DE801544C

DE801544C - Centrifuge for separating particles or the like that are slurried in sample liquids

Info

Publication number: DE801544C
Application number: DEP41873D
Authority: DE
Inventors: Karl Oskar Lennar Silverstolpe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-06-15
Filing date: 1949-05-06
Publication date: 1951-01-11
Also published as: CH273127A; DK75348C; BE489298A; FR985625A; US2604261A; GB660492A; BE489291A

Description

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifuge zum Abscheiden von in Probeflüssigkeiten verschlämmten Teilchen oder Stoffen, z. B. Salzen, Zellen, Bakterien o. dgl., in medizinischen Proben. Eine derartige Zentrifuge besitzt in der Regel eine lotrechte Welle, die z. B. mittels eines elektrischen Motors mit regelbarer Drehzahl angetrieben wird, und eine gerade Anzahl Hülsen zum Halten der Röhren, in denen die ProbeflüssigkeitenThe present invention relates to a centrifuge for separating sample liquids muddy particles or substances, e.g. B. salts, cells, bacteria o. The like. In medical Rehearse. Such a centrifuge usually has a vertical shaft which, for. B. by means of a electric motor is driven with adjustable speed, and an even number of sleeves for Holding the tubes in which the sample liquids

ίο während des Zentrifugierens eingeschlossen sind, wobei die Hülsen in einer an der Welle befestigten horizontalen Scheibe, einem Armkreuz ο. dgl. beweglich angebracht sind, so daß die Röhren während des Zentrifugierens in radialer Richtung ausschlagen können.ίο are trapped during centrifugation, with the sleeves in a horizontal disc attached to the shaft, a spider ο. Like. Are movably attached so that the tubes can deflect in the radial direction during centrifugation.

Die bisher bekannten Konstruktionen einer derartiger Zentrifuge leiden jedoch an dem Übelstand, daß die Resultierende der Kräfte, die auf die Flüssigkeit in einer Röhre während der verschiedenen Phasen eines Zentrifugierungsvorganges wirken, d. h. während des Anlassens bis auf volle Drehzahl, während des Zentrifugierens bei dieser Drehzahl eine gewisse Zeitlang und während des Anhaltens unter Herabsetzung der Drehzahl bis auf Null, nicht die ganze Zeit über in die Längsrichtung der Röhre fällt, sondern in verschiedene Richtungen verschoben wird. Es setzen sich daher nicht alle Teilchen am Hoden der Röhre oder an ihrem Bodenverschluß ab; vielmehr sammelt sich ein Teil von ihnen auf der einen Seite unten in der Röhre. Bleibt die Zentrifuge stehen, so erhält die Resultierende eine andere Richtung, so daß Wallungen in der Flüssigkeit in der Röhre entstehen, wodurch ausgeschiedene Teilchen teilweise die Tendenz haben.The previously known constructions of such a centrifuge, however, suffer from the drawback that the resultant of the forces acting on the liquid in a tube during the different Phases of a centrifugation process act, d. H. during starting up to full Speed, while centrifuging at this speed for a certain time and during the Stopping while reducing the speed to zero, not all the time in the longitudinal direction the tube falls, but is shifted in different directions. So not all of them sit down Particles from the testicle of the tube or from its bottom plug; rather, a part of them on one side at the bottom of the tube. If the centrifuge stops, the resultant receives another direction, so that flushes arise in the liquid in the tube, thereby excreted Particles have the tendency.

wieder in der Flüssigkeit verschlämmt zu werden. Dies hat man durch Schrägstellen der Hülsen in der Scheibe oder dem Armkreuz zu überwinden versucht, so daß die Mündungen der Röhren beim Umlaufen der Zentrifuge vorn liegen; aber damit wird nur gewonnen, daß die Röhren eine zweckentsprechende Richtung während des Anlassens (der Beschleunigung) der Zentrifuge, nicht aber während des eigentlichen Zentrifugierens und während desto be slurried again in the liquid. This is done by tilting the sleeves in the Tried to overcome disc or spider, so that the mouths of the tubes when rotating the centrifuge are in front; but with this it is only gained that the tubes are appropriately designed Direction during the start-up (acceleration) of the centrifuge, but not during the actual centrifugation and during the

ίο Anhaftens (der Verzögerung) der Zentrifuge einnehmen, weshalb die Gefahr des Auftrübens bestehenbleibt. Den modernen, erhöhten Anforderungen an eine quantitative Zentrifugiermethode, z. B. beim Harnsediment u. dgl., wo es gilt, die Anzahl der pro Volumeneinheit Flüssigkeit verschlammten Teilchen zu bestimmen, wird somit auch eine Zentrifuge mit schräggestellten Hülsen nicht gerecht.ίο sticking (delaying) the centrifuge ingest, therefore there is still a risk of cloudiness. The modern, increased requirements a quantitative centrifugation method, e.g. B. in urine sediment and the like, where it applies that The number of particles silted up per unit volume of liquid is thus determined even a centrifuge with inclined sleeves does not do it justice.

Diesen Anforderungen entspricht indessen die Zentrifuge gemäß vorliegender Erfindung, die eine vollständig automatische Einstellung der Röhren und ihrer Hülsen während der verschiedenen Phasen des Zentrifugierens gestattet und im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß paarweise diametral zueinander angeordnete Hülsen an der mit der lotrechten Triebwelle der Zentrifuge verbundenen horizontalen Scheibe o. dgl. in derartiger Weise befestigt sind, z. B. mit Hilfe eines Kardan- oder Kugelgelenkes, daß die Hülsen während der verschiedenen Phasen des Zentrifugierens sich in die Richtung der Resultierenden der in jedem Augenblick auf die jeweilige Hülse mit gefüllter Röhre wirkenden Kräfte frei einstellen können, unabhängig davon, ob die Geschwindigkeit der Zentrifuge hoch oder niedrig ist.However, the centrifuge according to the present invention, the one fully automatic adjustment of the tubes and their sleeves during the various phases Permitted centrifugation and is essentially characterized in that in pairs diametrically mutually arranged sleeves on the one connected to the vertical drive shaft of the centrifuge horizontal disc o. The like. Are attached in such a way, z. B. with the help of a cardan or Ball joint that the sleeves during the different phases of centrifugation into the Direction of the resultant of the at each moment on the respective sleeve with filled tube acting forces can freely adjust, regardless of whether the speed of the centrifuge is high or low.

Die Zentrifuge gemäß der Erfindung weist außerdem den Vorteil auf, daß die Hülsen bei schneller Beschleunigung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung ausschwingen, wodurch die Beanspruchung der in die Hülsen eingesetzten Glasproberöhren erheblich herabgesetzt wird, so daß die Gefahr eines Zerbrechens der Glasröhren wesentlich vermindert ist.The centrifuge according to the invention also has the advantage that the sleeves at faster Swing out acceleration opposite to the direction of movement, reducing the stress the glass sample tubes used in the sleeves is significantly reduced, so that the risk of a Breaking of the glass tubes is significantly reduced.

Auf der Zeichnung sind schematisch verschiedene Ausführungsformen der Zentrifuge nach der Erfindung dargestellt.Various embodiments of the centrifuge according to the invention are schematically shown in the drawing shown.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen Kardangelenkaufhängungen der Hülsen, während die Fig. 5 und 6 eine Kugelgelenkaufhängung der Hülsen veranschauliehen. 1 to 4 show universal joint suspensions of the sleeves, while FIGS. 5 and 6 show a Illustrate the ball joint suspension of the sleeves.

Fig. ι bis 3 zeigen im Grundriß drei Hülsenaufhängungen mit doppelten Ringen, die in verschiedenen Winkeln zu einer Linie zwischen der Mittellinie der Triebwelle und dem Zentrum der IFig. 1 to 3 show three sleeve suspensions in plan with double rings at different angles to a line between the center line of the drive shaft and the center of the I.

Hülse angeordnet sind. Fig. 4 zeigt die Hülsenauf- I hängung nach Fig. 1 in einem Längsschnitt. Fig. 5 -_t zeigt die Hülsenaufhängung im Querschnitt und Fig. 6 im Grundriß.Sleeve are arranged. FIG. 4 shows the sleeve suspension according to FIG. 1 in a longitudinal section. Fig. 5 - _t shows the sleeve suspension in cross section and Fig. 6 in plan.

In den Fig. 1 bis 4 bezeichnen 1 die lotrechte Triebwelle der Zentrifuge und 2 die Hülse zur Aufnahme einer Proberöhre oder einer Mehrzahl solcher Röhren, in die die zu zentrifugierende Flüssigkeit gefüllt ist. Die Hülse 2 ist in einen inneren Ring 4 eingesetzt, der mit zwei diametral zueinander angebrachten Zapfen 6 und 7 versehen ist, die in einem äußeren Ring 5 gelagert sind, so daß der Ring 4 mit den Zapfen 6 und 7 frei im Ring 5 schwingen kann. Der Ring 5 ist seinerseits mit zwei diametral zueinander angeordneten Zapfen 8 und 9 versehen, die in einer an der Triebwelle 1 befestigten Scheibe oder einem Armkreuz 3 gelagert sind, so daß der Ring 5 mit den Zapfen 8 und 9 frei in der Scheibe 3 schwingen kann. Die Zapfen 6 und 7 bzw. 8 und 9 sind zweckmäßig derartig plaziert, daß ihre Mittellinien sich unter rechten Winkeln schneiden, wobei eine dieser beiden Linien radial zur Triebwellenmitte verläuft. An Stelle von rechten Winkeln kann man jedoch auch andere Winkel bis herab zu 45⁰ oder weniger wählen. Vorteilhafterweise werden die Zapfen derart angeordnet, daß die beiden Mittellinien denselben Winkel mit der Verbindungslinie zwischen der Mitte der Ringe und der Hülse und der Mitte der Triebwelle bilden, so daß die Mittellinie der Zapfen 6 und 7 einen Winkel von o° bis 90⁰ und die andere Mittellinie einen Winkel von 90⁰ bis o° mit der genannten Verbindungslinie bilden. In Fig. 1 ist der erstgenannte Winkel o° und der andere Winkel 90⁰, in Fig. 2 sind die Winkel 90⁰ bzw. o°, und in Fig. 3 sind beide Winkel 45⁰, obwohl, wie erwähnt, auch andere Winkel benutzt werden können.In FIGS. 1 to 4, 1 denotes the vertical drive shaft of the centrifuge and 2 denotes the sleeve for receiving a sample tube or a plurality of such tubes into which the liquid to be centrifuged is filled. The sleeve 2 is inserted into an inner ring 4 which is provided with two pins 6 and 7 which are attached diametrically to one another and which are mounted in an outer ring 5 so that the ring 4 with the pins 6 and 7 can swing freely in the ring 5 . The ring 5 is in turn provided with two diametrically opposed pins 8 and 9, which are mounted in a disk or a spider 3 attached to the drive shaft 1, so that the ring 5 with the pins 8 and 9 can swing freely in the disk 3 . The pins 6 and 7 or 8 and 9 are expediently placed in such a way that their center lines intersect at right angles, one of these two lines running radially to the center of the drive shaft. Instead of right angles, however, other angles down to 45 ⁰ or less can also be selected. Advantageously, the pins are arranged in such a way that the two center lines form the same angle with the connecting line between the center of the rings and the sleeve and the center of the drive shaft, so that the center line of the pins 6 and 7 form an angle of ⁰ ° to 90 ° and the other center line form an angle of 90 ^{° to 0} ° with the said connecting line. In Fig. 1, the first-mentioned angle o ° and the other angle 90 ⁰ in FIG. 2, the angle 90 ⁰ and o °, and in Fig. 3 are both ⁰ angle 45, although, as mentioned, other angles can be used.

Beim Zentrifugieren mit voller Geschwindigkeit sollen die Hülsen 2 mit den Proberöhren zweckmäßig horizontale Lagen einnehmen, was jedoch bei der Ausführung nach Fig. 2 nicht möglich ist, bei der die Scheibe 3 die Hülsen daran hindert, die vollständig horizontale Lage zu erreichen. Um zu verhindern, daß die Hülsen über die horizontale Lage hinausschwingen, wird der Ring, der die Bewegung der Hülsen in den durch die Mittellinie der Triebwelle gehenden Ebenen regelt, oder ein anderer Teil der Zentrifuge, z. B. die Scheibe bzw. das Armkreuz, mit einem Anschlag 10, z. B. in Form eines Absatzes, Zapfens o. dgl., versehen, der den genannten Ring daran hindert, größere Ausschlage als 90⁰ aufwärts zu machen. Ein ähnlicher Anschlag 11, der die Hülse daran hindert, beim Anhalten der Zentrifuge mehr als bis zur Ausgangslage, z. B. der lotrecht abwärts gerichteten Lage, zurückzuschwingen, wird zweckmäßig an irgendeinem anderen Teil der Zentrifuge, z. B. am Ring 5 oder an der Scheibe 3, angebracht. Der Ring, der es der Hülse ermöglicht, eine solche Lage einzunehmen, daß ihre Mittellinie einen Winkel mit der Vertikalebene durch die Mittellinie A-A der Triebwelle und den Mittelpunkt B der Hülse bildet, ist auch zweckmäßig mit Vorrichtungen, z. B. Anschlägen 12 und 13, in Form von Absätzen, Zapfen o. dgl. versehen, die an dem genannten Ring oder einem anderen Teil der Zentrifuge angeordnet sind und die verhindern, daß der letztgenannte Winkel mehr als eine gewisse Größe, z. B. 30⁰ bis 45°, in einer der beiden Richtungen erreicht, und somit den Ausschlag der Hülsen nach der Seite zu beim Anlassen und Anhalten der Zentrifuge begrenzen. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, die Zapfen desWhen centrifuging at full speed, the sleeves 2 with the sample tubes should expediently assume horizontal positions, but this is not possible in the embodiment according to FIG. 2, in which the disc 3 prevents the sleeves from reaching the completely horizontal position. To prevent the sleeves from swinging beyond the horizontal position, the ring that controls the movement of the sleeves in the planes passing through the center line of the drive shaft, or another part of the centrifuge, e.g. B. the disc or the spider, with a stop 10, z. B. in the form of a paragraph, pin o. The like., Which prevents the said ring from making deflections greater than 90 ⁰ upwards. A similar stop 11, which prevents the sleeve from moving when the centrifuge is stopped more than up to the starting position, e.g. B. the vertically downward position to swing back is expedient to any other part of the centrifuge, for. B. on the ring 5 or on the disc 3, attached. The ring, which allows the sleeve to assume such a position that its center line forms an angle with the vertical plane through the center line AA of the drive shaft and the center B of the sleeve, is also useful with devices such. B. stops 12 and 13, in the form of paragraphs, pegs o. B. 30 ⁰ to 45 °, reached in one of the two directions, and thus limit the deflection of the sleeves to the side when starting and stopping the centrifuge. In general, it is convenient to use the tenons of the

Claims

Ring, which allows the sleeve to move sideways, is quite hard in the bearing openings so that the sleeve does not move too quickly in these directions.

In the embodiment according to FIGS. 5 and 6, each sleeve is mounted in a ball joint, which consists of a spherical holder 14 for the sleeve, which is movably mounted in a spherical shell 15 mounted in the disk 3 or connected to it. In order to enable larger deflections of the holder 14 and the sleeve 2, the shell 15 is expediently provided with recesses 10 both above and below. In this embodiment, however, the deflections of the sleeve in various directions are quite limited. So that the sleeve can swing out in a completely horizontal position, it is therefore advisable to provide the shell 15 with a recess 17 which is directed radially outward with respect to the line AA. I) the angle of this recess can be adapted to the various deflections in different directions that the sleeve should be able to carry out during the different phases of centrifugation.

But it is limited by the fact that the shell 15 has a sufficient bearing surface for receiving the must have forces acting on the 1 sleeve holder. The angular opening, which is up to 10 ', 15 °, 20.

² 5 °, 3 °° in each direction depends on the ratio of the diameter of the sleeve to the diameter of the ball holder. In this embodiment, too, the holder should be fitted fairly hard into the bowl so that the sleeve does not swing out too quickly in the different directions during the different phases of centrifugation.

Several sample tubes, usually up to three, can be inserted into the sleeve by means of inserts of a known type used and centrifuged at the same time. Here it is clear that 1 is the same in every Linz case Sleeves, same suspension devices for these, same lens inserts and the same number of sample tubes applied with equal amounts of fluid in each pod in diametrical relationship to one another must be so that the centrifuge is balanced during centrifugation. At the It is of course most expedient if the sleeves, inserts, etc. are on each side of the disc or the spider have the same weight. Ks has proven convenient, the mass to keep the actual suspension device for the sleeve as small as possible and the sleeve a to give a relatively large mass and thus a relatively large weight. This is how you achieve. that when the centrifuge decelerates, the sleeve with the tube or tubes one layer behind in front at an oblique angle (e.g. 15th of a few degrees), which is essential for the reduction contributes to cloudiness while the centrifuge is stopped.

The invention is not bound to the described and illustrated embodiments; much more these can be changed in various ways and ways without departing from the scope of the invention To exceed. For example, the center of the ring 4 and the center of the Ring 5 do not coincide, but can be at different heights along the center line of the sleeve 2 lie if z. B. one ring or both rings are bow-shaped.

PΛ T I ·: N T A N S P R CCIIK:

ι. Centrifuge for the separation of sample liquids muddy particles and the like, which consist of a vertical drive shaft with one on it attached horizontal disc, a cross or the like. And an even number in this or this movably mounted sleeves for sample tubes for the liquids to be treated consists, characterized in that arranged in pairs diametrically to each other Sleeves (2) on the horizontal connected to the vertical drive shaft (1) of the centrifuge Disc (3) or the like. Are fixed in such a way that the sleeves during the various The phases of centrifugation move in the direction of the resultant of each moment the respective sleeve with filled test tube or filled J'rootubes acting forces can freely adjust.

2. Centrifuge according to claim 1, characterized in that the sleeve (2) in an inner ring (4; is mounted, which with two opposite the center point (B) of the ring diametrically arranged pins (6, 7) in an outer concentric ring is suspended (5) in turn with two relative to the center (B) of the outer ring diametrically opposed arranged pins (S, 9) in the disc (3;. is suspended, the through the center lines of the pins (6, 7) of the inner ring (4) going line in the ring plane an angle of ⁰ ° to 90 0 with the connecting line between the center line (AA) of the drive shaft (1) and the center (B) of the inner ring (4) and that through the center lines the pin (8, 9) of the outer ring (5) going line forms an angle of 90 ° to 0 ° with said connecting line.

3. Centrifuge according to claim 1 or 2, characterized in that the sleeve (2) is mounted in a ring (4) in two points (6, 7) on one and the same radius through the center line (AA) of the Drive shaft (i) are suspended in a second ring (5), which in turn is suspended in the disc (3) at two points (S, 9) which are at the same radial distance from said center line.

4. Centrifuge according to claim 1 or 2, characterized in that the sleeve (2) is mounted in a ring (4) which in two points (6, 7) with the same radial distance from the center line (AA) of the drive shaft (1 ) is suspended in a second ring (5), the

in turn in two points {8, 9), which lie on one and the same radius through the said center line and at the same distance from the center (B) of the second ring, is suspended in the disc (3).

5. Centrifuge according to claim 2, 3 or 4, characterized in that one or more lugs, pins or other stops (12, 13) on that ring (5 or 4), the movement of the sleeve at an angle to the vertical plane through the Center line (AA) of the drive shaft (1) and the center (B) of the sleeve, or at another part of the centrifuge, for. B. on the disc (3), are attached, | to the said angular movement of the sleeve! limit.

6. Centrifuge according to claim 2, 3, 4 or 5, characterized in that one or more lugs, pins or other stops (10, 11) on that ring (4 or 5) which the movement of the sleeve in the vertical plane through the Center line (AA) of the drive shaft (1) and the center (B) of the sleeve, or at another part of the centrifuge, for. B. on the disc (3), are attached to prevent the sleeve from moving in the said vertical plane over the horizontal position or swing back when the centrifuge is stopped over the downward vertical position.

7. Centrifuge according to claim 1, characterized in that that the sleeve (2) is mounted in a spherical holder (14) which is shown in a spherical shell (15) attached to the disc (3) or connected to it is stored, which is expediently provided with recesses (16) on the top and bottom, to allow larger movements of the sleeve.

8. Centrifuge according to claim 7, characterized in that the spherical shell (15) has such a matched, outwardly directed recess (17) that the holder (14) with the sleeve extends at an angle of 0.0 ⁰ in the vertical plane the center line (AA) of the drive shaft (1) and the center (B) of the sleeve and at a certain angle, e.g. B. io °, 15 °, 2o °, 25 ⁰ , 30 ⁰ , can move relative to the aforementioned vertical plane during the acceleration and deceleration of the centrifuge.

9. Centrifuge according to one of claims 1 to S, characterized in that the mass the actual suspension device (5 to 13 or 14) for the sleeve as little as possible is chosen, while the actual sleeve has a relatively large mass.

1 sheet of drawings

3100 1.513100 1.51