EP0994753B1

EP0994753B1 - Steuerungseinrichtung für eine laborzentrifuge

Info

Publication number: EP0994753B1
Application number: EP97919042A
Authority: EP
Inventors: Eckhard Tödteberg; Michael Bender
Original assignee: Sigma Laborzentrifugen GmbH
Current assignee: Sigma Laborzentrifugen GmbH
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-09-07
Publication date: 2002-02-20
Anticipated expiration: 2017-09-07
Also published as: US6879262B1; WO1999002270A1; DE59706465D1; JP2000512212A; EP0994753A1; DE29712121U1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerungseinrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Laborzentrifugen werden unter anderem im medizinisch-pharmazeutischen Bereich zur Behandlung von Stoffgemischen durch Zentrifugation verwendet, gegebenenfalls nach Maßgabe einer bestimmten Behandlungsdauer und eines bestimmten Temperaturverlaufs. Sie bestehen im wesentlichen aus einem durch einen Deckel verschließbaren Gehäuse, innerhalb welchem ein auswechselbarer Rotor angeordnet ist, dessen peripherer Bereich zur ebenfalls auswechselbaren Aufnahme von Gefäßen eingerichtet ist. in welche die zu behandelnden Stoffgemische aufgenommen werden. Der Rotor steht mit einem Elektroantrieb in Verbindung und es ist das Gesamtsystem, bestehend aus Rotor und Elektromotor innerhalb des Gehäuse schwingfähig angeordnet.

In Abhängigkeit von dem eingesetzten Rotor sowie den in diesen eingesetzten Gefäßen bestehen unterschiedliche Höchstdrehzahlen, deren Einhaltung beim Betrieb der Zentrifuge überwacht werden muß. In Abhängigkeit ferner von den zu behandelnden Stoffgemischen bestehen weitere Anforderungen beispielsweise hinsichtlich der Behandlungsdauer und der Behandlungstemperatur, welche gleichermaßen einer Überwachung bedürfen. Demzufolge werden jeweils rotor-, gefäß- und stoffgemischspezifische Daten in entsprechende Speichermedien der Steuerungseinrichtung der Laborzentrifuge eingegeben, woraus sich nach Maßgabe des absoluten Umfangs der einzugebenden Daten bzw. der zu aktivierenden oder auch zu inaktivierenden Steuerfunktionen aufwendige Einstellvorgänge ergeben, die ein entsprechend eingerichtetes Bedienfeld der Steuerungseinrichtung erforderlich machen. Dies ist demzufolge durch eine Vielzahl von Schalteinrichtungen gekennzeichnet.

Ebenfalls nach Maßgabe der Komplexität der in diesem Zusammenhang erforderlichen Schalt- und Eingabevorrichtungen für Daten und Funktionen gestaltet sich die Bedienung einer Laborzentrifuge, insbesondere deren Umstellung z.B. auf ein anderes Behandlungsprogramm vergleichsweise kompliziert, wobei Fehlbedienungen nicht ausgeschlossen werden können.

Eine zur Verwendung bei einer Laborzentrifuge bestimmte gattungsgemäße Steuerungseinrichtung ist beispielsweise aus der EP 0 344 453 A2 bekannt. Diese ist als Mikrorechner ausgebildet, der mit einem Anzeigefeld und einer Eingabetastatur sowie weiteren Funktionstasten versehen ist, über welche Betriebsparameter, Programmabläufe usw. vorgegeben und in einer rechnerinternen Speichervorrichtung zwecks Steuerung des Betriebsablaufs gespeichert werden können. Das Anzeigefeld ist zur Anzeige unterschiedlicher Betriebsfunktionen, insbesondere zur Visualisierung eingegebener Schaltvorgänge eingerichtet. Wesentlich ist hierbei, daß zum Aufrufen sowie zur Veränderung des Betriebsablaufs der Laborzentrifuge, nämlich zwecks Anpassung an unterschiedliche zu behandelnde Stoffe Bedienvorgänge anfallen, die eine Betätigung von relativ zahlreichen Funktionstasten erforderlich machen, welches die Gefahr von Fehlbedienungen mit sich bringt und in jedem Fall eine relativ aufwendige Einarbeitung für den Bediener mit sich bringt, um die häufig komplexen Einstellvorgänge sicher zu beherrschen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine für eine Laborzentrifuge bestimmte Betätigungseinrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dahingehend auszugestalten, daß deren Bedienung gegenüber dem dargelegten Stand der Technik vereinfacht, schneller, fehlerfrei und insbesondere mehrsprachig durchführbar ist. Gelöst ist diese Aufgabe bei einer solchen Steuerungseinrichtung durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.

Erfindungswesentlich ist hiernach, daß zur Einstellung sämtlicher Betriebsparameter und Steuerfunktionen ein einziger Steuerschalter vorgesehen ist, der zur Ausführung wenigstens zweier, voneinander unabhängiger Schaltbewegungen eingerichtet ist und der zur Bedienung wenigstens einer Menükonfiguration des Anzeigefelds des Bedienfelds eingerichtet ist. Das Menüfeld ist in an sich bekannter Weise in Schaltfelder unterteilt, die mittels des Steuerschalters individuell anwählbar und aktivierbar bzw. inaktivierbar sind, wobei in Verbindung mit einer entsprechend eingerichteten Klartextführung des Menüs die Einstellung von Betriebsparametern und Steuerfunktionen aus sich selbst heraus verständlich ist und insbesondere keine komplizierten und langwierigen Anweisungen erforderlich sind. Die Schaltbewegungen können beispielsweise derart eingerichtet sein, daß die eine Schaltbewegung für Wähl- und Einstellvorgänge und die andere Schaltbewegung zum Wechseln bzw. zum Bestätigen der jeweiligen Schaltfunktion eingerichtet ist. Indem das Anzeigefeld jede Schaltbewegung visuell unmittelbar verdeutlicht, ist für den jeweiligen Nutzer Erfolg oder Mißerfolg von Schaltbewegungen ohne weiteres erkennbar, so daß auf diesem Wege auch ein Beitrag zur Vermeidung von Fehlbedienungen geleistet worden ist. Als Steuerschalter kommt grundsätzlich jeder Schalter in Betracht, der zur Ausführung von wenigstens zwei voneinander unabhängigen Schaltbewegungen eingerichtet ist, deren steuerungstechnische Umsetzung in nachgeordneten Schaltkreisen erfolgt. Der Steuerschalter ist erfindungsgemäß einer solcher Schalter, der einerseits um seine Achse drehbar ist und der gleichzeitig in Richtung seiner Achse verschiebbar ist. Vorzugsweise ist die genannte Drehbewegung eine inkrementale bzw. digitalisierte Drehbewegung, so daß jedem Drehschritt eine wählbare Parameteränderung zugeordnet werden kann. Die Zuordnung von Schaltfunktionen zu diesen beiden Schaltbewegungen ist jedoch willkürlich und kann nach Zweckmäßigkeitsgesichtspunkten vorgenommen werden. Erfindungsgemäß steht die Zuordnung von Schaltbewegungen und Schaltfunktionen mit einer Menüführung in Verbindung. So wird die eine der beiden Schaltbewegungen grundsätzlich für Wählbewegungen, d.h. zum Anwählen eines bestimmten Schaltfeldes des Menüs benutzt, wohingegen die andere Schaltbewegung zur Bestätigung oder Quittierung des gewählten Schaltfeldes bzw. des hier eingestellten Parameterwertes benutzt werden kann. Die Auslösung der letztgenannten Schaltbewegung kann gleichzeitig dazu benutzt werden, die Schaltfunktion der erstgenannten Schaltbewegung von einem bisherigen Wählvorgang eines Schaltfeldes auf das Einstellen des diesem Schaltfeld zugeordneten Parameters zu verändern.

Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 2 sind lediglich für das Ein- und Ausschalten sowie für die Deckelverriegelung des Gehäuses der Laborzentrifuge separate Schalter vorgesehen, somit für vergleichsweise einfache Funktionen. Hinsichtlich der vorhandenen Schaltfunktionen liegt somit eine hinsichtlich der Bedienung völlige Entkopplung zwischen solchen vor, die der Einstellung von Betriebsparametern, Programmen, Steuerfunktionen und dergleichen dienen und den lediglich auf ein Inbetriebsetzen der Laborzentrifuge bzw. auf ein Beenden des Betriebs gerichteten Funktionen.

Die Merkmale des Anspruchs 3 sind lediglich beispielhaft auf die über den erfindungsgemäßen Steuerschalter zu beeinflussenden Betriebsparameter und Steuerfunktionen gerichtet. Es handelt sich hierbei jedoch um keine abschließende Aufzählung, da entsprechend dem durchzuführenden Behandlungsprogramm weitere Funktionen und Steuerprogramme hinzutreten können.

Die Merkmale des Anspruchs 5 verdeutlichen, daß dem Nutzen der Steuerungseinrichtung jede Schaltbewegung nicht nur optisch sondern ggf, auch akustisch signalisiert werden kann, so daß frühzeitig auf Fehlbedienungen hingewiesen werden kann.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 5 befindet sich der Steuerschalter in einer mittigen Position unterhalb des Anzeigefelds. Dies bedeutet, daß trotz räumlicher Nähe von Steuerschalter und Anzeigefeld weder für Links- noch für Rechtshänder die Sicht auf das Anzeigefeld während der Betätigung des Steuerschalters behindert ist. Es ist dies eine bevorzugte Anordnung des Steuerschalters, welche gleichzeitig eine einfache Erfolgskontrolle der eingeleiteten Schaltfunktion anhand des Anzeigefelds ermöglicht. Andere Anordnungen des Steuerschalters sind möglich, wobei jedoch die Sichtverhältnisse auf das Anzeigefeld für Links- und Rechtshänder gewahrt bleiben sollten.

Die erfindungsgemäße Steuerungsseinrichtung bildet somit ein äußerst einfach handhabbares, sich aufgrund einer Menüführung hinsichtlich seiner Funktionen selbst erläuterndes Arbeitsmittel zur Einstellung von Betriebsparametern und Steuerfunktionen einer Laborzentrifuge, welches aufgrund der Funktionszusammenfassung sämtlicher Einstellfunktionen in einem einheitlichen Steuerschalter in besonderem Maße dazu geeignet ist, auch Fehlbedienungen zu vermeiden.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung der vorderseitigen Ansicht einer Laborzentrifuge mit erfindungsgemäßem Bedienfeld;

Fig. 2 bis 14 diverse, mittels des erfindungsgemäßen Bedienfeldes steuerbare Menükonfigurationen.

Mit 1 ist in Fig. 1 eine mit einer erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung ausgerüstete Laborzentrifuge bezeichnet, die mittels Standfüßen 2 auf einer Unterlage 3 aufgelagert ist. Sie besteht im wesentlichen aus einem global quaderförmigen Gehäuse 4, dessen Oberseite 5 durch einen, zwischen einer in der Zeichnung dargestellten Schließstellung und einer Öffnungsstellung um eine horizontale Achse schwenkbaren Deckel 6 abgeschlossen ist.

Innerhalb des Gehäuses befindet sich ein im peripheren Bereich zur lösbaren Aufnahme von Gefäßen eingerichteter, um eine vertikale Achse drehbar gelagerter Rotor, der mit einem Elektromotor jn Drehverbindung steht. Das System aus Rotor und Elektromotor ist innerhalb des Gehäuses schwingfähig aufgehängt und steht in zeichnerisch ebenfalls nicht dargestellter Weise mit einer Energieversorgung und einer innerhalb des Gehäuses angeordneten Steuerungseinrichtung in Wirkverbindung. Diese Steuerungseinrichtung weist ein Bedienfeld 7 auf, welches in der in der Zeichnung gezeigten Vorderseite 8 des Gehäuses 1 angeordnet ist und dessen Aufbau und Funktionen im folgenden noch näher erläutert werden.

In das Bedienfeld 7 integriert sind ein Anzeigefeld 9, ein Steuerschalter 10 sowie weitere Schalter 11 bis 13. Das Anzeigefeld 9 kann beispielsweise eine LCD-Anzeigevorrichtung sein. Der Steuerschalter 10, dessen Funktionen im folgenden noch näher erläutert werden, ist um seine, sich senkrecht zur Ebene der Vorderseite 8 erstreckende Achse inkremental drehbar und gleichzeitig senkrecht zur Ebene dieser Vorderseite 8 bewegbar, beispielsweise in wenigstens zwei Positionen verrastbar. Seine wesentliche Bedeutung besteht darin, die manuelle Einstellung von Parametern des Zentrifugenbetriebes einschließlich derjenigen des Rotors, der in diesen eingesetzten Gefäße, des Behandlungsprogrammes usw. zu ermöglichen. Die Schalter 11 bis 13 können als Sensortasten ausgebildet sein, wobei es sich bei den Schaltern 11, 12 um den Ein- sowie Ausschalter handelt und wobei es sich bei dem Schalter 13 um einen, die Verriegelung bzw. Entriegelung des Deckels 6 steuernden Schalter handelt. Nachdem der Betrieb der Laborzentrifuge durch vergleichsweise hohe Drehzahlen des Rotors gekennzeichnet ist, geht von diesem im Versagensfalle ein beträchtliches Sicherheitsrisiko aus, dem durch eine entsprechende Gestaltung des Gehäuses 4 sowie des Deckels 6 begegnet wird, wobei insbesondere dem Verriegelungszustand des Deckels 6 eine besondere Bedeutung zukommt.

Erfindungswesentlich ist nunmehr, daß zur Einstellung von Betriebsparametern des Zentrifugenbetriebs lediglich ein Schaltorgan vorgesehen ist, nämlich ein in Verbindung mit einer Menüführung mulfifunktional nutzbarer, mittig unterhalb des Anzeigefelds 9 angeordneter Steuerschalter 10. So weist das Anzeigefeld 9 eine menüartige, durch einzelne Schaltfelder gekennzeichnete Fläche auf, welche Schaltfelder durch Betätigung des Steuerschalters 10 wahlweise ansteuerbar sind und wobei den Schaltfeldern jeweils definierte Schaltfunktionen bzw. Parameter des Zentrifugenbetriebes zugeordnet sind. Der Drehbewegung des Steuerschalters 10 sind zwei Funktionen zugeordnet, nämlich zum einen die Wahl eines bestimmten Schaltfeldes des Anzeigefeldes 9 und die Wahl eines bestimmten Wertes des jeweils angewählten Parameters bzw. die Auswahl einer bestimmten Funktion innerhalb des dem Schaltfeld zugeordneten Wahlbereiches. Die Umschaltung zwischen diesen beiden Funktionen des Steuerschalters erfolgt durch eine in dessen Achsrichtung eingeleitete Schaltbewegung des Benutzers. Die Bedeutung sämtlicher Schaltfelder ist durch eine Klartextbeschriftung gekennzeichnet, so daß sich deren Sinn für den Benutzer von selbst ergibt und keiner besonderen Erläuterungen bedarf. Das Anzeigefeld 9 dient außer der Einstellung von Betriebsparametern ferner der Signalisierung von Störungsmeldungen sowie von augenblicklichen Betriebszuständen der Zentrifuge. Ebenfalls über den Steuerschalter 10 können diese Funktionen auf dem Anzeigefeld'aufgerufen werden, so daß im Bedarfsfall in Abhängigkeit von den auf diese Weise gewonnenen Informationen auch in den Zentrifugenbetrieb eingegriffen werden kann. Es sind somit gleichermaßen Sicherheitsfunktionen in die genannte Steuerungseinrichtung integriert. Diese ist somit ein dialogfähiges, sich selbst erläuterndes System, welches eine bedeutende Vereinfachung des Zentrifugenbetriebs mit sich bringt und grundsätzlich auch geeignet ist, Fehlbedienungen auszuschließen, indem diese erkannt und entweder in optischer und/oder akustischer Weise signalisiert werden.

Unter Bezugnahme auf die lediglich beispielhaft zu verstehenden Menükonfigurationen entsprechend den Fig. 2 bis 14 sollen im folgenden einige, dem Steuerschalter 10 zugeordnete Steuerfunktionen erläutert werden:

Die Fig. 2 bis 4 zeigen ein Grundmenü, welches die Schaltfelder, DREHZAHL, RZB (relative Zentrifugalbeschleunigung), ZEIT, TEMP (Temperatur), PROG (Programm), BES (Beschleunigung), BRE (Bremsen) usw. neben dem Schaltfeld SET zeigt. Die diesen Parametern zugeordneten, jeweils eingestellten Werte finden sich in einer geeigneten Dimension innerhalb dieser Schaltfelder. Wesentlich ist nunmehr, daß durch Drehen des Steuerschalters 10 die Schaltfelder nacheinander angewählt werden. wobei durch Drücken des Steuerschalters in dessen Achsrichtung das jeweils angewählte Schaltfeld aktiviert wird und wobei in der Folge durch erneutes Drehen des Steuerschalters der Wert des jeweiligen Parameters inkremental verändert wird. Ist der gewünschte Wert erreicht, wird der eingestellte Wert durch erneutes axiales Drücken des Steuerschalters bestätigt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird zunächst das Schaltfeld DREHZAHL angewählt (Fig. 2), anschließend durch Drücken des Steuerschalters bestätigt, woraufhin die Drehzahl von vorher 2000 auf nunmehr 3460 verändert wird (Fig. 3) und anschließend durch erneutes Drücken des Steuerschalters bestätigt wird (Fig. 4). Die in Fettdruck erscheinenden Parameter stellen aktuelle Meßwerte dar. Das aktivierte Feld SET signalisiert die Bestätigung des Einstellvorgangs.

Die Fig. 5 zeigt ein weiteres Menü, welches die Schaltfelder CODE, SPRACHE. ANZEIGE, FEIN, SUMMER, SENSOR, INFO, RESET zeigt, die wiederum mittels des Steuerschalters nacheinander anwählbar und durch Drücken betätigbar bzw. aktivierbar sind. Die durch die Schaltfelder gekennzeichneten Steuerfunktionen sind ohne weiteres verständlich und es gestaltet sich der Dialog mit der Betätigungseinrichtung zwecks Veränderung dieser Steuerfunktionen - z.B. der Sprache oder einer Vergrößerung der Anzeige (Zoomfunktion) außerordentlich einfach. Über das Schaltfeld PROG sind Programme zur Behandlung von Stoffen durch Zentrifugation aufrufbar, welche komplette Datensätze umfassen, die sich aus den Werten der Drehzahl, der relativen Zentrifugalbeschleunigung, der Zeit, der Temperatur, der Beschleunigung, der Bremsung, des Rotortyps, der eingesetzten Becher sowie der Radienwerte der Rotoren zusammensetzen.

Fig. 10 und 12 zeigen beispielhafte Zusammenstellungen solcher unter einer Programmnummer zusammengefaßter Datensätze die unter der Nummer eines bestimmten Programmes aufrufbar sind. Diese Datensätze können anwenderseitig zusammengestellt werden und vereinfachen die Parametereinstellung.

Fig. 13 zeigt lediglich beispielhaft unter anderem den Parameter "FEINEINSTELLUNG", über welchen in Verbindung mit der inkrementalen Drehbewegung des Steuerschalters 10 die jedem Schritt zuzuordnende Parameteränderung veränderbar ist, und zwar im Sinne größerer oder kleinerer Schritte.

Fig. 14 zeigt ein Menüfeld, gemäß welchem nutzerseitig definierbar ist, unter welchen Bedingungen ein akustisches Signal, hier ein Summen generiert wird. Lediglich beispielhaft ist dies vorgesehen im Falle eines Anhaltens des Rotors, des Auftretens einer Unwucht, wobei noch zwischen einer statischen und einer dynamischen Unwucht unterschieden werden kann und im Falle eines Bedienfehlers. Darüber hinaus ist die Summperiode noch vorgebbar.

Bedienfehler können beispielsweise dann auftreten, wenn die Drehzahl, mit der ein in die Zentrifuge eingesetzter Rotor betrieben werden soll, oberhalb dessen jeweils höchst zulässiger Drehzahl liegt. Letztere hängt von dem jeweiligen Rotortyp, jedoch gleichermaßen von der Art in diesen eingesetzten, die durch Zentrifugation zu behandelnde Substanz enthaltenden Gefäßen ab.

Die konkrete Funktionszuordnung zu den obengenannten Schaltfeldern ist lediglich beispielhaft zu verstehen. Auch kann eine Vielzahl von jeweils mit Schaltfeldern besetzten Menüs vorgesehen sein, die durch mehrfaches Drücken des Steuerschalters nacheinander aktivierbar sind. Es ist ferner in Verbindung mit einer entsprechenden Menügestaltung möglich, eine Codierung vorzusehen, welche die Veränderung von Betriebsparametern der Zentrifuge von der vorherigen Eingabe eines Codes abhängig macht, so daß eine Veränderung dieser Betriebsparameter durch Unbefugte zumindest erschwert wird.

In der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung einer Laborzentrifuge steht somit ein äußerst einfach handhabbares Betätigungs- und Bediensystem zur Verfügung, dessen Funktionen durch die Menüführung unmittelbar erläutert werden und dessen Bedienung sich aufgrund der Zusammenfassung aller Schaltbewegungen in einem Steuerschalter 10 außerordentlich einfach gestaltet.

Claims

Steuerungseinrichtung für eine Laborzentrifuge (1) mit einem Bedienfeld (7), welches neben einem Anzeigefeld (9) Schalteinrichtungen für den Betrieb der Laborzentrifuge (1) und zum Einstellen von Betriebsparametern, Steuerfunktionen und dergleichen aufweist, wobei das Anzeigefeld (9) zur visuellen Darstellung zumindest eines Teils der aktuellen Betriebsparameter eingerichtet ist und wobei jeder Schaltbewegung der Schalteinrichtung, insbesondere jeder Einstellungsänderung eine optische Anzeige im Anzeigefeld (9) zugeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß zur Einstellung sämtlicher Betriebsparameter und Steuerfunktionen des Zentrifugenbetriebs ein Steuerschalter (10) als Teil der Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, der zumindest für zwei voneinander unabhängige Schaltbewegungen eingerichtet ist, durch welche wenigstens eine durch das Anzeigefeld (9) abgebildete. die genannten Betriebsparameter und Steuerfunktionen des Zentrifugenbetriebes darstellende Menükonfiguration bedienbar ist,

daß die Schaltbewegungen des Steuerschalters (10) zumindest als Drehbewegung um seine Achse und als Verschiebebewegung in Richtung dieser Achse eingerichtet sind und

daß die eine der beiden Schaltbewegungen zumindest zur Auswahl und Veränderung der gewählten Betriebsparameter bzw, der gewählten Steuerfunktion und die andere Schaltbewegung zumindest zur Bestätigung der Auswahl and der Einstellungsänderung eingerichtet ist.
Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß lediglich für das Ein- und Ausschalten sowie für die Deckelverriegelung der Laborzentrifuge (1) separate Schalter (11,12,13) vorgesehen sind, die vorzugsweise in dem Bedienfeld (7) angeordnet sind.
Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet

daß die genannten Parameter und Steuerfunktionen unter anderem die Drehzahl, die Zentrifugalbeschleunigung, die Beschleunigung des Rotors, das Bremsen des Rotors, die Behandlungszeit, komplette Behandlungsprogramme, den Rotortyp, den Bechertyp, Radienwerte des Rotors, die Signalisierung von Fehlbedienungen, das Auftreten von Unwuchten usw. umfassen.
Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3.
dadurch gekennzeichnet

daß jeder Schaltbewegung, insbesondere jeder Einstellungsänderung des Steuerschalters (10) ein akustisches Signal zugeordnet ist.
Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet

daß der Steuerschalter (10) unterhalb des Anzeigefelds (9) angeordnet ist, und zwar in einer im wesentlichen mittigen Position.