EP3505258B1 - Laborzentrifuge - Google Patents

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EP3505258B1
EP3505258B1 EP18150064.6A EP18150064A EP3505258B1 EP 3505258 B1 EP3505258 B1 EP 3505258B1 EP 18150064 A EP18150064 A EP 18150064A EP 3505258 B1 EP3505258 B1 EP 3505258B1
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EP
European Patent Office
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centrifugation
sensor
laboratory centrifuge
rotor
drive
Prior art date
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Active
Application number
EP18150064.6A
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English (en)
French (fr)
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EP3505258A1 (de
Inventor
Eckhard Tödteberg
Matthias Höche
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Sigma Laborzentrifugen GmbH
Original Assignee
Sigma Laborzentrifugen GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Sigma Laborzentrifugen GmbH filed Critical Sigma Laborzentrifugen GmbH
Priority to EP18150064.6A priority Critical patent/EP3505258B1/de
Priority to CN201910001080.5A priority patent/CN109985734B/zh
Publication of EP3505258A1 publication Critical patent/EP3505258A1/de
Application granted granted Critical
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/14—Balancing rotary bowls ; Schrappers
    • B04B9/146—Imbalance detection devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B7/00—Elements of centrifuges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/14—Balancing rotary bowls ; Schrappers

Definitions

  • Laboratory centrifuges are used, for example, in biotechnology, the pharmaceutical industry, medical technology and environmental analysis.
  • a laboratory centrifuge is used to centrifuge a product, in particular a sample container with a sample or substance arranged therein, or a large number of such products.
  • accelerations acting on the product should be generated so that a mixture of substances formed by the sample or the substance is broken down into components of different densities.
  • a targeted control of the pressure and / or temperature conditions can also take place during centrifugation.
  • PCR polymerase chain reaction
  • Laboratory centrifuges have a centrifugation line.
  • a rotor In the centrifugation strand, a rotor is driven by a drive.
  • the products are held on the rotor, for which so-called fixed-angle, swing-bucket or drum rotors can be used (see www.sigmalzentrifugen.de).
  • the drive rotates the rotors with the products at high speeds in order to provide high accelerations (in particular accelerations of more than 5,000 x g, more than 10,000 x g or more than 20,000 x g) for the centrifugation of the products.
  • the rotor can be driven at a speed of more than 4,000 rpm, more than 5,000 rpm, more than 10,000 rpm, more than 15,000 rpm or even more than 20,000 rpm.
  • the operation of the centrifugation strand is controlled or regulated and monitored by controlling or regulating and monitoring the electrical application of the Drive.
  • the drive speed and / or the drive torque of the drive can be controlled or regulated, it also being possible to follow predetermined curves for the drive speed or the drive torque.
  • the centrifugation strand is supported against a housing of the laboratory centrifuge via spring and / or damping devices. A deflection or acceleration of the centrifugation strand can be detected via a sensor in order, for example, in the event of an unbalance of the rotor to be able to detect vibrations of the centrifugation strand relative to the housing.
  • the pamphlet DE 195 39 633 A1 describes it as known to actuate a switching element as a function of a deflection of a resiliently mounted centrifugation strand, whereby it is concluded that an imbalance is present.
  • the problem in DE 195 39 633 A1 In the case of such a deflection-based detection of an imbalance, it is considered that in the event of an imbalance that may only arise at a higher speed, in particular due to the breakage of a test tube, the imbalance does not lead to the formation of a large deflection due to the high speed, which means for the At high speeds, it is not possible to detect the imbalance via a switching element actuated via the deflection.
  • the measurement signal is preferably evaluated by means of a band filter, the center frequency of which corresponds to the rotational frequency of the rotor. If the sensor detects an unbalance of a sufficient size, an alarm device or a disconnection device is actuated.
  • a band filter the center frequency of which corresponds to the rotational frequency of the rotor. If the sensor detects an unbalance of a sufficient size, an alarm device or a disconnection device is actuated.
  • an optoelectronic sensor is proposed as the displacement sensor.
  • the pamphlet DE 10 2011 100 044 B4 suggests providing a support ring on a rotor.
  • Magnetic sensors are arranged adjacent to the support ring in a rotor chamber of the laboratory centrifuge, from the measurement signals of which the number and circumferential angle of the magnets arranged on a rotor can be determined, thus enabling the rotor to be identified.
  • the pamphlet DE 10 2014 116 527 A1 discloses the use of a rotation angle sensor, a displacement sensor and three acceleration sensors, each of which is responsible for a spatial direction.
  • An imbalance should be detected at low speeds by means of the displacement sensor, while at higher speeds above 1,000 rpm the detection should be based on the measurement signal of an acceleration sensor.
  • the centrifugation line can interact with an emergency switch, via which an emergency shutdown of the laboratory centrifuge is possible.
  • the measurement signal of an acceleration sensor or the displacement sensor is compared with characteristic curves stored in a control unit. If an amplitude of a measurement signal is greater than a limit value dependent on a first characteristic curve, this signals an imbalance which does not yet represent any immediate danger to the safety of the laboratory centrifuge or the user.
  • an acoustic or visual warning signal can be given to the user. If, on the other hand, an amplitude of the measurement signal exceeds a second limit value, which is specified by a second stored characteristic curve, this is seen as an indication of an imminent danger and an immediate need for action, which can result in an automatic emergency shutdown of the laboratory centrifuge.
  • the characteristic curves mentioned can be speed-dependent.
  • the control unit can have a data logger that records the measurement signals. The measurement signals recorded in this way can then be read out via a USB port after the laboratory centrifuge has been operated and made available for maintenance, troubleshooting, product lifecycle management, etc.
  • the three acceleration sensors responsible for the different spatial directions can be formed by a three-axis acceleration sensor that can be mounted directly on an electronics board that is fastened in the area of a lower motor bearing of the drive near the drive shaft.
  • the pamphlet DE 203 07 913 U1 discloses the mounting of a rotor of a laboratory centrifuge via magnetic bearings.
  • the size and position of an imbalance in the rotor can be deduced from the electrical operating variables of the magnetic bearings.
  • an imbalance determined in this way an active regulation of the bearing forces exerted by the magnetic bearings on the rotor can also take place in such a way that the imbalance is compensated.
  • DE 10 2015 102 476 A1 discloses the mounting of a drive shaft carrying a rotor of an electric motor in two motor bearings.
  • One engine mount is supported by a bell-shaped housing, while the other engine mount is supported on spring elements via a coupling body that represents a large inertial mass.
  • the oscillating movement of the drive shaft is measured adjacent to the two motor bearings using a displacement, speed or acceleration sensor.
  • the stator of the electric motor has windings which, depending on the measurement signals from the displacement, speed or acceleration sensors, are activated so that they can counteract the vibrations of the drive shaft.
  • Tilting of the drive shaft can also be determined from a difference between two displacement signals, which are measured by means of corresponding displacement sensors arranged in the area of the engine bearings.
  • a speed sensor can be arranged in an end region of the drive shaft facing a floor, a Hall sensor also being able to be used here, which detects a speed and a rotation angle and a direction of rotation of the drive shaft.
  • CN 105 750 095 A discloses a centrifuge that is supported on tilt compensating actuators. Strain sensors arranged on the rotor axis determine a bending load on the rotor shaft. The inclination of the centrifuge is automatically adjusted by means of the actuators so that a bending load on the rotor shaft is counteracted.
  • DE 10 2007 042 488 A1 discloses a separator with a centrifuge drum and a rotor, the rotor being coupled to a damping element for damping imbalances and vibrations. Damping of the damping element can be controlled or regulated, with a displacement or tilting of the rotor, based on which the damping is controlled or regulated, being measured by means of at least two acceleration sensors or by means of two displacement sensors.
  • DE 31 15 590 A1 discloses a method for detecting misalignment of a centrifuge rotor.
  • the centrifuge rotor is irradiated with a bundle of rays, such as a light beam, and radiation reflected on the centrifuge rotor is measured with a sensor. If the rotor is aligned as specified, the reflected radiation on the sensor is uniform. In the event of misalignment, for example as a result of a vibration of the centrifuge rotor, the beam is reflected in such a way that it generates a non-uniform signal at the sensor.
  • the present invention is based on the object of proposing a laboratory centrifuge with improved possibilities for monitoring and / or influencing the operating state of the laboratory centrifuge.
  • the present invention is based in particular on the following findings: If a centrifugation strand of the laboratory centrifuge is elastically supported on a housing of the laboratory centrifuge via spring and / or damping devices, an imbalance of the rotating components of the centrifugation strand and a non-coaxial alignment of a longitudinal or rotation axis of the centrifugation strand lead to the acceleration of gravity or the gravitational field of the earth to a static and / or dynamic deflection of the centrifugation strand relative to the housing of the laboratory centrifuge.
  • the center of gravity of the centrifugation strand may be arranged eccentrically to the spring and / or damping devices, which results in a first tilting moment, which strives to reduce the deviation in the alignment of the To enlarge the longitudinal and / or rotation axis of the centrifugation strand compared to the acceleration of gravity.
  • This first tilting moment acts in principle both when the centrifugation strand is at a standstill and when the rotating components of the centrifugation strand are rotating and is independent of whether the rotating components of the centrifugation strand are unbalanced.
  • the orientation of the first tilting moment does not change with a rotational movement of the rotating components of the centrifugation strand and the amount of the first tilting moment is also independent of a speed of rotation of the rotating components of the centrifugation strand.
  • there is a second tilting moment (even with a parallel alignment of the longitudinal and / or rotation axis of the centrifugation strand) as a result of any imbalance in the rotating components of the centrifugation strand.
  • This second tilting moment is small when the rotating components are at a standstill and results from the product of the imbalance radius (i.e. the distance between the imbalance and the axis of rotation) and the imbalance mass.
  • the second breakdown torque increases sharply with the increase in speed.
  • centrifugation line movement, force and moment ratios on the centrifugation line are heavily dependent on the dimensioning of the spring and / or damping devices via which the centrifugation line is supported on the housing of the laboratory centrifuge.
  • the centrifugation strand is gimbaled for a simplified view, so that the longitudinal and / or rotation axis of the centrifugation strand is automatically parallel to the acceleration due to gravity can align.
  • an infinitely high stiffness and damping of the spring and / or damping devices ensures that the alignment of the longitudinal and / or rotational axis of the centrifugation strand is maintained in accordance with the alignment of the laboratory centrifuge with respect to the environment (so that the deviation of the longitudinal and / or rotational axis with respect to the The acceleration due to gravity depends exactly on how "horizontally" the housing of the laboratory centrifuge and thus the centrifugation line are positioned).
  • the rotating components of the centrifugation strand form a gyroscope
  • the spring and / or damping devices specifying boundary conditions of the gyroscope.
  • the centrifugation strand forms a free top
  • the centrifugation strand forms a tied top.
  • the dynamics of the gyro is complex and is described by Euler's gyro equations.
  • the dynamics of the alignment of the longitudinal and / or rotational axis of the centrifugation strand influences a deviation moment (measure of the gyro's efforts to change its axis of rotation when the gyro does not rotate around one of its main axes of inertia) and a gyroscopic moment.
  • the centrifugation strand can perform complex nutation movements and precession movements, with the movement of the axis of rotation of the centrifugation strand being able to take place on a nutation cone and / or a coral pole cone.
  • an inclination sensor is used for the first time in a laboratory centrifuge, which detects an alignment of a longitudinal and / or rotational axis of the centrifugation strand.
  • the inclination sensor thus generates a measurement signal in which a change is directly correlated or proportional to a change in the alignment of the longitudinal and / or rotational axis of the centrifugation strand.
  • the evaluation can also take into account the aforementioned gyroscopic effects on the basis of the measurement signal from the inclination sensor.
  • the inclination sensor is a gyroscope sensor.
  • the gyroscope sensor is held by a housing of the centrifugation strand so that the gyroscope sensor does not rotate with the rotating components of the centrifugation strand, but can detect an inclination and thus also a change in inclination of the longitudinal and / or rotational axis of the centrifugation strand.
  • a gyroscope which can also be referred to as a gyro stabilizer or gyro instrument, contains a rotating symmetrical measuring gyro, which is mounted in relation to a suspension in such a way that its axis of rotation does not change when the suspension is pivoted as a result of the measuring gyro's pivoting relative to the suspension of the measuring gyro.
  • the suspension can be, for example, a cardanic suspension.
  • a pivoting of the suspension relative to the measuring gyro is converted into a measuring signal with a gyroscope sensor.
  • the suspension is attached to a non-rotating housing of the centrifugation strand, in particular the drive of the centrifugation strand.
  • gyroscope sensors which can also not have a rotating measuring gyro and can also be used within the scope of the invention, are used today in smartphones, tablets and game consoles, for example.
  • two inclination sensors are present in the laboratory centrifuge.
  • an inclination sensor is the gyroscope sensor, which is held on a housing of the centrifugation line.
  • the other inclination sensor is designed with a permanent magnet and a magnetic field sensor that interacts with the magnetic field of the permanent magnet.
  • the two inclination sensors can be used redundantly here.
  • an inclination sensor which is designed as a magnetic field sensor
  • the strength and / or orientation of a magnetic field is detected and converted into a measurement signal.
  • Such an inclination sensor also has a permanent magnet.
  • the permanent magnet generates a magnetic field, the strength and / or orientation of which is detected by the magnetic field sensor. It is possible, for example, that the magnetic field sensor is held by a housing of the centrifugation strand, while the permanent magnet is held adjacent to the magnetic field sensor on a housing of the laboratory centrifuge. Alternatively, it is possible for the permanent magnet to be attached to the housing of the centrifugation strand, while the magnetic field sensor is held on the housing of the laboratory centrifuge.
  • the magnetic field sensor for a possible embodiment is based on the detection of a magnetic flux density (so-called magnetometer), any type of sensor (in particular Hall sensors, Förster probes) or saturation core magnetometers or fluxgate sensors, SMR sensors, thin-film sensors that change their resistance under the influence of magnetic flux, field plates, etc. ⁇ . Be used.
  • magnetometer any type of sensor (in particular Hall sensors, Förster probes) or saturation core magnetometers or fluxgate sensors, SMR sensors, thin-film sensors that change their resistance under the influence of magnetic flux, field plates, etc. ⁇ . Be used.
  • At least one acceleration sensor can also be present (in addition to the at least one inclination sensor).
  • the signal processing of a measurement signal from an acceleration sensor usually only has a limited resolution.
  • a harmonic oscillation of the centrifugation strand with the frequency of the drive movement of the rotor results in an acceleration of the centrifugation strand, which is proportional to the deflection of the oscillation of the centrifugation strand and the square of the frequency of this oscillation (which is usually the speed of the rotor or sub- and / or superharmonics corresponds to this speed).
  • the acceleration amplitude measured by an acceleration sensor thus increases with it an increase in the frequency, ie with an increase in the drive speed of the rotor.
  • the acceleration amplitude measured by an acceleration sensor is also dependent on a possible resonance function or transfer function of the oscillation system which is formed with the centrifugation strand and its support via the at least one spring and / or damping device.
  • a sensitivity of the acceleration sensor must be adapted or optimized for all frequencies and amplitudes that occur.
  • this can lead to poor resolution of the measurement signal and a poor signal-to-noise ratio.
  • known acceleration sensors and / or signal processing used for evaluation for the measurement signal of the acceleration signal can also only have limited frequency ranges in which they can generate an acceleration signal with sufficient accuracy.
  • the centrifugation strand not only have one sensor type of an acceleration sensor with which the acceleration of the centrifugation strand is detected in one or more spatial directions with a given sensitivity in the given frequency range of this sensor type. Rather, the centrifugation strand has at least two acceleration sensors which measure an acceleration of the drive with different sensitivities and / or in different frequency ranges, with the two acceleration sensors preferably measuring the acceleration in the same spatial direction. According to the invention, two sensors of different sensor types are used with which the acceleration of the drive in the same spatial direction is measured in different frequency ranges and / or with different sensitivities.
  • This embodiment according to the invention is based on the knowledge that when using a single sensor type of an acceleration sensor with a given sensitivity and a given frequency range, this sensor type must be selected so that the sensitivity and the frequency range of the sensor type are selected so that the acceleration sensor is in all relevant areas Operating situation supplies sufficiently good measurement signals to be able to carry out the necessary evaluation.
  • the acceleration sensor must have sufficiently good measurement signals both at low speeds (and, under certain circumstances, large deflections of the centrifugation strand) and at high speeds (and under certain circumstances small ones) Deflections of the centrifugation strand) deliver what is only possible to a limited extent.
  • the sensors of different sensor types used according to the invention with different sensitivities and / or different frequency ranges can each be adapted to different operating states (or a respectively assigned operating state range) of the laboratory centrifuge.
  • an acceleration sensor can be designed in such a way that it emits a measurement signal (in particular with a measurement error of less than 10%, less than 5% or less than 3%) both for a frequency of 0 (i.e. a constant component) and for low frequencies (e.g.
  • a measurement signal (in particular with a measurement error of less than 10%, less than 5% or less than 3%) is generated in a frequency range which is at least partially above the frequency range of the first-mentioned sensor and, for example, in a frequency range above 50 Hertz, 100 Hertz, 150 Hertz or 200 Hertz or 500 Hertz.
  • the first acceleration sensor detects an acceleration in a low frequency range, as soon as the laboratory centrifuge starts up, the first acceleration sensor can be used to monitor whether a longitudinal and / or rotational axis of the centrifugation strand is aligned parallel to the gravitational acceleration vector and / or the rotating components of the Centrifugation strand have an imbalance.
  • the second acceleration sensor can also be responsible for monitoring the acceleration for higher or maximum rotational speeds. Under certain circumstances, the second acceleration sensor can be used to detect with a relatively high sensitivity if a product fails for higher or maximum rotational speeds (e.g.
  • an evaluation can also be advantageous such that both the measurement signal of at least one inclination sensor and the measurement signal of at least one acceleration sensor are evaluated.
  • the inclination sensor detects that the longitudinal and / or rotational axis of the centrifugation strand is inclined and the acceleration sensor generates a, for example, harmonically oscillating measurement signal in one spatial direction
  • the acceleration sensor generates a, for example, harmonically oscillating measurement signal in one spatial direction
  • the centrifugation strand has a sensor which is based on a sensor principle that has not yet been used for a laboratory centrifuge:
  • a sensor is used that aligns the drive with respect to a magnetic field Earth measures.
  • a Hall sensor for example, can be used for this purpose.
  • On the basis of a measurement signal that is determined in this way and relates to the alignment of the drive with respect to the earth's magnetic field it can be detected on the one hand whether the laboratory centrifuge has been set up correctly (i.e. horizontally), which is possible even when the rotor is at a standstill, given the sensor principle used.
  • this sensor can also be used to detect tilting of the centrifugation strand during operation of the laboratory centrifuge as a result of the vibrating support of the same via the spring and / or damping devices relative to the housing and / or as a result of a static imbalance without rotation of the rotor or a dynamic unbalance excitation when the rotor rotates become and u.
  • U. the extent of the tilt, a size of the imbalance and / or a position of the imbalance can be determined.
  • a further embodiment of the invention preferably in addition to the aforementioned sensors, there is at least one sensor which detects an angle of rotation, an angular speed or an angular acceleration of a drive shaft of the drive.
  • a temperature sensor can also be present. It is advantageous if this temperature sensor is arranged closely adjacent (for example less than 10 cm, less than 5 cm or less than 3 cm adjacent) from the other sensors. This temperature sensor then preferably does not measure the temperature in the rotor chamber or the temperature inside the drive, but rather the temperature to which the sensors are exposed.
  • the inclination sensors so in particular the inclination sensors, the gyroscope sensor, the magnetic field sensor, the permanent magnet, the acceleration sensors, the sensor for detecting the alignment of the drive with respect to a magnetic field of the earth, the Sensor for detecting an angle of rotation, an angular speed or an angular acceleration of a drive shaft of the drive, the temperature sensor and / or the 9-axis sensor, is referred to below with the common generic term "sensor”.
  • the sensors are arranged at any point on the housing of the drive or on a component rigidly coupled therewith.
  • the sensors are arranged on a sensor board, with which they form a structural unit (possibly with other electrical and electronic components).
  • the sensor board can then be connected via a plug, at least one conductor, a bus system and / or an electrical power supply to electronic control units, memories, output devices, data loggers and / or power supplies that are arranged decentrally from the sensor board.
  • the sensor board can be arranged at any point on the centrifugation line or the housing of the drive. However, it is preferably located on the side of the centrifugation strand facing away from the rotor, in particular the housing of the drive.
  • this has the advantage that the sensor board does not have to extend, for example, in the area of a rotor chamber, which reduces the installation space required here.
  • the arrangement of the sensor board on the side of the drive facing away from the rotor it may also be avoided that when the laboratory centrifuge is operated, a temperature increase in the rotor chamber during operation due to the high speed of the rotor does not reach the temperature of the possibly sensitive electrical and electronic components on the sensor board. In this way, under certain circumstances, a temperature influence on the accuracy of the measurement signals from the sensors of the sensor board can at least be reduced.
  • the sensor board is arranged on the side of the drive facing away from the rotor
  • the sensor for detecting the movement of the drive shaft is preferably also arranged on this sensor board. It is then possible for this sensor to be arranged on the sensor board immediately adjacent to an end region of the drive shaft of the drive in order to detect the movement of the drive shaft. It is even possible that the drive shaft or a pin-shaped extension at the end that rotates with the drive shaft, or an incremental encoder of the drive shaft protrudes through a recess in the sensor board, while the sensor can then surround the incremental encoder or the end region of the drive shaft or the extension.
  • the laboratory centrifuge has an electronic control unit which processes the measurement signal from at least one of the aforementioned sensors.
  • the electronic control unit is preferably also arranged on the sensor board.
  • the electronic control unit can have any control logic required for operating and evaluating the sensors. For example, a calibration factor, a calibration curve or a calibration field for at least one sensor can be present in the control unit or an assigned memory unit, by means of which the electrical measurement signal provided by the sensor is converted. The signal converted in this way can then also be evaluated by the control unit, by another control unit of the laboratory centrifuge or even by a control unit arranged outside the laboratory centrifuge to which the signal is transmitted in a wired or wireless manner.
  • a calibration factor, a calibration curve or a calibration field for at least one sensor can be present in the control unit or an assigned memory unit, by means of which the electrical measurement signal provided by the sensor is converted. The signal converted in this way can then also be evaluated by the control unit, by another control unit of the laboratory centrifuge or even by a control unit arranged outside the laboratory centrifuge to which the signal is transmitted in a wired or wireless manner.
  • the control logic determines whether the laboratory centrifuge is set up in such a way that the drive axis of the drive or a main axis of inertia of the rotating components of the centrifugation strand is aligned in the direction of the gravitational acceleration vector. This can take place, for example, on the basis of the detection of a deviation moment by the inclination sensors used or by evaluating at least one inclination sensor and / or a further sensor in some other way.
  • an imbalance of the rotating components of the centrifugation strand is determined by means of the control logic. It is possible that only a comparison of a measured value with a threshold value takes place, which then leads to the conclusion that the drive axis of the drive or a main axis of inertia of the rotating components of the centrifugation strand is not aligned in the direction of the gravitational acceleration vector or that the rotating components of the centrifugation strand are unbalanced is great.
  • control logic is able to differentiate on the basis of the measurement signals determined by the sensors whether the laboratory centrifuge is set up in such a way that the drive axis of the drive or a main axis of inertia of the rotating component of the centrifugation strand is not aligned in the direction of the gravitational acceleration vector or there is an imbalance in the rotating components of the centrifugation strand.
  • the user of the laboratory centrifuge (possibly even before the laboratory centrifuge is operated, after centrifugation has been interrupted or after centrifugation has been properly terminated) can be given feedback that either the drive axis of the drive or the main axis of inertia is not correctly aligned, so that the installation of the laboratory centrifuge on the base must be checked, or there is an imbalance in the rotating component of the centrifugation strand, which indicates that the rotor of the laboratory centrifuge is not properly loaded with the products or indicate a defect in a rotating component of the centrifugation strand.
  • the control logic of the control unit determines an error criterion.
  • the error criterion can be present if a measured acceleration or inclination is above a threshold value or a characteristic curve that is dependent on the speed of the rotor, or if it is recognized that the rotor is not equipped with rotationally symmetrical equipment or has an imbalance or the laboratory centrifuge is not correctly aligned with the gravitational acceleration vector is. If such an error criterion is present, the control logic of the control unit generates an error message, which can be a visual error message, an acoustic error message or an error entry in an error memory, to name just a few non-limiting examples.
  • the operation of the laboratory centrifuge is interrupted if such an error criterion is present, provided that it has already been started, or this operation is changed, which can be done, for example, by reducing the speed of the rotor or braking according to a predetermined braking curve.
  • the error criterion is present, the start of operation of the laboratory centrifuge, that is, the start of the drive of the rotor, is prevented.
  • the control logic of the electronic control unit can be used to automatically control or regulate a position of a balancing mass to compensate for the imbalance. For example, depending on the detected position and / or size of an imbalance, the radius of rotation or the circumferential angle of a balancing mass rotating with the rotor can be changed via an actuator.
  • control logic of the electronic control unit controls or regulates a bearing, a compensation device via which forces can be exerted on the centrifugation strand by means of an actuator, and / or at least one spring and / or damping device in such a way that a Effect of an imbalance and / or an effect of incorrect alignment of the drive axis of the drive to the acceleration due to gravity is at least reduced.
  • the spring stiffness and / or damping of the spring and / or damping device can be regulated by means of the control logic.
  • a compensating force to be generated in the bearing, which can then be designed as an electromagnetic bearing, or in the compensation device, which counteracts the resulting vibration of the centrifugation strand.
  • the invention further proposes that there be control logic in the control unit which detects a failure of at least one product and a resulting imbalance of the rotor.
  • control logic evaluates the signal from an acceleration sensor or inclination sensor at very high speeds of the laboratory centrifuge in order to be able to detect, by means of an increase in the recorded measurement signal, if the product fails at the high speeds and the associated high centripetal accelerations acting on the product, in particular, a fracture of the sample tube occurs.
  • This can be detected, for example, on the basis of an abruptly changing amplitude of the measurement signal detected by the sensor as a result of the sudden failure of the product. While the product has a relatively small mass compared to the rotating mass of the centrifugation strand and the vibration of the centrifugation strand changes only slightly as a result of the failure of the product in the steady state, a transient transient or transient oscillation can occur in the immediate vicinity of the failure of the product Transitional behavior result, which by means of the Sensor, in particular the inclination sensor and / or the acceleration sensor, can be detected within the scope of the invention.
  • a temperature measured by a temperature sensor is used to perform temperature compensation for a measurement signal from at least one other sensor, preferably all of the sensors mentioned here. If the sensors, including the temperature sensor, are arranged on a sensor board, the temperature sensor detects a temperature that is representative of the other sensors arranged on the sensor board. If a temperature curve is known for the other sensors and this is stored, for example, in a memory unit of the control unit, temperature compensation can easily take place in the control unit via the temperature measured by the temperature sensor. In this way, the accuracy of the measurement signals from the sensors can be increased.
  • the measurement signal of a temperature sensor is not used, or not used exclusively, for temperature compensation of the measurement signals from the sensors. Rather, the temperature measured by the temperature sensor is taken into account when determining and / or evaluating a magnitude of an imbalance in the rotating components of the centrifugation strand. Alternatively or additionally, it is possible that the temperature is taken into account when determining and / or evaluating a non-parallel alignment of the longitudinal and / or rotational axis of the centrifugation strand or a main axis of inertia of the rotating components of the centrifugation strand with respect to the acceleration of gravity.
  • the centrifugation system forms an oscillation system whose vibration behavior is due to an excitation by an imbalance of the rotating components of the centrifugation strand and / or is dependent on a resonance function or transfer function of the vibratory system due to a non-parallel alignment of the longitudinal and / or rotational axis of the centrifugation strand to the gravitational acceleration vector.
  • This resonance or transfer function is in turn dependent on the rigidity and damping of the spring and / or damping devices.
  • Such a consideration can be done by modeling the temperature dependency of the resonance function or transfer function and thus converting the measurement signal depending on the resonance function or transfer function to be used at the present temperature. In the simplest case, however, such a consideration can already take place by comparing the measurement signal with a threshold value, in which case the threshold value can then be dependent on the temperature. Any desired dependency is possible, e.g. a stepped dependency of the threshold value for individual temperature ranges, a dependency according to a straight line or any smooth, kinked or jumps-shaped curve, or a functional dependency or a dependency on a characteristic map that shows the dependency on other Can take operating parameters into account. It is possible, for example, that a further operating parameter in such a characteristic map is a type of rotor used and / or different types of rotor equipment, the type or equipment being recognized automatically or being entered via a user input on the laboratory centrifuge.
  • control logic adjusts a service life and / or a service interval of the laboratory centrifuge, the drive or the rotor on the basis of the measurement signals measured by the sensors and / or error criteria.
  • This embodiment is based on the knowledge that when the laboratory centrifuge is operated with suboptimal operating conditions, for example with a rotating imbalance exerting forces on the bearings and the mechanical components of the laboratory centrifuge, stress on the components of the laboratory centrifuge increases, thus reducing the service life and / or a service interval is required to ensure reliable operation of the laboratory centrifuge.
  • a measured acceleration is compared with a threshold value or with a characteristic curve that is dependent on the speed of the rotor, with the conclusion that the rotor is not equipped with the products in a rotationally symmetrical manner when the characteristic curve or the threshold value is exceeded and / or has an imbalance. It is also possible, however, for this to be determined on the basis of a detection of an oscillating change in inclination of the centrifugation strand, which can be detected by means of the inclination sensor used according to the invention.
  • the electronic control unit is equipped with control logic which detects an angular position and / or a size of an imbalance. For very little ones Rotational speeds of the rotor far below the resonance frequency of the oscillation system formed with the centrifugation strand and the spring and / or damping devices, the angular position of the circumferential deflection of the centrifugation strand corresponds approximately to the angular position of the unbalance, which has the consequence that the acceleration, which is then transferred from one to the Drive held accelerometer is measured, has a minimum.
  • phase shift between the deflection (and thus also the acceleration) and the position of the unbalance which starts with 0 ° for frequency 0, is 90 ° at resonance frequency and is 180 ° for high speeds.
  • this phase shift can be stored as a characteristic curve in the control unit and an associated memory unit. This characteristic curve is then taken into account to detect the angular position of the unbalance.
  • the characteristic curve can also be dependent on the measured temperature.
  • the laboratory centrifuge is set up at an angle and there is an angle between the longitudinal and / or rotational axis of the centrifugation strand and the gravitational acceleration vector, the rotor (and thus the products experience) an oscillating acceleration in the direction of the gravitational acceleration vector, which is undesirable because this oscillating acceleration disturb the centrifugation and the desired segregation of the sample.
  • the acceleration of the centrifugation strand can be measured with an acceleration sensor (for example for a low drive speed of the rotor). If there is little or no acceleration of the acceleration sensor, there is neither a rotationally symmetrical assembly or imbalance of the rotor nor a deviation of the alignment of the longitudinal and / or rotation axis of the centrifugation strand compared to the alignment of the acceleration due to gravity.
  • an acceleration sensor for example for a low drive speed of the rotor.
  • the acceleration sensor measures a constant constant component of the acceleration, this correlates with a constant inclination of the longitudinal and / or rotational axis of the centrifugation strand, independent of the rotation of the rotor, so that the constant component of the acceleration signal corresponds to the angle between the alignment of the longitudinal and / or or the axis of rotation of the centrifugation strand and the orientation of the acceleration due to gravity are correlated via a dependency, which, for example, can be stored in a map. If, on the other hand, an acceleration oscillating in accordance with the speed of the rotor results, the amplitude of this oscillating acceleration correlates with the imbalance.
  • FIG. 1 shows in a horizontal view components of a laboratory centrifuge 1.
  • a centrifugation strand 2 has an electric drive 3, a rotor 4 and a drive and / or rotor shaft 5, via which the drive 3 rotates the rotor 4 about a longitudinal and / or rotational axis 6 can move on.
  • the spring and / or damping devices 7a, 7b are arranged in the area of the bottom of the laboratory centrifuge 1 and under certain circumstances are arranged in a room of the laboratory centrifuge 1 which is completely or largely or partially separated from the rotor chamber in which the rotor 4 rotates.
  • the spring and / or damping devices 7a, 7b can be supported on a base plate or support of the housing 8 of the laboratory centrifuge 1.
  • the opposite foot point of the spring and / or damping devices 7a, 7b is supported on the drive 3 in an end region of the drive 3 which faces away from the rotor 4.
  • the housing 11 of the drive 3 can have suitable flanges 10a, 10b to which the spring and / or damping devices 7a, 7b are attached.
  • the centrifugation strand 2 does not have an imbalance with regard to the longitudinal and / or rotational axis 6.
  • an imbalance can result, for example, from defects or damage to the drive 3 or the rotor 4 of the centrifugation strand 2, from damage to at least one product, or from improper or non-rotationally symmetrical loading of the rotor 4 with products.
  • the rotor 4 of the laboratory centrifuge 1 is equipped with products, and for this purpose the rotor 4 can be designed as a fixed-angle swing-out rotor or a drum rotor.
  • the products are to be arranged as rotationally symmetrical as possible on the rotor 4 and / or distributed over the circumference of the rotor 4 in such a way that there is no unbalance between the rotor 4 and the products.
  • the longitudinal and / or rotation axis 6 of the centrifugation strand 2 may change as a result of the elastic support of the centrifugation strand 2.
  • the orientation of this inclination changes according to the rotation of the rotor 4, so that the longitudinal and / or rotation axis 6 revolves around a conical surface at the speed of the rotor.
  • a radial to the longitudinal and / or rotational axis 6 is oriented and with the rotation of the rotor 4 circumferential imbalance force.
  • This rotating imbalance force leads on the one hand to a circumferential deflection of the centrifugation strand 2 oriented transversely to the longitudinal and / or rotation axis 6, on the other hand the circumferential unbalance force leads to a change in the inclination of the longitudinal and / or rotation axis 6 of the centrifugation strand 2, which is also with the rotating imbalance revolves.
  • the speed-dependent dynamics of the oscillation system 9 corresponding dynamic deflections and inclinations of the centrifugation strand 2 occur, the phase shifts and amplitudes of which are dependent on the resonance or transfer function of the oscillation system 9.
  • a sensor circuit board 12 is held on a housing 11 of the drive 3. For the exemplary embodiment shown here, this is done via a receiving and fastening unit 13 screwed to the housing 11 of the drive 3.
  • a cable harness 14 extends from the sensor circuit board 12, which can be of any design, multi-core, unidirectional or bidirectional, from the receiving and fastening unit 13 out, which is done here in the horizontal direction.
  • the wiring harness 14 has a plug 15.
  • Fig. 2 shows a three-dimensional view of the sensor board 12 with the wiring harness 14 extending therefrom in the receiving and fastening unit 13.
  • the receiving and fastening unit 13 is designed here as an annular disk 17 and has through bores 18a, 18b, 18c distributed over the circumference. Furthermore, on the side facing the housing 11 of the drive 3, the annular disk 17 has a radially continuous groove 19 through which the cable loom 14 extends.
  • the ring has open-edged recesses 20a, 20b, 20c (as well as a further recess covered by the wiring harness 14), which are arranged on the ring disk 17 in accordance with the outer contour of the sensor board 12 and their geometry in such a way is that in these recesses 20a, 20b, 20c corners, the sensor board 12 is received with a play, a play fit, a transition fit or a press fit. An underside of the sensor board 12 is supported on a bottom of the recesses 20a, 20b, 20c.
  • the sensor board 12 is loosely inserted into the annular disk 17, with the sensor board 12 is then caught between the bottom of the recesses 20 and the housing 11 of the drive 3 by screwing the annular disk 17 onto the housing 11 of the drive 3.
  • the sensor board 12 is additionally attached to the annular disk 17, which can be achieved by any fastening means such as an adhesive, screwing, clipping and the like. ⁇ . Can take place.
  • the recesses 20, which are open radially inward, have an angular cross-section, the angular cross-sections of the recesses 20 complementing each other to form a rectangle, the dimensions of which correspond to the outer dimensions of the sensor board 12 with a play, a loose fit, a transition fit or an interference fit.
  • the sensor circuit board 12 is preferably equipped on the side facing the housing 11 of the drive 3.
  • the thickness of the annular disk 17 and the depth of the recesses 20 are selected such that the electronic and electrical components of the sensor board 12 are arranged with a small gap from the housing 11 of the drive 3.
  • the sensor board 12 is ventilated from the bottom area of the laboratory centrifuge 1 through spaces 21a, 21b, 21c, 21d.
  • Fig. 3 shows, in a highly schematic manner, a possible assembly of the sensor board 12.
  • the sensor board 12 has a first inclination sensor 22, a second inclination sensor 23, a first acceleration sensor 24, a second acceleration sensor 25, a temperature sensor 26, a magnetic field sensor 27, a connector 28,
  • An electronic control unit 29 and a 9-axis sensor 30 can be connected to which the wiring harness 14 can be connected via a corresponding plug.
  • the magnetic field sensor 27 can detect an inclination with respect to a magnetic field of the earth.
  • the magnetic field sensor 27 or one of the inclination sensors 22, 23 can detect the magnetic field of a permanent magnet 31.
  • the permanent magnet 31 is attached to the housing 8 of the laboratory centrifuge 1.
  • the magnetic field sensor 27 with the sensor board 12 is arranged in the bottom area of the laboratory centrifuge 1 on the housing 11 of the drive 3, the permanent magnet 31 is also arranged in the bottom area of the laboratory centrifuge 1.
  • the permanent magnet 31 is attached to a base plate or a base-side strut of the laboratory centrifuge 1.
  • the magnetic field sensor 27 detects the strength or flux density of the magnetic field of the permanent magnet 31 or an alignment of the magnetic field of the permanent magnet 31, whereby the distance of the magnetic field sensor 27 from the permanent magnet 31 and / or the inclination with respect to the magnetic field of the permanent magnet 31 and thus the inclination of the longitudinal and / or rotational axis 6 with respect to the housing 8 is detected.
  • the control unit 29 determines by means of the control unit 29 on the basis of the measurement signals whether the axis of rotation of the rotor 4 corresponds to the main axis of inertia of the rotor 4 with the products held thereon. Deviations from this are detected by the control logic as an imbalance, which leads to vibrations. A qualitative and / or quantitative detection of the imbalance can take place here. If an existing imbalance is detected, the drive 3 is braked in a controlled manner. An emergency braking procedure can be initiated, in which case an interaction with the user can take place via the output of an optical or acoustic error message, for example, so that there is a risk as a result of the imbalance can be recognized by the user or a higher-level machine.
  • Another possible cause of the occurrence of an imbalance can be a bent, tilted, tilted or insufficient fastening of the rotor 4.
  • the measured measurement signals or a result of the evaluation thereof can be used as process parameters.
  • the control unit for a determined imbalance or an inclination of a longitudinal and / or rotational axis of the centrifugation strand 2 lies within a tolerance range.
  • an error message can be output or an error entry can be made.
  • a changed assembly e.g. a different rotor and / or other products attached to the rotor or a changed number of products attached to the rotor
  • information can be given to the user or a higher-level automated machine that the equipment should be checked.
  • Inductive sensors a microsystem (MEMS), acoustic sensors or optical sensors can be used as sensors.
  • Position sensors such as a gyroscope or a magnetometer and / or acceleration sensors are primarily used, and, as explained above, these can have different sensitivities and / or frequency ranges.
  • the measurement signals can be evaluated in the time domain or in the frequency domain.
  • a coordinate transformation between rotor and drive movements can also take place here.
  • Other device parameters such as the rotor speed, the power consumption of the drive or RZB can also be included in the evaluation.
  • An evaluation can take place on the sensor circuit board 12 and / or in a control unit of the laboratory centrifuge 1 or even externally from the laboratory centrifuge 1.
  • a fixed threshold value is set as the threshold value for a measured inclination or a measured acceleration
  • a dynamic threshold value is calculated and / or the measured inclination or the measured acceleration is integrated over time and switched off when a limit value is exceeded.
  • the 9-axis sensor can be a sensor that detects accelerations in all spatial directions, inclinations in all spatial directions and a magnetic field in all spatial directions.
  • the individual sensors or the sensor circuit board 12 can already be equipped with an AD converter, or an AD conversion takes place after the measurement signals have been transmitted via the wiring harness 14.
  • the measurement signals are preferably evaluated, at least in part, using a Fast Fourier Transformation (FFT).
  • FFT Fast Fourier Transformation
  • the amplitude of the signal increases in the case of upper and / or lower waves to the base frequency dependent on the speed of the rotor 4, so that based on the spectral lines of the FFT for the upper and / or lower waves, there is also an imbalance and under certain circumstances the amount can also be deduced.
  • a direct component of the recorded signals to be separated from an alternating component via an FFT.
  • a bandpass is preferably used, the center frequency of which corresponds to the frequency resulting from the speed of the rotor 4 or corresponds to an upper or lower wave of this frequency.
  • control unit 29 arranged on the sensor board 12 is already used to prepare the measurement signals from the sensors, which can be done, for example, in such a way that for different rotors 4 and sensor boards 12 an adaptation to the different types of rotors and those used Sensors through the control unit 29 takes place and then standardized output signals can then be transmitted via the line strand 14, which can then be evaluated by a control unit of the laboratory centrifuge 1 or an external control unit.
  • the sensor circuit board 12 can also be arranged in a side area of the housing 11 of the drive 3 or even be integrated into the drive 3.
  • an acceleration of the drive or an alignment of the drive is mentioned, this preferably relates to an acceleration or alignment of the housing of the drive.
  • the measurement signals are evaluated, in particular to determine an imbalance, in a low speed range, in particular a speed range below 3,000 or 4,000 rpm, by means of an acceleration sensor, while in a speed range above 3,000 rpm or Above 4,000 rpm up to the maximum speed of the laboratory centrifuge 1, an evaluation takes place based on the measurement signal of an inclination sensor, which can in particular detect a transient transient response in the event of a broken tube, even at the high speeds mentioned.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)

Description

  • Laborzentrifugen finden Einsatz bspw. in der Biotechnologie, der pharmazeutischen Industrie, der Medizintechnik und der Umweltanalytik. Mittels einer Laborzentrifuge erfolgt ein Zentrifugieren eines Produkts, insbesondere eines Probenbehälters mit darin angeordneter Probe oder Substanz, oder einer Vielzahl derartiger Produkte. Infolge der Zentrifugation sollen auf das Produkt wirkende Beschleunigungen erzeugt werden, damit ein von der Probe oder der Substanz gebildetes Stoffgemisch in Komponenten unterschiedlicher Dichte zerlegt wird. Je nach den chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften des Stoffgemisches kann während der Zentrifugation ergänzend eine gezielte Steuerung der Druck- und/oder Temperaturverhältnisse erfolgen. Um lediglich einige Beispiele zu nennen, kann der Einsatz einer Laborzentrifuge im Zusammenhang mit einer Polymerase-Kettenreaktion (PCR), einer Bestimmung des Hämatokrits, zytologischen Untersuchungen oder dem Zentrifugieren von Mikrotitern, Blutbeuteln, Erdölgefäßen oder Blutgefäßen u. ä. erfolgen.
  • Laborzentrifugen verfügen über einen Zentrifugationsstrang. In dem Zentrifugationsstrang ist ein Rotor über einen Antrieb angetrieben. An dem Rotor sind die Produkte gehalten, wozu sogenannte Festwinkel-, Ausschwing- oder Trommelrotoren Einsatz finden können (vgl. www.sigmalzentrifugen.de). Über den Antrieb werden die Rotoren mit den Produkten mit hohen Drehzahlen verdreht, um für die Zentrifugation der Produkte große Beschleunigungen (insbesondere Beschleunigungen von mehr als 5.000 x g, mehr als 10.000 x g oder mehr als 20.000 x g) bereitzustellen. Hierzu kann bspw. ein Antrieb des Rotors mit einer Drehzahl von mehr als 4.000 U/min, mehr als 5.000 U/min, mehr als 10.000 U/min, mehr als 15.000 U/min oder sogar mehr als 20.000 U/min erfolgen.
  • Eine Steuerung oder Reglung und Überwachung des Betriebs des Zentrifugationsstrangs erfolgt durch Steuerung oder Regelung und Überwachung der elektrischen Beaufschlagung des Antriebs. Beispielsweise kann eine Steuerung oder Regelung der Antriebsdrehzahl und/oder des Antriebsmoments des Antriebs erfolgen, wobei auch vorgegebene Verläufe für die Antriebsdrehzahl oder das Antriebsmoment nachgefahren werden können. Der Zentrifugationsstrang ist über Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen gegenüber einem Gehäuse der Laborzentrifuge abgestützt. Über einen Sensor kann eine Auslenkung oder Beschleunigung des Zentrifugationsstrangs erfasst werden, um bspw. im Fall einer Unwucht des Rotors Schwingungen des Zentrifugationsstrangs gegenüber dem Gehäuse erkennen zu können.
    • STAND DER TECHNIK
  • Die Druckschrift DE 195 39 633 A1 beschreibt es als bekannt, in Abhängigkeit von einer Auslenkung eines federnd gelagerten Zentrifugationsstrangs ein Schaltelement zu betätigen, womit auf das Vorliegen einer Unwucht geschlossen wird. Als problematisch wird in DE 195 39 633 A1 bei einer derartigen, auf einer Auslenkung basierenden Erkennung einer Unwucht angesehen, dass bei einer sich unter Umständen erst bei einer höheren Drehzahl ergebenden Unwucht, insbesondere durch Bruch eines Proberöhrchens, die Unwucht infolge der hohen Drehzahl nicht zur Ausbildung einer großen Auslenkung führt, womit für die hohen Drehzahlen eine Erkennung der Unwucht über ein über die Auslenkung betätigtes Schaltelement nicht möglich ist. Als Grund hierfür wird genannt, dass die vom Rotor ausgehende Kreiselpräzession das Ausmaß der Auslenkung sowohl vergrößern als auch verkleinern kann, so dass eine vorzeitige oder gar keine Detektierung der Unwucht erfolgt. Des Weiteren wird an den bekannten, auf einer Auslenkung basierenden Schaltelementen der erforderliche hohe Justageaufwand kritisiert. Vor diesem Hintergrund schlägt DE 195 39 633 A1 vor, dass eine Beschleunigung des Zentrifugationsstrangs durch einen elektrischen Beschleunigungssensor erfasst wird oder eine Auslenkung des Zentrifugationsstrangs über einen Wegsensor ermittelt wird. Hieraus soll sich eine einfache Kalibrierung in der Fertigung ergeben, da unter Umständen eine Grundeinstellung oder Kalibrierung lediglich durch einen Normallauf und einen Unwuchtlauf vorgenommen werden kann. Vorzugsweise erfolgt die Auswertung des Messsignals mittels eines Bandfilters, dessen Mittenfrequenz der Drehfrequenz des Rotors entspricht. Wird mittels des Sensors eine Unwucht hinreichender Größe erkannt, wird eine Alarmeinrichtung oder eine Abschalteinrichtung betätigt. Als Wegsensor wird der Einsatz eines optoelektronischen Sensors vorgeschlagen.
  • Die Druckschrift DE 10 2011 100 044 B4 schlägt vor, an einem Rotor einen Trägerkranz vorzusehen. Zwecks identifizierbarer Kennzeichnung unterschiedlicher Rotoren werden im Bereich des Trägerkranzes an unterschiedlichen über den Umfang verteilten Stellen, die für die unterschiedlichen Rotoren spezifisch sind, Magneten angeordnet. Benachbart dem Trägerkranz sind in einer Rotorkammer der Laborzentrifuge Magnetsensoren angeordnet, aus deren Messsignalen die Zahl und Umfangswinkel der jeweils an einem Rotor angeordneten Magnete bestimmt werden können und somit eine Identifikation des Rotors möglich ist. Während die zuvor erläuterte Identifikation des Rotors im Stillstand des Rotors erfolgt, schlägt DE 10 2011 100 044 B4 auch vor, dass die Magnetsensoren auch im Betrieb der Laborzentrifuge genutzt werden können, um eine Schrägstellung der Rotationsachse des Rotors, die zu einer Veränderung des Abstands zwischen den Magneten und den Magnetsensoren führt, zu erkennen, woraus dann auf das Vorliegen einer Unwucht rückgeschlossen wird.
  • Die Druckschrift DE 10 2014 116 527 A1 offenbart den Einsatz eines Drehwinkelsensors, eines Wegsensors und von drei Beschleunigungssensoren, welche jeweils für eine Raumrichtung zuständig sind. Eine Erkennung einer Unwucht bei niedrigen Drehzahlen soll mittels des Wegsensors erfolgen, während bei höheren Drehzahlen oberhalb von 1.000 U/min die Erkennung auf Grundlage des Messsignals eines Beschleunigungssensors erfolgen soll. Ergänzend kann der Zentrifugationsstrang mit einem Notschalter zusammenwirken, über den eine Notabschaltung der Laborzentrifuge möglich ist. Das Messsignal eines Beschleunigungssensors oder des Wegsensors wird mit in einer Steuereinheit gespeicherten Kennlinien verglichen. Ist eine Amplitude eines Messsignals größer als ein von einer ersten Kennlinie abhängiger Grenzwert, signalisiert dies eine Unwucht, welche noch keine unmittelbare Gefahr für die Sicherheit der Laborzentrifuge oder des Nutzers darstellt. In diesem Fall kann ein akustisches oder optisches Warnsignal an den Benutzer gegeben werden. Überschreitet hingegen eine Amplitude des Messsignals einen zweiten Grenzwert, der durch eine zweite gespeicherte Kennlinie vorgegeben ist, wird dies als Indiz für eine unmittelbare Gefahr und einen unmittelbaren Handlungsbedarf gesehen, womit eine automatische Notabschaltung der Laborzentrifuge erfolgen kann. Die genannten Kennlinien können hierbei drehzahlabhängig sein. Die Steuereinheit kann einen Datenlogger aufweisen, der die Messsignale aufzeichnet. Die derart aufgezeichneten Messsignale können dann nach dem Ende des Betriebs der Laborzentrifuge über einen USB-Port ausgelesen und für eine Wartung, eine Fehlerbehebung, ein Produkt Lifecycle-Management etc. zur Verfügung gestellt werden. Die drei, für die unterschiedlichen Raumrichtungen zuständigen Beschleunigungssensoren können von einem Dreiachsen-Beschleunigungssensor ausgebildet sein, der direkt auf einem Elektronikbord montiert sein kann, welches im Bereich eines unteren Motorlagers des Antriebs nahe der Antriebswelle befestigt ist.
  • Die Druckschrift DE 203 07 913 U1 offenbart die Lagerung eines Rotors einer Laborzentrifuge über Magnetlager. Über die elektrischen Betriebsgrößen der Magnetlager kann einerseits auf die Größe und Lage einer Unwucht des Rotors geschlossen werden. Andererseits kann bei derart ermittelter Unwucht auch eine aktive Regelung der von den Magnetlagern auf den Rotor ausgeübten Lagerkräfte derart erfolgen, dass eine Kompensation der Unwucht erfolgt.
  • DE 10 2015 102 476 A1 offenbart die Lagerung einer einen Rotor eines Elektromotors tragenden Antriebswelle in zwei Motorlagern. Ein Motorlager ist über ein glockenartiges Gehäuse abgestützt, während das andere Motorlager über einen eine große träge Masse darstellenden Kopplungskörper an Federelementen abgestützt ist. Benachbart der beiden Motorlager erfolgt eine Messung der schwingenden Bewegung der Antriebswelle jeweils über einen Weg-, Geschwindigkeits- oder Beschleunigungssensor. Der Stator des Elektromotors weist Wicklungen auf, welche je nach den Messsignalen der Weg-, Geschwindigkeits- oder Beschleunigungssensoren so angesteuert werden, dass diese den Schwingungen der Antriebswelle entgegenwirken können. Aus einer Differenz von zwei Wegsignalen, die mittels entsprechender, im Bereich der Motorlager angeordneten Wegsensoren gemessen werden, kann auch eine Verkippung der Antriebswelle ermittelt werden. In einem einem Boden zugewandten Endbereich der Antriebswelle kann ein Drehzahlsensor angeordnet sein, wobei hier auch ein Hall-Sensor eingesetzt werden kann, der eine Drehzahl und einen Drehwinkel und eine Drehrichtung der Antriebswelle erfasst.
  • CN 105 750 095 A offenbart eine Zentrifuge, die auf neigungsausgleichenden Aktuatoren gelagert ist. An der Rotorachse angeordnete Dehnungssensoren ermitteln eine Biegebelastung der Rotorwelle. Mittels der Aktuatoren wird automatisch die Neigung der Zentrifuge so angepasst, dass einer Biegebelastung der Rotorwelle entgegengewirkt wird.
  • DE 10 2007 042 488 A1 offenbart einen Separator mit einer Zentrifugentrommel und einem Rotor, wobei der Rotor mit einem Dämpfungselement zur Dämpfung von Unwuchten und Schwingungen gekoppelt ist. Eine Dämpfung des Dämpfungselements ist steuer- oder regelbar, wobei eine Verschiebung oder Verkippung des Rotors, basierend auf der die Dämpfung gesteuert oder geregelt wird, mittels mindestens zweier Beschleunigungssensoren oder mittels zweier Wegsensoren gemessen wird.
  • DE 31 15 590 A1 offenbart ein Verfahren zum Erfassen einer Fehlausrichtung eines Zentrifugenrotors. Der Zentrifugenrotor wird mit einem Strahlenbündel, etwa einem Lichtstrahl, bestrahlt, und eine an dem Zentrifugenrotor reflektierte Strahlung wird mit einem Sensor gemessen. Wenn der Rotor wie vorgegeben ausgerichtet ist, ist die reflektierte Strahlung an dem Sensor gleichmäßig. Im Fall einer Fehlausrichtung, bspw. infolge einer Vibration des Zentrifugenrotors, wird das Strahlenbündel so reflektiert, dass es ein ungleichmäßiges Signal an dem Sensor erzeugt.
    • AUFGABE DER ERFINDUNG
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Laborzentrifuge mit verbesserten Möglichkeiten für eine Überwachung und/oder Beeinflussung des Betriebszustands der Laborzentrifuge vorzuschlagen.
    • LÖSUNG
  • Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
    • BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung basiert insbesondere auf den folgenden Erkenntnissen:
    Ist ein Zentrifugationsstrang der Laborzentrifuge über Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen elastisch an einem Gehäuse der Laborzentrifuge abgestützt, führt sowohl eine Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs als auch eine nicht koaxiale Ausrichtung einer Längs- oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs zu der Erdbeschleunigung oder dem Schwerefeld der Erde zu einer statischen und/oder dynamischen Auslenkung des Zentrifugationsstrangs gegenüber dem Gehäuse der Laborzentrifuge. Dies kann im Folgenden anhand Extremüberlegungen zu der Federsteifigkeit und Dämpfung der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen wie folgt beispielhaft erläutert werden:
    Ist die Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs nicht parallel zur Erdbeschleunigung ausgerichtet, so ist unter Umständen der Schwerpunkt des Zentrifugationsstrangs exzentrisch zu den Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen angeordnet, woraus ein erstes Kippmoment resultiert, welches bestrebt ist, die Abweichung der Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs gegenüber der Erdbeschleunigung zu vergrößern. Dieses erste Kippmoment wirkt grundsätzlich sowohl bei Stillstand des Zentrifugationsstrangs als auch bei einer Rotationsbewegung der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs und ist unabhängig davon, ob die rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs eine Unwucht aufweisen. Grundsätzlich ändert sich die Orientierung des ersten Kippmoments mit einer Drehbewegung der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs nicht und der Betrag des ersten Kippmoments ist auch von einer Drehzahl der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs unabhängig. Andererseits ergibt sich (auch bei einer parallelen Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs) ein zweites Kippmoment infolge einer etwaigen Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs. Dieses zweite Kippmoment ist im Stillstand der rotierenden Komponenten klein und ergibt sich aus dem Produkt des Unwuchtradius (also des Abstands der Unwucht von der Rotationsachse) und der Unwuchtmasse. Das zweite Kippmoment steigt aber stark mit der Erhöhung der Drehzahl an.
  • Hinzu kommt, dass die Bewegungs-, Kraft- und Momentenverhältnisse an dem Zentrifugationsstrang stark abhängig sind von der Dimensionierung der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen, über welche der Zentrifugationsstrang an dem Gehäuse der Laborzentrifuge abgestützt ist.
  • Dies kann vereinfacht für extreme Auslegungen der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen erläutert werden: Für eine vernachlässigbare Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung ist der Zentrifugationsstrang für eine vereinfachte Betrachtung kardanisch aufgehängt, womit die Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs sich automatisch parallel zur Erdbeschleunigung ausrichten kann. Hingegen gewährleistet eine unendlich hohe Steifigkeit und Dämpfung der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen eine Aufrechterhaltung der Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs entsprechend der Ausrichtung der Laborzentrifuge gegenüber der Umgebung (so dass die Abweichung der Längs- und/oder Rotationsachse gegenüber der Erdbeschleunigung exakt davon abhängig ist, wie "horizontal" das Gehäuse der Laborzentrifuge und damit der Zentrifugationsstrang aufgestellt sind).
  • Schließlich ist obige Betrachtung der beiden Kippmomente lediglich eine starke Vereinfachung, welche den tatsächlich vorhandenen komplexen Bedingungen nur in grober Näherung Rechnung trägt:
    Tatsächlich bilden die rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs einen Kreisel, wobei die Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen Randbedingungen des Kreisels vorgeben. Für den Extremfall der verschwindenden Steifigkeit und Dämpfung der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen bildet der Zentrifugationsstrang einen freien Kreisel, während für endliche Werte der Steifigkeit und Dämpfung der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen der Zentrifugationsstrang einen gefesselten Kreisel bildet. Die Dynamik des Kreisels ist komplex und wird durch die Eulerschen Kreiselgleichungen beschrieben. Hierbei beeinflusst die Dynamik der Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs ein Deviationsmoment (Maß für das Bestreben des Kreisels seine Rotationsachse zu verändern, wenn der Kreisel nicht um eine seine Hauptträgheitsachsen rotiert) und ein Kreiselmoment. Der Zentrifugationsstrang kann komplexe Nutationsbewegungen und Präzessionsbewegungen ausführen, wobei die Bewegung der Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs auf einem Nutationskegel und/oder Gangpolkegel erfolgen kann.
  • Diesen komplexen Vorgängen tragen die aus dem Stand der Technik bekannten Sensoren und Auswerteverfahren nicht Rechnung. Vielmehr erfolgt gemäß dem Stand der Technik unabhängig von der Ursache der Abweichung der Rotationsbewegung des Rotors von einer ortsfesten Rotationsachse (also unabhängig davon, ob die Laborzentrifuge nicht exakt horizontal aufgestellt ist oder eine Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs vorhanden ist) ein Vergleich einer gemessenen Auslenkung oder der Beschleunigung des Zentrifugationsstrangs mit a-priori vorgegebenen Schwellwerten.
  • Erfindungsgemäß wird erstmals ein Neigungssensor in einer Laborzentrifuge eingesetzt, der eine Ausrichtung einer Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs erfasst. Der Neigungssensor erzeugt somit ein Messsignal, bei welchem eine Änderung unmittelbar korreliert oder proportional ist zu einer Veränderung der Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs. Auf dieser Grundlage liegt erstmals ein Messsignal für die Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs vor, welches alternative oder ergänzende Auswertemöglichkeiten für statische und/oder dynamische Veränderungen der Lage und/oder Ausrichtung des Zentrifugationsstrangs bereitstellt, womit insbesondere alternative oder zusätzliche und verbesserte Möglichkeiten für eine Identifikation einer unzureichenden Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse zu der Erdbeschleunigung und/oder einer vorhandenen Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs bereitgestellt werden. Um lediglich ein die Erfindung nicht beschränkendes Beispiel zu nennen, kann die Auswertung auch die zuvor erwähnten Kreiseleffekte auf Grundlage des Messsignals des Neigungssensors berücksichtigen.
  • Erfindungsgemäß ist der Neigungssensor ein Gyroskop-Sensor. Der Gyroskop-Sensor ist von einem Gehäuse des Zentrifugationsstrangs gehalten, so dass der Gyroskop-Sensor nicht mit den rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs rotiert, aber eine Neigung und damit auch eine Neigungsänderung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs erfassen kann. Ein Gyroskop, das auch als Kreiselstabilisator oder Kreiselinstrument bezeichnet werden kann, beinhaltet einen rotierenden symmetrischen Messkreisel, der so gegenüber einer Aufhängung gelagert ist, dass bei einer Verschwenkung der Aufhängung infolge einer Verschwenkung des Messkreisel relativ zur Aufhängung der Messkreisel seine Rotationsachse nicht ändert. Die Aufhängung kann bspw. eine kardanische Aufhängung sein. Eine Verschwenkung der Aufhängung gegenüber dem Messkreisel wird bei einem Gyroskop-Sensor in ein Messsignal umgewandelt. Bei einem erfindungsgemäßen Einsatz des Gyroskop-Sensors wird die Aufhängung an einem nicht rotierenden Gehäuse des Zentrifugationsstrangs, insbesondere des Antriebs des Zentrifugationsstrangs, befestigt. Modernere Ausführungsformen von Gyroskop-Sensoren, welche auch keinen rotierenden Messkreisel aufweisen können, und ebenfalls im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden können, finden heute in Smartphones, Tablets und Spielekonsolen bspw. Einsatz.
  • Für eine besondere Ausgestaltung der Erfindung sind in der Laborzentrifuge zwei Neigungssensoren vorhanden. In diesem Fall ist ein Neigungssensor der Gyroskop-Sensor, der an einem Gehäuse des Zentrifugationsstrangs gehalten ist. Hingegen ist der andere Neigungssensor mit einem Permanentmagneten und einem mit dem Magnetfeld des Permanentmagneten in Wechselwirkung tretenden Magnetfeld-Sensor ausgebildet. Die beiden Neigungssensoren können hierbei redundant eingesetzt sein. Möglich ist aber auch, dass die beiden auf einem unterschiedlichen Messprinzip basierenden Neigungssensoren unterschiedliche Empfindlichkeiten und/oder Frequenzbereiche für die Aufnahme eines Messsignals aufweisen.
  • Mittels eines Neigungssensors, der als Magnetfeld-Sensor ausgebildet ist, wird eine Stärke und/oder Ausrichtung eines Magnetfelds erfasst und in ein Messsignal umgewandelt. Des Weiteren weist ein solcher Neigungssensor einen Permanentmagneten auf. Der Permanentmagnet erzeugt ein Magnetfeld, dessen Stärke und/oder Ausrichtung von dem Magnetfeld-Sensor erfasst wird. Möglich ist bspw., dass der Magnetfeld-Sensor von einem Gehäuse des Zentrifugationsstrangs gehalten ist, während der Permanentmagnet benachbart dem Magnetfeld-Sensor an einem Gehäuse der Laborzentrifuge gehalten ist. Alternativ möglich ist, dass der Permanentmagnet an dem Gehäuse des Zentrifugationsstrangs befestigt ist, während der Magnetfeld-Sensor an dem Gehäuse der Laborzentrifuge gehalten ist. Kommt es dann zu einer Veränderung der Neigung des Zentrifugationsstrangs gegenüber dem Gehäuse der Laborzentrifuge, führt dies zu einer Relativbewegung zwischen Magnetfeld-Sensor und Permanentmagneten, welche eine Vergrößerung des Abstands des Magnetfeld-Sensors von dem Permanentmagneten zur Folge hat und/oder eine Veränderung der Ausrichtung des von dem Permanentmagneten erzeugten Magnetfelds gegenüber dem Magnetfeld-Sensor zur Folge hat. Somit kann bei dieser Ausgestaltung anhand der Stärke des Magnetfelds und/oder der von dem Magnetfeld-Sensor erkannten Richtung des Magnetfelds auf die Neigung des Zentrifugationsstrangs relativ zu dem Gehäuse rückgeschlossen werden.
  • Basiert der Magnetfeld-Sensor für eine mögliche Ausführungsform auf der Erfassung einer magnetischen Flussdichte (sogenannte Magnetometer), so können beliebige Sensortypen (insbesondere Hall-Sensoren, Förster-Sonden) oder Saturationskern-Magnetometer oder Fluxgate-Sensoren, SMR-Sensoren, Dünnschicht-Sensoren, die unter Einfluss des magnetischen Flusses ihren Widerstand ändern, Feldplatten u. ä. verwendet werden.
  • Im Rahmen der Erfindung kann (zusätzlich zu dem mindestens einen Neigungssensor) auch mindestens ein Beschleunigungssensor vorhanden sein.
  • Die Signalverarbeitung eines Messsignals eines Beschleunigungssensors verfügt in der Regel lediglich über eine begrenzte Auflösung. Eine bspw. harmonische Schwingung des Zentrifugationsstrangs mit der Frequenz der Antriebsbewegung des Rotors hat eine Beschleunigung des Zentrifugationsstrangs zur Folge, die proportional zu der Auslenkung der Schwingung des Zentrifugationsstrangs und dem Quadrat der Frequenz dieser Schwingung (die in der Regel der Drehzahl des Rotors oder Sub- und/oder Superharmonischen dieser Drehzahl entspricht) ist. Somit steigt die von einem Beschleunigungssensor gemessene Beschleunigungsamplitude mit einer Erhöhung der Frequenz, d. h. mit einer Erhöhung der Antriebsdrehzahl des Rotors, stark an. Andererseits ist die von einem Beschleunigungssensor gemessene Beschleunigungsamplitude auch abhängig von einer etwaigen Resonanzfunktion oder Übertragungsfunktion des Schwingungssystems, welches mit dem Zentrifugationsstrang und dessen Abstützung über die mindestens eine Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung gebildet ist. Eine Empfindlichkeit des Beschleunigungssensors muss gemäß dem Stand der Technik für alle auftretenden Frequenzen und Amplituden angepasst oder optimiert werden. Dies kann in Verbindung mit der begrenzten Auflösung der digitalen Verarbeitung des Messsignals des Beschleunigungssensors für Drehzahlbereiche des Rotors mit kleinen auftretenden Beschleunigungen zu einer schlechten Auflösung des Messsignals und einem schlechten Signal-Rausch-Verhältnis führen. Hinzu kommt, dass bekannte Beschleunigungssensoren und/oder eine zur Auswertung verwendete Signalverarbeitung für das Messsignal des Beschleunigungssignal auch lediglich über begrenzte Frequenzbereiche verfügen können, in welchen diese mit hinreichender Genauigkeit ein Beschleunigungssignal erzeugen können.
  • Für eine erfindungsgemäße Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Zentrifugationsstrang nicht lediglich einen Sensortyp eines Beschleunigungssensors aufweist, mit dem mit vorgegebener Empfindlichkeit in dem vorgegebenen Frequenzbereich dieses Sensortyps eine Erfassung der Beschleunigung des Zentrifugationsstrangs in einer oder mehreren Raumrichtungen erfolgt. Vielmehr weist der Zentrifugationsstrang mindestens zwei Beschleunigungssensoren auf, welche eine Beschleunigung des Antriebs mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten und/oder in unterschiedlichen Frequenzbereichen messen, wobei vorzugsweise die beiden Beschleunigungssensoren die Beschleunigung in dieselbe Raumrichtung messen. Erfindungsgemäß kommen somit zwei Sensoren unterschiedlicher Sensortypen zum Einsatz, mit denen in unterschiedlichen Frequenzbereichen und/oder mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten die Beschleunigung des Antriebs in dieselbe Raumrichtung gemessen wird. Dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei dem Einsatz eines einzigen Sensortyps eines Beschleunigungssensors mit vorgegebener Empfindlichkeit und vorgegebenem Frequenzbereich die Auswahl dieses Sensortyps so erfolgen muss, dass die Empfindlichkeit und der Frequenzbereich des Sensortyps so gewählt sind, dass der Beschleunigungssensor möglichst in sämtlichen relevanten Betriebssituation hinreichend gute Messsignale liefert, um die erforderliche Auswertung vornehmen zu können. Beispielsweise muss der Beschleunigungssensor hinreichend gute Messsignale sowohl bei kleinen Drehzahlen (und unter Umständen großen Auslenkungen des Zentrifugationsstrangs) als auch bei großen Drehzahlen (und unter Umständen kleinen Auslenkungen des Zentrifugationsstrangs) liefern, was nur begrenzt möglich ist. Hingegen können die erfindungsgemäß eingesetzten Sensoren unterschiedlicher Sensortypen mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten und/oder unterschiedlichen Frequenzbereichen jeweils an unterschiedliche Betriebszustände (oder einen jeweils zugeordneten Betriebszustandsbereich) der Laborzentrifuge angepasst werden. So kann bspw. ein Beschleunigungssensor so gestaltet sein, dass dieser ein Messsignal (insbesondere mit einem Messfehler von weniger als 10 %, weniger als 5 % oder weniger als 3 %) sowohl für eine Frequenz 0 (also einen Gleichanteil) als auch für niedrige Frequenzen (bspw. für Frequenzen von 0 bis 50 Hertz, 0 bis 100 Hertz, 0 bis 200 Hertz oder 0 bis 500 Hertz) erzeugt, während ein anderer Beschleunigungssensor dann ein Messsignal (insbesondere mit einem Messfehler von weniger als 10 %, weniger als 5 % oder weniger als 3 %) in einem Frequenzbereich erzeugt, welcher zumindest teilweise über dem Frequenzbereich des erstgenannten Sensors liegt und bspw. in einem Frequenzbereich oberhalb von 50 Hertz, 100 Hertz, 150 Hertz oder 200 Hertz oder 500 Hertz liegt.
  • Erfasst bspw. der erste Beschleunigungssensor eine Beschleunigung in einem niedrigen Frequenzbereich, kann bereits mit dem Anlaufen der Laborzentrifuge mittels des ersten Beschleunigungssensors eine Überwachung erfolgen, ob eine Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs parallel zum Erdbeschleunigungsvektor ausgerichtet ist und/oder die rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs eine Unwucht aufweisen. Andererseits kann der zweite Beschleunigungssensor dafür zuständig sein, auch für höhere oder maximale Rotationsgeschwindigkeiten die Beschleunigung zu überwachen. Unter Umständen kann dann mittels des zweiten Beschleunigungssensors mit einer verhältnismäßig großen Empfindlichkeit detektiert werden wenn für größere oder maximale Rotationsgeschwindigkeiten ein Produkt versagt (bspw. ein Probenrohr bricht), womit sich ohne anfängliche Unwucht des Rotors erst im Betrieb der Laborzentrifuge eine Unwucht ergibt, die dann nur kurzzeitig oder auch dauerhaft wirksam sein kann. Vorteilhaft kann unter Umständen auch eine Auswertung derart sein, dass sowohl das Messsignal mindestens eines Neigungssensors als auch das Messsignal mindestens eines Beschleunigungssensors ausgewertet wird. Wird bspw. mit dem Neigungssensor erfasst, dass die Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs geneigt ist und erzeugt der Beschleunigungssensor ein bspw. harmonisch oszillierendes Messsignal in eine Raumrichtung, kann mit einer gegenüber dem Stand der Technik erhöhten Sicherheit darauf geschlossen werden, dass eine Unwucht vorliegt, welche einerseits zu der von dem Neigungssensor erfassten Neigung führt und andererseits infolge des Umlaufens der Unwucht um die Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs zu dem oszillierenden Messsignal des Beschleunigungssensors führt.
  • Für eine alternative oder kumulative von der Erfindung umfasste Lösung weist der Zentrifugationsstrang einen Sensor auf, welcher auf einem Sensorprinzip basiert, welches bisher nicht für eine Laborzentrifuge Einsatz gefunden hat: Verwendet wird für diese Ausgestaltung ein Sensor, der die Ausrichtung des Antriebs gegenüber einem Magnetfeld der Erde misst. Zu diesem Zweck kann bspw. ein Hall-Sensor eingesetzt werden. Auf Grundlage eines derart ermittelten, die Ausrichtung des Antriebs gegenüber dem Magnetfeld der Erde betreffenden Messsignals kann einerseits detektiert werden, ob die Laborzentrifuge richtig (d. h. horizontal) aufgestellt worden ist, was angesichts des eingesetzten Sensorprinzips sogar im Stillstand des Rotors möglich ist. Andererseits kann über diesen Sensor auch im Betrieb der Laborzentrifuge ein Verkippen des Zentrifugationsstrangs infolge der schwingenden Abstützung desselben über die Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen gegenüber dem Gehäuse und/oder infolge einer ohne Drehung des Rotors statischen Unwucht oder einer dynamischen Unwuchtanregung bei Drehung des Rotors erkannt werden und u. U. das Ausmaß der Verkippung, eine Größe der Unwucht und/oder eine Lage der Unwucht ermittelt werden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist (vorzugsweise zusätzlich zu den vorgenannten Sensoren) mindestens ein Sensor vorhanden, der einen Drehwinkel, eine Winkelgeschwindigkeit oder eine Winkelbeschleunigung eine Antriebswelle des Antriebs erfasst.
  • Des Weiteren kann ein Temperatursensor vorhanden sein. Vorteilhaft ist, wenn dieser Temperatursensor eng benachbart (bspw. weniger als 10 cm, weniger als 5 cm oder weniger als 3 cm benachbart) von den anderen Sensoren angeordnet ist. Dieser Temperatursensor misst dann vorzugsweise nicht die Temperatur in der Rotorkammer oder die Temperatur im Inneren des Antriebs, sondern die Temperatur, welcher die Sensoren ausgesetzt sind.
  • Schließlich ist alternativ oder kumulativ möglich, dass ein 9-Achsen-Sensor vorhanden ist.
  • Auf sämtliche vorgenannten Sensoren, also insbesondere die Neigungssensoren, den Gyroskop-Sensor, den Magnetfeld-Sensor, den Permanentmagneten, die Beschleunigungssensoren, den Sensor zur Erfassung der Ausrichtung des Antriebs gegenüber einem Magnetfeld der Erde, den Sensor zur Erfassung eines Drehwinkels, einer Winkelgeschwindigkeit oder eine Winkelbeschleunigung einer Antriebswelle des Antriebs, den Temperatursensor und/oder den 9-Achsen-Sensor, wird im Folgenden mit dem gemeinsamen Oberbegriff "Sensor" Bezug genommen.
  • Möglich ist, das mindestens einer der genannten Sensoren an beliebiger Stelle des Gehäuses des Antriebs oder an einem hiermit starr gekoppelten Bauelement angeordnet ist. Für einen besonderen Vorschlag der Erfindung sind die Sensoren auf einer Sensorplatine angeordnet, mit welcher diese (unter Umständen mit weiteren elektrischen und elektronischen Bauelementen) eine Baueinheit bilden. Die Sensorplatine kann dann über einen Stecker, mindestens einen Leiter, ein Bussystem und/oder eine elektrische Leistungsversorgung mit dezentral von der Sensorplatine angeordneten elektronischen Steuereinheiten, Speichern, Ausgabeeinrichtungen, Datenloggern und/oder Leistungsversorgungen verbunden sein.
  • Grundsätzlich kann die Sensorplatine an beliebiger Stelle an dem Zentrifugationsstrang oder dem Gehäuse des Antriebs angeordnet sein. Vorzugsweise befindet sich diese aber auf der dem Rotor abgewandten Seite des Zentrifugationsstrangs, insbesondere des Gehäuses des Antriebs. Dies hat einerseits den Vorteil, dass sich die Sensorplatine bspw. nicht im Bereich einer Rotorkammer erstrecken muss, womit der hier erforderliche Bauraum reduziert ist. Andererseits ist für die Anordnung der Sensorplatine auf der dem Rotor abgewandten Seite des Antriebs unter Umständen auch vermieden, dass sich mit dem Betrieb der Laborzentrifuge eine sich in der Rotorkammer während des Betriebs infolge der hohen Drehzahl des Rotors ergebende Temperaturerhöhung nicht auf die Temperatur der unter Umständen empfindlichen elektrischen und elektronischen Bauelemente auf der Sensorplatine auswirkt. So kann unter Umständen auch ein Temperatureinfluss auf die Genauigkeit der Messsignale der Sensoren der Sensorplatine zumindest reduziert werden.
  • Für den Fall, dass, wie zuvor erläutert, die Sensorplatine auf der dem Rotor abgewandten Seite des Antriebs angeordnet ist, ist bevorzugt der Sensor zur Erfassung der Bewegung der Antriebswelle ebenfalls auf dieser Sensorplatine angeordnet. Möglich ist, dass dann dieser Sensor auf der Sensorplatine unmittelbar benachbart zu einem Endbereich der Antriebswelle des Antriebs angeordnet ist, um die Bewegung der Antriebswelle zu erfassen. Möglich ist sogar, dass die Antriebswelle oder ein endseitiger zapfenförmiger Fortsatz, der mit der Antriebswelle rotiert, oder ein Inkrementalgeber der Antriebswelle durch eine Ausnehmung der Sensorplatine hindurchragt, während der Sensor dann den Inkrementalgeber oder den Endbereich der Antriebswelle oder den Fortsatz umgeben kann.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in der Laborzentrifuge eine elektronische Steuereinheit vorhanden, welche das Messsignal mindestens eines der vorgenannten Sensoren verarbeitet. Vorzugsweise ist die elektronische Steuereinheit ebenfalls auf der Sensorplatine angeordnet.
  • Die elektronische Steuereinheit kann eine beliebige, zum Betrieb und zur Auswertung der Sensoren erforderliche Steuerlogik aufweisen. So kann bspw. in der Steuereinheit oder einer zugeordneten Speichereinheit ein Kalibrierfaktor, eine Kalibrierkurve oder ein Kalibrierfeld für mindestens einen Sensor vorhanden sein, mittels welchem eine Umrechnung des von dem Sensor bereitgestellten elektrischen Messsignals erfolgt. Eine Auswertung des derart umgerechneten Signals kann dann ebenfalls durch die Steuereinheit, durch eine andere Steuereinheit der Laborzentrifuge oder sogar durch eine außerhalb der Laborzentrifuge angeordnete Steuereinheit, an die das Signal drahtgebunden oder drahtlos übertragen wird, erfolgen.
  • Für eine erfindungsgemäße Ausgestaltung ermittelt die Steuerlogik, ob die Laborzentrifuge so aufgestellt ist, dass die Antriebsachse des Antriebs oder eine Hauptträgheitsachse der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs in Richtung des Erdbeschleunigungsvektors ausgerichtet ist. Dies kann bspw. anhand der Erkennung eines Deviationsmomentes durch die eingesetzten Neigungssensoren erfolgen oder durch anderweitige Auswertung mindestens eines Neigungssensors und/oder eines weiteren Sensors.
  • Alternativ oder zusätzlich möglich ist, dass mittels der Steuerlogik eine Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs ermittelt wird. Möglich ist hierbei, dass lediglich ein Vergleich eines Messwerts mit einem Schwellwert erfolgt, womit dann darauf geschlossen wird, dass die Antriebsachse des Antriebs oder einer Hauptträgheitsachse der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs nicht in Richtung des Erdbeschleunigungsvektors ausgerichtet ist oder eine Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs zu groß ist.
  • Möglich ist aber auch, dass eine Auswertung derart erfolgt, dass das Ausmaß der Abweichung der Ausrichtung der Antriebsachse des Antriebs oder der Hauptträgheitsachse und/oder die Größe einer Unwucht der rotierenden Komponente des Zentrifugationsstrangs oder auch deren Winkellage hinsichtlich der Rotation um die Rotationsachse ermittelt wird.
  • Für eine besondere Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerlogik in der Lage, auf Grundlage der von den Sensoren ermittelten Messsignale zu unterscheiden, ob die Laborzentrifuge so aufgestellt ist, dass die Antriebsachse des Antriebs oder eine Hauptträgheitsachse der rotierenden Komponente des Zentrifugationsstrangs nicht in Richtung des Erdbeschleunigungsvektors ausgerichtet ist oder eine Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs vorhanden ist. Um lediglich ein die Erfindung nicht beschränkendes Beispiel zu nennen, kann auf Grundlage dieser Unterscheidung dem Benutzer der Laborzentrifuge (unter Umständen bereits vor dem Betrieb der Laborzentrifuge, nach einem Abbruch der Zentrifugation oder auch nach der ordnungsgemäßen Beendigung der Zentrifugation) eine Rückmeldung gegeben werden, dass entweder die Antriebsachse des Antriebs oder die Hauptträgheitsachse nicht richtig ausgerichtet ist, so dass die Aufstellung der Laborzentrifuge auf der Unterlage überprüft werden muss, oder eine Unwucht der rotierenden Komponente des Zentrifugationsstrangs vorhanden ist, was auf eine nicht ordnungsgemäße Bestückung des Rotors der Laborzentrifuge mit den Produkten oder einen Defekt einer rotierenden Komponente des Zentrifugationsstrangs hindeuten kann.
  • Für einen weiteren Vorschlag der Erfindung wird von der Steuerlogik der Steuereinheit ein Fehlerkriterium ermittelt. Beispielsweise kann das Fehlerkriterium vorliegen, wenn eine gemessene Beschleunigung oder Neigung oberhalb eines Schwellwerts oder einer von der Drehzahl des Rotors abhängigen Kennlinie liegt oder wenn erkannt wird, dass der Rotor nicht rotationssymmetrisch bestückt ist oder eine Unwucht aufweist oder die Laborzentrifuge nicht richtig zu dem Erdbeschleunigungsvektor ausgerichtet ist. Liegt ein derartiges Fehlerkriterium vor, erzeugt die Steuerlogik der Steuereinheit eine Fehlermeldung, bei welcher es sich um eine optische Fehlermeldung, eine akustische Fehlermeldung oder auch einen Fehlereintrag in einen Fehlerspeicher handeln kann, um lediglich einige nicht beschränkende Beispiele zu nennen. Möglich ist aber auch, dass bei Vorliegen eines derartigen Fehlerkriteriums der Betrieb der Laborzentrifuge unterbrochen wird, sofern dieser bereits begonnen wurde, oder dieser Betrieb verändert wird, was bspw. durch eine Reduktion der Drehzahl des Rotors oder ein Abbremsen entsprechend einer vorgegebenen Bremskurve erfolgen kann. Möglich ist aber auch, dass bei Vorliegen des Fehlerkriteriums eine Aufnahme des Betriebs der Laborzentrifuge, also ein Beginn des Antriebs des Rotors, unterbunden wird.
  • Wird im Rahmen der Erfindung ermittelt, dass die rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs eine Unwucht aufweisen, kann mittels der Steuerlogik der elektronischen Steuereinheit eine automatische Steuerung oder Regelung einer Position einer Ausgleichsmasse zum Ausgleich der Unwucht erfolgen. Beispielsweise kann je nach erfasster Lage und/oder Größe einer Unwucht der Rotationsradius oder der Umfangswinkel einer mit dem Rotor rotierenden Ausgleichsmasse über einen Stellantrieb verändert werden. Möglich ist aber auch, dass durch die Steuerlogik der elektronischen Steuereinheit ein Lager, eine Kompensationseinrichtung, über welche mittels eines Aktuators Kräfte auf den Zentrifugationsstrang ausgeübt werden können, und/oder mindestens eine Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung so angesteuert oder geregelt wird, dass eine Auswirkung einer Unwucht und/oder eine Auswirkung einer nicht ordnungsgemäßen Ausrichtung der Antriebsachse des Antriebs zur Erdbeschleunigung zumindest gemindert wird. Um lediglich ein nicht beschränkendes Beispiel zu nennen, kann mittels der Steuerlogik eine Regelung der Federsteifigkeit und/oder Dämpfung der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung erfolgen. Ebenfalls möglich ist, dass in dem Lager, welches dann als elektromagnetisches Lager ausgebildet sein kann, oder in der Kompensationseinrichtung eine Ausgleichskraft erzeugt wird, welche der sich ergebenden Schwingung des Zentrifugationsstrangs entgegenwirkt.
  • Die Erfindung schlägt des Weiteren vor, dass in der Steuereinheit Steuerlogik vorhanden ist, die ein Versagen mindestens eines Produkts und eine sich hieraus ergebende Unwucht des Rotors erfasst. Damit ist im Rahmen der Erfindung auch die Erkennung einer sich erst im Betrieb der Laborzentrifuge ergebenden Unwucht möglich. Beispielsweise wertet die Steuerlogik das Signal eines Beschleunigungssensors oder Neigungssensors bei sehr hohen Drehzahlen der Laborzentrifuge aus, um mittels eines Anstiegs des erfassten Messsignals detektieren zu können, wenn bei den hohen Drehzahlen und den hohen damit einhergehenden, auf das Produkt wirkenden Zentripetalbeschleunigungen ein Versagen des Produkts, insbesondere ein Bruch des Probenröhrchens, auftritt. Dies kann bspw. anhand einer sich abrupt ändernden Amplitude des von dem Sensor erfassten Messsignals infolge des plötzlichen Versagens des Produkts erfasst werden. Während grundsätzlich das Produkt im Vergleich zu der rotierenden Masse des Zentrifugationsstrangs eine verhältnismäßig kleine Masse besitzt und sich die Schwingung des Zentrifugationsstrangs infolge des Versagens des Produkts in eingeschwungenem Zustand lediglich geringfügig verändert, kann sich in unmittelbarer zeitlicher Umgebung des Versagens des Produkts ein transientes Einschwing- oder Übergangsverhalten ergeben, welches mittels des Sensors, insbesondere des Neigungssensors und/oder des Beschleunigungssensors, im Rahmen der Erfindung erfasst werden kann.
  • In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Laborzentrifuge wird eine von einem Temperatursensor gemessene Temperatur dazu verwendet, eine Temperaturkompensation eines Messsignals mindestens eines anderen Sensors, vorzugsweise sämtlicher hier genannter Sensoren, vorzunehmen. Sind die Sensoren einschließlich des Temperatursensors auf einer Sensorplatine angeordnet, erfasst der Temperatursensor eine für die weiteren auf der Sensorplatine angeordneten Sensoren repräsentative Temperatur. Ist für die anderen Sensoren ein Temperaturgang bekannt und dieser bspw. in einer Speichereinheit der Steuereinheit abgelegt, kann über die von dem Temperatursensor gemessene Temperatur auf einfache Weise in der Steuereinheit eine Temperaturkompensation erfolgen. Auf diese Weise kann die Genauigkeit der Messsignale der Sensoren erhöht werden.
  • Für eine erfindungsgemäße Ausgestaltung wird das Messsignal eines Temperatursensors nicht oder nicht ausschließlich für eine Temperaturkompensation der Messsignale der Sensoren verwendet. Vielmehr findet die von dem Temperatursensor gemessene Temperatur Berücksichtigung bei einer Ermittlung und/oder Bewertung einer Größe einer Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs. Alternativ oder zusätzlich möglich ist, dass die Temperatur Berücksichtigung bei einer Ermittlung und/oder Bewertung einer nicht parallelen Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs oder einer Hauptträgheitsachse der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs zur Erdbeschleunigung. Dies soll anhand des Folgenden, die Erfindung nicht beschränkenden Beispiels erläutert werden: Der Zentrifugationsstrang bildet infolge seiner Abstützung über die Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung wie zuvor erläutert ein Schwingungssystem, dessen Schwingungsverhalten infolge einer Anregung durch eine Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs und/oder infolge einer nicht parallelen Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs zu dem Erdbeschleunigungsvektor von einer Resonanzfunktion oder Übertragungsfunktion des schwingungsfähigen Systems abhängig ist. Diese Resonanz- oder Übertragungsfunktion ist aber wiederum abhängig von der Steifigkeit und Dämpfung der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen. Ändert sich die Steifigkeit und/oder Dämpfung der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung infolge einer Temperaturänderung im Bereich der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung, führt dies zu einer Veränderung der Resonanzfunktion oder Übertragungsfunktion. Dies bedeutet, dass für unterschiedliche Temperaturen dieselbe Unwucht oder dieselbe Abweichung der Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs von dem Erdbeschleunigungssensor zu unterschiedlichen Auslenkungen, Geschwindigkeiten oder Beschleunigungen sowie Neigungen führen kann. Um umgekehrt aus den Messsignalen der Sensoren einen Rückschluss auf die Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs oder die Unwucht zu ermöglichen, ist eine Berücksichtigung der Temperaturabhängigkeit der Resonanzfunktion oder Übertragungsfunktion und damit der Steifigkeit und Dämpfung erforderlich. Eine derartige Berücksichtigung kann durch Modellierung der Temperaturabhängigkeit der Resonanzfunktion oder Übertragungsfunktion und somit Umrechnung des Messsignals je nach bei der vorliegenden Temperatur anzuwendender Resonanzfunktion oder Übertragungsfunktion erfolgen. Im einfachsten Fall kann eine derartige Berücksichtigung aber bereits dadurch erfolgen, dass ein Vergleich des Messsignals mit einem Schwellwert erfolgt, wobei dann in diesem Fall der Schwellwert von der Temperatur abhängig sein kann. Hierbei ist jede beliebige Abhängigkeit möglich, bspw. eine stufenförmige Abhängigkeit des Schwellwerts für einzelne Temperaturbereiche, eine Abhängigkeit entsprechend einer Geraden oder einer beliebig geformten glatten, abgeknickten oder Sprünge aufweisenden Kurve oder eine funktionale Abhängigkeit oder eine Abhängigkeit von einem Kennfeld, welches die Abhängigkeit von weiteren Betriebsparameter berücksichtigen kann. Möglich ist bspw., dass ein weiterer Betriebsparameter in einem derartigen Kennfeld ein Typ eines eingesetzten Rotors und/oder unterschiedliche Bestückungsarten des Rotors sind, wobei die Erkennung des Typs oder der Bestückung automatisch erfolgen kann oder über eine Eingabe eines Benutzers an der Laborzentrifuge eingegeben wird.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung nimmt die Steuerlogik auf Grundlage der von den Sensoren gemessenen Messsignale und/oder Fehlerkriterien eine Anpassung einer Lebensdauer und/oder eines Serviceintervalls der Laborzentrifuge, des Antriebs oder des Rotors vor. Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem Betrieb der Laborzentrifuge mit suboptimalen Betriebsbedingungen, bspw. mit einer Kräfte auf die Lager und die mechanischen Bestandteile der Laborzentrifuge ausübenden rotierenden Unwucht, eine Beanspruchung der Bauelemente der Laborzentrifuge ansteigt, womit eine Reduzierung der Lebensdauer und/oder eines Serviceintervalls zur Gewährleistung eines zuverlässigen Betriebs der Laborzentrifuge erforderlich ist.
  • Eine Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs kann sich bereits vor dem Beginn der Verdrehung des Rotors ergeben, wenn die Produkte nicht gleichmäßig über den Umfang verteilt sind, was bspw. der Fall sein kann, wenn zumindest teilweise falsche Produkte mit dem Rotor verbunden werden oder einzelne Produkte fehlen. Möglich ist auch, dass der Rotor selbst (ohne die Produkte) oder eine andere rotierende Komponente des Zentrifugationsstrangs, bspw. infolge einer Beschädigung während einer vorangegangenen Zentrifugation oder während der Bestückung, eine Unwucht aufweist. Es kann sich aber auch eine nicht rotationssymmetrische Bestückung des Rotors mit den Produkten oder und damit eine Unwucht erst im Betrieb der Laborzentrifuge mit einer Aufnahme der Zentrifugation ergeben. Dies kann bspw. der Fall sein, wenn sich in den Proben, die in den Produkten angeordnet sind, eine inhomogene Zentrifugation ergibt, oder wenn es zu einem Versagen des Produkts, insbesondere eines Probenröhrchens oder anderweitigen Probenbehälters, kommt. Möglich ist auch, dass im Betrieb der Laborzentrifuge
    • ein Teil des Rotors oder
    • ein Arm oder ein Halter, an dem ein Probenbehälter oder mehrere Probenbehälter gehalten ist/sind,
    versagt, woraus sich ein Unwucht ergeben kann.
  • Im Rahmen der Erfindung kann eine Ermittlung, ob der Rotor nicht rotationssymmetrisch mit den Produkten bestückt ist, bspw. durch Auswertung eines Messsignals eines Beschleunigungssensors erfolgen, da sich bei nicht rotationssymmetrischer Bestückung des Rotors mit den Produkten eine Unwucht ergibt, welche dann zu einer (u. U. mit der Rotation in Umfangsrichtung umlaufenden) Beschleunigung und Schwingung des Zentrifugationsstrangs führt, die mittels des Beschleunigungssensors gemessen werden kann. Möglich ist in diesem Fall, dass eine gemessene Beschleunigung verglichen wird mit einem Schwellwert oder auch mit einer von der Drehzahl des Rotors abhängigen Kennlinie, wobei mit Überschreiten der Kennlinie oder des Schwellwertes darauf geschlossen wird, dass der Rotor nicht rotationssymmetrisch mit den Produkten bestückt ist und/oder eine Unwucht aufweist. Möglich ist aber auch, dass dieses ermittelt wird anhand eines Erkennens einer schwingenden Neigungsänderung des Zentrifugationsstrangs, die mittels des erfindungsgemäß eingesetzten Neigungssensors erfasst werden kann.
  • Für eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist die elektronische Steuereinheit mit Steuerlogik ausgestattet, die eine Winkellage und/oder eine Größe einer Unwucht erkennt. Für sehr kleine Drehzahlen des Rotors weit unterhalb der Resonanzfrequenz des mit dem Zentrifugationsstrang und den Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen gebildeten Schwingungssystems entspricht die Winkellage der umlaufenden Auslenkung des Zentrifugationsstrangs ungefähr der Winkellage der Unwucht, was zur Folge hat, dass die Beschleunigung, die dann von einem an dem Antrieb gehaltenen Beschleunigungssensor gemessen wird, ein Minimum hat. Für realistische Drehzahlen des Rotors ergibt sich zwischen der Auslenkung (und damit auch der Beschleunigung) und der Lage der Unwucht eine Phasenverschiebung, welche für die Frequenz 0 mit 0° beginnt, in der Resonanzfrequenz 90° beträgt und für große Drehzahlen 180° beträgt. Zur Identifikation der Winkellage der Unwucht kann diese Phasenverschiebung in der Steuereinheit und einer zugeordneten Speichereinheit als Kennlinie abgelegt sein. Diese Kennlinie wird dann zur Erkennung der Winkellage der Unwucht berücksichtigt. Hierbei kann die Kennlinie auch abhängig von der gemessenen Temperatur sein.
  • Ist die Laborzentrifuge schräg aufgestellt und ergibt sich ein Winkel zwischen der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs und dem Erdbeschleunigungsvektor, erfährt der Rotor (und erfahren damit die Produkte) eine oszillierende Beschleunigung in Richtung des Erdbeschleunigungsvektors, was unerwünscht ist, da diese oszillierende Beschleunigung die Zentrifugation und die angestrebte Entmischung der Probe stören.
  • Um lediglich ein nicht beschränkendes Beispiels zu nennen, kann mit einem Beschleunigungssensor (bspw. für eine niedrige Antriebsdrehzahl des Rotors) die Beschleunigung des Zentrifugationsstrangs gemessen werden. Ergibt sich keine oder nur eine geringe Beschleunigung des Beschleunigungssensors, ist weder eine rotationssymmetrische Bestückung oder Unwucht des Rotors noch eine Abweichung der Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs gegenüber der Ausrichtung der Erdbeschleunigung vorhanden. Misst hingegen der Beschleunigungssensor einen konstanten Gleichanteil der Beschleunigung, korreliert dies mit einer konstanten, von der Drehung des Rotors unabhängigen Schrägstellung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs, so dass der Gleichanteil des Beschleunigungssignals mit dem Winkel zwischen der Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs und der Ausrichtung der Erdbeschleunigung über eine Abhängigkeit korreliert, welche bspw. in einem Kennfeld abgelegt sein kann. Ergibt sich hingegen eine entsprechend der Drehzahl des Rotors oszillierende Beschleunigung, korreliert die Amplitude dieser oszillierenden Beschleunigung mit der Unwucht. Möglich ist, dass über die (u. U. temperaturabhängige) Resonanzkurve oder Übertragungsfunktion des Schwingungssystems aus der Amplitude der oszillierenden Beschleunigung auf die Größe der Unwucht geschlossen werden. Möglich ist aber auch, dass für die Unterscheidung zwischen einer Unwucht des Zentrifugationsstrangs und der Abweichung der Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs von der Ausrichtung der Erdbeschleunigung unterschiedliche Sensoren Einsatz finden.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
  • Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Neigungssensor die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Neigungssensor, zwei Neigungssensoren oder mehr Neigungssensoren vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.
  • Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
    • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
    • Fig. 1
    zeigt in einer horizontalen Ansicht Komponenten einer Laborzentrifuge, nämlich einen Zentrifugationsstrang, der über Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen gegenüber einem Gehäuse abgestützt ist, wobei der Antrieb des Zentrifugationsstrangs eine mit mehreren Sensoren ausgestattete Sensorplatine aufweist.
    Fig. 2
    zeigt die Sensorplatine in einem Aufnahmering in einer räumlichen Ansicht schräg von oben.
    Fig. 3
    zeigt stark schematisiert die Anordnung von Sensoren und einer elektronischen Steuereinheit auf einer Sensorplatine.
    FIGURENBESCHREIBUNG
  • Fig. 1 zeigt in einer horizontalen Ansicht Komponenten einer Laborzentrifuge 1. Ein Zentrifugationsstrang 2 weist einen elektrischen Antrieb 3, einen Rotor 4 und eine Antriebs- und/oder Rotorwelle 5, über die der Antrieb 3 den Rotor 4 in Rotation um eine Längs- und/oder Rotationsachse 6 versetzen kann, auf.
  • Der Zentrifugationsstrang 2 ist über Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen 7a, 7b federnd und dämpfend an einem Gehäuse 8 der Laborzentrifuge 1 abgestützt. Der Zentrifugationsstrang 2 und die Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen 7 bilden ein Schwingungssystem 9. In dem Schwingungssystem 9 bildet der Zentrifugationsstrang 2 die schwingende Masse, während die Steifigkeit und die Dämpfung des Schwingungssystems 9 durch die Feder-und/oder Dämpfungseinrichtungen 7 vorgegeben werden. Die Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen 7a, 7b ermöglichen vorzugsweise Auslenkungen und damit möglicherweise schwingende Freiheitsgrade des Schwingungssystems 9 wie folgt:
    1. a) Einfederungen und Schwingungen in Richtung der Längs- und/oder Rotationsachse 6,
    2. b) Auslenkungen des Zentrifugationsstrangs 2 quer zur Längs- und/oder Rotationsachse 6 und
    3. c) Neigung der Längs- und/oder Rotationsachse 6 um einen Winkel gegenüber dem Gehäuse 8 oder gegenüber einem Erdbeschleunigungsvektor 16.
  • Die Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen 7a, 7b sind im Bereich des Bodens der Laborzentrifuge 1 angeordnet und unter Umständen in einem Raum der Laborzentrifuge 1 angeordnet, welcher vollständig oder weitestgehend oder teilweise von der Rotorkammer, in welcher der Rotor 4 rotiert, getrennt ist. Hierzu können die Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen 7a, 7b an einem bodenseitigen Blech oder Träger des Gehäuses 8 der Laborzentrifuge 1 abgestützt werden. Der gegenüberliegende Fußpunkt der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen 7a, 7b ist an dem Antrieb 3 abgestützt in einem Endbereich des Antriebs 3, welcher dem Rotor 4 abgewandt ist. Zu diesem Zweck kann das Gehäuse 11 des Antriebs 3 geeignete Flansche 10a, 10b aufweisen, an denen die Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen 7a, 7b befestigt sind. Im Idealfall verfügt der Zentrifugationsstrang 2 hinsichtlich der Längs- und/oder Rotationsachse 6 nicht über eine Unwucht. Eine Unwucht kann sich aber bspw. durch Defekte oder Beschädigungen des Antriebs 3 oder des Rotors 4 des Zentrifugationsstrangs 2, durch eine Beschädigung mindestens eines Produkts oder durch eine nicht ordnungsgemäße oder nicht rotationssymmetrische Bestückung des Rotors 4 mit Produkten ergeben.
  • Für eine Zentrifugation wird der Rotor 4 der Laborzentrifuge 1 mit Produkten bestückt, wobei zu diesem Zweck der Rotor 4 als Festwinkel-Ausschwing- oder Trommelrotor ausgebildet sein kann. Hierbei sind möglichst die Produkte rotationssymmetrisch an dem Rotor 4 anzuordnen und/oder so über den Umfang des Rotors 4 zu verteilen, dass sich keine Unwucht des Rotors 4 mit den Produkten ergibt.
  • Bei einer sich im Betrieb der Laborzentrifuge 1 ergebenden Unwucht oder exzentrischen Anordnung des Schwerpunkts des Zentrifugationsstrang 2 kann es zu einer Veränderung einer Neigung der Längs- und/oder Rotationsachse 6 des Zentrifugationsstrangs 2 infolge der elastischen Abstützung des Zentrifugationsstrangs 2 kommen. Für kleine Drehzahlen des Rotors 4 ändert sich die Ausrichtung dieser Neigung entsprechend der Verdrehung des Rotors 4, so dass die Längs- und/oder Rotationsachse 6 mit der Drehzahl des Rotors auf einer Kegelfläche umläuft.
  • Des Weiteren tritt für die Verdrehung des Rotors 4 bei einer Unwucht des Rotors 4 und/oder der an dem Rotor 4 gehaltenen Produkte infolge der durch die Unwucht verursachten Zentripetalbeschleunigung eine radial zur Längs- und/oder Rotationsachse 6 orientierte und mit der Rotation des Rotors 4 umlaufende Unwuchtkraft auf. Diese rotierende Unwuchtkraft führt einerseits zu einer ebenfalls umlaufenden, quer zur Längs- und/oder Rotationsachse 6 orientierten Auslenkung des Zentrifugationsstrangs 2. Andererseits führt die umlaufende Unwuchtkraft zu einer Veränderung der Neigung der Längs- und/oder Rotationsachse 6 des Zentrifugationsstrangs 2, welche ebenfalls mit der rotierenden Unwucht umläuft. Unter Berücksichtigung der drehzahlabhängigen Dynamik des Schwingungssystems 9 treten entsprechende dynamische Auslenkungen und Neigungen des Zentrifugationsstrangs 2 auf, deren Phasenverschiebungen und Amplituden von der Resonanz- oder Übertragungsfunktion des Schwingungssystems 9 abhängig sind.
  • Auf der einem Boden des Gehäuses 8 zugewandten Seite oder der dem Rotor 4 abgewandten Seite des Antriebs 3 ist an einem Gehäuse 11 des Antriebs 3 eine Sensorplatine 12 gehalten. Für das hier dargestellte Ausführungsbeispiel erfolgt dies über eine mit dem Gehäuse 11 des Antriebs 3 verschraubte Aufnahme- und Befestigungseinheit 13. Von der Sensorplatine 12 erstreckt sich ein Leitungsstrang 14, der beliebig, mehradrig, uni- oder bidirektional ausgebildet sein kann, aus der Aufnahme- und Befestigungseinheit 13 heraus, was hier in horizontaler Richtung erfolgt. An dem der Sensorplatine 12 abgewandten Ende verfügt der Leitungsstrang 14 über einen Stecker 15.
  • Fig. 2 zeigt in einer räumlichen Ansicht die Sensorplatine 12 mit dem hiervon ausgehenden Leitungsstrang 14 in der Aufnahme- und Befestigungseinheit 13. Die Aufnahme- und Befestigungseinheit 13 ist hier als Ringscheibe 17 ausgebildet und verfügt über über den Umfang verteilte Durchgangsbohrungen 18a, 18b, 18c. Des Weiteren verfügt die Ringscheibe 17 auf der dem Gehäuse 11 des Antriebs 3 zugewandten Seite über eine radial durchgehende Nut 19, durch welche sich der Leitungsstrang 14 erstreckt. Schließlich weist der Ring auf der radial innenliegenden Seite in Teilumfangsbereichen randoffene Ausnehmungen 20a, 20b, 20c (sowie eine weitere, durch den Leitungsstrang 14 verdeckte Ausnehmung) auf, welche so entsprechend der Außenkontur der Sensorplatine 12 an der Ringscheibe 17 angeordnet sind und deren Geometrie derart ist, dass in diesen Ausnehmungen 20a, 20b, 20c Ecken die Sensorplatine 12 mit einem Spiel, einer Spielpassung, einer Übergangspassung oder einer Presspassung aufgenommen sind. Eine Unterseite der Sensorplatine 12 stützt sich an einem Boden der Ausnehmungen 20a, 20b, 20c ab. Möglich ist, dass die Sensorplatine 12 lose in die Ringscheibe 17 eingelegt ist, wobei die Sensorplatine 12 dann mit Anschrauben der Ringscheibe 17 an dem Gehäuse 11 des Antriebs 3 zwischen dem Boden der Ausnehmungen 20 und dem Gehäuse 11 des Antriebs 3 gefangen ist. Möglich ist aber auch, dass die Sensorplatine 12 zusätzlich an der Ringscheibe 17 befestigt ist, was durch beliebige Befestigungsmittel wie einen Kleber, eine Verschraubung, ein Verclipsen u. ä. erfolgen kann. Für das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel besitzen die radial nach innen offenen Ausnehmungen 20 einen winkelförmigen Querschnitt, wobei sich die winkelförmigen Querschnitte der Ausnehmungen 20 zu einem Rechteck ergänzen, dessen Abmessungen mit einem Spiel, einer Spielpassung, einer Übergangspassung oder einer Presspassung mit den äußeren Abmessungen der Sensorplatine 12 übereinstimmen.
  • Die Bestückung der Sensorplatine 12 erfolgt vorzugsweise auf der dem Gehäuse 11 des Antriebs 3 zugewandten Seite. Hierbei ist die Dicke der Ringscheibe 17 und die Tiefe der Ausnehmungen 20 derart gewählt, dass die elektronischen und elektrischen Bauelemente der Sensorplatine 12 mit einem kleinen Zwischenraum beabstandet von dem Gehäuse 11 des Antriebs 3 angeordnet sind. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel erfolgt eine Belüftung der Sensorplatine 12 aus dem Bodenbereich der Laborzentrifuge 1 durch Zwischenräume 21a, 21b, 21c, 21d.
  • Fig. 3 zeigt stark schematisiert eine mögliche Bestückung der Sensorplatine 12. Demgemäß verfügt die Sensorplatine 12 über einen ersten Neigungssensor 22, einen zweiten Neigungssensor 23, einen ersten Beschleunigungssensor 24, einen zweiten Beschleunigungssensor 25, einen Temperatursensor 26, einen Magnetfeld-Sensor 27, einen Steckverbinder 28, an welchem über einen entsprechenden Stecker der Leitungsstrang 14 angeschlossen werden kann, eine elektronische Steuereinheit 29 und einen 9-Achsen-Sensor 30.
  • Der Magnetfeld-Sensor 27 kann eine Neigung gegenüber einem Magnetfeld der Erde erfassen.
  • Möglich ist aber auch, dass der Magnetfeld-Sensor 27 oder einer der Neigungssensoren 22, 23 das Magnetfeld eines Permanentmagneten 31 erfasst. Der Permanentmagnet 31 ist an dem Gehäuse 8 der Laborzentrifuge 1 befestigt. Für den Fall, dass, wie in Fig. 1 dargestellt, der Magnetfeld-Sensor 27 mit der Sensorplatine 12 im Bodenbereich der Laborzentrifuge 1 an dem Gehäuse 11 des Antriebs 3 angeordnet ist, ist der Permanentmagnet 31 ebenfalls im Bodenbereich der Laborzentrifuge 1 angeordnet. Beispielsweise ist der Permanentmagnet 31 an einem Bodenblech oder einer bodenseitigen Strebe der Laborzentrifuge 1 befestigt. Der Magnetfeld-Sensor 27 erfasst die Stärke oder Flussdichte des Magnetfelds des Permanentmagneten 31 oder eine Ausrichtung des Magnetfelds des Permanentmagneten 31, womit der Abstand des Magnetfeld-Sensor 27 von dem Permanentmagneten 31 und/oder die Neigung gegenüber dem Magnetfeld des Permanentmagneten 31 und damit die Neigung der Längs- und/oder Rotationsachse 6 gegenüber dem Gehäuse 8 erfasst wird.
  • Im Rahmen der Erfindung kann mittels der Steuereinheit 29 auf Grundlage der Messsignale ermittelt werden, ob die Rotationsachse des Rotors 4 der Hauptträgheitsachse des Rotors 4 mit den daran gehaltenen Produkten entspricht. Abweichungen hiervon werden mittels der Steuerlogik als Unwucht detektiert, welche zu Vibrationen führt. Hierbei kann eine qualitative und/oder quantitative Erfassung der Unwucht erfolgen. Wird eine vorhandene Unwucht erkannt, erfolgt eine kontrollierte Abbremsung des Antriebs 3. Es kann eine Notbrems-Prozedur eingeleitet werden, wobei dann über die Ausgabe einer bspw. optischen oder akustischen Fehlermeldung eine Interaktion mit dem Benutzer erfolgen kann, damit ein vorhandenes Risiko infolge der Unwucht vom Nutzer oder einer übergeordneten Maschine erkannt werden kann.
  • Möglich ist, dass eine Freigabe eines Deckels der Laborzentrifuge 1 für eine Ermöglichung der Öffnung der Laborzentrifuge 1 mit dem Erkennen einer Unwucht erst erfolgt bei Stillstand des Rotors 4.
  • Es ist auch möglich, dass eine Warnung des Benutzers nach der Bestückung des Rotors 4 mit den Produkten vor Antrieb des Rotors 4 erfolgt, wenn im Betrieb eine Unwucht entstehen könnte. Dies kann der Fall sein bei einem fehlenden Produkt, einem Produkt an einer falschen Stelle oder einer ungleichmäßigen Bestückung des Rotors 4 mit den Produkten.
  • Eine weitere mögliche Ursache des Auftretens einer Unwucht kann eine verbogene, verkippte, verkantete oder mangelnde Befestigung des Rotors 4 sein.
  • Möglich ist auch, dass die gemessenen Messsignale oder auch ein Ergebnis der Auswertung derselben als Prozessparameter genutzt wird. So kann bspw. bei einer automatisiert be- und entladenen Laborzentrifuge 1 oder auch einer manuell be- und entladenen Laborzentrifuge 1 überwacht werden, dass sich für verschiedene Zyklen der Laborzentrifuge 1 mit mehreren Sätzen von Proben mit gewünschter gleicher Bestückung Messwerte oder Auswerteergebnisse innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs ergeben müssen. Hier können beispielsweise Amplituden, Signalverläufe, gleichgerichtete und integrierte Signalverläufe u. Ä. mit vorgegebenen Toleranzbereichen verglichen werden. Möglich ist auch, dass überwacht wird, ob das Ergebnis der Auswertung durch die Steuereinheit für eine ermittelte Unwucht oder eine Neigung einer Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs 2 in einem Toleranzbereich liegt. Liegt ein Messsignal oder ein Ergebnis der Auswertung außerhalb des Toleranzbereichs, kann eine Ausgabe einer Fehlermeldung oder ein Fehlereintrag erfolgen. U. U. kann auch eine geänderte Bestückung (bspw. ein anderer Rotor und/oder andere an dem Rotor angebrachte Produkte oder eine veränderte Zahl der an dem Rotor angebrachten Produkte) detektiert werden, ohne dass dies zwingend zu einer Überschreitung eines Schwellwerts für eine zulässige Unwucht führen muss. In diesem Fall kann eine Information an den Benutzer oder eine übergeordnete automatisierte Maschine gegeben werden, dass eine Überprüfung der Bestückung erfolgen sollte.
  • Als Sensoren können induktive Sensoren, ein Mikrosystem (MEMS), akustische Sensoren oder optische Sensoren verwendet werden. Vorrangig werden Lagesensoren wie ein Gyroskop oder ein Magnetometer und/oder Beschleunigungssensoren verwendet, wobei diese wie zuvor erläutert unterschiedliche Empfindlichkeiten und/oder Frequenzbereiche aufweisen können.
  • Eine Auswertung der Messsignale kann im Zeitbereich oder im Frequenzbereich erfolgen. Hierbei kann auch eine Koordinatentransformation zwischen Rotor- und Antriebsbewegungen erfolgen. Auch weitere Geräteparameter wie bspw. die Rotordrehzahl, die Stromaufnahme des Antriebs oder RZB können in die Auswertung einbezogen werden.
  • Eine Auswertung kann auf der Sensorplatine 12 und/oder in einer Steuereinheit der Laborzentrifuge 1 oder sogar extern von der Laborzentrifuge 1 erfolgen.
  • Möglich ist, dass als Schwellwert für eine gemessene Neigung oder eine gemessene Beschleunigung ein fester Schwellwert festgelegt wird, eine Berechnung eines dynamischen Schwellwerts erfolgt und/oder eine zeitliche Integration der gemessenen Neigung oder der gemessenen Beschleunigung und ein Abschalten bei einer Überschreitung eines Grenzwerts erfolgt.
  • Möglich ist auch, dass bei einer Ermittlung einer Unwucht auf Grundlage eines Messsignals für die Temperatur eine Veränderung der Federsteifigkeit und/oder der Dämpfung der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung 7, über die der Zentrifugationsstrang 2 gegenüber dem Gehäuse 8 abgestützt ist, berücksichtigt wird.
  • Der 9-Achsen-Sensor kann ein Sensor sein, der Beschleunigungen in sämtliche Raumrichtungen, Neigungen in sämtliche Raumrichtungen und ein Magnetfeld in sämtliche Raumrichtungen erfasst.
  • Ändert sich eine gemessene Neigung bei langsamer Verdrehung des Rotors 4 nicht, beruht diese Neigung auf einer nicht horizontalen Aufstellung der Laborzentrifuge 1. Ändert sich hingegen diese Neigung mit der Verdrehung des Rotors 4, ist hierfür die nicht rotationssymmetrische Bestückung oder eine Unwucht des Rotors 4 verantwortlich. Es kann dann eine entsprechende Fehlermeldung erzeugt werden.
  • Die einzelnen Sensoren oder die Sensorplatine 12 können bereits mit einem AD-Wandler ausgestattet sein oder eine AD-Wandlung erfolgt nach Übertragung der Messsignale über den Leitungsstrang 14.
  • Vorzugsweise erfolgt eine Auswertung der Messsignale zumindest teilweise über Einsatz einer Fast-Fourier-Transformation (FFT). Unter Umständen steigt in dem Ergebnis der FFT die Amplitude des Signals bei Ober- und/oder Unterwellen zu der von der Drehzahl des Rotors 4 abhängigen Grundfrequenz, so dass anhand der Spektrallinien der FFT für die Ober- und/oder Unterwellen auch auf eine Unwucht und unter Umständen auch auf deren Betrag geschlossen werden kann. Möglich ist auch, dass über eine FFT ein Gleichanteil der erfassten Signale von einem Wechselanteil getrennt wird.
  • Möglich ist weiterhin, dass eine Hochpassfilterung, eine Tiefpassfilterung oder eine Bandpassfilterung der Messsignale erfolgt. Vorzugsweise findet ein Bandpass Einsatz, dessen Mittenfrequenz der sich aus der Drehzahl des Rotors 4 ergebenden Frequenz entspricht oder einer Ober- oder Unterwelle dieser Frequenz entspricht.
  • Möglich ist auch, dass mittels der auf der Sensorplatine 12 angeordneten Steuereinheit 29 bereits eine Aufbereitung der Messsignale der Sensoren erfolgt, die bspw. derart erfolgen kann, dass für unterschiedliche Rotoren 4 und Sensorplatinen 12 jeweils eine Anpassung an die unterschiedlichen Typen der Rotoren und der eingesetzten Sensoren durch die Steuereinheit 29 erfolgt und dann über den Leitungsstrang 14 bereits standardisierte Ausgangssignale übertragen werden können, die dann von einer Steuereinheit der Laborzentrifuge 1 oder einer externen Steuereinheit ausgewertet werden können.
  • Mit der Auswertung kann dann die automatisierte Einleitung folgender Maßnahmen erfolgen:
    1. a) Wird eine Unwucht erkannt, kann ein Zentrifugieren unterbunden werden oder eine eingeleitete Zentrifugation abgebrochen werden und/oder es kann eine Information an den Nutzer gegeben werden.
    2. b) Nach Erfassung einer nicht gewünschten Neigung im Stillstand kann eine entsprechende Mitteilung an den Nutzer erfolgen und/oder es kann der Antrieb des Rotors deaktiviert werden.
    3. c) Es kann ein entsprechender Eintrag in einem Speicher (des Rotors oder der Laborzentrifuge) erfolgen, um die Historie des Zentrifugierens und/oder des Rotors zu dokumentieren.
    4. d) Tritt ein Defekt, insbesondere ein Motordefekt, auf, kann entsprechend der Dokumentation gemäß c) eine Fehleranalyse erfolgen.
    5. e) Möglich ist eine Anpassung der Lebensdauer des Rotors und/oder der beteiligten Bauelemente je nach dokumentiertem Verlauf der Zentrifugationsprozesse. Ebenfalls möglich ist eine Anpassung etwaiger Serviceintervalle.
    6. f) Möglich ist auch, dass geeignete Maßnahmen zur Reduzierung der Auswirkungen einer etwaigen Unwucht getroffen werden. So kann beispielsweise eine Anpassung von Magnetlagern zur Lagerung des Rotors erfolgen.
    7. g) Eine Wechselwirkung mit einem Deckelschloss ist möglich, so dass beispielsweise das Öffnen des Deckels unterbunden wird, wenn eine Unwucht erkannt wird und sich der Rotor in der Laborzentrifuge noch dreht.
    8. h) Tritt eine sprunghafte Änderung des Beschleunigungssignals oder einer charakteristischen Kenngröße während des Betriebs des Rotors auf, wird dies als Indiz insbesondere für ein Versagen eines Behälters, bspw. einen Bruch eines Röhrchens, gewertet. Hintergrund ist hier, dass bei einer im Betrieb auftretenden Unwucht von bspw. 100 gr mittels bekannter Laborzentrifugen eine Notbremsung erst eingeleitet werden kann, wenn dies bereits zu spät ist, so dass es zur Zerstörung der Laborzentrifuge kommen kann. Erfindungsgemäß kann bei einem Versagen eines Behälters bereits relativ früh, also bei einer kleinen entstehenden Unwucht, ein Versagen des Behälters erkannt werden, womit eine Notbremsung früher erkannt werden kann.
  • Abweichend zu der dargestellten Ausführungsform kann die Sensorplatine 12 auch in einem Seitenbereich des Gehäuses 11 des Antriebs 3 angeordnet sein oder sogar in den Antrieb 3 integriert sein.
  • Sofern im Rahmen der Erfindung von einer Beschleunigung des Antriebs oder einer Ausrichtung des Antriebs die Rede ist, betrifft dies vorzugsweise eine Beschleunigung oder Ausrichtung des Gehäuses des Antriebs.
  • Für eine Ausgestaltung der Erfindung erfolgt eine Auswertung der Messsignale, insbesondere für die Ermittlung einer Unwucht, in einem niedrigen Drehzahlbereich, insbesondere einem Drehzahlbereich unterhalb von 3.000 oder 4.000 U/min, mittels eines Beschleunigungssensors, während in einem Drehzahlbereich oberhalb von 3.000 U/min oder oberhalb von 4.000 U/min bis hin zu der maximalen Drehzahl der Laborzentrifuge 1 eine Auswertung aufgrund des Messsignals eines Neigungssensors erfolgt, welcher insbesondere ein transientes Einschwingverhalten im Fall eines Röhrchenbruchs erkenn kann auch bei den genannten hohen Drehzahlen.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Laborzentrifuge
    2
    Zentrifugationsstrang
    3
    Antrieb
    4
    Rotor
    5
    Antriebs- und/oder Rotorwelle
    6
    Längs- und/oder Rotationsachse
    7
    Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung
    8
    Gehäuse Laborzentrifuge
    9
    Schwingungssystem
    10
    Flansch
    11
    Gehäuse Antrieb
    12
    Sensorplatine
    13
    Aufnahme- und Befestigungseinheit
    14
    Leitungsstrang
    15
    Stecker
    16
    Erdbeschleunigungsvektor
    17
    Ringscheibe
    18
    Durchgangbohrung
    19
    Nut
    20
    Ausnehmung
    21
    Zwischenraum
    22
    erster Lage- und/oder Neigungssensor
    23
    zweiter Lage- und/oder Neigungssensor
    24
    erster Beschleunigungssensor
    25
    zweiter Beschleunigungssensor
    26
    Temperatursensor
    27
    Magnetfeld-Sensor
    28
    Steckverbinder
    29
    Steuereinheit
    30
    9-Achsen-Sensor
    31
    Permanentmagnet

Claims (14)

  1. Laborzentrifuge (1) mit einem Zentrifugationsstrang (2), der einen Antrieb (3) und einen von dem Antrieb (3) angetriebenen Rotor (4) aufweist, wobei der Zentrifugationsstrang (2) über mindestens eine Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung (7) gegenüber einem Gehäuse (8) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Neigungssensor (22, 23) vorhanden ist, welcher eine Ausrichtung einer Längs- und/oder Rotationsachse (6) des Zentrifugationsstrangs (2) erfasst, wobei der Neigungssensor ein Gyroskop-Sensor ist und der Gyroskop-Sensor von einem Gehäuse (11) des Zentrifugationsstrangs (2) gehalten ist.
  2. Laborzentrifuge (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Neigungssensoren vorhanden sind, wobei
    a) ein Neigungssensor der Gyroskop-Sensor ist, der an dem Gehäuse des Zentrifugationsstrangs (2) gehalten ist, und
    b) ein Neigungssensor einen Magnetfeld-Sensor und einen ein Magnetfeld erzeugenden Permanentmagneten aufweist.
  3. Laborzentrifuge (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    a) mindestens zwei Beschleunigungssensoren (24, 25) vorhanden sind, welche eine Beschleunigung des Antriebs (3) mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten und/oder in unterschiedlichen Frequenzbereichen messen und/oder
    b) mindestens zwei Neigungssensoren (22, 23) vorhanden sind, welche eine Neigung des Antriebs (3) mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten und/oder in unterschiedlichen Frequenzbereichen messen und/oder
    c) mindestens ein Sensor (27) vorhanden ist, welcher die Ausrichtung des Zentrifugationsstrangs (2) gegenüber einem Magnetfeld der Erde oder gegenüber dem Erdbeschleunigungsvektor (16) misst und/oder
    d) mindestens ein Sensor vorhanden ist, welcher einen Drehwinkel, eine Winkelgeschwindigkeit oder eine Winkelbeschleunigung einer Antriebswelle (5) des Antriebs (3) erfasst,
    e) ein Temperatursensor (26) und/oder
    f) ein 9-Achsen-Sensor (30)
    vorhanden sind/ist.
  4. Laborzentrifuge (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren zumindest teilweise auf einer Sensorplatine (12) angeordnet sind/ist.
  5. Laborzentrifuge (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren zumindest teilweise und/oder die Sensorplatine (12) auf der dem Rotor (4) abgewandten Seite des Zentrifugationsstrangs (2) oder des Antriebs (3) angeordnet sind/ist.
  6. Laborzentrifuge (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuereinheit (29) vorhanden ist, welche das Messsignal oder die Messsignale der Sensoren verarbeitet.
  7. Laborzentrifuge (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (29) mit Steuerlogik ausgestattet ist, welche
    a) ermittelt, ob die Laborzentrifuge (1) so aufgestellt ist, dass die Antriebsachse des Antriebs (3) oder eine Hauptträgheitsachse der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs (2) in Richtung des Erdbeschleunigungsvektors (16) ausgerichtet ist, und/oder
    b) eine Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs ermittelt.
  8. Laborzentrifuge (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (29) mit Steuerlogik ausgestattet ist, welche auf Grundlage der von den Sensoren ermittelten Messsignale unterscheidet, ob
    a) die Laborzentrifuge (1) so aufgestellt ist, dass die Antriebsachse des Antriebs (3) oder eine Hauptträgheitsachse der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs (2) nicht in Richtung des Erdbeschleunigungsvektors (16) ausgerichtet ist, oder
    b) eine Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs (2) vorhanden ist.
  9. Laborzentrifuge (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (29) mit Steuerlogik ausgestattet ist, welche bei Vorliegen eines Fehlerkriteriums
    a) eine Fehlermeldung erzeugt,
    b) den Betrieb der Laborzentrifuge (1) unterbricht oder verändert und/oder
    c) den Betrieb der Laborzentrifuge (1) unterbindet.
  10. Laborzentrifuge (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (29) mit Steuerlogik ausgestattet ist, welche
    a) eine Position einer Ausgleichsmasse zum Ausgleich einer Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs steuert oder regelt und/oder
    b) mindestens ein Lager, mindestens eine Kompensationseinrichtung und/oder mindestens eine Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung (7) so ansteuert oder regelt, dass eine Auswirkung einer Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs und/oder einer nicht parallelen Ausrichtung der Antriebsachse des Antriebs (3) oder einer Hauptträgheitsachse der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs (2) zur Erdbeschleunigung zumindest gemindert ist.
  11. Laborzentrifuge (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (29) mit Steuerlogik ausgestattet ist, welche ein Versagen mindestens eines Produkts und eine sich hierdurch ergebende Unwucht des Rotors (4) erfasst.
  12. Laborzentrifuge (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (29) mit Steuerlogik ausgestattet ist, welche auf Grundlage einer mit einem Temperatursensor (26) gemessenen Temperatur eine Temperaturkompensation eines Messsignals eines anderen Sensors vornimmt.
  13. Laborzentrifuge (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (29) mit Steuerlogik ausgestattet ist, welche bei
    a) der Ermittlung und/oder Bewertung einer Größe einer Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs und/oder
    b) einer Ermittlung und/oder Bewertung einer nicht parallelen Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs (2) oder einer Hauptträgheitsachse der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs (2) zur Erdbeschleunigung
    die von einem Temperatursensor gemessene Temperatur berücksichtigt.
  14. Laborzentrifuge (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (29) mit Steuerlogik ausgestattet ist, welche auf Grundlage
    a) der von den Sensoren gemessenen Messsignale,
    b) der Auswertung der Messsignale und/oder
    c) von Fehlerkriterien
    eine Anpassung einer Lebensdauer und/oder eines Serviceintervalls der Laborzentrifuge (1), des Antriebs (3) oder des Rotors (4) vornimmt.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4434636A1 (de) 2023-03-23 2024-09-25 Sigma Laborzentrifugen GmbH Laborzentrifugen-messdummyproduktbaugruppe, messdummyprodukt und laborzentrifuge
EP4434637A1 (de) 2023-03-23 2024-09-25 Sigma Laborzentrifugen GmbH Laborzentrifugen-befestigungseinrichtung, laborzentrifugen-sensorbaugruppe, laborzentrifugen-rotoreinheit, verfahren zur montage einer laborzentrifugen-rotoreinheit und verfahren zum betrieb einer laborzentrifuge

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019121598A1 (de) * 2019-08-09 2021-02-11 Andreas Hettich Gmbh & Co. Kg Zentrifuge
CN111152937B (zh) * 2020-01-20 2024-04-19 中国工程物理研究院总体工程研究所 离心场中振动台动圈定中装置及定中方法
EP3868476A1 (de) * 2020-02-18 2021-08-25 Flender GmbH Mahlwerk, verfahren zum betrieb
EP3929539B1 (de) 2020-06-22 2022-08-24 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Abtasteinheit und damit ausgestatteter drehgeber
WO2023020698A1 (de) * 2021-08-19 2023-02-23 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur überwachung einer elektrischen maschine
CN114887778B (zh) * 2022-05-13 2024-02-02 湖南淼泉生物技术有限公司 一种iⅲ型重组胶原蛋白水凝胶制备设备及其使用方法
CN114964312B (zh) * 2022-05-17 2024-12-24 中国工程物理研究院总体工程研究所 一种基于高动态离心机的惯性器件动态误差指标评估方法
LU103024B1 (en) * 2022-09-27 2024-04-02 Stratec Se Centrifuge with safety shutter
CN116182958B (zh) * 2023-04-28 2023-10-10 江苏省计量科学研究院(江苏省能源计量数据中心) 一种离心带式血细胞分离机检测系统及检测方法
CN117516473A (zh) * 2023-12-12 2024-02-06 中车株洲电机有限公司 一种离心机转子倾斜检测装置及其检测方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3115590A1 (de) * 1980-04-22 1982-02-25 Fisons Ltd., London "verfahren und vorrichtung zum feststellen von vibrationen eines rotierenden koerpers"
DE19539633C2 (de) 1995-10-25 1998-06-04 Heraeus Instr Gmbh & Co Kg Verfahren zur Ermittlung einer Unwucht eines mittels einer Antriebseinrichtung in Drehung versetzten Rotors einer Zentrifuge und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
KR0179255B1 (ko) * 1996-02-22 1999-05-15 구자홍 전자동 세탁기의 탈수 장치 및 제어방법
DE20307913U1 (de) 2003-05-19 2003-09-04 Martin Christ Gefriertrocknungsanlagen GmbH, 37520 Osterode Vorrichtung zur Konzentration von Stoffgemischen
DE102007042488A1 (de) * 2007-09-06 2009-03-12 Schaeffler Kg Separator mit wenigstens einem magnetorheologischen oder elektrorheologischen Dämpfer
US8870733B2 (en) * 2010-11-19 2014-10-28 Kensey Nash Corporation Centrifuge
DE102011100044B4 (de) * 2011-04-29 2017-10-05 Thermo Electron Led Gmbh Sensoranordnung zur Identifikation eines in eine Zentrifuge eingesetzten Rotors und Zentrifuge
DE102014116527B4 (de) * 2014-11-12 2020-01-23 Andreas Hettich Gmbh & Co. Kg Zentrifuge und Verfahren zur Erfassung von Unwuchten in der Zentrifuge
DE102015102476A1 (de) 2015-02-20 2016-08-25 Hanning Elektro-Werke Gmbh & Co. Kg Antriebsanordnung
CN105750095A (zh) * 2016-04-06 2016-07-13 温州医科大学附属第二医院育英儿童医院 一种自配平离心机

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4434636A1 (de) 2023-03-23 2024-09-25 Sigma Laborzentrifugen GmbH Laborzentrifugen-messdummyproduktbaugruppe, messdummyprodukt und laborzentrifuge
EP4434637A1 (de) 2023-03-23 2024-09-25 Sigma Laborzentrifugen GmbH Laborzentrifugen-befestigungseinrichtung, laborzentrifugen-sensorbaugruppe, laborzentrifugen-rotoreinheit, verfahren zur montage einer laborzentrifugen-rotoreinheit und verfahren zum betrieb einer laborzentrifuge
WO2024194313A1 (de) 2023-03-23 2024-09-26 Sigma Laborzentrifugen Gmbh Verwendung eines messdummyprodukts
WO2024194312A1 (de) 2023-03-23 2024-09-26 Sigma Laborzentrifugen Gmbh Laborzentrifugen-befestigungseinrichtung, laborzentrifugen-sensorbaugruppe, laborzentrifugen-rotoreinheit, verfahren zur montage einer laborzentrifugen-rotoreinheit und verfahren zum betrieb einer laborzentrifuge

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