EP4643983A1

EP4643983A1 - Laborschüttler mit schublade und verfahren zum betätigen der schubladeeinrichtung

Info

Publication number: EP4643983A1
Application number: EP24172968.0A
Authority: EP
Inventors: Jan Fitzer; Arne Schafrinski
Original assignee: Eppendorf SE
Current assignee: Eppendorf SE
Priority date: 2024-04-29
Filing date: 2024-04-29
Publication date: 2025-11-05

Abstract

Die Erfindung betrifft einer Laborschüttler (1) zum Schütteln von in Probengefäßen gelagerten Laborproben in einer Kammer, der eine Antriebskomponenten tragende Schubladeneinrichtung (40, 43) aufweist, die zu Wartungszwecken aus einem Schubladenraum des Laborschüttlers ausfahrbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft Laborschüttler für das Schütteln von in Probengefäßen gelagerten Laborproben, insbesondere von Mikroorganismen in Suspension, vorzugsweise Säugerzellen in Suspension.
Temperaturgesteuerte Laborschüttlerwerden in biologischen, medizinischen und pharmazeutischen Laboren für die Kultivierung von Zellen, Bakterien, Hefe und anderen Organismen in Suspension verwendet. Sie sind z. B. für die Produktion rekombinanter DNA, die Proteinexpression oder das Screening von Kulturen unerlässlich. Da es sich bei einem Laborschüttler in erster Linie um ein gemeinsam genutztes Gerät handelt, das rund um die Uhr bei hohen Drehzahlen und variabler Belastung läuft, muss er langlebig und zuverlässig sein.
Die für einen Benutzer relevanten Kenngrößen für einen Laborschüttler, insbesondere einen Inkubationsschüttler, sind zunächst ein bestimmte Zieltemperatur im Probenlagerraum, eine bestimmte Geschwindigkeit und dazu eine bestimmte Last-Tragfähigkeit der Schüttler-Plattform, sowie eine Regelmöglichkeit für die CO2-Konzentration und die Luftfeuchte einer Inkubationsatmosphäre. Die meisten Anwendungen erfordern die Verwendung unterschiedlicher Gefäßgrößen und -typen: von Platten für das erste Screening über konische Gefäße für Vorkulturen bis hin zu großen Kolben für die Plasmidproduktion oder Proteinexpression. Der ständige Bedarf an höheren Produktausbeuten führte zur Erfindung neuer Kolbentypen, die eine bessere Belüftung als Standard-Schüttelkolben bieten. Dadurch kann das typische Füllvolumen um bis zu 40 % erhöht werden, was zu einem höheren Gewicht auf der Plattform führt. Höhere Drehzahlen über 250 U/min sind für Anwendungen mit z. B. E. coli üblich, um eine signifikante Erhöhung der Zelldichte zu erreichen. Beim Schütteln von Probenplatten zum Screening ist es wichtig, eine vollständige Durchmischung zu erreichen und eine Sedimentation der Zellen zu verhindern. Die Anforderungen an Laborschüttler sind deshalb umfangreich, und beinhalten neben der Dauerbelastbarkeit eine ausreichende Versatilität, um insbesondere alle Arten von Plattformkonfigurationen, Lasten und auch hohe Drehzahlen zu bewältigen. Gefordert sind Langlebigkeit und Robustheit für einen zuverlässigen Betrieb über Jahre hinweg.
Als Orbitalschüttler kann ein Laborschüttler bezeichnet werden, bei dem eine Plattform in einer elliptischen oder kreisförmigen Bahn bewegt wird, wobei die Bewegung durch einen Exzenter gesteuert wird. Im Allgemeinen werden Bechergläser, Kolben und andere Gefäße an der Oberseite der Plattform befestigt, so dass die darin enthaltene Flüssigkeit an den inneren Seitenwänden des Gefäßes umhergewirbelt wird, um die Durchmischung zu erhöhen und die Wechselwirkung oder den Austausch zwischen der Flüssigkeit und der lokalen gasförmigen Umgebung zu verbessern.
Als Orbitalschüttler bezeichnet man ferner insbesondere Laborschüttler, die eine Plattform so bewegen, dass sich integral alle Punkte auf der Plattform in einer gemeinsamen, ebenen, orbitalen Bahn bewegen, als Überlagerung zweier Translationen und in der Amplitude durch einen Exzenter definiert. Eine Bewegung in einer gemeinsamen, ebenen, orbitalen Bahn meint insbesondere, dass alle Punkte auf der Plattform des Orbitalschüttlers sich in einer elliptischen oder kreisförmigen Bahn bewegen, wobei die Bahn in einer Ebene liegt. Eine "Überlagerung zweier Translationen" bezieht sich insbesondere darauf, dass die Bewegung der Plattform des Schüttlers als Kombination zweier gerader Bewegungen in unterschiedlichen Richtungen betrachtet werden kann. Diese Überlagerung führt zur elliptischen oder kreisförmigen Bahn. Ein Exzenter ist eine Vorrichtung, die dazu dient, eine translatorische Bewegung in eine rotatorische Bewegung umzuwandeln. In diesem Fall definiert der Exzenter die Amplitude der Bewegung, also die maximale Auslenkung der Plattform. Ein Exzenter in der Mechanik ist eine Steuerungsscheibe, die auf einer Welle befestigt ist und deren Mittelpunkt sich außerhalb der Achse der Welle befindet.
Solche Laborschüttler weisen eine Kammer zur Aufnahme der zu temperierenden Laborproben auf, diese Kammer ist in der Regel innerhalb eines Gehäuses angeordnet. Der Zugang zur Kammer, bei dem der Benutzer die Proben im Gehäuseinneren, insbesondere in der Kammer, lagert und wieder entnimmt, erfolgt in der Regel über eine Gehäuseöffnung, die mittels einer Gehäusetüre verschließbar ist. In weiteren Ausgestaltungen verfügt die Kammer auch über eine Gaszufuhr. Diese Arten von Geräten erlauben die Kultivierung von Zellen in einer CO₂ Atmosphäre. Sie werden Inkubationsschüttler genannt. Ein bekannter Laborschüttler ist der Innova^® S44i, erhältlich von der Eppendorf SE, Hamburg, Deutschland.
In einem Laborschüttler kommt es insbesondere auf die dauerhafte Zuverlässigkeit des Antriebs an. Mittels des Antriebs wird eine Plattform bewegt, die die Probengefäße des Anwenders in ständiger, gleichmäßiger, orbitaler Bewegung hält. Durch diese Bewegung werden z.B. eukaryotische Suspensionszellen im Nährmedium bewegt und sedimentieren nicht im Gefäß. Diese Bewegung ist unerlässlich für ein erfolgreiches Wachstum und somit auch für eine erfolgreiche Proteinexpression. Kontamination ist eines der größten Sicherheitsrisiken bei dieser Anwendung, so dass die Probenkammer möglichst rein gehalten werden muss. Da der Antrieb und die mechanische Bewegungsübertragung auf die Probenplattform viele Teile beinhaltet, ist es für die Gewährleistung eines zuverlässigen Betriebs wichtig, Verschleißteile oder defekte Teile während der gesamten Lebensdauer des Gerätes beim Anwender effizient tauschen bzw. analysieren zu können, ohne dabei das Risiko der Kontamination der Kammer zu erhöhen. Optimalerweise sollten die relevanten Teile schnell und einfach zu erreichen sein, ohne die in der Regel schweren Geräte bewegen oder im größeren Stil zerlegen zu müssen.
Bei bestehenden Laborschüttlern befindet sich oftmals erhebliche Anteile von Antriebskomponenten innerhalb der Kammer, und sind dann meist durch eine Umhausung abgedeckt. Die oftmals komplexe Form bzw. die schwer zugänglichen Konturen dieser Komponenten führen gemäß den der Erfindung zugrunde liegenden Beobachtungen dazu, dass Verunreinigungen und Kontaminationen in diesem Bereich der Kammer vom Anwender schlecht oder gar nicht erreicht und somit nicht gut entfernt werden können. Zudem muss ein Benutzer oder Servicetechniker bei dieser Anordnung in die Kammer eingreifen, um eine Reinigung oder Wartung der Antriebskomponenten durchzuführen, was das Risiko einer zusätzlichen Kontamination erhöht. Zudem muss ein Benutzer oder Servicetechniker bei dieser Anordnung in die Kammer eingreifen, um eine Reinigung oder Wartung der Antriebskomponenten durchzuführen, was das Risiko einer zusätzlichen Kontamination erhöht. Durch das Ausführen der Wartungsarbeiten in der Kammer setzt sich der Servicetechniker selber auch einem Kontaminations- / Infektionsrisiko aus, da die Kammer selber kontaminiert sein kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Laborschüttler bereitzustellen, der einfach und sicher zu warten ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Laborschüttler gemäß Anspruch 1 und das Verfahren gemäß Anspruch 15. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und ergeben sich aus der vorliegenden Beschreibung der Erfindung und den Figuren.
Die erfindungsgemäße Anordnung von Antriebskomponenten auf einer Schublade führt zu einer optimalen Erreichbarkeit aller Antriebsteile zu Wartungszwecken. Die gute Erreichbarkeit des Antriebs kann auch zur Umstellung eines Misch-Orbits dienen. Die erfindungsgemäße Anordnung der Antriebskomponenten auf einer Schublade, ermöglicht es insbesondere die Antriebskomponenten nach vorne aus dem Gerät herauszuziehen. Dies ist ein Aspekt der guten Erreichbarkeit, denn das Laborgerät, insbesondere der Laborschüttler muss nicht von seinem Standplatz wegbewegt bzw. verschoben werden, um die Antriebskomponenten zu erreichen. Üblicherweise werden mehrere Laborschüttler übereinander gestapelt um den begrenzten Laborraum möglichst effizient zu nutzen. Ein einzelnes Gerät - ohne Kulturgefäße - wiegt üblicherweise zwischen 150 kg - 190 kg, und ein Stapel aus zwei Geräten bzw. drei Geräten somit 300 kg - 380 kg, bzw. 450 kg - 570 kg. Es ist ein offensichtlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung, dass durch sie vermieden wird für Wartungsarbeiten, schwergewichtige Einzelgeräte oder Stapelanordnungen von Geräten zu bewegen. Der erfindungsgemäße Laborschüttler ist somit insbesondere ein ergonomisches Laborgerät.
Somit ist es für den Anwender oder den technischen Service möglich, den Anwendungsbereich des Antriebes im Feld zu modifizieren - unterschiedliche Orbits dienen der optimalen Mischbarkeit verschiedener Probengefäße. Auch eine Anpassung des Unwuchtsausgleichs an rotierenden Antriebsteilen, die auf dem Schubladenelement angeordnet sind, ist durch die erfindungsgemäße Gestaltung vereinfacht. Bei einer statischen Unwuchtkorrektur wird eine zusätzliche Masse entweder an einer oder mehreren bestimmten Stellen am rotierenden Teil angebracht oder entfernt, um die Unwucht zu korrigieren.
Die Plattformeinrichtung ist insbesondere aus dem Kammerinnenraum entnehmbar. Die Plattformeinrichtung ist insbesondere an mindestens einer Antriebskomponente montierbar und von dieser demontierbar, insbesondere an einer Übertragungseinrichtung, insbesondere einer Übertragungsplatte, welche die Schüttelbewegung von der Antriebsvorrichtung auf die Plattformeinrichtung überträgt. Dazu ist mindestens ein Verbindungsmittel vorgesehen, welches die Plattformeinrichtung, insbesondere eine Subplattform der Plattformeinrichtung, mit der Antriebskomponente, insbesondere der Übertragungseinrichtung, insbesondere einer Übertragungsplatte, lösbar verbindet. Das mindestens eine Verbindungsmittel kann insbesondere zum werkzeuglosen Herstellen oder Lösen dieser Verbindung eingerichtet sein, es ist aber auch eine Montage mit Werkzeug bevorzugt. Dazu kann das mindestens eine Verbindungsmittel eine Schraube mit einem Schraubkopf, aufweisend eine passende Kontur für den Formschluss mit dem Werkzeug, oder eine Schraube mit Handdrehkopf, mit einer Rasteinrichtung oder mit einer Schnellspanneinrichtung beinhalten.
Die Übertragungseinrichtung weist vorzugsweise mindestens ein Übertragungsteil auf, insbesondere eine Übertragungsplatte, die insbesondere Bestandteil der Antriebsvorrichtung ist, mit der die Plattformeinrichtung lösbar verbunden ist und durch die insbesondere die Schüttelbewegung auf die Plattformeinrichtung übertragen wird. Das Übertragungsteil kann auch ein Rahmeneinrichtung sein, insbesondere eine Gestelleinrichtung. Die Übertragungseinrichtung kann mehrere Übertragungsteile aufweisen, welche die Übertragung der Schüttelbewegung auf die Plattformeinrichtung unterstützen.
Die Plattformeinrichtung kann eine Subplattform beinhalten, die mittels dem mindestens einen Verbindungsmittel mit der Antriebskomponente, insbesondere der Übertragungsplatte, verbunden und/oder verbindbar ist.
Die Plattformeinrichtung kann eine Trageplattform beinhalten, welche dem Tragen der zu schüttelnden Probengefäße in der Kammer dient. Die Trageplattform kann lösbar mit der Subplattform verbunden sein und kann insbesondere über eine Schieneneinrichtung beweglich an der Subplattform gelagert sein.
Die Plattformeinrichtung ist jedenfalls im Betrieb des Laborschüttlers, also während der Schüttelbewegung, in der Kammer angeordnet. Die Plattformeinrichtung ist vorzugsweise im Betrieb fest bzw. unbeweglich, aber insbesondere lösbar, mit der Übertragungseinrichtung verbunden.
Die Plattformeinrichtung kann eine Schieneneinrichtung beinhalten, mittels der die Trageplattform teilweise, insbesondere zu 40-95%, oder vollständig aus der Kammer herausfahrbar ist, wenn die Kammertüre geöffnet ist. Dadurch kann der Laborschüttler komfortabel beladen und entladen werden. Zudem wird die Demontage der Plattformeinrichtung, insbesondere Subplattform, von der Übertragungseinrichtung vereinfacht. Die Schieneneinrichtung weist insbesondere erste Schienenelemente auf, die an der Subplattform gelagert sind, und zweite Schienenelemente, die an der Trageplattform gelagert sind. Die zweiten Schienenelemente können durch Gleitlagerung und/oder Wälzlagerung an den ersten Schienenelementen gelagert sein.
Der Vorrichtungsraum ist vorzugsweise unterhalb der Plattformeinrichtung angeordnet. Dadurch ist der Vorrichtungsraum einfach separierbar vom Probenraum innerhalb der Kammer, in dem die Plattformeinrichtung und die Probengefäße auf der Plattformeinrichtung angeordnet sind. Der Vorrichtungsraum kann ein Raum innerhalb der Kammer sein. Vorzugsweise ist der Vorrichtungsraum ein Raum außerhalb der Kammer, insbesondere unterhalb der Kammer. "Unterhalb" bedeutet "in Richtung der Gravitation", da der Laborschüttler im bestimmungsgemäßen Betrieb so angeordnet ist, dass eine Trageplattform einen horizontalen Trägerbereich aufweist.
Der Vorrichtungsraum wird auch als Antriebsraum bezeichnet, da dort mindestens eine Antriebskomponente angeordnet ist. Es ist aber auch möglich, dass dort Komponenten angeordnet sind, die nicht zur Antriebsvorrichtung zu rechnen sind, beispielsweise elektronische Bauteile, zum Beispiel eine elektronische Steuereinrichtung des Laborschüttlers. Diese elektronischen Bauteile können mindestens eine Platine beinhalten.
Der Laborschüttler weist eine Schubladeneinrichtung mit mindestens einem, vorzugsweise genau einem Schubladenelement -oder zwei, drei vier oder mehr Schubladenelementen- auf, das beweglich in dem Vorrichtungsraum gelagert ist und mit dem die mindestens eine Antriebskomponente verbunden ist und das insbesondere diese mindestens eine Antriebskomponente trägt. Das Schubladenelement ist im Betrieb des Laborschüttlers vorzugsweise durch Verbindungsmittel, insbesondere Schrauben, eine Rasteinrichtung oder eine Schnellspanneinrichtung, mit einer Gerätebasis des Laborschüttlers lösbar verbunden, insbesondere verbindbar. Vor dem Herausziehen des Schubladenelements aus dem Vorrichtungsraum ist diese durch das Verbindungsmittel erzeugte feste Verbindung zu lösen.
Das mindestens eine Schubladenelement ist zwischen einer ersten Position, in der das mindestens eine Schubladenelement im Vorrichtungsraum angeordnet ist, und einer zweiten Position bewegbar, in der das mindestens eine Schubladenelement aus dem Vorrichtungsraum ausgefahren ist. Vorzugsweise ist die Schubladeneinrichtung dazu eingerichtet, dass das Schubladenelement in der zweiten Position zu mindestens 50% aus dem Vorrichtungsraum herausziehbar ist, vorzugsweise zu mindestens 70%, vorzugsweise zu mindestens 80%, vorzugsweise zu mindestens 90%, oder vorzugsweise zu mindestens 95%, oder vorzugsweise vollständig. In den letzten beiden Fällen wird der Auszug als "Vollauszug" bezeichnet.
Vorzugsweise weist der Laborschüttler eine Gerätebasis auf, welche die restlichen Bestandteile des Laborschüttlers trägt. Die Gerätebasis ist insbesondere geeignet, mindestens einen weiteren -oder mehrere- Laborschüttler zu tragen, wenn der Laborschüttler stapelbar ausgebildet ist. Das Schubladenelement ist vorzugsweise einerseits beweglich mit der Gerätebasis verbunden, andererseits insbesondere mittels einer Führungseinrichtung, insbesondere Schieneneinrichtung, beweglich an der Gerätebasis gelagert. Die Führungseinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, das mindestens eine, vorzugsweise genau eine, Schubladenelement gegenüber einer Gerätebasis des Laborschüttlers bei einer translatorischen Auszugbewegung zu führen. Die Führungseinrichtung kann ein erstes Führungselement, insbesondere eine Schiene, aufweisen, das auf einer ersten Seite des Schubladenelements angeordnet ist, und kann ein zweites Führungselement, insbesondere eine Schiene, aufweisen, das auf einer zweiten Seite des Schubladenelements angeordnet ist, die der ersten Seite gegenüberliegt.
Das Schubladenelement kann mindestens einen Lagerabschnitt haben, mit dem das Schubladenelement an der Gerätebasis, insbesondere einem Lagerabschnitt der Gerätebasis, gelagert ist. Der Lagerabschnitt kann jeweils ein Bestandteil eines Gleitlagers sein, kann aber auch ein Wälzlager beinhalten. Der Lagerabschnitt kann insbesondere ein oder mehr Kunststoffelemente aufweisen, die zum Gleiten auf einem Gleitlager, insbesondere Gleitfläche, der Gerätebasis ausgebildet sind. Das Kunststoffelement kann eine Platte oder Membran sein. Polycarbonat oder POM sind beispielsweise hierfür geeignete Kunststoffe.
Vorzugsweise weist Schubladeneinrichtung eine Schieneneinrichtung auf, mittels der das mindestens eine Schubladenelement, insbesondere mittels einer Gleit- oder Wälzlagerung, beweglich im Vorrichtungsraum an der Gerätebasis gelagert ist. Die Schieneneinrichtung weist insbesondere erste Schienenelemente auf, die an der Gerätebasis gelagert sind, und zweite Schienenelemente, die an dem Schubladenelement gelagert sind. Die zweiten Schienenelemente können durch Gleitlagerung und/oder Wälzlagerung an den ersten Schienenelementen gelagert sein.
Vorzugsweise beinhaltet die Antriebsvorrichtung eine Antriebseinheit, insbesondere einen Elektromotor, die mit der Gerätebasis fest verbunden ist, insbesondere form-, kraft- und oder stoffschlüssig verbunden ist. Die Antriebseinheit ist in diesem Fall nicht an dem Schubladenelement gelagert und wird somit auch nicht aus dem Vorrichtungsraum des Laborschüttlers herausbewegt, wenn das Schubladenelement von der ersten in die zweite Position bewegt wird.
Die Antriebsvorrichtung kann aber auch eine Antriebseinheit, insbesondere einen Elektromotor, beinhalten, die mit dem mindestens einen Schubladenelement fest verbunden ist, insbesondere form-, kraft- und oder stoffschlüssig verbunden ist. Die Antriebseinheit ist in diesem Fall an dem Schubladenelement gelagert und wird somit auch gegenüber der Gerätebasis bewegt, insbesondere aus dem Vorrichtungsraum herausbewegt, wenn das Schubladenelement von der ersten in die zweite Position bewegt wird.
Vorzugsweise beinhaltet die mindestens eine Antriebskomponente eine Riemenscheibe, die über einen Riemen mit der Antriebseinheit gekoppelt ist, die insbesondere neben der Schubladeneinrichtung angeordnet ist.
Vorzugsweise ist die Antriebseinheit ein Direktantrieb. Die Abtriebswelle des Direktantriebs ist vorzugsweis koaxial mit einer Antriebsscheibe, insbesondere Exzenterscheibe verbunden, um diese -insbesondere ohne Verwendung einer Getriebeeinrichtung- anzutreiben. Die Antriebseinheit ist in diesem Fall insbesondere auf dem Schubladenelement angeordnet. Die Antriebseinheit kann ein Elektromotor in Flachbauweise sein, dessen Höhe geringer ist als dessen Breite und/oder Tiefe. Insbesondere kann die Antriebseinheit ein scheibenförmiger Motor sein, insbesondere ein Scheibenläufermotor.
Die Antriebsscheibe weist vorzugsweise ein Übertragungselement auf, das exzentrisch zur Rotationsachse der Antriebsscheibe angeordnet ist und das insbesondere die Schüttelbewegung bewirkt. Das Übertragungselement verbindet vorzugsweise die Antriebsscheibe mit der Übertragungseinrichtung.
Vorzugsweise weist die mindestens eine Antriebskomponente einen oder mehrere bewegliche Sockelteile, auch bezeichnet als Lagerelemente oder Idler, auf, die insbesondere mit dem mindestens einen Schubladenelement und insbesondere mit der Übertragungseinrichtung bzw. der Übertragungsplatte verbunden sind.
Ein Idler (deutsch: Leerlaufrolle) ist insbesondere dazu eingerichtet, um die Plattformeinrichtung zu unterstützen, die durch die Exzenterscheibe angetrieben wird und eine Orbitalbewegung ausführt. Der Idler hat insbesondere keine aktive Antriebsfunktion, sondern dient vielmehr dazu, die Übertragungseinrichtung zu stabilisieren und zu unterstützen, während sie durch den Exzenter angetrieben wird.
Der Idler befindet sich typischerweise an einem Punkt entlang der Bahn der Übertragungseinrichtung und hilft dabei, die seitliche Bewegung zu stabilisieren und zu führen, während die Plattformeinrichtung die Schüttelbewegung durchführt. Sie trägt dazu bei, die Belastung auf das Übertragungselement und die Antriebskomponenten zu verringern und die Lebensdauer des Systems zu verlängern.
Zusammengefasst unterstützt der mindestens eine Idler die Übertragungseinrichtung und damit die Plattformeinrichtung, indem er eine stabile Führung entlang der Bahn der Orbitalbewegung gewährleistet und die exzentrische Bewegung des Exzenters stabilisiert.
Vorzugsweise weist die Antriebsvorrichtung eine zur Bereitstellung einer Antriebsbewegung eingerichtete Antriebseinheit und eine zur Umwandlung der Antriebsbewegung in die Schüttelbewegung eingerichtete Getriebeeinrichtung auf, die mindestens ein Getriebeelement aufweist. Dabei sind die Antriebseinheit und das mindestens eine Getriebeelement Antriebskomponenten, von denen mindestens eine mit dem mindestens einen Schubladenelement verbunden sind. Die Antriebsbewegung ist insbesondere eine Rotationsbewegung der Abtriebswelle eines Elektromotors. Die Schüttelbewegung der Plattformeinrichtung ist derart, dass sich integral alle Punkte auf der Plattformeinrichtung in einer gemeinsamen, ebenen, orbitalen Bahn bewegen, definiert als Überlagerung zweier Translationen und in der Amplitude durch einen Exzenter.
Die Getriebeeinrichtung beinhaltet insbesondere solche beweglichen Komponenten, die in der kinematischen Kette zwischen der Antriebseinheit und den Verbindungselementen stehen, welche die Plattformeinrichtung mit der Antriebsvorrichtung verbinden.
Vorzugsweise wird die Kammer durch eine Kammerbodenwand begrenzt, welche den Innenraum der Kammer von dem vorzugsweise unterhalb der Kammerbodenwand vorgesehenen Vorrichtungsraum trennt und die zur Kopplung der Antriebsvorrichtung mit der Plattformeinrichtung eingerichtet ist, insbesondere, indem sie mindestens eine Bodenöffnung aufweist, insbesondere mehrere Bodenöffnungen, vorzugsweise zwei, drei oder vorzugsweise vier Bodenöffnungen.
Vorzugsweise ist die Kammer durch eine Kammerbodenwand begrenzt. Vorzugsweise weist der Laborschüttler mindestens ein Verbindungselement auf, insbesondere eine Kopplungsstange, durch das die Plattformeinrichtung mit der mindestens einen Antriebskomponente lösbar verbunden ist. Die Verbindung durch dieses Verbindungselement ist vorzugsweise form- und/oder kraftschlüssig. Vorzugsweise erstreckt sich das mindestens eine Verbindungselement durch mindestens eine Bodenöffnung der Kammerbodenwand, wenn die Plattformeinrichtung mit der mindestens einen Antriebskomponente verbunden ist. Vorzugsweise erstreckt sind mehrere Bodenöffnungen vorgesehen, durch die sich jeweils genau ein Verbindungsmittel erstreckt.
Vorzugsweise verläuft die Schüttelbewegung parallel zu der Kammerbodenwand, also insbesondere horizontal, wobei mindestens eine Bodenöffnung der Kammerbodenwand vorzugsweise so dimensioniert ist, dass die der Schüttelbewegung entsprechende Relativbewegung von Verbindungselement und Kammerbodenwand ermöglicht wird.
Vorzugsweise ist die mindestens eine Bodenöffnung durch ein Dichtungselement abgedichtet, das zwischen Kammerbodenwand und Verbindungselement angeordnet ist. Vorzugsweise ist jede Bodenöffnung durch ein Dichtungselement abgedichtet, das insbesondere zwischen Kammerbodenwand und Verbindungselement angeordnet ist.
Vorzugsweise ist das Dichtungselement mit dem Verbindungselement verbunden, vorzugsweise aber nicht mit der Kammerbodenwand verbunden ist oder vorzugsweise auch mit der Kammerbodenwand verbunden. Die Verbindung ist dabei jeweils vorzugsweise kraft/und oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig.
Vorzugsweise weist das Verbindungselement und/oder eine Antriebskomponente, insbesondere die Übertragungseinrichtung, mindestens ein Verbindungsmittel auf, insbesondere eine Schraube oder Langschraube, die insbesondere durch eine zentrale Bohrung im Verbindungselement geführt wird, oder eine Rast- oder Schnellspanneinrichtung. Durch das mindestens eine Verbindungsmittel ist das Verbindungselement vorzugsweise lösbar mit der Antriebskomponente, insbesondere der Übertragungseinrichtung, verbindbar, insbesondere während die Bodenöffnung durch das Dichtungselement abgedichtet ist.
Vorzugsweise weist das Verbindungsmittel ein Gewinde auf, das zur Herstellung einer Schraubverbindung zwischen dem Verbindungselement und der Übertragungseinrichtung eingerichtet ist und das insbesondere konzentrisch zu einer zentralen Längsachse des Verbindungselements angeordnet ist.
Vorzugsweise weist die mindestens eine Antriebskomponente, insbesondere ein Getriebeelement, die Übertragungseinrichtung, insbesondere eine Übertragungsplatte, auf, zum Tragen der Plattformeinrichtung. Mit der Übertragungseinrichtung ist insbesondere das mindestens eine Verbindungselement verbindbar.
Insbesondere ist die Übertragungseinrichtung mit dem mindestens einen Schubladenelement verbunden, wenn dieses zwischen der ersten und der zweiten Position bewegt wird.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betätigen der Schubladeneinrichtung, insbesondere zur Wartung der Antriebsvorrichtung eines erfindungsgemäßen Laborschüttlers, aufweisend die Schritte:

Entfernen der Plattformeinrichtung aus der Kammer;
Optional: Lösen einer Verbindung der mindestens einen Antriebskomponente und des mindestens einen Verbindungselements, das sich zur Verbindung der Plattformeinrichtung und der mindestens einen Antriebskomponente durch mindestens eine Bodenöffnung der Kammerbodenwand erstreckt, die vorzugsweise während des Lösens der Verbindung durch mindestens ein Dichtungselement abgedichtet ist;

Optional: Lösen des mindestens ein Dichtungselements vom Verbindungselement und/oder der Kammerbodenwand;
Optional: Lösen des lösbar mit der Gerätebasis verbundenen mindestens einen Schubladenelements;
Bewegen des mindestens einen Schubladenelements, das die mindestens eine Antriebskomponente trägt, aus der ersten Position, in der das Schubladenelement im Vorrichtungsraum angeordnet ist, in eine zweite Position, in der das Schubladenelement zumindest teilweise und/oder maximal aus dem Vorrichtungsraum ausgefahren ist;
Vorzugsweise: Warten der mindestens einen Antriebskomponente, insbesondere beinhaltend mindestens einen der folgenden Wartungsschritte:
- o Justieren der Antriebsvorrichtung, insbesondere Ändern der Größe eines Orbits der Schüttelbewegung,
- ∘ Ändern einer Unwuchtsausgleichs einer rotierenden Antriebskomponente, insbesondere der Antriebsscheibe;
- ∘ Austausch einer Antriebskomponente, insbesondere eines Antriebsriemens;
- ∘ Reinigen von Antriebskomponenten;
Optional: Zurückbewegen des mindestens einen Schubladenelements, das die mindestens eine Antriebskomponente trägt, aus der zweiten Position in die erste Position.
Optional: Befestigen, insbesondere durch Verschraubung, des mindestens einen Schubladenelements mit der Gerätebasis.

Vorzugsweise weist die Kammerbodenwand mindestens eine Bodenöffnung auf, die durch ein Dichtungselement verschlossen ist. Vorzugsweise weist der Laborschüttler mindestens ein Verbindungselement auf, das die mindestens eine Antriebskomponente mit der Plattformeinrichtung verbindet und das sich durch die mindestens eine Bodenöffnung sowie das Dichtungselement erstreckt.
Mittels der Dichtungselemente wird ein Kammerinnenraum ermöglicht, in dem keine Antriebskomponenten angeordnet sind und der leicht zu reinigen ist. Trotz der durch die Kammerbodenöffnungen entstehenden thermischen Schwachstellen verhindern die Dichtungselemente zu kühle Oberflächentemperaturen der Kammerbodenwand, die zu Kondensat führen würden. Die Dichtungselemente unterstützen zudem die geringe Bauhöhe des Laborschüttlers, da der Kammerinnenraum optimal auch in der Höhe mit großen Probengefäßen genutzt werden kann. Die Bauhöhe ist vor allem für Shaker, die gestapelt genutzt werden, von großem Nutzen, da auch die oberen Geräte noch ergonomisch bedienbar sein müssen. Zudem ist die optimale Höhenausnutzung wichtig bei Geräten, die den höheren Durchsatz bzw. die optimale Proteinausbeute bei der Expression in Suspensionszellen bedienen wollen.
Die beiden bevorzugten technischen Konzepte von Dichtungselementen mit Gleitlagerung verzichten auf ein zwischen Kammerbodenwand und Verbindungselement fest verbundenes Elastomerteil, um dem Verschleiß des Elastomers bei dessen, durch dauerhafte Schüttelbewegung bewirkter, hoher Belastung entgegenzusteuern.
Vorzugsweise weist das Dichtungselement ein elastomeres Material auf oder besteht daraus, insbesondere einem Silikonmaterial, vorzugsweise platinvernetztes Silikon, oder ein Fluorkautschuk.
Vorzugsweise ist das Dichtungselement ein flaches Bauteil, dessen maximale Ausdehnung in Richtungen parallel zur Kammerbodenwand größer ist als dessen maximale Ausdehnung gemessen senkrecht zur Kammerbodenwand.
Vorzugsweise weist das Dichtungselement einen, insbesondere zentralen, Durchgangskanal, mit insbesondere einer Durchtrittsöffnung auf, durch den/die das Verbindungselement durchtritt und an dem das Verbindungselement insbesondere dicht anliegt, und/oder wobei das Dichtungselement am Verbindungselement gelagert und/oder befestigt ist. Vorzugsweise handelt es sich um einen axialen Durchgangskanal, dessen Wanddicke größer ist als die Dicke einer sich radial erstreckenden Wand des Dichtungselements.
Vorzugsweise weist das Verbindungselement entlang seiner Längsachse A mindestens einen Befestigungsabschnitt mit einer insbesondere variierenden radialen Ausdehnung auf. Vorzugsweise kontaktiert das Dichtungselement, insbesondere dessen Durchtrittskanal, diesen Befestigungsabschnitt, und umschließt diesen insbesondere formschlüssig.
Vorzugsweise ist das Dichtungselement durch eine Gleitlagereinrichtung beweglich an der Kammerbodenwand gelagert, wobei

i) vorzugsweise die Gleitlagereinrichtung eine sich parallel zur Kammerbodenwand erstreckende Gleitfläche aufweist; ("axiales Gleitlager")
oder alternativ,
ii) vorzugsweise die Gleitlagereinrichtung eine sich nicht parallel oder senkrecht zur Kammerbodenwand erstreckende Gleitfläche aufweist, ("radiales Gleitlager")

Vorzugsweise ist das Dichtungselement ein, insbesondere scheibenförmiges, Kappenelement ist, das die Kammerbodenöffnung, insbesondere während des laufenden Betriebs der Antriebsvorrichtung, überdeckt. Dies ist insbesondere nützlich bei der Gleitlagerung des Dichtungselements.
Vorzugsweise endet das Verbindungselement unterhalb einer gedachten Ebene, die vorzugsweise in der Kammer liegt und die in einem Abstand h parallel zu der Kammerbodenwand verläuft, wobei vorzugsweise h <= 10 cm, vorzugsweise h <= 5 cm, vorzugsweise h <= 3 cm. Dadurch ist die Plattformeinrichtung in Kammerbodennähe positionierbar, und die Nutzung des Kammerinnenraums wird optimiert.
Vorzugsweise ist der längere Teil des Verbindungselements, gemessen entlang dessen Längsachse A, außerhalb der Kammer und unterhalb der Kammerbodenwand angeordnet. Dadurch wird ein kurzer Abstand zwischen Plattformeinrichtung und Kammerbodenwand ermöglicht, und die Nutzung des Kammerinnenraums wird optimiert.
Vorzugsweise ist das Dichtungselement an dem Verbindungselement befestigt und dazu eingerichtet, während der Schüttelbewegung an einer parallel zur Kammerbodenwand vorgesehenen Gleitfläche entlang zu gleiten, die an der Kammerwandöffnung, insbesondere kreisscheibenringfömig um diese herum, vorgesehen ist. Dieses Konzept wird als axiale Gleitlagerung bezeichnet. Vorzugsweise weist das Dichtungselement einen parallel zur ebenen Gleitfläche und um die Kammerwandöffnung verlaufenden Dichtungsringabschnitt auf, der beim Gleiten in Kontakt mit der Gleitfläche steht.
Vorzugsweise ist das Dichtungselement flach und weist insbesondere eine Gleitebene auf, die im Wesentlichen parallel zur Kammerbodenwand verläuft, wobei vorzugsweise das am Verbindungselement verankerte Dichtungselement dazu eingerichtet ist, Neigungsabweichungen zwischen der Gleitebene und der ebenen Kammerbodenwand durch eine Beweglichkeit des Dichtungselements auszugleichen, insbesondere indem das Dichtungselement mindestens einen elastisch verformbaren, insbesondere ringförmigen, Abschnitt aufweist oder vollständig elastisch verformbar ist.
Vorzugsweise weist das Verbindungselement und/oder die Antriebskomponente mindestens ein Verbindungsmittel auf, insbesondere eine Schraube, insbesondere Langschraube, die durch einen zentralen Hohlraum bzw. Durchgangskanal im Verbindungselement geführt wird. Vorzugsweise ist das Verbindungselement lösbar mit der Antriebskomponente verbindbar, insbesondere im Zustand, während die Bodenöffnung durch das Dichtungselement abgedichtet ist. Vorzugsweise beinhaltet das Verbindungsmittel ein Gewinde auf, das zur Herstellung einer Schraubverbindung zwischen dem Verbindungselement und der Antriebskomponente eingerichtet ist und das insbesondere konzentrisch zu einer zentralen Längsachse des Verbindungselements angeordnet ist.
Vorzugsweise ist an mindestens einer Antriebskomponente, insbesondere einem Getriebeelement, eine Übertragungseinrichtung, insbesondere eine Übertragungsplatte, zum Tragen der Plattformeinrichtung angeordnet, mit der das mindestens eine Verbindungselement verbunden ist. Dieses Getriebeelement, insbesondere die Übertragungseinrichtung, ist insbesondere außerhalb der Kammer angeordnet.
Vorzugsweise ist unterhalb der Kammer, benachbart oder angrenzend an die Kammerbodenwand bzw. die vorzugsweise dort angeordneten Heizwendel, eine Isoliermaterialschicht aus einem thermisch isolierenden Material angeordnet ist, das insbesondere eine Isoliermaterialöffnung aufweist, durch die das Verbindungselement durchtritt. Die Isoliermaterialöffnung liegt insbesondere konzentrisch zur Kammerbodenöffnung. Vorzugsweise ist ein mit dem Verbindungselement verbundenes Isolierelement vorgesehen ist, das gemeinsam mit dem Verbindungselement gegenüber der Isoliermaterialschicht beweglich ist und das die Isoliermaterialöffnung in axialer Richtung abdeckt oder verschließt, insbesondere auch während der Schüttelbewegung.
Vorzugsweise weist der Laborschüttler eine Heizeinrichtung, die insbesondere Heizwendel - vorzugsweise an der Kammeraußenseite- beinhaltet, und eine elektrische Steuereinrichtung auf, die dazu programmiert ist, ein Hochtemperaturprogramm auszuführen, durch das die Steuereinrichtung dazu programmiert ist, dass der durch das mindestens eine Dichtungselement abgedichtete Kammerinnenraum mittels der Heizeinrichtung für einen vorbestimmten Zeitraum auf eine vorbestimmte Temperatur aufgeheizt wird, wobei der Zeitraum zwischen 1 Minute und 12 Stunden, insbesondere zwischen 20 min und 5 Std. betragen kann, und wobei die Temperatur zwischen 90 °C und 140°C, vorzugsweise bis zu 180 oder 200 °C, betragen kann.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Behandlung des Kammerinnenraums eines Laborschüttlers gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, der eine Heizeinrichtung und eine elektrische Steuereinrichtung aufweist, die dazu programmiert ist, ein Hochtemperaturprogramm auszuführen, durch das die Steuereinrichtung dazu programmiert ist, dass der durch das mindestens eine Dichtungselement abgedichtete Kammerinnenraum mittels der Heizeinrichtung für einen vorbestimmten Zeitraum auf eine vorbestimmte Temperatur aufgeheizt wird, wobei der Zeitraum zwischen 1 Minute und 12 Stunden betragen kann, und wobei die Temperatur zwischen 90 °C und 140°C betragen kann, wobei das Verfahren den Schritt aufweist:

Aufheizen des Kammerinnenraums mittels der Heizeinrichtung für einen vorbestimmten Zeitraum auf eine vorbestimmte Temperatur, wobei der Zeitraum zwischen 1 Minute und 12 Stunden betragen kann, und wobei die Temperatur zwischen 90 °C und 140°C, vorzugsweise bis zu 180 oder 200 °C, betragen kann.

Vorzugsweise weist das Dichtungselement mindestens eine Exzenterscheibe auf und insbesondere eine Gleitfläche mit radialer Ausrichtung.
Vorzugsweise weist das Dichtungselement mindestens eine Exzenterscheibe auf, die mindestens eine Gleitfläche mit radialer Ausrichtung, insbesondere mit Ausrichtung radial nach außen, aufweist.
Vorzugsweise weist das Dichtungselement mindestens eine erste Exzenterscheibe auf, die mindestens eine Gleitfläche mit radialer Ausrichtung, insbesondere mit Ausrichtung radial nach außen, aufweist, und vorzugsweise weist das Dichtungselement mindestens eine zweite Exzenterscheibe auf, die mindestens eine Gleitfläche mit radialer Ausrichtung, insbesondere mit Ausrichtung radial nach außen, aufweist. Diese Anordnung wird auch als Zweifach-Exzenterscheibe bezeichnet. Das Verbindungselement ist dabei vorzugsweise um seine Längsachse drehbar azentrisch in der zweiten Exzenterscheibe gelagert, vorzugsweise mittels eines Gelenklagers.
Vorzugsweise weist das Dichtungselement einen Dichtungsringabschnitt auf, der parallel zur Gleitfläche verläuft, die gegenüber der Kammerbodenwand senkrecht verläuft oder zumindest geneigt ist und konzentrisch zur Kammerwandöffnung verläuft, und der beim Gleiten in Kontakt mit der Gleitfläche steht.
Vorzugsweise ist das Dichtungselement flach und weist eine Hauptebene auf, die im Wesentlichen parallel zur Kammerbodenwand verläuft, wobei das am Verbindungselement verankerte Dichtungselement mindestens einen elastisch verformbaren, insbesondere ringförmigen Abschnitt aufweist oder vollständig elastisch verformbar ist.
Vorzugsweise weist das Dichtungselement magnetische Abschnitte auf, durch deren magnetische Anziehungskraft das Dichtungselement in Richtung der Kammerbodenwand gezogen wird.
Vorzugsweise ist eine radiale Gleitfläche an einem kreisringförmigen Einsatzelement, insbesondere einer Lagerhülse, vorgesehen, das an der Kammerwandöffnung befestigt ist und insbesondere in diese hineinragt.
Vorzugsweise weist das Dichtungselement einen gekrümmten Wandabschnitt auf, der insbesondere als ringförmige Wanne gestaltet ist, in deren Zentrum ein Durchgangskanal, bzw. eine Durchtrittsöffnung für den Durchtritt des Verbindungselementes vorgesehen ist.
Vorzugsweise ist ein Halteringelement vorgesehen, mit dem das Dichtungselement an der Kammerbodenöffnung befestigt ist, und der sich insbesondere mit einem hohlzylinderförmigen Abschnitt in Richtung der Vorrichtungsraums erstreckt.
Der Laborschüttler zum Schütteln von Laborproben ist insbesondere zum Temperieren der Laborproben eingerichtet. Solche Geräte werden elektrisch betrieben und weisen einen Spannungsanschluss auf. Der Laborschüttler temperiert die Laborproben, das heißt, er hält das Gehäuseinnere und damit die dort lagernden Laborproben im Rahmen von Toleranzen durch eine Temperaturregelung auf einer insbesondere vom Benutzer einstellbaren Solltemperatur. Diese kann über der Raumtemperatur (Umgebungstemperatur) liegen, wie dies bei einem Wärmeschrank oder Inkubator der Fall ist, oder kann unter der Raumtemperatur liegen, wie dies bei einem Kühlschrank oder Gefrierschrank der Fall ist. Bei einem als Klimalaborschüttler ausgebildeten Laborschüttler wird vorzugsweise auch ein im Inneren des Gehäuses vorherrschender Klimaparameter im Rahmen von Toleranzen geregelt. Dieser Klimaparameter kann die Luftfeuchtigkeit sein, und/oder eine Gaskonzentration, z.B. eine CO2, O2 und/oder N2-Konzentration. Ein solcher Klimalaborschüttler ist beispielsweise ein Laborschüttler zum Schütteln von Laborproben, insbesondere mit lebenden Zellkulturen, mit Inkubatorfunktion, auch bezeichnet als Inkubationsschüttler.
Typische Merkmale solcher Laborschüttler können eine oder mehrere der folgenden Merkmale sein:

Temperaturkontrollierbarkeit der Kammer: Beheizung auf maximal 60° C, oder 80 °C für die Zellkultur.
Drehzahlbereich der Schüttelbewegung: (25-500, -1000 rpm).
Gehäuseformat derart, dass eine Aufstellbarkeit im Labor (auf dem Labortisch, unter dem Labortisch, stapelbare Standmodelle) möglich ist.
Stapelbarkeit des Gehäuses (2 oder 3 oder mehr übereinander).
Kapazität und Durchsatz: Gefäßtyp, Größe und Kapazität.
Beladungsart (von vorne oder von oben).
CO2-Regelung.
Photosynthetisches Licht.

Besonders bevorzugt ist der Laborschüttler dazu eingerichtet, mithilfe einer Temperiereinrichtung und/oder einer Heizeinrichtung ein Hochtemperaturverfahren im Inneren der Kammer zum Sterilisieren des Kammerinnenraums durchzuführen, bei dem die Kammer für einen Zeitraum von mehreren Sekunden (z.B. von 1, 2, 5, 10, 30 Sekunden) bis mehreren Minuten (z.B. bis zu 1, 2, 3 5, 10, 30, 60, 120, 240, 480 oder 600 Minuten) einer Temperatur von zwischen 150°C und 200°C, vorzugsweise mindestens 180° C ausgesetzt ist, ohne dass der Auszugsmechanismus, vorzugsweise inklusive der aufgesetzten Probenplattform, entnommen werden muss. Besonders bevorzugt ist der Laborschüttler, insbesondere eine elektronische Steuerungseinrichtung, welche insbesondere die Temperiereinrichtung und/oder die Heizeinrichtung steuert, dazu eingerichtet, die Kammer für einen Zeitraum von mehr als einer Stunde, insbesondere für einen Zeitraum von mehreren Stunden, z.B. für einen Zeitraum innerhalb eines Zeitintervalls von 2, 3, 4, 5, 6 ,7, 8, 9 oder 10 Stunden, einer Zieltemperatur von zwischen 150°C und 200°C, vorzugsweise mindestens 180° C auszusetzen. Dabei benötigt die Kammer in der Regel eine Aufwärmzeit, um die Zieltemperatur zu erreichen und eine Abkühlzeit, um von der Zieltemperatur wieder auf eine Normalbetriebstemperatur abzukühlen. Insbesondere ist der Auszugsmechanismus bei der Durchführung des Hochtemperaturzyklus in der verschlossenen Kammer angeordnet. Der Auszugsmechanismus und die Probenplattform sind insbesondere aus entsprechend hochtemperaturbeständigem Material gefertigt, insbesondere einem Edelstahl, oder Aluminium, insbesondere anodisiertem Aluminium.
Die Laborschüttler weist vorzugsweise ein Gehäuse auf. Das Gehäuse ist vorzugsweise ein äußeres Gehäuse, dessen Gehäusewände mit der Umgebung in Kontakt stehen. Die Gehäusetüre kann entsprechend eine äußere Gehäusetüre sein, die in der Verschlussposition an die Umgebung grenzt.
Die Gehäusetüre weist insbesondere eine Scharniereinrichtung auf, welche die Gehäusetüre schwenkbar mit dem Gehäuse verbindet. Eine solche Schwenktüre wird durch eine Rotation zwischen einer geöffneten Position und der Verschlussposition bewegt. Die Scharniereinrichtung kann insbesondere an der -im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Laborschüttlers - vertikal orientierten Außenkante eines quaderförmigen Gehäuses liegen, welche an die Gehäuseöffnung angrenzt. Die Bodenplatte eines quaderförmigen Gehäuses ist im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Laborschüttler horizontal angeordnet, die Seitenwände des Gehäuses sind insbesondere vertikal angeordnet, und die Deckplatte des Gehäuses ist insbesondere der Bodenplatte gegenüberliegend horizontal angeordnet.
Eine Datenverarbeitungseinrichtung ist vorzugsweise Bestandteil der elektrischen Steuereinrichtung, die Funktionen des Laborschüttlers steuert und die der Laborschüttler vorzugsweise aufweist. Die Funktionen der Steuereinrichtung sind insbesondere durch elektronische Schaltkreise implementiert. Die Steuereinrichtung kann einen Mikrocontroller, eine Recheneinheit (CPU) zum Verarbeiten von Daten und/oder einen Mikroprozessor aufweisen, die jeweils die Datenverarbeitungseinrichtung beinhalten können. Die Steuereinrichtung und/oder die Datenverarbeitungseinrichtung ist vorzugsweise zur Durchführung eines Steuerungsverfahrens ausgebildet, das auch als Steuerungssoftware oder Steuerungsprogramm bezeichnet wird. Ein solches Steuerungsverfahren kann den zeitlichen Verlauf einer Schüttelbewegung definieren, die mittels der Schütteleinrichtung durchgeführt werden kann. Diese Schüttelbewegung ist insbesondere definiert durch Richtung(en) von Translationsbewegungen und/oder Amplitude(n) von aufeinanderfolgenden Bewegungsabschnitten, die in einer x-y-Ebene durchgeführt werden. Diese x-y-Ebene ist in der Regel parallel zur Probenplattform und/oder eines Kammerbodens. Bevorzugte Durchmesser einer in einer x-y-Ebene ausgeführten Schüttelbewegung liegen zwischen 0 und 5,08 cm (2 Inch) oder bis 7.62 cm (3 Inch). Die Schütteleinrichtung, insbesondere ein Orbitalantrieb, ist vorzugsweise für eine Schüttelbewegung mit einem maximalen Durchmesser zwischen 0 und 5.08 cm (2 Inch) oder bis 7.62 cm (3 Inch) eingerichtet. Die Funktionen des Laborschüttlers und/oder der Steuereinrichtung können in Verfahrensschritten beschrieben werden. Sie können als Bestandteile des Steuerungsprogramms realisiert sein, insbesondere als Unterprogramme des Steuerungsprogramms.
Vorzugsweise ist der Laborschüttler ein Inkubationsschüttler. Der Inkubationsschüttler ist dann auch als Labor-Inkubator betreibbar und ist damit ein Gerät, mit dem kontrollierte Klimabedingungen für verschiedene biologische Entwicklungs- und Wachstumsprozesse geschaffen und erhalten werden können. Er dient insbesondere der Schaffung und Erhaltung eines Mikroklimas mit geregelten Gas-, und/oder Luftfeuchtigkeits- und/oder Temperatur-Bedingungen in der Kammer, wobei diese Behandlung zeitabhängig sein kann. Der Inkubationsschüttler kann insbesondere einen Zeitgeber aufweisen, insbesondere eine Zeitschaltuhr, eine als Heiz- und/oder Kühleinrichtung ausgeführte Temperiereinrichtung und vorzugsweise eine Einstellung für die Regelung eines der Kammer zugeführten Austauschgases, eine Einstelleinrichtung für die Zusammensetzung des Gases in der Kammer des Inkubationsschüttler, insbesondere zur Einstellung des CO₂ und/oder des O₂ und/oder des N₂-Gehalts Gehalts des Gases und/oder eine Einstelleinrichtung zur Einstellung der Luftfeuchtigkeit in der Kammer des Inkubationsschüttler.
Der Inkubationsschüttler weist insbesondere die Inkubatorkammer (=Kammer) auf, ferner vorzugsweise eine Regeleinrichtung mit mindestens einem Regelkreis, dem als Stellglied die mindestens eine Temperiereinrichtung und als Messglied mindestens ein Temperatursensor zugeordnet sind. Je nach Ausführungsform kann darüber auch die Luftfeuchte geregelt werden, wobei vorzugsweise die Luftfeuchtigkeit durch einen Luftfeuchte-Sensor (rH-Sensor) in der Kammer gemessen wird und die Luftfeuchtigkeit insbesondere Eingangsgröße des Regelkreises ist. Zur Luftbefeuchtung der Kammer kann darin eine mit Wasser gefüllte Wanne in der Inkubatorkammer vorgesehen sein, die geheizt oder gekühlt werden kann, um über die Verdunstung die Luftfeuchtigkeit einzustellen. Bevorzugter ist aber, eine Verdampfervorrichtung im Außenbereich der Kammer vorzusehe, die bedarfsweise Dampf erzeugt und durch eine Dampfeintrittsöffnung der Kammerwand der Kammer zuführt. Diese Dampfzuführung ist vorzugsweise mittels der Steuereinrichtung geregelt. CO₂- Inkubationsschüttler dienen insbesondere der Kultivierung tierischer bzw. humaner Zellen.
Die Steuerungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, dass ein Programmparameter oder ein Steuerungsparameter des Laborschüttlers, insbesondere des Inkubationsschüttlers, automatisch in Abhängigkeit von anderen Daten gewählt wird. Eine von einem Steuerungsparameter gesteuerte Behandlung der mindestens einen Zellkultur in mindestens einem Zellkulturbehälter entspricht bei einem Inkubator insbesondere einer Klimabehandlung, der die mindestens eine Zellkultur unterzogen wird. Mögliche Parameter, insbesondere Programmparameter, insbesondere Nutzerparameter, die zur Beeinflussung einer Klimabehandlung verwendet werden, definieren insbesondere die Temperatur der Kammer, in der die mindestens eine Probe inkubiert wird, die relative Gaskonzentration von O₂- und/oder CO₂ und/oder N₂ in der Kammer, die Luftfeuchtigkeit im in der Kammer und/oder mindestens einen Ablaufparameter, der den Ablauf, insbesondere die Reihenfolge, eines aus mehreren Schritten bestehenden Inkubationsbehandlungsprogramms und/oder Schüttelprogramms beeinflusst oder definiert.
Die Temperiereinrichtung kann eine kombinierte Heiz- / Kühleinrichtung sein. Sie ist vorzugsweise nur eine Heizeinrichtung. Diese kann insbesondere die Wärme über einen elektrischen Widerstandsdraht erzeugen. Vorzugsweise ist der Widerstandsdraht an der Außenseite mindestens einer, mehrerer oder aller Kammerwände angebracht, welche die Kammer bilden.
Die Laborschüttler bzw. der Inkubationsschüttler kann genau eine Kammer aufweisen, kann aber auch mehrere Kammern aufweisen, deren Atmosphäre (Temperatur, relative Gaskonzentration, Luftfeuchte) insbesondere individuell oder gesammelt einstellbar sein kann. Eine typische Größe des Inneren einer Kammer liegt zwischen 50 und 400 Litern, wobei auch für besondere Anwendungen (IVF) kleinere Kammergrößen möglich sind, insbesondere 10 bis 49 Liter.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Laborschüttlers lassen sich der Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß den Figuren entnehmen. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen auch im Wesentlichen gleiche Bauteile:
Es zeigen:

Fig. 1a zeigt eine perspektivische seitlich-frontale Ansicht eines erfindungsgemäßen Laborschüttlers gemäß Ausführungsbeispiel.
Fig. 1b zeigt den Laborschüttler der Fig. 1a, mit einer abgenommenen Seitenwand und den seitlich der Kammer in einer Elektronikkammer angeordneten Komponenten.
Fig. 1c zeigt den Laborschüttler der Fig. 1a, mit geöffneter Schwenktüre, wobei die Dichtungselemente, Verbindungselemente, Subplattform und Plattform sowie Probengefäße aus der Kammer entfernt sind und deshalb nicht dargestellt sind.
Fig. 1d zeigt den Laborschüttler der Fig. 1c, mit abgenommener Frontblende, hinter der sich der, unterhalb der Kammer gelegene, Antriebsraum befindet.
Fig. 1e zeigt in einer perspektivischen Ansicht, ein Detail des Laborschüttlers der
Fig. 1d.
Fig. 1f zeigt eine Schnittansicht des Laborschüttlers der Fig. 1d.
Fig. 1g zeigt den Laborschüttler der Fig. 1d, mit herausgezogener Antriebsschublade.
Fig. 1h zeigt den Laborschüttler der Fig. 1g, mit demontierter Übertragungsplatte.
Fig. 1i zeigt eine perspektivische seitlich-frontale Ansicht eines erfindungsgemäßen Laborschüttlers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Fig. 1j zeigt in einer perspektivischen Ansicht, ein Detail des Laborschüttlers der Fig. 1i.
Fig. 2a zeigt perspektivisch ein mit einem kappenförmigen Dichtungselement versehenes Verbindungselement, das mit dem Laborschüttler der Fig. 1a bis 1d verwendbar ist.
Fig. 2b zeigt eine Querschnittsansicht des mit dem kappenförmigen Dichtungselement versehenen Verbindungselements der Fig. 2a, geschnitten durch die zentrale Längsachse A des Verbindungselements.
Fig. 3 zeigt die mit dem kappenförmigen Dichtungselement versehenen Verbindungselemente der Fig. 2a und Fig. 2b, die auf einer als Übertragungsplatte gebildeten Antriebskomponente des Laborschüttlers der Fig. 1a bis Fig. 1d montiert sind, wobei die Subplattform und Plattformeinrichtung im Kammerinnraum nicht gezeigt sind.
Fig. 4 zeigt den Laborschüttler der Fig. 2a, mit geöffneter Schwenktüre, in einer geschnittenen Ansicht, bei der der Laborschüttler parallel zu einer Seitenwand und durch die zentralen Längsachsen zweier Verbindungselemente geschnitten dargestellt ist.

Fig. 1a zeigt eine perspektivische seitlich-frontale Ansicht eines erfindungsgemäßen Laborschüttlers 1. Es handelt sich um einen insbesondere stapelbaren, CO2-Inkubationsschüttler, der insbesondere ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Hochtemperatur-Desinfektion des Kammerinnenraums implementiert. Der Kammerinnenraum 3 des Laborschüttlers fasst 220 I (Nutzraum), bei einer insgesamt geringen Bauhöhe des Laborschüttlers. Dies wird insbesondere dadurch ermöglicht, dass die Dichtungselemente zwischen Antriebsraum 4 (auch: Vorrichtungsraum 4) und Kammerinnenraum 3 in Flachbauweise ausgeführt sind, so dass die Bauhöhe H (Abmessung in z-Richtung, also vertikal im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Laborschüttlers) der Dichtungselemente kleiner ist als deren Breite B (x-Richtung) und/oder Länge L (y-Richtung), so dass vorzugsweise H < c * B und H < c * L, wobei c sein kann: 1; 0,75; 0,5; 0, 25; 0,2; 0, 1, je nach Ausführungsform des Dichtungselements.
Besonders bevorzugt ist die bevorzugte Ausführung des Dichtungselements 50 mit einem axialen Gleitlager, die in den Figuren 1a bis 1c sowie in Fig. 3 und 4 gezeigt ist.
Der Laborschüttler 1 weist ein Gehäuse 19 auf, in dem die Kammer 2 angeordnet ist. Die Kammeröffnung 2a der Kammer 2 ist bei geschlossener Schwenktüre 10 mittels Türdichtung 10a und Dichtungselementen 50, 50' etc. so abgedichtet, dass im Betrieb des Laborschüttlers 1 nur ein vernachlässigbarer Austausch von Gasen oder Wasserdampf zwischen Kammerinnenraum 3 und der Umgebung des Laborschüttlers stattfindet. Der Antrieb 20 des Laborschüttlers ist außerhalb der Kammer 2 angeordnet. Dadurch wird der Kammerinnenraum 3 effizient nutzbar, insbesondere werden die Antriebskomponenten während der Durchführung eines auf den Kammerinnraum angewandten Hochtemperatursterilisierungsverfahrens nicht mit erhitzt. Die Schwenktüre weist ein Sichtfenster 12 auf, das als doppelwandige Glasplatte ausgeführt ist.
Insbesondere befindet sich ein Großteil des Antriebs im Vorrichtungsraum 4, auch bezeichnet als Antriebsraum 4, der unterhalb des Kammerbodens 31 angeordnet ist. Ein Teil des Antriebs 20 sowie weitere Komponenten befinden sich im Elektronikraum 5, der seitlich der Kammer angeordnet ist. Das Gehäuse 19 weist die Seitenwand 7 auf, eine weitere Seitenwand (nicht gezeigt), eine Rückwand (nicht gezeigt), eine Frontblende 6 und eine Seitenblende 8. Die Schwenktüre 10 ist durch eine Schwenkmechanik 15 mit Gaszugfeder von der Frontwandebene nach oben heraus schwenkbar, die geöffnete Position der Schwenktüre ist in Fig. 1c und 1d gezeigt.
Fig. 1b zeigt den Laborschüttler 1, mit einer abgenommenen Seitenwand 7 und den seitlich der Kammer in einer Elektronikkammer 5 angeordneten Komponenten. Diese Komponenten beinhalten den Antrieb 20, hier ein BLDC-Motor, den dadurch angetriebenen Riemen 21, die Spannungsversorgungskomponenten 22 des Antriebs und der Heizeinrichtung zum Beheizen der Kammer, mit Lüfter 23, eine Elektronikplatine 24, welche insbesondere die Steuerungseinrichtung des Laborschüttlers beinhaltet. Diese ist insbesondere dazu programmiert, ein auf den Kammerinnraum 3 angewandtes Hochtemperatursterilisierungsverfahren, gemäß einem Aspekt der Erfindung, auszuführen. Sichtbar ist ebenso der Wasserverdampfer 25, mit dem Wasser verdampfbar und in den Kammerinnenraum einleitbar ist.
Fig. 1c zeigt den Laborschüttler 1, mit geöffneter Schwenktüre 10, wobei die Dichtungselemente, Verbindungselemente, Subplattform und Plattform sowie Probengefäße aus der Kammer entfernt sind und deshalb nicht dargestellt sind. Sichtbar ist die Kammer 2, die aus einstückig miteinander verbundenen Edelstahlwänden 31, 32, 33 gebildet wird (Kammer aus Edelstahl ist bevorzugt, Aluminium als Kammermaterial ist aber ebenfalls bevorzugt), welche durch gewölbte Wandabschnitte miteinander verbunden sind. Diese Kammerwände beinhalten die Kammerbodenwand 31, die Seitenwand 32, eine weitere Seitenwand (nicht gezeigt), eine Deckenwand (nicht gezeigt), und eine Rückwand 33. Die Kammerbodenwand 31 weist vier Bodenöffnungen 35 auf. Konzentrisch zu jeder Bodenöffnung ist jeweils ein kreisringförmiges Gleitflächenelement 36 aus Edelstahl konzentrisch um die Bodenöffnung und auf der Kammerbodenwand 31 im Kammerinnenraum 3 montiert. Das Gleitflächenelement 36 weist an der Oberseite die (mit Toleranzen) parallel zur Kammerbodenwand angeordnete Gleitfläche 37 auf. Diese dient zur Gleitlagerung eines Dichtungselementes 50 (in Fig. 1c, d nicht gezeigt, siehe Fig. 2a, 2b), das zur axialen Gleitlagerung auf der Gleitfläche angeordnet wird.
Falls zu Wartungszwecken das Schubladenelement 40 herausgezogen werden soll, muss beim Laborschüttlers in Fig. 1c die abnehmbare Frontblende 6 abgenommen werden und die Schraubverbindungen gelöst werden, mittels derer das Schubladenelement 40 im Betrieb, insbesondere Schüttelbetrieb, mit der Gerätebasis 9 verbunden ist. Man gelangt so zum in Fig. 1d dargestellten Zustand des Laborschüttlers.
Fig. 1d zeigt den Laborschüttler der Fig. 1c, mit abgenommener Frontblende 6, hinter der sich der, unterhalb der Kammer gelegene Antriebsraum 4 befindet. Im Antriebsraum 4 ist ein Schubladenelement 40, hier eine Schubladenplatte 40, angeordnet, an deren Unterseite eine Kunststoffplatte als Gleitabschnitt fest montiert ist. Die Schubladenplatte wird somit von dem Gleitabschnitt getragen. Die translatorische Auszugbewegung wird hier mittels der Führungseinrichtung 43 geführt, die mit einer Basis 9 des Laborschüttlers 1 im Betrieb fest verbunden ist. Zu Wartungszwecken ist die Schubladenplatte nach vorne (in y-Richtung) aus dem Antriebsraum 4 herausziehbar. Alternativ könnte eine Schieneneinrichtung (nicht gezeigt) verwendet werden, deren Schienen die Schubladenplatte tragen.
Auf der Schubladenplatte 40 ist die vom Riemen 21 angetriebene, mit Exzenterkopplung 46 versehene, Exzenterscheibe 41 drehbar angeordnet, mittels der die als Übertragungsplatte 44 (hier nicht sichtbar) ausgebildete, und oberhalb (also in positiver z-Richtung) der Antriebsscheibe 41 angeordnete Antriebskomponente in eine horizontale Schüttelbewegung versetzt wird. Vier bewegliche Sockelteile (Lagerelemente, Idler) 42, insbesondere mit doppelt kugelgelagerter Exzenterwelle, wobei ein oberes Kugellager elastisch gelagert ist, sind auf der Schubladenplatte 40 montiert, welche einerseits die Übertragungsplatte 44 mittragen und deren horizontal beweglichen Lagermechaniken andererseits der von der Antriebsscheibe 41 durch die Exzenterkopplung erzeugten horizontalen Schüttelbewegung folgen.
Die Schubladeneinrichtung beinhaltet das Schubladenelement 40 und die Führungsleisten 43, auf denen das Schubladenelement 40 beweglich angeordnet ist, hier für eine gleitende Translationsbewegung zwischen einer ersten und einer zweiten Position. Das Schubladenelement 40 kann, im Ausführungsbeispiel des Laborschüttlers 1, nach Lösen einiger Schrauben, welche die Schubladenplatte 40 im Betriebszustand fest mit der Gerätebasis 9 verbinden, in Richtung nach vorne aus dem Antriebsraum 4 herausgezogen werden. Dabei wird das Schubladenelement 40 aus einer ersten Position, die in Fig. 1d gezeigt ist, in der das Schubladenelement 40 im Antriebsraum angeordnet ist, in eine zweite Position bewegt, die in Fig. 1g gezeigt ist, in der das mindestens eine Schubladenelement 40 aus dem Antriebsraum 4 ausgefahren ist. Entsprechend kann das Schubladenelement 40 aus der zweiten Position wieder zurück in die erste Position bewegt werden, insbesondere nachdem vom Wartungspersonal die gewünschte Maßnahme an der Antriebsvorrichtung 41, 42, 21 ausgeführt wurde.
"Nach vorne" bezeichnet die senkrecht von der Türe 10 des Laborschüttlers nach außen weisende Richtung, also die y-Richtung wie in Fig. 1a gezeigt.
Fig. 1e zeigt ein Detail des in der Figur 1d dargestellten Laborschüttlers 1. Falls zu Wartungszwecken, insbesondere zum Tausch von (Antriebs-)Komponenten, insbesondere des Riemens 21, der Idler 42, oder zum Ändern der Unwuchtmasse oder des Orbits, das Schubladenelement 40 herausgezogen werden soll, muss in diesem Zustand der Riemen 21 durch Lösen der Laufradeinrichtung 45 entspannt werden und vom Motorantriebsrad des Motors 20 abgenommen werden. Gegebenenfalls müssen ein oder mehr Kabel gelöst werden.
Fig. 1f zeigt eine Schnittansicht eines Details des Laborschüttlers der Fig. 1d, in der das Schubladenelement 40 voll sichtbar ist.
Fig. 1g zeigt den Laborschüttler der Fig. 1d, mit herausgezogener Schublade 40. Um an die Exzenterscheibe 41 zu gelangen, muss die Übertragungsplatte 44 durch Lösen einiger Schrauben entfernt werde. Da die Schublade herausgezogen ist, sind diese und alle weiteren Wartungsmaßnahmen komfortabel ausführbar.
Fig. 1h zeigt den Laborschüttler der Fig. 1g, mit abgenommener Übertragungsplatte 44. Der Riemen 21 kann nun z.B. einfach gewechselt werden. Der Orbit kann zudem durch Versetzen des Kopplungsstücks 46 auf der Riemenscheibe 41 oder durch Einsetzen einer Antriebsscheibe mit veränderter Exzentrizität sowie anderer Idler 42 komfortabel geändert werden, ebenso der Unwuchtsausgleich an der Massenwechseleinrichtung 41a, die mit der Antriebsscheibe 41 fest verbunden ist, um die durch das Schütteln der Plattformeinrichtung verursachte Unwucht auszugleichen.
Fig. 1i zeigt eine perspektivische seitlich-frontale Ansicht eines erfindungsgemäßen Laborschüttlers 1' gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Gleiche Bauteile des Laborschüttlers 1 der Fig. 1a und des Laborschüttlers 1' der Fig. 1i weisen gleiche Bezugszeichen auf, so dass auf eine erneute Beschreibung verzichtet werden kann.
Fig. 1j zeigt in einer perspektivischen Ansicht, ein Detail des Laborschüttlers 1' der Fig. 1i. Im Gegensatz zur Antriebseinheit 20 des Laborschüttlers 1 der Fig. 1a ist die Antriebseinheit 20' des Laborschüttlers 1' auf dem Schubladenelement 40' montiert, und zwar auf dem seitlich der Antriebsscheibe 41' fest mit dem Schubladenelement 40' verbundenen Auslegerelements 40a', das einen Bestandteil des Schubladenelements 40' bildet. Wenn das Schubladenelement 40' aus der ersten in die zweite Position ausgefahren wird, fährt das Auslegerelements 40a` mit dem Motor 20' ebenfalls aus dem Antriebsraum heraus. Dabei gleitet es auf dem Plattenabschnitt 9a' der Gerätebasis entlang.
Fig. 2a und 2b zeigen ein mit einem kappenförmigen Dichtungselement 50 versehenes Verbindungselement 60, das mit dem Laborschüttler 1 verwendbar ist. Das Dichtungselement 50 ist für eine axiale Gleitlagerung auf der horizontalen Gleitfläche 37 der Kammerbodenwand 31 eingerichtet, wobei sich das Gleitlager 71 (siehe nachfolgend) des Dichtungselements 50 in axialer Richtung A (vertikal) auf der Gleitfläche 37 abstützt und dadurch auch den Kammerinnenraum 3 gegenüber dem Antriebsraum 4 abdichtet. Diese Abdichtung ist insbesondere dicht gegen den Durchtritt von Gas, Dampf und flüssigem Wasser. Die CO2-Konzentration und die Luftfeuchte sinken zwar im Laufe der Zeit in der Kammer, werden aber nachreguliert. Dieser Konzentrationsabfall hängt insbesondere von der Drehzahl ab.
Das Dichtungselement 50 ist ein bezüglich der Längsachse A rotationssymmetrisches Bauteil, mit einem im Spritzgussverfahren gebildeten Körper 51, 52 aus platinvernetztem Silikon oder einem anderen Elastomer. Dieser Körper wird durch einen sich zentral und axial erstreckenden Durchgangskanal 51 gebildet, von dem aus sich radial kappenförmig nach unten geneigt ein Abdeckwandabschnitt 52 erstreckt. Die Wanddicke des Durchgangskanals 51 ist größer als die Wanddicke des Abdeckwandabschnitts 52. Die Abmessung des Abdeckwandabschnitts 52 in radialer Richtung ist derart, dass die Bodenöffnung 35 vom Dichtungselement 50 während aller vorgesehener Bewegungsbahnen des Verbindungselements 60 abgedeckt und abgedichtet bleibt. Der maximale Orbit, also die maximale Amplitude des Verbindungselements 60 in horizontalen Richtungen beträgt hier 50 mm. Dieser Orbit bzw. kleinere Orbits lassen sich vom Anwender über die Steuerungseinrichtung bzw. den Benutzertouchscreen 14 auswählen.
Das Dichtungselement 50 weist an radial äußerster Position an seiner Unterseite (die in negative z-Richtung weisende Seite des Dichtungselements) eine kreisringförmige Umfangsnut 54 auf, in der eine zum formschlüssigen Eingriff in die Umfangsnut 54 ausgebildete kreisringförmige Umfangsfeder 71 eines kreisringförmigen Gleitlagerrings 70 eingesetzt ist. Der Gleitlagerring 70 wird auf diese Weise fest mit dem Körper 51, 52 des Dichtungselements verbunden. Diese Verbindung ist derart, dass die Gleitlagerung, die durch die horizontale, auf der Gleitfläche 37 der Kammerbodenwand abgestützte Gleitlagerfläche 71 gebildet wird, während der Lebensdauer des Laborschüttlers 1 eine zuverlässige Abdichtung des Kammerinnenraums 3 vom Antriebsraum 4 erzielt. Diese Wirkung wird insbesondere durch eine geeignete Materialpaarung der Gleitfläche 37 und des Gleitlagerrings 70 ermöglicht. Die Gleitfläche 37 ist hier polierter Edelstahl, kann aber auch Diamantüberzug, Keramik, oder eloxiertes Aluminium sein, und der Gleitlagerring besteht hier aus PTFE, kann aber z.B. auch aus PEEK oder einem anderen abriebsfesten Kunststoff oder Verbundstoff bestehen.
Die durch das Dichtungselement 50 erzielte Abdichtwirkung entsteht insbesondere dadurch, dass das Dichtungselement nach unten gepresst wird, wenn die im Kammerinnenraum angeordnete Subplattform der Plattformeinrichtung auf den Verbindungselementen 60 montiert wird, wobei die Subplattform in axialer Richtung auf dem Umfangsvorsprung 66 an der Außenseite des Kopfabschnitts 63 anschlägt. In Versuchen zeigte sich, dass eine ausreichende Abdichtwirkung auch durch da Eigengewicht des Dichtungselements erzielt werden kann, also insbesondere ohne die Anpresskraft.
In den Figuren 2a und 2b ist die nicht-montierte Position des Dichtungselements gezeigt, in der das Dichtungselement zwar auf den Kopfbereich 63 des Verbindungselements 60 aufgesetzt ist, aber noch nicht komprimiert ist und stattdessen seine unverformte Gestalt mit einer Gesamtbauhöhe h aufweist. Diese wird hier auf eine Montagebauhöhe H = 0,9 * h verkürzt, wenn das Dichtungselement 50 durch die montierte Subplattform nach unten gedrückt wird. Bei dieser Montage wird der Durchgangskanal 51 um eine Strecke s = h - H nach unten gedrückt, bis ein durch einen umlaufenden Vorsprung 53 gebildeter Anschlag an der Innenseite des Durchgangskanals 51 an der durch einen umlaufenden Vorsprung 67 gebildeten Anschlag an der Außenseite des Kopfabschnitts 63 des Verbindungselements anschlägt. Der Durchmesser des scheibenförmigen Dichtungselements 50 liegt hier bei 150 mm, die Höhe h liegt bei 35 mm.
Die Anpresskraft von hier etwa zwischen 4-8 N wird durch die axiale Elastizität des Abdeckwandabschnitts 52 des Dichtungselements bewirkt. Analog könnte diese Anpresskraft auch durch eine zwischen Subplattform und Dichtungselement anordenbare Druckfeder (hier nicht verwendet) umgesetzt werden - der Körper des Dichtungselements müsste in diesem Fall nicht zwingend aus einem Elastomer bestehen. Der Vorteil des aus Elastomer oder unter Verwendung von Elastomer gefertigten Dichtungselements 50 besteht weiter darin, dass das Elastomer eine eventuell zwischen Kammerbodenwand 31 und Subplattform 121 bestehende Abweichung von der idealerweise parallelen Lage der beiden Platten 31, 121 ausgleichen kann und so die Dichtwirkung garantieren kann. Eine solche Abweichung liegt typischerweise bei 0,5°, und könnte aber bis zu etwa 1° bis 2° kompensiert werden.
Das Verbindungselement 60 ist hier als einteilige Kopplungsstange ausgeführt. Sie besteht hier aus Stahl (Edelstahl). Vier dieser Kopplungsstangen 60 tragen in dieser Ausgestaltung des Laborschüttlers 1, insbesondere während des Schüttelbetriebs, das gesamte Gewicht der Plattformeinrichtung und deren Beladung und sind zudem durch die Schüttelbewegung auch in horizontalen Richtungen durch Scherkräfte belastet. Die Kopplungsstange weist deshalb einen verbreiterten Fussabschnitt 62 auf, der einstückig mit dem darüberliegenden Schaft 61 und dem sich daran nach oben anschließenden Kopfbereich 63 verbunden ist.
Das Verbindungselement 60 weist einen Durchgangskanal 64 auf, der sich durch die gesamte Länge des Verbindungselement 60 erstreckt. Nach unten weist der Durchgangskanal 64 eine nach innen weisenden Umfangsvorsprung 68 auf, der einen Anschlag für den Schraubenkopf einer Schraube (75, Fig. 3) bildet. Die Schraube ist von oben in den Durchgangskanal 64 und in insbesondere in dessen schmaleren, im Fussabschnitt 62 lokalisierten, Teilabschnitt 64a einsetzbar und kann so mit der als Übertragungsplatte ausgebildeten Antriebskomponente fest verschraubt werden. Ein Stiftelement 69 an der Unterseite des Fussabschnitts 62 greift dabei in eine Aufnahme an der Oberseite der Übertragungsplatte formschlüssig ein, so dass eine Rotation des Verbindungselements 50 um die Längsachse A in montierter Position verhindert wird. Durch diese Montageeinrichtung des Verbindungselements kann es vom Wartungspersonal leicht entfernt werden, indem der Zugriff auf die Montageeinrichtung (Durchgangskanal 64, Schraube 75) über den Kammerinnraum 3 erfolgt. Nach Entfernen der Verbindungselemente 60 (und der daran befestigten Dichtungselemente 50) kann die Schubladenplatte 40 mit darauf angeordneten Antriebskomponenten leicht aus dem Antriebsraum 4 nach vorne aus dem Laborschüttler herausgezogen werden, so dass der Antrieb einfach zu warten ist.
Fig. 3 zeigt die mit dem kappenförmigen Dichtungselement 50 versehenen Verbindungselemente 60 der Fig. 2a und Fig. 2b, die auf einer als Übertragungsplatte 44 gebildeten Antriebskomponente 44 des Laborschüttlers 1 montiert sind, wobei die Subplattform und Plattformeinrichtung im Kammerinnraum nicht gezeigt sind. Die Kopplung zwischen Antrieb und Plattformeinrichtung erfolgt, indem die Kopplungsstangen 60 einerseits durch die Schraube 75 und zugehörige Mutter auf der Unterseite der Übertragungsplatte 44 verbunden sind, und indem andererseits die Subplattform (Fig. 4) der Plattformeinrichtung jeweils mit dem Kopfabschnitt 63 der Kopplungsstange 60 verbunden ist. Letzteres erfolgt, indem das Schraubenelement 80 durch dessen Außengewinde 81 mit dem im Kopfabschnitt 63 ausgebildeten Innengewinde 65 verschraubt wird und dabei die Platte der Subplattform 121 zwischen dem Anschlagsvorsprung 66 und der Unterseite des Schraubenkopfs des Schraubenelements 80 eingeklemmt wird. Durch den relativ großen Durchmesser des Schraubenkopfs können die Schrauben leicht werkzeuglos verschraubt werden, um die notwendige Festigkeit der Kopplung zu erzielen.
An der Unterseite der Kammerbodenwand 31 sind die Heizdrähte 100 der Heizwendel 100 erkennbar, die im thermischen Kontakt mit der Kammerbodenwand angeordnet sind und deren Anordnung geeignet ist, im Kammerinnenraum 3 eine einheitliche Temperatur herzustellen, was entweder mit oder wahlweise ohne Verwendung eines im Kammerinnenraums 3 wirkenden Lüfters gelingt. Die Heizwendel sind mit unterschiedlicher Flächendichte verlegt - dadurch wird eine homogene Temperaturverteilung erzielt und das Risiko einer Kondensatbildung verringert. Nahe von Kammeröffnung und an Ecken weist die Außenfläche der Kammer mehr Heizdraht pro Fläche auf als in planaren Bereichen, z. B. zentral im planaren Deckenwandbereich oder planaren Rückwandbereich. Der unterhalb der Heizwendel liegende Bereich der Kammerbodenwand 31 wird durch eine Isolierschaumplatte 95 (z.B. PU-Schaum) thermisch isoliert. An den Positionen der Bodenöffnungen 35 der Kammerbodenwand 31 weist die Isolierschaumplatte 95 Durchtrittsöffnungen 96 auf, welche konzentrisch zu den Bodenöffnungen 35 liegen und denselben Durchmesser aufweisen. Möglich und bevorzugt ist es, dass oberhalb der Übertragungsplatte 44 im Bereich der Verbindungselemente 60 Isolierplatten (hier nicht gezeigt) angeordnet sind, welche die Öffnungen 96 der Isolierschaumplatte 95 auch im Schüttelbetrieb der Plattform in axialer Richtung thermisch isoliert, während sich die Übertragungsplatte 44 mit den Isolierplatten gegenüber der Isolierschaumplatte 95 bewegt.
Fig. 4 zeigt den Laborschüttler 1, mit geöffneter Schwenktüre 10, in einer geschnittenen Ansicht, bei der der Laborschüttler parallel zu einer Seitenwand und durch die zentralen Längsachsen zweier Verbindungselemente 50 geschnitten dargestellt ist.
Fig. 4 zeigt insbesondere die Plattformeinrichtung 120, welche durch die auf der Übertragungsplatte 44 des Antriebs montierten Verbindungselemente 60 getragen wird. Die Subplattform 121 ist zwischen den Montageschrauben 80 und den Kopplungsstangen 60 festgeklemmt.
Die Plattformeinrichtung 120 beinhaltet die Subplattform 121, ein im Wesentlichen plattenartiges Bauteil, das sich parallel zur Kammerbodenwand 31 im Kammerinnenraum erstreckt. Die Plattformeinrichtung weist eine schienenbasierte Auszugsmechanik (nicht gezeigt) auf, mittels der die durch Schienen an der Subplattform 121 gelagerte Hauptplattform 122 bei geöffneter Schwenktüre 10 nach vorne (in y-Richtung) aus dem Kammerinnenraum herausziehbar ist. Dazu wird zunächst der Schwenkhebel 124 um 90° nach vorne gekippt, wodurch sich eine Arretierung (nicht gezeigt) der Hauptplattform 122 auf der Subplattform löst und die Hauptplattform entlang der y-Achse beweglich wird. Auf der Hauptplattform 122 ist ein Deckplattenteil 123 als Trageplattform abnehmbar gelagert. Das Deckplattenteil 123 ist in der arretierten Position der Hauptplattform (in Fig. 4 gezeigt) an der Hauptplattform 122 befestigt. Auf dem Deckplattenteil 123 sind Halterungen zum Halten von 8 Erlenmeyerkolben 130 angebracht. Alternative Deckplattenteile mit Halterungen für andere Probengefäße können wahlweise verwendet werden.

Claims

Laborschüttler (1) für das Schütteln von in Probengefäßen (130) gelagerten biologischen Proben, aufweisend
eine Plattformeinrichtung (121;122), auf welcher die Probengefäße lagerbar sind, die mittels einer Schüttelbewegung schüttelbar ist und die in einer Kammer (2) des Laborschüttlers angeordnet ist, die eine verschließbare Kammeröffnung (2a) aufweist,

eine zur Durchführung der Schüttelbewegung eingerichtete Antriebsvorrichtung (20; 21; 40; 41; 42; 43; 44; 45; 46), die mindestens eine Antriebskomponente (44) aufweist, und

einen unterhalb der Plattformeinrichtung vorgesehenen Vorrichtungsraum (4),

dadurch gekennzeichnet, dass

der Laborschüttler eine Schubladeneinrichtung (40, 43) mit mindestens einem Schubladenelement (40) aufweist, das beweglich in dem Vorrichtungsraum (4) gelagert ist und mit dem die mindestens eine Antriebskomponente (44) verbunden ist,

wobei das mindestens eine Schubladenelement (40) zwischen einer ersten Position, in der das mindestens eine Schubladenelement im Vorrichtungsraum (4) angeordnet ist, und einer zweiten Position bewegbar ist, in der das mindestens eine Schubladenelement (40) zumindest teilweise aus dem Vorrichtungsraum (4) ausgefahren ist.
Laborschüttler gemäß Anspruch 1, der eine Gerätebasis (9) aufweist, welche den Laborschüttler trägt, wobei die Antriebsvorrichtung eine Antriebseinheit (20), insbesondere einen Motor, beinhaltet, die mit der Gerätebasis fest verbunden ist.
Laborschüttler gemäß Anspruch 1, wobei die Antriebsvorrichtung eine Antriebseinheit (20), insbesondere einen Motor, beinhaltet, die mit dem mindestens einen Schubladenelement (40) fest verbunden ist.
Laborschüttler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Antriebsvorrichtung eine zur Bereitstellung einer Antriebsbewegung eingerichtete Antriebseinheit (20) und eine zur Umwandlung der Antriebsbewegung in die Schüttelbewegung eingerichtete Getriebeeinrichtung (21; 45; 41; 46; 44) aufweist, die mindestens ein Getriebeelement (21; 45; 41; 46; 44) aufweist,
wobei die Antriebseinheit (20) und das mindestens eine Getriebeelement (21; 45; 41; 46; 44) Antriebskomponenten sind, von denen mindestens eine mit dem mindestens einen Schubladenelement (40) verbunden sind.
Laborschüttler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kammer (2) durch eine Kammerbodenwand (31) begrenzt ist, welche den Innenraum (3) der Kammer von dem unterhalb der Kammerbodenwand (31) vorgesehenen Vorrichtungsraum (4) trennt und wobei die Kammerbodenwand zur Kopplung der Antriebsvorrichtung mit der Plattformeinrichtung eingerichtet ist.
Laborschüttler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dessen Kammer (2) durch eine Kammerbodenwand (31) begrenzt wird und der mindestens ein Verbindungselement (60) aufweist, durch das die Plattformeinrichtung (121;122) mit der mindestens einen Antriebskomponente (44) lösbar verbunden ist, wobei sich das mindestens eine Verbindungselement (60) durch mindestens eine Bodenöffnung (35) der Kammerbodenwand (31) erstreckt, wenn die Plattformeinrichtung mit der mindestens einen Antriebskomponente verbunden ist.
Laborschüttler gemäß Anspruch 6, wobei die Schüttelbewegung parallel zu der Kammerbodenwand (31) verläuft, wobei die Bodenöffnung (35) so dimensioniert ist, dass die der Schüttelbewegung entsprechende Relativbewegung von Verbindungselement (60) und Kammerbodenwand (31) ermöglicht wird,
wobei vorzugsweise die Bodenöffnung (35) durch ein Dichtungselement (50) abgedichtet ist, das zwischen Kammerbodenwand (31) und Verbindungselement (60) angeordnet ist und das insbesondere mit dem Verbindungselement (60) verbunden ist, vorzugsweise nicht mit der Kammerbodenwand (31) verbunden ist oder vorzugsweise auch mit der Kammerbodenwand (31) verbunden ist.
Laborschüttler gemäß Anspruch 7, wobei das Verbindungselement (60) und/oder die Antriebskomponente (44) mindestens ein Verbindungsmittel (75) aufweist, durch das das Verbindungselement (60) lösbar mit der Antriebskomponente (44) verbindbar ist, insbesondere während die Bodenöffnung (35) durch das Dichtungselement (50) abgedichtet ist.
Laborschüttler gemäß Anspruch 8, wobei das Verbindungsmittel (75) ein Gewinde beinhaltet, das zur Herstellung einer Schraubverbindung zwischen dem Verbindungselement (60) und der Übertragungsplatte (44) eingerichtet ist und das insbesondere konzentrisch zu einer zentralen Längsachse des Verbindungselements angeordnet ist.
Laborschüttler gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die mindestens eine Antriebskomponente, insbesondere Getriebeelement, eine Übertragungseinrichtung (44) zum Tragen der Plattformeinrichtung angeordnet ist, mit der das mindestens eine Verbindungselement (60) verbindbar ist.
Laborschüttler gemäß Anspruch 10, wobei die Übertragungseinrichtung (44) mit dem mindestens einen Schubladenelement (40) verbunden ist, wenn dieses zwischen der ersten [innen] und der zweiten Position [ausgefahren] bewegt wird.
Laborschüttler gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4 und einem der anderen vorangehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Antriebskomponente eine Riemenscheibe (41) beinhaltet, die über einen Riemen (21) mit der Antriebseinheit (20) gekoppelt ist, die insbesondere neben der Schubladeneinrichtung (40; 43) angeordnet ist.
Laborschüttler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Antriebskomponente einen oder mehrere bewegliche Sockelteile (42) beinhaltet, die mit dem mindestens einen Schubladenelement (40) und insbesondere der Übertragungsplatte (44) verbunden sind, welche mittels der Übertragungsplatte (44) die Plattformeinrichtung tragen.
Laborschüttler gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schubladeneinrichtung eine Schieneneinrichtung (43) aufweist, mittels der das mindestens eine Schubladenelement (40) mittels eine Gleit- oder Wälzlagerung beweglich im Vorrichtungsraum an der Gerätebasis (9) gelagert ist.
Verfahren zum Betätigen der Schubladeneinrichtung, insbesondere zur Wartung der Antriebsvorrichtung eines Laborschüttlers gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend die Schritte:
• Entfernen der Plattformeinrichtung aus der Kammer;

• Optional: Lösen eines Verbindungsmittels (75) der mindestens einen Antriebskomponente (44) und des mindestens einen Verbindungselements (60), das sich zur Verbindung der Plattformeinrichtung (121; 122) und der mindestens einen Antriebskomponente (44) durch mindestens eine Bodenöffnung (35) der Kammerbodenwand (31) erstreckt, die vorzugsweise während des Lösens der Verbindung durch mindestens ein Dichtungselement (50) abgedichtet ist;

• Optional: Lösen des mindestens ein Dichtungselements (50) vom Verbindungselement (60) und/oder der Kammerbodenwand (31);

• Bewegen des mindestens einen Schubladenelements (40), das die mindestens eine Antriebskomponente (44) trägt, aus der ersten Position, in der das Schubladenelement (40) im Vorrichtungsraum (4) angeordnet ist, in eine zweite Position, in der das Schubladenelement (40) aus dem Vorrichtungsraum (4) ausgefahren ist;

• Vorzugsweise: Warten der mindestens einen Antriebskomponente, insbesondere beinhaltend mindestens einen der folgenden Wartungsschritte:
∘ Justieren der Antriebsvorrichtung, insbesondere Ändern der Größe eines Orbits der Schüttelbewegung,

∘ Austausch einer Antriebskomponente, insbesondere eines Antriebsriemens; und / oder

∘ Reinigen von Antriebskomponenten;

• Zurückbewegen des mindestens einen Schubladenelements, das die mindestens eine Antriebskomponente trägt, aus der zweiten Position in die erste Position.