezeigt. Der Mittelpunkt C der Bohrung 21 ist in 4a um einen ersten Abstand d1 und der Mittelpunkt D der Bohrung 22 um einen zweiten Abstand d2 von der Zentralachse Z beabstandet, wobei d1 > d2. Dadurch wird eine Rotationsbewegung der Abtriebswelle 5 um deren Zentralachse Z exzentrisch auf den Abtriebsflansch 8 und auf die Aufstellplatte 2 übertragen, sodass diese eine kreisförmig oder oval oszillierende Bewegung (Orbital- bzw. Vibrationsbewegung) in einer Ebene senkrecht zur Zentralachse Z, vorzugsweise in einer horizontalen Ebene, ausführen. Ein Bewegungsradius der Orbital- bzw. Vibrationsbewegung ist dabei durch selektive Wahl einer der beiden Bohrungen 21, 22, d.h. die jeweilige Anbringposition, einstellbar.
Wenn der Abtriebsflansch 8 mittels dem Befestigungselement 14 an der Abtriebswelle 5 angebracht ist, kann wie in 6 gezeigt, ein Spalt zwischen dem Abtriebsflansch 8 und der Abtriebswelle 5 vorgesehen sein. Alternativ kann der Abtriebsflansch 8 die Abtriebswelle 5 auch kontaktieren oder auf dieser aufsitzen, sodass eine Oberfläche der Abtriebswelle 5 an ihrem oberen Ende 5a eine Kontaktfläche für den Abtriebsflansch 8 bildet (in den Figuren nicht gezeigt). Diese Kontaktfläche kann auch zum Anbringen des Abtriebsflansch 8 an der Abtriebswelle 5 dienen.
Nachfolgend wird mit Bezug auf 5 das Rahmenelement 7 näher beschrieben. Das Rahmenelement 7 weist eine Deckfläche 31, eine Bodenfläche 32 und vier die Deck- und Bodenfläche verbindende und im Wesentlichen in rechteckiger, insbesondere quadratischer, Rahmenform angeordnete Federelemente 23, 24, 25 und 26 auf. Das Rahmenelement 7 der vorliegenden Ausführungsform wird daher auch als Blattfederrahmen bezeichnet. Wenn das Rahmenelement 7 an dem Laborgerät 1 angebracht ist, sind die Deckfläche 31 und die Bodenfläche 32 im Wesentlichen senkrecht zur Zentralachse Z vorgesehen, d.h. im Wesentlichen horizontal ausgerichtet (s. 2, 3 und 6).
Die Deckfläche 31 weist eine, in vorliegender Ausführungsform kreisrunde, Öffnung 27 auf, die dazu ausgebildet ist, den dritten Zylinderabschnitt 8c des Abtriebsflansches 8 aufzunehmen (s. 6). Vorzugsweise ist die Öffnung 27 so ausgebildet, dass sie den dritten Zylinderabschnitt 8c des Abtriebsflansches 8 formschlüssig umschließt, d.h. die die Öffnung 31 umgebenden Bereiche der Deckfläche 31 den dritten Zylinderabschnitt 8c des Abtriebsflansches 8 berühren. Die Deckfläche 31 weist Befestigungselemente 27a auf, beispielsweise Schrauben und/oder Stifte und/oder Magneten, insbesondere in einem Bereich um die Öffnung 27 herum, die dazu ausgebildet sind, den Abtriebsflansch 8, beispielsweise an einer Unterseite eines durch den zweiten Zylinderabschnitt 8b gebildeten Vorsprungs (s. 6), an der Deckfläche 31 zu befestigen, vorzugsweise lösbar zu befestigen.
Die Bodenfläche 32 weist ebenfalls eine, in vorliegender Ausführungsform kreisrunde, Öffnung 28 auf, die dazu ausgebildet ist, um die Lagereinheit 6 herum vorgesehen zu sein (s. 6). Vorzugsweise ist ein Durchmesser der Öffnung 28 größer als ein Außendurchmesser der Lagereinheit 6, sodass ein die Lagereinheit 6 allseitig umgebender Spalt zwischen der Lagereinheit 6 und der Bodenfläche 32 vorgesehen ist. Mit anderen Worten ist die Bodenfläche 32 gegenüber der Lagereinheit 6 in gewissem Maß bewegbar vorgesehen.
Die Federelemente 23-26 sind in vorliegender Ausführungsform paarweise gegenüberliegend angeordnet, wobei die Federelemente 23 und 24 ein erstes gegenüberliegendes Paar bilden und die Federelemente 25 und 26 ein zweites gegenüberliegendes Paar. Die Federelemente 23-26 sind in vorliegender Ausführungsform jeweils als eine Blattfeder ausgebildet, bestehend aus einem im Wesentlichen länglich ausgebildeten, geraden Metallstreifen 23a, 24a, 25a, 26a, der an seinen beiden Enden in Bezug auf die Längserstreckung jeweilige Halterungen 23b, 23b', 24b, 24b', 25b, 25b', 26b, 26b' aufweist. Die Metallstreifen sind jeweils flexibel ausgebildet, d.h. erlauben eine Auslenkung quer zu ihrer Längserstreckung. Die Federelemente 23, 24 des ersten gegenüberliegenden Paares sind jeweils an einem Ende über die jeweilige Halterung 23b', 24b' mit der Grundplatte 9 des Laborgeräts 1 fest verbunden, in 2 beispielhaft für das Federelement 24 dargestellt, und am anderen Ende über die jeweilige Halterung 23b, 24b mit der Bodenfläche 32 des Rahmenelements 7 fest verbunden (s. 5). Somit ist die Bodenfläche 32 in eine Richtung senkrecht zur Zentralachse Z und senkrecht zur Längserstreckung der Federelemente 23, 24 des ersten gegenüberliegenden Paares bewegbar vorgesehen.
Die Federelemente 25, 26 des zweiten gegenüberliegenden Paares sind in 5 jeweils an einem Ende über die jeweilige Halterung 25b', 26b' mit der Bodenfläche 32 des Rahmenelements 7 fest verbunden und am anderen Ende über die jeweilige Halterung 25b, 26b mit der Deckfläche 31 des Rahmenelements 7 fest verbunden. In 3 ist dies beispielhaft für das Federelement 26 dargestellt. Somit ist die Deckfläche 31 gegenüber der Bodenfläche 32 in eine zweite Richtung senkrecht zur Zentralachse Z und senkrecht zur Längserstreckung der Federelemente 25, 26 des zweiten gegenüberliegenden Paares bewegbar vorgesehen. Insgesamt ergibt sich durch die beschriebene Ausgestaltung des Rahmenelements 7 eine Bewegbarkeit der den Abtriebsflansch 8 umschließenden Deckfläche 31 in einer Ebene senkrecht zur Zentralachse Z, insbesondere in einer horizontalen Ebene. Dadurch wird die oben erwähnte kreisförmig oder oval oszillierende Bewegung (Orbital- bzw. Vibrationsbewegung) des Abtriebsflansches 8 und der Aufstellplatte 2 in einer Ebene senkrecht zur Zentralachse Z ermöglicht.
Im Betrieb des Schüttel- und/oder Mischgeräts 1 der ersten Ausführungsform wird der Antrieb 3 in Betrieb gesetzt, um über den Riemen 4 und den Flansch 12 die Abtriebswelle 5 in eine Rotationsbewegung um die Zentralachse Z zu versetzen. Die Rotationsbewegung der Abtriebswelle 5 wird exzentrisch auf den Abtriebsflansch 8 übertragen und bewirkt so die oben erwähnte kreisförmig oder oval oszillierende Bewegung (Orbital- bzw. Vibrationsbewegung) des Abtriebsflansches 8 und der Aufstellplatte 2, auf welcher eine in den Figuren nicht gezeigte Probe angeordnet ist.
Durch die Befestigung des Abtriebsflansches 8 am Rahmenelement 7 bleibt die räumliche Orientierung des Abtriebsflansches 8 und der Aufstellplatte 2 erhalten, d.h. es erfolgt keine Rotation derselben um die Mittelachse M. Der Abtriebsflansch 8 und somit auch die Aufstellplatte 2 ist durch die im Wesentlichen horizontale Ausrichtung der Deckfläche 31 des Rahmenelements 7 und die Erstreckung der Bohrungen 21, 22 und des Befestigungselements 14 parallel zur Zentralachse Z im Wesentlichen horizontal, bzw. senkrecht zur Zentralachse Z, angeordnet, sodass die Aufstellplatte 2 im Betrieb des Schüttel- und/oder Mischgeräts 1 die Orbital- bzw. Vibrationsbewegung in der Ebene der Aufstellplatte, d.h. senkrecht zur Zentralachse Z, ausführt.
Eine Modularität des Schüttel- und/oder Mischgeräts 1 der ersten Ausführungsform ist bereits dadurch gegeben, dass der Abtriebsflansch 8 mit der Aufstellplatte 2 selektiv an einer der beiden Bohrungen 21, 22 anbringbar ist. Dadurch können Orbital- bzw. Vibrationsbewegung mit unterschiedlichen Radien bzw. Bewegungsamplituden erzielt werden.
Nachfolgend wir mit Bezug auf 7 bis 11 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Laborgeräts beschrieben. Das Laborgerät der zweiten Ausführungsform ist ebenfalls als ein Schüttel- und/oder Mischgerät 100 ausgebildet. Elemente des Schüttel- und/oder Mischgerät 100 der zweiten Ausführungsform, die identisch oder ähnlich zu Elementen der ersten Ausführungsform sind, sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und Ausführungen hierzu werden nicht im Detail wiederholt.
Insbesondere kann das Schüttel- und/oder Mischgerät 100 der zweiten Ausführungsform mit der Basiseinheit, also der Grundplatte 9, dem Antrieb 3 und der Lagereinheit 6, des oben beschriebenen Schüttel- und/oder Mischgeräts der ersten Ausführungsform, sowie dessen Aufstellplatte 2, bereitgestellt sein. Die Abtriebswelle 105, das Rahmenelement 107 und der Abtriebsflansch 108 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheiden sich von den jeweiligen Elementen der ersten Ausführungsform.
Die Abtriebswelle 105 gemäß der zweiten Ausführungsform wird nachfolgend mit Bezug auf 9a und 9b näher beschrieben. Ähnlich wie die Abtriebswelle der ersten Ausführungsform erstreckt sich die Abtriebswelle 105 der zweiten Ausführungsform entlang ihrer Zentralachse Z von einem oberen Ende 5a zu einem unteren Ende 5b und weist die oben beschriebenen Abschnitte 15, 16, 17 und 18 auf. Im Unterschied zur Abtriebswelle der ersten Ausführungsform weist die Abtriebswelle 105 an ihrem oberen Ende 5a einen zusätzlichen Endabschnitt 115 auf. Der Endabschnitt 115 weist am oberen Ende 5a eine Oberfläche 115a auf, die einen von 90° verschiedenen Winkel α mit der Zentralachse Z einschließt. Der Winkel α kann beispielsweise 85° betragen. Die Oberfläche 115a am oberen Ende 5a des Endabschnitts 115 dient vorzugsweise als eine Kontaktfläche, auf der der Abtriebsflansch 8 aufliegt und/oder an der er befestigbar ist.
Die Abtriebswelle 105 der zweiten Ausführungsform weist eine Bohrungen 121 auf, die sich vom oberen Ende 5a in Richtung des unteren Endes 5b der Abtriebswelle 105 erstrecken und dazu ausgebildet ist, das Befestigungselement 14 zum Anbringen des Abtriebsflansches 108 an der Abtriebswelle 105 aufzunehmen (s. 9a und 11). Die Bohrung 121 erstreckt sich nicht parallel zur Zentralachse Z, sondern bildet einen Winkel β mit der Zentralachse Z. Mit anderen Worten schneidet die Mittelachse M des Abtriebsflansches 108 die Zentralachse Z in einem zentralen Punkt E (s. 11), wobei die beiden Achsen Z und M den Winkel β einschließen. Vorzugsweise ist die Achse der Bohrung 121 so gewählt, dass die Mittelachse M des Abtriebsflansches 108 senkrecht zur Oberfläche 115a Endabschnitts 115 (Kontaktfläche) der Abtriebswelle 105 verläuft (s. 9b). Für den Fall α = 85° ist also vorzugsweise β = 5°. Durch den Winkel α der Oberfläche 115a und/oder den Winkel β der Bohrung 121 ist eine Anbringposition der Aufstellplatte 2 definiert. Mit anderen Worten ist die Ebene der Aufstellfläche 2a in der vorliegenden zweiten Ausführungsform um den Winkel β gegenüber der Horizontalen geneigt.
Dadurch wird eine Rotationsbewegung der Abtriebswelle 105 um deren Zentralachse Z als eine Taumelbewegung auf den Abtriebsflansch 108 und auf die Aufstellplatte 2 übertragen, bei der die Aufstellplatte 2 eine rotierende Kippbewegung um den zentralen Punkt E ausführt.
Der Abtriebsflansch 108 der zweiten Ausführungsform ist ähnlich dem Abtriebsflansch der ersten Ausführungsform ausgebildet, weist aber nur einen ersten Zylinderabschnitt 108a und einen zweiten Zylinderabschnitt 108b auf, wie in 11 gezeigt. Der erste Zylinderabschnitt 108a weist, analog zur ersten Ausführungsform, einen kleineren Durchmesser auf als der zweite Zylinderabschnitt 108b und ist dazu ausgebildet, sich durch die zentrale Ausnehmung der Aufstellplatte 2 zu erstrecken, sodass die Aufstellplatte 2 auf einem durch den zweiten Zylinderabschnitt 108b gebildeten Vorsprung aufliegt und an diesem befestigbar ist. Der zweite Zylinderabschnitt 108b kann, wie in 11 gezeigt, beispielsweise einen nach unten zunehmenden Durchmesser aufweisen oder einen konstanten Durchmesser aufweisen (in den Figuren nicht gezeigt), und ist dazu ausgebildet, schwenkbar an dem Rahmenelement 107 angebracht zu werden. Hierzu weist der zweite Zylinderabschnitt 108b in vorliegender Ausführungsform zwei sich in Umfangsrichtung gegenüberliegende Bohrungen 109 auf, welche sich jeweils von einer Außenoberfläche des zweiten Zylinderabschnitts 108b entlang einer gemeinsamen Bohrungsachse F in Richtung der Mittelachse M des Abtriebsflansches 108 erstrecken. Die Bohrungen 109 sind so ausgebildet, dass die Bohrungsachse F die Zentralachse Z der Abtriebswelle 105 und die Mittelachse M des Abtriebsflansches 108 im zentralen Punkt E schneidet (s. 11). Die Bohrungen 109 sind dazu ausgebildet, Stifte 110 des Rahmenelements 107 (s. 10) so aufzunehmen, dass die Stifte 110 in den Bohrungen 109 um die Bohrungsachse F drehbar gehalten sind.
Nachfolgend wird mit Bezug auf 10 das Rahmenelement 107 der zweiten Ausführungsform beschrieben. Das Rahmenelement 107 weist einen in vorliegender Ausführungsform im Wesentlichen runden, oder quadratisch mit abgerundeten Ecken, ausgebildeten Rahmen 111 mit einer zentralen Ausnehmung 112 auf, die so ausgebildet ist, dass der Rahmen 111 den zweiten Zylinderabschnitt 108b des Abtriebsflansches 108 umschließt ohne mit ihm in Kontakt zu sein wenn das Rahmenelement 107 am Laborgerät angebracht ist (s. 7, 8, 11). Mit anderen Worten ist eine umlaufende Innenfläche 111a des Rahmens 111, welche die zentrale Ausnehmung 112 begrenzt, in einem Abstand zum Abtriebsflansch 108 vorgesehen wenn das Rahmenelement 107 am Laborgerät angebracht ist.
Das Rahmenelement 107 weist die oben erwähnten zwei Stifte 110 auf, wobei die Stifte 110 an jeweils gegenüberliegenden Seiten der Innenfläche 111a vorgesehen sind und sich entlang einer gemeinsamen Achse H von der Innenfläche 111a in die zentrale Ausnehmung 112 hinein erstrecken. Die Stifte sind dazu ausgebildet, in den Bohrungen 109 des Abtriebsflansches 108 aufgenommen zu werden, wenn das Rahmenelement 107 am Laborgerät angebracht ist (s. 11). Wenn das Rahmenelement 107 am Laborgerät angebracht ist entspricht die Achse H der Stifte 110 somit der Bohrungsachse F der Bohrungen 109 des Abtriebsflansches 108.
An einer von der zentralen Ausnehmung 112 abgewandten Außenseite 111 b des Rahmens 111 sind an jeweils gegenüberliegenden Seiten des Rahmens 111 Halterungen 113 vorgesehen. Die Halterungen 113 sind an der Grundplatte 9 befestigbar (s .7, 8). Die Halterungen 113 sind schwenkbar mit dem Rahmen 111 verbunden, sodass der Rahmen 111 gegenüber den Halterungen 113 um eine Achse G verkippbar ist, wobei die Achse G senkrecht zur Achse H der Stifte 110 verläuft. Die Achse G der Halterungen 113 ist vorzugsweise senkrecht zur Zentralachse Z wenn das Rahmenelement 107 am Laborgerät angebracht ist. Vorzugsweise schneiden sich die Achse H der Stifte 110 und die Achse G der Halterungen 113 in einem gemeinsamen Punkt und verlaufen senkrecht zueinander. Mit anderen Worten sind die Halterungen vorzugsweise in Umfangsrichtung des Rahmens 107 um 90° zu den Stiften 110 versetzt.
Die schwenkbare Lagerung des Rahmens 111 in Bezug auf die Halterungen 113 erlaubt eine Wippbewegung des Rahmens um die Achse G, bei der der Rahmen 111 abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen um die Achse G verkippt wird. Das Rahmenelement 107 der vorliegenden zweiten Ausführungsform wird daher auch als ein Wipp-Rahmen bezeichnet.
An einer Oberseite 111 c des Rahmens 111, d.h. einer von der Grundplatte 9 abgewandten Seite wenn das Rahmenelement 107 an der Grundplatte 9 angebracht ist, sind Befestigungselemente in Form von Abstandsbolzen 114 vorgesehen. In vorliegender Ausführungsform umfasst das Rahmenelement 107 vier Abstandsbolzen 114, die in regelmäßigen Abständen und jeweils an Stellen zwischen den Stiften 110 und den Halterungen 113 an der Oberseite 111 c vorgesehen sind. Die Abstandsbolzen 114 erstrecken sich jeweils von der Oberseite 111c nach oben, d.h. von der Grundplatte 9 weg wenn das Rahmenelement 107 an der Grundplatte 9 angebracht ist. Die Abstandsbolzen 114 sind dazu ausgebildet, die Aufstellplatte 2 an dem Rahmenelement 107 zu befestigen. Die Abstandsbolzen 114 sind dabei so dimensioniert, dass sie sich nach oben entlang der Zentralachse Z über den ersten Zylinderabschnitt 108a des Abtriebsflansches 108 heraus erstrecken wenn die Abstandsbolzen 114 am Rahmenelement 107 angebracht sind (s. 12). Das Anbringen der Aufstellplatte 2 an den Abstandsbolzen definiert somit eine alternative Anbringposition der Aufstellplatte 2 am Laborgerät (s. 12). Die Abstandsbolzen sind lösbar mit dem Rahmen 111 verbunden. In der vorliegend beschriebenen Ausführungsform, bei der die Aufstellplatte 2 in eine Taumelbewegung versetzt wird, werden die Abstandsbolzen 114 nicht verwendet (s. 11, wo die Abstandsbolzen nicht am Rahmenelement 107 angebracht sind und die Aufstellplatte 2 am Abtriebsflansch 108 befestigt ist).
Im Betrieb des Schüttel- und/oder Mischgeräts 100 der zweiten Ausführungsform wird der Antrieb 3 in Betrieb gesetzt, um über den Riemen 4 und den Flansch 12 die Abtriebswelle 105 in eine Rotationsbewegung um die Zentralachse Z zu versetzen. Die Rotationsbewegung der Abtriebswelle 105 bewirkt die oben erwähnte rotierende Kippbewegung des Abtriebsflansches 108 und der Aufstellplatte 2, auf welcher eine in den Figuren nicht gezeigte Probe angeordnet ist, um den zentralen Punkt E (Taumelbewegung). Mit anderen Worten rotiert die Mittelachse M des Abtriebsflansches 108 bei dieser Bewegung um die Zentralachse Z. Durch die Befestigung des Abtriebsflansches 108 am Rahmenelement 107 mittels den Stiften 110 erfolgt keine Rotation des Abtriebsflansches 108 um die Mittelachse M. Zugleich wird durch die drehbare Lagerung der Stifte 110 in den Bohrungen 109 um die Bohrungsachse F und die Schwenkbarkeit des Rahmens 111 um die Achse G die Taumelbewegung des Abtriebsflansches 108 nicht behindert. Der Rahmen 111 wird dabei in eine Wipp-Bewegung um die Achse G versetzt.
Gemäß einer in 12 gezeigten Modifikation des Schüttel- und/oder Mischgeräts 100 der zweiten Ausführungsform wird die Aufstellplatte 2 nicht am Abtriebsflansch 108 als eine erste Anbringposition angebracht, sondern an den Abstandsbolzen 114 als eine zweite Anbringposition. Die Aufstellplatte 2 folgt daher nicht der Taumelbewegung des Abtriebsflansches 108, sondern der Wipp-Bewegung des Rahmens um die Achse G. In 12 verläuft die Achse G senkrecht zur Zeichnungsebene durch den Punkt E.
Eine Modularität des Schüttel- und/oder Mischgeräts 100 der zweiten Ausführungsform ist bereits dadurch gegeben, dass die Aufstellplatte 2 wahlweise am Abtriebsflansch 108 (erste Anbringposition) oder mittels der Abstandsbolzen 114 am Rahmenelement 107 (zweite Anbringposition) anbringbar ist. Dadurch kann der Benutzer wählen, ob die Aufstellplatte 2 im Betrieb des Laborgeräts in eine Taumelbewegung oder in eine Wipp-Bewegung versetzt werden soll.
Nachfolgend wir mit Bezug auf 13 bis 17 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Laborgeräts beschrieben. Das Laborgerät der dritten Ausführungsform ist ebenfalls als ein Schüttel- und/oder Mischgerät 200 ausgebildet. Elemente des Schüttel- und/oder Mischgerät 200 der dritten Ausführungsform, die identisch oder ähnlich zu Elementen der ersten und/oder zweiten Ausführungsform sind, sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und Ausführungen hierzu werden nicht im Detail wiederholt.
Insbesondere kann das Schüttel- und/oder Mischgerät 200 der dritten Ausführungsform mit der Basiseinheit, also der Grundplatte 9, dem Antrieb 3 und der Lagereinheit 6, des oben beschriebenen Schüttel- und/oder Mischgeräts der ersten und/oder zweiten Ausführungsform, sowie dessen Aufstellplatte 2, bereitgestellt sein (s. insbesondere 15). Die Abtriebswelle 205 und das Rahmenelement 207 gemäß der dritten Ausführungsform unterscheiden sich von den jeweiligen Elementen der ersten und/oder zweiten Ausführungsform. Insbesondere kann das Schüttel- und/oder Mischgerät 200 der dritten Ausführungsform ohne einen oben in Bezug auf die erste und/oder zweite Ausführungsform beschriebenen Abtriebsflansch bereitgestellt sein.
Die Abtriebswelle 205 gemäß der dritten Ausführungsform wird nachfolgend mit Bezug auf 16a, 16b und 16c näher beschrieben. Ähnlich wie die Abtriebswelle der ersten und/oder zweiten Ausführungsform erstreckt sich die Abtriebswelle 205 der dritten Ausführungsform entlang ihrer Zentralachse Z von einem oberen Ende 5a zu einem unteren Ende 5b und weist die oben beschriebenen Abschnitte 15, 16, 17 und 18 auf. Im Unterschied zur Abtriebswelle der ersten und/oder zweiten Ausführungsform weist die Abtriebswelle 205 an ihrem oberen Ende 5a einen zusätzlichen Übertragungsabschnitt 215 auf. Der Übertragungsabschnitt 215 ist in vorliegender Ausführungsform zylinderförmig ausgebildet und definiert eine Mittelachse M', die parallel zur Zentralachse Z und von dieser um einen Abstand d' versetzt vorgesehen ist.
Optional kann der Übertragungsabschnitt 215 eine Bohrung 221 zum Anbringen der Aufstellplatte 2 und/oder eines Abtriebsflansches aufweisen, welche Bohrung eine weitere Anbringposition der Aufstellplatte 2 definieren kann, insbesondere wenn das Schüttel- und/oder Mischgerät 200 ohne das Rahmenelement 207 verwendet wird (in den Figuren nicht gezeigt). Die optionale Bohrung 221 kann beispielsweise ähnlich wie die oben in Bezug auf die erste Ausführungsform beschriebene Bohrung 21, 22 ausgebildet sein, d.h. sich beispielsweise entlang der Mittelachse M' erstrecken und ein Mittelpunkte C' der Bohrung 221 kann auf der Mittelachse M' liegen (s. 16c), sodass die Mittelachse M' und/oder eine Mittelachse eines an der Abtriebswelle angebrachten Abtriebsflansches (in den Figuren nicht gezeigt) von der Zentralachse Z um den Abstand d' versetzt vorgesehen ist (s. 16c). Dabei kann eine freiliegende Oberfläche des Übertragungsabschnitts 215 senkrecht zur Mittelachse M' ausgebildet sein und als eine Kontaktfläche dienen, auf der ein Abtriebsflansch (nicht gezeigt) aufliegt und/oder an der er befestigbar ist (s. hierzu die Ausführungen in Bezug auf die erste Ausführungsform).
Durch die Beabstandung der Mittelachse M' des Übertragungsabschnitts 215 von der Zentralachse Z bewirkt eine Rotationsbewegung der Abtriebswelle 5 um die Zentralachse Z eine exzentrische Bewegung des Übertragungsabschnitts 215.
Nachfolgend wird mit Bezug auf 17 das Rahmenelement 207 der dritten Ausführungsform beschrieben. Das Rahmenelement 207 ist im Wesentlichen als ein entlang von Führungselementen verfahrbarer Schlitten ausgebildet. Im Detail ist der Schlitten durch eine Platte 211 gebildet, im vorliegenden Fall eine rechteckige Platte, die mittels Hülsen 210 entlang von Führungselementen in Form zweier sich parallel zueinander erstreckender Stäbe 208, 209 mit jeweiligen Längsachsen K1, K2 bewegbar vorgesehen ist, sodass die Platte 211 entlang der Richtung der Längsachsen K1, K2 verfahrbar vorgesehen ist. Die Stäbe 208, 209 sind an ihren Enden durch jeweilige Halterungen 213 an der Grundplatte 9 des Schüttel- und/oder Mischgeräts 200 anbringbar (s. 13-15). Die Halterungen 213 sind vorzugsweise an einer der Platte 211 entgegengesetzten Seiten der Stäbe 208, 209 vorgesehen und/oder erstrecken sich von den Stäben weg parallel zur Zentralachse Z wenn das Rahmenelement 207 am Laborgerät angebracht ist. Vorzugsweise ist die Richtung der Längsachsen K1, K2 der Stäbe 208, 209 senkrecht zur Zentralachse Z wenn das Rahmenelement 207 an der Grundplatte 9 angebracht ist.
Die Platte 211 weist eine länglich ausgebildete Ausnehmung 212 auf, deren Längsachse L sich senkrecht zur Richtung der Längsachsen K1, K2 der Stäbe 208, 209 erstreckt. Die Ausnehmung 212 ist zur Aufnahme des Übertragungsabschnitts 215 der Abtriebswelle 205 (s. 16a, 16b) ausgebildet und erlaubt eine Bewegung des Übertragungsabschnitts 215 in der Ausnehmung 212 entlang deren Längsachse L, sowie eine Rotation des Übertragungsabschnitts 215 um dessen Mittelachse M'.
An einer Oberseite 211 a der Platte 211, d.h. einer von der Grundplatte 9 abgewandten Seite wenn das Rahmenelement 207 an der Grundplatte 9 angebracht ist (s. 13-15), sind Befestigungselemente in Form von Abstandsbolzen 214 vorgesehen. In vorliegender Ausführungsform umfasst das Rahmenelement 207 vier Abstandsbolzen 214, die sich jeweils von der Oberseite 211 a der Platte 211 nach oben, d.h. von der Grundplatte 9 weg wenn das Rahmenelement 207 an der Grundplatte 9 angebracht ist, erstrecken. Die Abstandsbolzen 214 sind dazu ausgebildet, die Aufstellplatte 2 an dem Rahmenelement 207 zu befestigen und sind so dimensioniert, dass sie sich nach oben entlang der Zentralachse Z über den Übertragungsabschnitt 215 der Abtriebswelle 205 heraus erstrecken (s. 13-15).
Die Abstandsbolzen 214 können beispielsweise lösbar mit der Platte 211 verbunden sein. Vorzugsweise ist die Ebene der Aufstellfläche 2a der Aufstellplatte 2 senkrecht zur Mittelachse M' und zur Zentralachse Z vorgesehen wenn die Aufstellplatte 2 mittels der Abstandsbolzen 114 an dem Rahmenelement 207 angeracht ist.
Diese Ausgestaltung des Rahmenelements 207 bewirkt, dass die exzentrische Bewegung des Übertragungsabschnitts 215 der Abtriebswelle 205 bei Bewegung der Abtriebswelle um die Zentralachse Z auf eine oszillierende bzw. reziproke Bewegung der Platte 211 entlang der Richtung der Längsachsen K1, K2 der Stäbe 208, 209 übertragen wird. Ermöglicht wird diese Bewegung der Platte 211 entlang der Richtung der Längsachsen K1, K2 insbesondere dadurch, dass sich der Übertragungsabschnitt 215 der Abtriebswelle 205 ausschließlich entlang der Längsachse L der Ausnehmung 212 der Platte 211 bewegen kann, und die Platte 211 ausschließlich entlang der Richtung der Längsachsen K1, K2 der Stäbe 208, 209 verfahrbar ist. Das Rahmenelement 207 der vorliegenden dritten Ausführungsform wird daher auch als ein Reziprokrahmen bezeichnet. Durch die Rotation des Übertragungsabschnitts 215 um dessen Mittelachse M' in der Ausnehmung 212, sowie die Führung der Platte 211 entlang der Stäbe 208, 209 kann zudem eine Rotation der Platte 211 und somit der Aufstellplatte 2 um die Mittelachse M' oder die Zentralachse Z verhindert werden.
13 bis 15 zeigen Ansichten des Schüttel- und/oder Mischgeräts 200 mit angebrachtem Rahmenelement 207 und Aufstellplatte 2. Wie insbesondere in 13 zu erkennen ist, ist durch eine zentrale Ausnehmung der Aufstellplatte 2 ein Abschnitt der Platte 211 des Rahmenelements 207 mit der Ausnehmung 212 sichtbar, durch die sich der Übertragungsabschnitt 215 der Abtriebswelle 205 erstreckt (s. auch 15). Im Betrieb des Schüttel- und/oder Mischgeräts 200 der dritten Ausführungsform wird der Antrieb 3 in Betrieb gesetzt, um über den Riemen 4 und den Flansch 12 (in 13-15 nicht gezeigt) die Abtriebswelle 205 in eine Rotationsbewegung um die Zentralachse Z zu versetzen. Diese Rotationsbewegung der Abtriebswelle 205 bewirkt eine Bewegung der Aufstellplatte 2 und einer darauf angeordneten, in den Figuren nicht gezeigten, Probe in eine oszillierende Bewegung ausschließlich in der Richtung der Längsachsen K1, K2 der Stäbe 208, 209 ausführt.
Eine Modularität des Schüttel- und/oder Mischgeräts 200 der dritten Ausführungsform kann beispielsweise dadurch gegeben sein, dass die Aufstellplatte 2 wahlweise über die Abstandsbolzen 214 an der Platte 211 des Rahmenelements 207 angebracht ist (erste Anbringposition), oder optional an der Bohrung 221 des Übertragungsabschnitts 215 und/oder eines Abtriebsflansches (nicht gezeigt) anbringbar ist (zweite Anbringposition).
Die Modularität eines Laborgeräts, insbesondere eines Schüttel- und/oder Mischgeräts, kann weiter dadurch erhöht werden, dass Elemente der ersten, zweiten und/oder dritten Ausführungsform miteinander kombiniert werden. So kann beispielsweise ein modulares Laborgerät mit einer oben beschriebenen Basiseinheit und einer oben beschriebenen Aufstellplatte bereitgestellt sein, sowie den jeweiligen Abtriebswellen, Abtriebsflanschen und/oder Rahmenelementen der ersten und/oder zweiten und/oder dritten Ausführungsform. Ein Benutzer kann dann beispielsweise entscheiden, ob das Laborgerät mit der jeweiligen Abtriebswelle, dem Rahmenelement und optional dem Abtriebsflansch der ersten, zweiten oder dritten Ausführungsform betrieben wird. Weiter hat der Benutzer, wie oben beschrieben, zumindest bei der ersten und zweiten (optional auch der dritten) Ausführungsform die Wahl zwischen zwei verschiedene Anbringpositionen der Aufstellplatte. Dadurch können unterschiedliche Bewegungsarten zum Durchmischen einer Probe realisiert werden.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen des Schüttel- und/oder Mischgeräts sind als nicht einschränkende Beispiele zu verstehen. Die einzelnen Komponenten können auch anders realisiert sein, und insbesondere in ihrer Form von der oben beschriebenen Ausgestaltung abweichen.
Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform des Laborgeräts kann anstelle des als Blattfederrahmen ausgebildeten Rahmenelements auch jedes andere Rahmenelement verwendet werden, das dazu ausgebildet ist, den Abtriebsflansch so aufzunehmen, dass eine Rotation des Abtriebsflansches um dessen Mittelachse verhindert wird, zugleich jedoch die gewünschte Bewegung (Vibrations- bzw. Orbitalbewegung) in einer Ebene senkrecht zur Zentral- bzw. Mittelachse zu erlauben.
Entsprechend ist auch das Rahmenelement der zweiten und dritten Ausführungsform nicht auf die beschriebene Ausgestaltung beschränkt.
Bei dem oben beschriebenen Schüttel- und/oder Mischgeräten ist das Probenaufnahmeelement als eine Platte ausgebildet. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung sind jedoch auch andere als plattenförmig ausgebildete Probenaufnahmeelemente möglich, beispielsweise eine Halterung, in der die Probe stehend und/oder hängend aufgenommen ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Schüttel- und/oder Mischgeräte beschränkt, sondern kann auch auf andere Laborgeräte angewandt werden. Beispielsweise ist die Erfindung auch auf einen Magnetrührer, welcher zum Durchmischen einer Probe mittels einem in der Probe selbst angeordneten, magnetisch angetriebenem Rührstab ausgebildet ist, als Laborgerät anwendbar. Damit ist es beispielsweise möglich, zusätzlich oder alternativ zu einer Durchmischung der Probe mittels des Rührstabs eine Probe mittels den durch das erfindungsgemäße Laborgerät erzielbaren Bewegungsabläufen zu durchmischen.

Claims

Modulares Laborgerät, insbesondere Schüttel- und/oder Mischgerät (1, 100, 200), umfassend: ein Probenaufnahmeelement (2), das zur Aufnahme einer Probe ausgebildet ist, einen Antrieb (3), und zumindest ein Übertragungselement (5, 7, 8, 105, 107, 108, 205, 207), das eine Zentralachse (Z) aufweist und dazu ausgebildet ist, vom Antrieb (3) zu einer Rotationsbewegung um die Zentralachse (Z) angetrieben zu werden und diese Rotationsbewegung so auf das Probenaufnahmeelement (2) zu übertragen, dass dieses einen definierten Bewegungsablauf ausführt, wobei das Laborgerät zumindest ein erstes Übertragungselement und ein zweites Übertragungselement umfasst, wobei das erste und das zweite Übertragungselement selektiv und austauschbar in das Laborgerät (1, 100, 200) einsetzbar sind, und das erste Übertragungselement dazu ausgebildet ist, die Rotationsbewegung so auf das Probenaufnahmeelement (2) zu übertragen, dass das Probenaufnahmeelement einen ersten Bewegungsablauf ausführt, und das zweite Übertragungselement dazu ausgebildet ist, die Rotationsbewegung so auf das Probenaufnahmeelement (2) zu übertragen, dass das Probenaufnahmeelement einen zweiten Bewegungsablauf ausführt, der sich von dem ersten Bewegungsablauf unterscheidet, und/oder wobei das Laborgerät zumindest ein drittes Übertragungselement umfasst, das so ausgebildet ist, dass das Probenaufnahmeelement (2) in einer ersten Anbringposition und in einer von der ersten Anbringposition verschiedenen zweiten Anbringposition an dem dritten Übertragungselement anbringbar ist, und die Rotationsbewegung in der ersten Anbringposition so auf das Probenaufnahmeelement (2) zu übertragen, dass das Probenaufnahmeelement einen dritten Bewegungsablauf ausführt und in der zweiten Anbringposition so auf das Probenaufnahmeelement (2) zu übertragen, dass das Probenaufnahmeelement einen vierten Bewegungsablauf ausführt, der sich von dem dritten Bewegungsablauf unterscheidet.
Modulares Laborgerät nach Anspruch 1, wobei der erste und zweite Bewegungsablauf und/oder der dritte und vierte Bewegungsablauf jeweils einer aus der folgenden Gruppe von Bewegungsabläufen ist: - eine Bewegung ausschließlich in einer Ebene senkrecht zur Zentralachse (Z), - eine Bewegung, die ausschließlich Bewegungskomponenten parallel zur Zentralachse (Z) aufweist, - eine Bewegung, die sowohl eine Bewegungskomponenten parallel zur Zentralachse (Z) als auch eine Bewegungskomponenten senkrecht zur Zentralachse (Z) aufweist, und vorzugsweise jeweils einer der folgenden Gruppe von Bewegungsabläufen ist: - eine oszillierende Bewegung in ausschließlich einer Richtung (K1, K2) senkrecht zur Zentralachse (Z), - eine kreisförmig oder oval oszillierende Bewegung in einer Ebene senkrecht zur Zentralachse (Z) mit einem ersten Radius oder einem vom ersten Radius verschiedenen zweiten Radius, - eine Wipp-Bewegung, bei der das Probenaufnahmeelement abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen um eine Achse (G), vorzugsweise eine Achse senkrecht zur Zentralachse (Z), verkippt wird, - eine Taumelbewegung, bei der das Probenaufnahmeelement eine rotierende Kippbewegung um einen zentralen Punkt (E), vorzugsweise einem zentralen Punkt auf der Zentralachse (Z), ausführt.
Modulares Laborgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich das erste und das zweite Übertragungselement in einer Anbringposition des Probenaufnahmeelements (2) an dem jeweiligen Übertragungselement unterscheiden.
Modulares Laborgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter umfassend ein Befestigungselement (8, 13, 14, 21, 22, 108, 121, 221), das dazu ausgebildet ist, das Probenaufnahmeelement (2) in der jeweiligen Anbringposition am jeweiligen Übertragungselement anzubringen, wobei das Befestigungselement eine Mittelachse (M) aufweist, welche die Anbringposition definiert, und wobei die jeweilige Anbringposition durch eines der folgenden Merkmale definiert ist: - die Mittelachse (M) des Befestigungselements ist parallel zur Zentralachse (Z) und von dieser versetzt, insbesondere um einen ersten Abstand (d1) oder einen zweiten Abstand (d2) ungleich dem ersten Abstand, vorgesehen; - die Mittelachse (M) des Befestigungselements schneidet die Zentralachse (Z) in einem Winkel größer 0° und kleiner 90°, vorzugsweise in einem Winkel zwischen 2° und 10°, insbesondere 5°.
Modulares Laborgerät nach Anspruch 4, wobei das jeweilige Übertragungselement dazu ausgebildet ist, eine räumliche Orientierung des Probenaufnahmeelements (2) in Bezug auf die Mittelachse (M) des Befestigungselements beizubehalten, insbesondere eine Rotation des Probenaufnahmeelements um die Mittelachse (M) des Befestigungselements zu verhindern.
Modulares Laborgerät nach Anspruch 4 oder 5, wobei eine Ebene des Probenaufnahmeelements (2), insbesondere eine Ebene einer Aufstellfläche (2a) des Probenaufnahmeelements, senkrecht zur Mittelachse (M) des Befestigungselements vorgesehen ist.
Modulares Laborgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das jeweilige Übertragungselement eine Abtriebswelle (5, 105) umfasst, die sich über die Zentralachse (Z) von einem oberen Ende (5a) zu einem unteren Ende (5b) erstreckt, und die dazu ausgebildet ist, vom Antrieb (3) zu einer Rotationsbewegung um die Zentralachse (Z) angetrieben zu werden, wobei das Befestigungselement eine in der Abtriebswelle (5, 105) vorgesehene Bohrung (21, 22, 121) umfasst, welche sich vom oberen Ende (5a) in Richtung der Mittelachse (M) erstreckt, und/oder wobei die Abtriebswelle (5, 105) am oberen Ende (5a) eine Kontaktfläche (115a) zum Anbringen des Probenaufnahmeelements umfasst, und sich die Kontaktfläche (115a) senkrecht zur Mittelachse (M) des Befestigungselements erstreckt.
Modulares Laborgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das jeweilige Übertragungselement ein Rahmenelement (7, 107) umfasst, das dazu ausgebildet ist, eine Rotation des Probenaufnahmeelements um die Mittelachse (M) zu verhindern.
Modulares Laborgerät nach Anspruch 8, wobei das Rahmenelement (7) zumindest ein elastisches Element, insbesondere ein Federelement (23, 24, 25, 26), vorzugsweise eine Blattfeder, umfasst und dazu ausgebildet ist, eine Bewegung des Probenaufnahmeelements (2) in einer Ebene senkrecht zur Zentralachse (Z) zu erlauben, insbesondere eine kreisförmig oder oval oszillierende Bewegung in einer Ebene senkrecht zur Zentralachse (Z), und vorzugsweise eine Bewegung ausschließlich in dieser Ebene erlaubt.
Modulares Laborgerät nach Anspruch 8, wobei das Rahmenelement (107) einen Rahmen (111) umfasst, der um eine erste Achse (G) schwenkbar an dem Laborgerät angebracht ist, und wobei das Probenaufnahmeelement um eine zweite Achse (H, F) schwenkbar am Rahmen (111) anbringbar ist, wobei die erste Achse (G) und die zweite Achse (H, F) die Zentralachse (Z) in einem zentralen Punkt (E) schneiden.
Modulares Laborgerät nach Anspruch 10, wobei das Übertragungselement eine Abtriebswelle (105) umfasst, die dazu ausgebildet ist, vom Antrieb (3) zu einer Rotationsbewegung um die Zentralachse (Z) angetrieben zu werden, und einen Abtriebsflansch (108), der entlang der Mittelachse (M) des Befestigungselements, die die Zentralachse (Z) in einem Winkel größer 0° und kleiner 90° schneidet, einen oberen Abschnitt (108a) und einen unteren Abschnitt (108b) aufweist, wobei der untere Abschnitt (108b) an der Abtriebswelle (105) angebracht ist und der obere Abschnitt (108a) eine erste Anbringposition des Probenaufnahmelements (2) definiert, in der das Probenaufnahmelement (2) an dem oberen Abschnitt (108a) angebracht ist, und wobei das Rahmenelement (107) eine zweite Anbringposition des Probenaufnahmelements (2) definiert, in der das Probenaufnahmelement (2) an dem Rahmenelement (107) angebracht ist.
Modulares Laborgerät nach Anspruch 11, wobei das Übertragungselement so ausgebildet ist, dass das Probenaufnahmelement (2) im Betrieb des Laborgeräts eine Taumelbewegung um den zentralen Punkt (E) ausführt, wenn es in der ersten Anbringposition ist, und eine Wippgewegung um die erste Achse (G) ausführt, wenn es in der zweiten Anbringposition ist.
Modulares Laborgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Übertragungselement eine Abtriebswelle (205) umfasst, die sich entlang der Zentralachse (Z) von einem oberen Ende (5a) zu einem unteren Ende (5b) erstreckt und die dazu ausgebildet ist, vom Antrieb (3) zu einer Rotationsbewegung um die Zentralachse (Z) angetrieben zu werden, und wobei das Übertragungselement weiter ein Rahmenelement (207) umfasst, das dazu ausgebildet ist, die Bewegung der Abtriebswelle (205) um die Zentralachse (Z) so auf das Probenaufnahmeelement (2) zu übertragen, dass das Probenaufnahmeelement eine Bewegung ausschließlich in einer Ebene senkrecht zur Zentralachse (Z), insbesondere eine oszillierende Bewegung in ausschließlich einer Richtung (K1, K2) senkrecht zur Zentralachse (Z), ausführt.
Modulares Laborgerät nach Anspruch 13, wobei das Rahmenelement (207) einen Schlitten (210, 211) aufweist, und ein sich entlang einer ersten Achse (K1, K2) erstreckendes Führungselement (208, 209), an dem der Schlitten (210, 211) verfahrbar vorgesehen ist, und wobei der Schlitten (210, 211) eine länglich ausgebildete Ausnehmung (212) aufweist, deren Längsachse (L) sich quer, vorzugsweise senkrecht, zur ersten Achse (K1, K2) erstreckt, und wobei weiter bevorzugt die Abtriebswelle (205) an ihrem oberen Ende (5a) einen Übertragungsabschnitt (215) aufweist, der eine Mittelachse (M') definiert, die parallel zur Zentralachse (Z) und von dieser um einen Abstand (d') versetzt vorgesehen ist, und die Ausnehmung (212) des Schlittens zur Aufnahme des Übertragungsabschnitts (215) ausgebildet ist, so dass der Übertragungsabschnitt (215) in der Ausnehmung (212) entlang deren Längsachse (L) bewegbar vorgesehen ist, und/oder wobei vorzugsweise das Probenaufnahmeelement (2) an dem Schlitten anbringbar ist.
Modulares Laborgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, umfassend eine Grundplatte (9), an der der Antrieb (3) angeordnet ist, und eine Lagereinheit (6), die an der Grundplatte (9) angebracht ist und die so ausgebildet ist, dass das jeweilige Übertragungselement in die Lagereinheit (6) so einsetzbar ist, dass das Übertragungselement um die Zentralachse (Z) rotierbar in der Lagereinheit (6) gehalten ist und die Zentralachse (Z) vorzugsweise vertikal angeordnet ist und/oder senkrecht zu einer Ebene der Grundplatte (9) angeordnet ist, und das jeweilige Übertragungselement aus der Lagereinheit (6) entnehmbar ist, wobei vorzugsweise die Grundplatte (9), der Antrieb (3) und die Lagereinheit (6) eine Basiseinheit bilden, an der das jeweilige Übertragungselement selektiv anbringbar ist und/oder wobei vorzugsweise der Antrieb (3) von der Zentralachse (Z) versetzt vorgesehen und über einen Riemen (4) mit der Lagereinheit (6) verbunden ist.
Modulares Laborgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Probenaufnahmeelement als eine Aufstellplatte ausgebildet ist.
Rahmenelement (107) für ein Laborgerät, insbesondere ein Schüttel- und/oder Mischgerät (100), das ein Probenaufnahmeelement (2) zur Aufnahme einer Probe umfasst und einen Antrieb (3), wobei das Rahmenelement (107) einen Rahmen (111) und eine Halterung (113) zum Anbringen des Rahmenelements an dem Laborgerät umfasst, wobei der Rahmen (111) um eine erste Achse (G) schwenkbar mit der Halterung verbunden ist, und der Rahmen (111) dazu ausgebildet ist, das Probenaufnahmeelement (2) so aufzunehmen, dass das Probenaufnahmeelement (2) um eine zweite Achse (H) schwenkbar am Rahmen (111) vorgesehen ist, wobei sich die erste Achse (G) und die zweite Achse (H) in einem zentralen Punkt (E) schneiden.
Rahmenelement (107) nach Anspruch 17, wobei das Laborgerät eine Abtriebswelle (105) umfasst, die dazu ausgebildet ist, vom Antrieb (3) zu einer Rotationsbewegung um eine Zentralachse (Z) angetrieben zu werden, und einen Abtriebsflansch (108), der entlang einer Mittelachse (M), die die Zentralachse (Z) in einem Winkel größer 0° und kleiner 90° schneidet, einen oberen Abschnitt (108a) und einen unteren Abschnitt (108b) aufweist, wobei der untere Abschnitt (108b) an der Abtriebswelle (105) angebracht ist und der obere Abschnitt (108a) eine erste Anbringposition des Probenaufnahmelements (2) definiert, in der das Probenaufnahmelement (2) an dem oberen Abschnitt (108a) angebracht ist, wobei das Rahmenelement (107) eine zweite Anbringposition des Probenaufnahmelements (2) definiert, in der das Probenaufnahmelement (2) an dem Rahmenelement (107) angebracht ist.
Rahmenelement nach Anspruch 18, wobei das Rahmenelement (107) dazu ausgebildet ist, eine Rotation des Probenaufnahmeelements um die Mittelachse (M) des Abtriebflansches (108) zu verhindern und/oder wobei das Laborgerät so ausgebildet ist, dass das Probenaufnahmelement (2) im Betrieb des Laborgeräts eine Taumelbewegung um den zentralen Punkt (E) ausführt, wenn es in der ersten Anbringposition ist, und/oder wobei das Rahmenelement so ausgebildet ist, dass das Probenaufnahmelement (2) im Betrieb des Laborgeräts eine Wippgewegung um die erste Achse (G) ausführt, wenn es in der zweiten Anbringposition ist.