NL8503149A

NL8503149A - Centrifuge, in het bijzonder voor biomedische toepassingen.

Info

Publication number: NL8503149A
Application number: NL8503149A
Authority: NL
Original assignee: Ultra Centrifuge Nederland Nv
Priority date: 1985-11-15
Filing date: 1985-11-15
Publication date: 1987-06-01
Also published as: JPS62183866A; EP0224955A1; EP0224955B1; US4769000A; DE3666147D1

Description

- 1 - » '* VO 7513

Centrifuge, in het bijzonder voor biomedische toepassingen

De uitvinding heeft betrekking op een centrifuge, in het bijzonder voor biomedische toepassingen.

Centrifuges van dit type worden gebruikt voor het door middel van centri-5 fugaalkrachten scheiden van warmtegevoelige deeltjes, zoals bijvoorbeeld levende cellen, van een vloeistof waarin zij zich bevinden.

De uitvinding heeft meer in het bijzonder betrekking op een centrifuge die bestaat uit een vacuümkamer waarin een centrifugerotor is aangebracht, middelen om de rotor aan te drijven, tenminste één langwerpig vat voor de ίο te scheiden stoffen, welk vat zodanig scharnierend aan de rotor is opgehangen dat de centrale lengteas van het vat in hoofdzaak verticaal gericht is bij stilstaande rotor, maar een radiale positie inneemt tenminste bij het bedrijfstoerental van de rotor, in welke laatste positie het vat steekt door een opening in een element dat één geheel vormt met, of is beis vestigd aan, de rotor, waarbij het vat in die positie in radiale buitenwaartse richting wordt geblokkeerd door blokkeringsmiddelen.

Een dergelijke centrifuge is bekend, bijvoorbeeld uit het Amerikaanse 20 octrooischrift Mo. 3.347.453.

Bij deze bekende inrichting is het scharnier niet verplaatsbaar ten opzichte van de rotor en heeft de opening de vorm van een omgekeerde hoofdletter U. Wanneer de rotor van de bekende centrifuge in rotatie wordt gebracht, zal het langwerpige vat, dat cilindrisch is uitgevoerd, zwenken 25 vanuit de positie waarin de lengteas van het vat in hoofdzaak verticaal is gericht, naar een positie waarin de genoemde lengteas radiaal is gericht.

De plaats van de U-vormige opening is zodanig dat het vat, na de voltooiing van de zwenkbeweging, zich in de U-vormige opening bevindt en met zijn cilindrische buitenwand aanligt tegen het half-cilindrische deel van 30 de U-vormige opening. Bij deze bekende centrifuge worden de blokkeringsmiddelen tussen het vat en de U-vormige opening voor het blokkeren van het vat in radiale buitenwaartse richting gevormd door een nok of kraag die zich uitstrekt over een hoek van 180° of minder en die samenwerkt met de rand van het half-cilindrische deel van de U-vormige opening. Hierdoor 35 wordt het vat in radiale buitenwaartse richting slechts matig geblokkeerd , -. -, -r* * 1 Λ - 2 - geblokkeerd, zodat de blokkeringsmiddelen niet bestand zijn tegen de centrifugaal krachten behorend bij zeer hoge toerentallen.

Het is het doel van de uitvinding de bekende centrifuge zodanig te ver-5 beteren dat blokkeringsmiddelen kunnen worden toegepast die bestand zijn tegen de centrifugaal krachten behorend bij zeer hoge toerentallen van de rotor, meer in het bijzonder toerentallen van 75.000 toeren/min. of meer. 0e bovenstaande centrifuge is daartoe volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat het scharnierpunt zodanig is bevestigd aan de rotor dat de io centrale lengteas van het vat bij laag toerental van de rotor zwenkt van de in hoofdzaak verticale positie naar de radiale positie en bij toenemend toerental van de rotor het scharnierpunt zich in de radiale richting naar de opening toe verplaatst waardoor het vat met de lengteas radiaal gericht in de opening schuift, waarbij de opening zodanig is uitgevoerd dat 15 hij de buitenomtrek van het vat geheel omringt en dat de blokkeringsmiddelen zich uitstrekken rondom de gehele buitenomtrek van het vat.

Bij een aantrekkelijke uitvoeringsvorm van de centrifuge volgens de uitvinding is een veersysteem aanwezig, dat de radiale verplaatsing van het 20 scharnierpunt naar de opening tegenwerkt.

Het veersysteem kan van het mechanische het pneumatische of van het pneu-matisch-hydraulische type zijn.

25 De uitvinding zal thans worden verduidelijkt onder verwijzing naar de figuren, waarin zeer schematisch een aantal mogelijke uitvoeringsvormen van de uitvinding in langsdoorsnede zijn weergegeven.

Figuur 1 toont een eerste uitvoeringsvorm met een veersysteem van het 30 mechanische type

Figuur 2 toont een tweede uitvoeringsvorm met een veersysteem van het pneumatische type 35 Figuur 3 toont een derde uitvoeringsvorm met een veersysteem van het mechanische type ' ........ J T Λ

· .. ; : v "-J

i • %' - 3 -

Figuur 4 toont een vierde uitvoeringsvorm met een veersysteem van het mechanische type

Figuur 5 toont een eerste uitvoeringsvorm van het vat met blokkerings-5 middelen terwijl het vat zich in de opening bevindt

Figuur 6 toont een tweede uitvoeringsvorm van het vat met blokkerings-middelen terwijl het vat zich in de opening bevindt.

10 Thans zal eerst het langwerpige vat meer in detail worden beschreven, waarbij de uitvoeringsvorm daarvan zoals in de figuren 1, 2, 3, 4 en 5 is weergegeven door het verwijzingscijfer 3 is aangeduid en waarbij de uitvoeringsvorm daarvan zoals in figuur 6 is weergegeven door het verwijzingscijfer 13 is aangeduid.

15 Het vat (zie in het bijzonder figuur 5) bezit een cilindrisch gedeelte 6 waarop een gedeelte 7 aansluit dat bestaat uit een deel van een kegel.

Op het kegelvormige gedeelte 7 sluit weer een cilindrisch gedeelte 8 aan.

In de in figuur 5 weergegeven stand van het vat 3, waarbij de centrale lengteas van het vat 3 zich in de radiale positie H bevindt, steekt het 20 vat 3 door een opening 9 in een ringvormig element 2, dat coaxaal geplaatst is ten opzichte van de centrifugerotor 1 en daaraan is bevestigd of daarmede êën geheel vormt. De wand van de opening 9 wordt gevormd door een cilindrisch gedeelte 10 waarop een gedeelte 11 aansluit dat gevormd wordt door een deel van een kegel.

25 In de weergegeven toestand, waarbij de centrale lengteas van het vat 3 zich in de radiale positie H bevindt, omringt het cilindrische deel 10 van de opening 9 het cilindrische deel 6 van het vat 3 geheel, terwijl het kegelvormige deel 11 van de opening 9 het kegel vormige deel 7 van het vat 3 geheel omringt. In die stand ligt het deel 7 aan tegen het deel 11 30 van de opening, De delen 7 en 11 vormen effectieve blokkeringsmiddelen voor het blokkeren van het vat 3 in radiale richting, die bestand zijn tegen zeer grote centrifugaalkrachten, die optreden bij hoge toerentallen van de rotor, bijvoorbeeld van 75.000 toeren per minuut of meer. Doordat de opening 9 in het element 2 het vat 3 geheel nauw omringt wordt een 35 zeer goede ondersteuning van het vat 3 verkregen en is het betrekkelijk eenvoudig mogelijk om het element 2 rondom de opening 9 te versterken, indien nodig.

^ -1· —* » - 4 -

De uitvoeringsvorm van het langwerpige vat 13 volgens figuur 6 wijkt in zoverre af van het reeds beschreven vat 3 dat het vat 13 een doorlopend cilindrisch gedeelte 14 bezit, waarop nabij een einde van het vat 13 een kraag 15 vast is bevestigd die het vat 13 geheel omringt. In de in 5 figuur 6 weergegeven positie, waarbij de centrale lengteas van het vat 13 zich in de radiale positie H bevindt, steekt het vat 13 door een opening 16, die geheel cilindrisch is uitgevoerd, in het reeds genoemde element 2. De wand van de opening 16 is cilindrisch en omringt het cilindrisch vat 13. In de weergegeven toestand, waarbij het vat 13 zich in de radiale 10 positie H bevindt, ligt de kraag 15 aan tegen een rand 17 rondom de opening 16. De kraag 15 en de rand 17 vormen effectieve blokkeringsmiddelen voor het blokkeren van het vat 13 in radiale richting, die bestand zijn tegen zeer grote centrifugaal krachten, die optreden bij hoge rotortoerentallen, bijvoorbeeld van 75.000 toeren per minuut of meer. Doordat de opening 16 15 in het element 2 het vat 13 geheel nauw omringt wordt een zeer goede ondersteuning van het vat 13 verkregen en is het betrekkelijk eenvoudig mogelijk om het element 2 rondom de opening 16 te versterken, indien nodig.

In de figuren 1, 2, 3 en 4 is het scharnierpunt in de stand waarbij de 20 rotor stilstaat of een laag toerental heeft aangeduid door het cijfer 4 (hier genoemd de beginstand) en in dezelfde figuren en in de figuren 5 en 6 is het scharnierpunt waarbij de rotor snel roteert aangeduid door het cijfer 5 (hier genoemd de eindstand).

25 In alle figuren is een verbindingselement tussen het vat 3 of 13 en het scharnier aangeduid door het cijfer 20.

In de figuren 1, 2, 3 en 4 is de stand van het vat 3 bij stilstaande rotor en waarbij de centrale lengteas van het vat 3 in hoofdzaak verticaal is 30 gericht (stand van de lengteas V) gestippeld weergegeven. In figuren 1 tot en met 4 is de verbinding tussen element 2 en rotor 1 aangeduid door het cijfer 24. In de uitvoeringsvorm volgens figuur 1 is een bus 18 vast bevestigd aan de centrifugerotor 1. In de bus 18 is een veer 19 geplaatst die met het ene einde vast bevestigd is aan de rotor 1 en met het andere 35 einde aan het scharnier. De veer 19 is gestippeld weergegeven in de beginstand van het scharnier in het scharnierpunt 4 en de veer 19 is getrokken weergegeven in de eindstand van het scharnier in het scharnierpunt 5.

. · 7 Ί - 5 -

In de uitvoeringsvorm volgens figuur 2 is een pneumatische veer aanwezig. Deze veer bestaat uit een cilinder 21 in de rotor I, waarin een zuiger 22 aanwezig is die is voorzien van een zuigerstang 23.

Eén einde van de zuigerstang 23 is vast bevestigd aan de zuiger 22 en het 5 andere einde van de zuigerstang 23 is bevestigd aan het scharnier. De zuiger 22 en de zuigerstang 23 zijn gestippeld weergegeven in de begin-stand van het scharnier in het scharnierpunt 4 en dezelfde onderdelen zijn getrokken weergegeven in de eindstand van het scharnier in het scharnierpunt 5.

io In de uitvoeringsvorm volgens figuur 3 is een verende staaf of een blad-veer 25 met het ene einde vast bevestigd aan de verbinding 24 en met het andere einde aan het scharnier. De verende staaf 25 is gestippeld weergegeven in de beginstand van het scharnier in het scharnierpunt 4 en de verende staaf 25 is getrokken weergegeven in de eindstand van het scharnier is in het scharnierpunt 5.

In de uitvoeringsvorm volgens figuur 4 is een veer 26 met beide einden vast bevestigd aan de rotor 1. Dwars bevestigd aan de veer is een staaf 27 die aan het vrije einde het scharnier draagt. De veer 26 en de staaf 27 zijn gestippeld weergegeven in de beginstand van het scharnier in het 20 scharnierpunt 4 en de veer 26 en de staaf 27 zijn getrokken weergegeven in de eindstand van het scharnier in het scharnierpunt 5.

De werking van de uitvoeringsvormen volgens de figuren 1 tot en met 4, die in principe gelijk is, zal thans worden beschreven.

25 In de beginstand, dat wil zeggen bij stilstaande rotor I, neemt het vat 3 de stand in zoals weergegeven door de stippellijnen. De centrale lengteas van het vat 3 is dan in de verticale positie V.

Indien nu de rotor 1 gaat draaien (nadat het vat 3 is gevuld met te scheiden stoffen) om de rotoras R met geleidelijk toenemend toerental dan zal 30 het vat 3 door de werking van de centrifugaal krachten zwenken om het scharnier dat zich aanvankelijk in punt 4 bevindt, totdat het vat 3 en de centrale lengteas van het vat 3 de radiale positie H heeft bereikt. Bij verder opvoeren van het toerental van de rotor I zal de toenemende centrifugaal -kracht het vat 3 in de radiale richting, tegen de veerkrachten in, doen 35 verschuiven naar de opening 9 in het element 2. Tenslotte schuift het vat 3 door de werking van de centrifugaalkracht in radiale richting de opening 9 in, totdat de blokkering smiddeien 7 en II contact met elkaar maken en het vat 3 de stand heeft bereikt zoals in de figuren 1, 2, 3, 4 en 5 door- * i 3 ^ - 6 - getrokken lijnen is weergegeven. Heeft het va.t 3 eenmaal die positie bereikt dan kan het toerental van de rotor 1 worden opgevoerd tot het gewenste bedrijfstoerental.

5 De werking van de beschreven inrichting is in principe hetzelfde indien in plaats van het vat 3, het vat 13 wordt toegepast.

In de bovenstaande beschrijving is slechts één langwerpig vat getoond dat aan de rotor is bevestigd. In de praktijk zal een relatief groot 'aantal bijvoorbeeld 8 of 12, van dergelijke langwerpige vaten gelijkmatig verdeeld 10 rondom de rotor 1 worden opgesteld en daaraan op de beschreven wijze worden bevestigd.

Opgemerkt wordt, dat in de beginstand van het langwerpige vat, de centrale lengteas van het vat niet persé zuiver verticaal behoeft gericht te zijn.

15 Het is bijvoorbeeld mogelijk dat de rotor 1 is voorzien van een hellend vlak, waartegen het langwerpige vat in de beginstand rust, zodanig dat zijn centrale lengteas een stand aanneemt die hellend is en niet zuiver verticaal.

20 * % i /. C,

Claims

1. Centrifuge, in het bijzonder voor biomedische toepassingen, die bestaat uit een vacuümkamer waarin een centrifugerotor is aangebracht, middelen om de rotor aan te drijven, tenminste één langwerpig vat voor de te scheiden stoffen welk vat zodanig scharnierend aan de rotor 5 is opgehangen dat de centrale lengteas van het vat in hoofdzaak verticaal gericht is bij stilstaande rotor, maar een radiale positie inneemt tenminste bij het bedrijfstoerental van de rotor, in welke laatste positie het vat steekt door een opening in een element dat één geheel vormt met, of is bevestigd aan, de rotor, waarbij het vat in die posi-10 tie in radiale buitenwaartse richting wordt geblokkeerd door blokkerings-middelen met het kenmerk, dat het scharnierpunt zodanig is bevestigd aan de rotor dat de centrale lengteas van het vat bij laag toerental van de rotor zwenkt van de in hoofdzaak verticale positie naar de radiale positie en bij toenemend toerental van de rotor het scharnierpunt zich 15 in radiale richting naar de opening toe verplaatst waardoor het vat met de lengteas radiaal gericht in de opening schuift, waarbij de opening zodanig is uitgevoerd dat hij de buitenomtrek van het vat geheel omringt en dat de blokkeringsmiddelen zich uitstrekken rondom de gehele buitenomtrek van het vat. 20

2. Centrifuge volgens conclusie 1, met het kenmerk dat een veersysteem aanwezig is dat de radiale verplaatsing van het scharnierpunt naar de opening toe tegenwerkt. • 25

3. Centrifuge volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het veersysteem van het mechanische type is.

4. Centrifuge volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het veersysteem van het pneumatische type is. 30

5. Centrifuge volgens conclusie 2 en 4, met het kenmerk, dat het veersysteem van het pneumatisch-hydraulische type is. r- . . I • . V - 8 -

6. Centrifuge volgens conclusie 1-5, met het kenmerk, dat de buitenzijde van het vat en de binnenzijde van de opening cilindrisch zijn uitgevoerd en dat het vat nabij een einde is voorzien van een kraag die, tenminste bij het bedrijfstoerental, aanligt tegen een rand van de opening. 5

7. Centrifuge volgens conclusie 1-5, met het kenmerk, dat de buitenzijde van het vat en de binnenzijde van de opening als delen van cilinders en van kegels zijn uitgevoerd. 10