WO2018234420A1 - Zentrifuge - Google Patents

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WO2018234420A1
WO2018234420A1 PCT/EP2018/066495 EP2018066495W WO2018234420A1 WO 2018234420 A1 WO2018234420 A1 WO 2018234420A1 EP 2018066495 W EP2018066495 W EP 2018066495W WO 2018234420 A1 WO2018234420 A1 WO 2018234420A1
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WO
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rotor
reaction vessel
centrifuge
housing
vessel unit
Prior art date
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PCT/EP2018/066495
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Wolfgang Mann
Wolfgang Heimberg
Frank FEIST
Dong Liang
Original Assignee
Bluecatbio Gmbh
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Publication date
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Priority to CA3067655A priority patent/CA3067655A1/en
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Priority to US16/624,749 priority patent/US11738354B2/en
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    • B04B5/04—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers
    • B04B5/0407—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01L9/52—Supports specially adapted for flat sample carriers, e.g. for plates, slides, chips
    • B01L9/523—Supports specially adapted for flat sample carriers, e.g. for plates, slides, chips for multisample carriers, e.g. used for microtitration plates

Definitions

  • the present invention relates to a centrifuge for cleaning a reaction vessel unit having a rotor and a rotor space, in which the rotor is arranged and rotatably mounted, wherein the rotor has a receiving area for receiving the reaction vessel unit.
  • EP 937502 A2 describes a method for handling a microtiter plate, wherein the microtiter plate is cleaned by centrifugation.
  • the microtiter plate is placed over a conveyor belt in the rotary housing, so that the openings of the microtiter plate are directed away from the axis of rotation.
  • This foam can quickly fill much of the volume of the rotor and exit at the door. Also, the foaming material can not be pumped out well by the pump described, but instead remains in the rotor chamber or in the drainage channel.
  • the close distance of the rotor from the trough is mainly due to the cylindrical shape of the rotor space, which is chosen to produce the desired circulation wind. It is known that arise in cylindrical rotor chambers of centrifuge through the rotating rotor circulation winds. In this context, reference is made to US 2007/0037684 A1, DE 103 55 179 A1, DBP 1033446, EP 2 705 903 A1 and DE 2404036.
  • DE 10 2008 042 971 A1 discloses a centrifuge in which a magnetic device is integrated in order to thereby hold magnetizable particles within a reaction vessel by means of the magnetic force.
  • CN 102175855 A discloses a fully automatic 360 ° plate washing machine. The axis of rotation of this machine runs parallel to the horizontal plane, allowing the washing of multiple plates simultaneously in one housing, which can increase efficiency and greatly reduce costs.
  • US 4,953,575 relates to a washing device for cuvettes. For this, the cuvettes are placed in a holder in a rotor. Turning the rotor removes the liquid from the cuvettes.
  • the disclosed centrifuge housing has at its lowest point an opening through which the removed liquid can leave the housing.
  • JP 2009264927 A discloses a device comprising a drum in which a microplate can be placed.
  • the drum can be loaded with several microtiter plates, which then rotate around a horizontal axis of rotation.
  • the drum is loaded with the microtiter plate so that its openings are directed towards the interior of the drum.
  • the invention has for its object to provide a centrifuge for cleaning a reaction vessel unit having a rotor and a rotor chamber in which the rotor is rotatably mounted, so that the structure of the centrifuge is simpler than in the conventional centrifuges described above and a reliable operation is possible.
  • a further object of the present invention is to develop a centrifuge described at the outset for cleaning a reaction vessel unit in such a way that the risk of contamination of the reaction vessel units is reduced.
  • the present invention has for its object to provide a centrifuge for cleaning a reaction vessel unit, with a fast, thorough and reliable cleaning should be possible.
  • a centrifuge for cleaning a reaction vessel unit having a rotor and a rotor space, in which the rotor is arranged and rotatably mounted.
  • the rotor has a receiving area for receiving the reaction vessel unit.
  • the rotor space is limited by a housing.
  • the centrifuge is characterized in that the housing below the rotor has a gutter and the inner surfaces of the housing adjacent to the channel form a funnel, which opens into the channel.
  • the funnel forming inner surfaces of the housing have a curvature which is substantially greater than the curvature of a worn by the rotor in one revolution with its outer edges cylindrical surface.
  • the radius of curvature of these inner surfaces forming the funnel is preferably at least 0.5 m, in particular at least 1 m, and is preferably infinite, that is, the inner surfaces forming the funnel are planar.
  • the funnel-forming inner surfaces hereinafter referred to as funnel surfaces, preferably extend laterally from the gutter to the outer edge of a rotational volume of the rotor, that is, the funnel and the gutter in plan view cover the complete vertical projection of the rotor. In other words, this means that the rotor in any position, even in a horizontal position, does not extend beyond the lateral edge of the funnel.
  • Such a formation of the funnel surfaces with a small curvature has the effect that one revolution of the rotor comes closest to a central region of the funnel surface and a greater distance from both the outer edge and the central edge, which is formed adjacent to the groove has. In these areas with a greater distance from the rotor there is a small air flow when turning the rotor, so that the liquids collect here and flow away along the funnel surface.
  • the distance of the channel from a rotation axis about which the rotor rotates is preferably at least 1.31 times the maximum radius of the rotor and in particular at least 1.2 times or 1.3 times the maximum radius of the rotor rotor. This distance is measured from the top of the trough to the axis of rotation.
  • a free space is created in the funnel, in which liquid can temporarily accumulate. If a reaction vessel unit with large-volume reaction vessels is cleaned, which are almost completely filled, then at a first or in the first rotations of the rotor a large part of the liquid contained in the reaction vessels emptied at once. This can accumulate in this space without this liquid comes into contact with the rotating rotor. The liquid can then gradually drain from this space over the gutter.
  • the inner surface of the housing is preferably coated with a smooth layer at least in the area of the funnel and the gutter.
  • This layer may be a hydrophobic layer which is advantageous for draining off an aqueous solution.
  • This layer can be formed, for example, from PTFE (polytetrafluoroethylene).
  • the axis of rotation of the rotor is preferably arranged parallel to a standing surface of the housing. As a result, the axis of rotation of the rotor is arranged horizontally during operation.
  • Such an arrangement of the axis of rotation allows a simple loading of the centrifuge with a reaction vessel unit, since this can be introduced with the openings of the reaction vessels facing up when inserted into the rotor chamber.
  • reaction vessel units with large volume reaction vessels e.g., 96 reaction well microtiter plate
  • the liquid does not necessarily adhere completely due to capillary forces in reaction vessels.
  • such reaction vessel units can be turned by 180.degree.
  • the channel preferably has an inclination with respect to the footprint of the housing. At the lower end of the channel, this opens into an outlet opening of the housing. At this outlet opening a hose may be connected, with which the liquid is passed into a container.
  • This arrangement should be designed so that no back pressure is generated when the liquid is discharged. This can be done for example by providing a ventilation opening in the container.
  • the housing has a vent opening opening into the rotor chamber. If the rotor space is otherwise closed in a substantially airtight manner, when the liquid drains off, when it completely fills the cross section of the outlet opening, a negative pressure in the rotor space could occur arise, which would counteract the further flow of the liquid. This is prevented by the provision of a ventilation opening.
  • a filter such as an activated carbon filter, is provided, which prevents germs from entering the rotor space from the outside.
  • a ventilation opening is preferably provided in the region of an end wall of the housing, to which liquid is not sprayed directly from the reaction vessel unit during centrifuging.
  • the ventilation opening may also be shielded with a screen relative to the rotor space, wherein the screen is arranged at a distance from the ventilation opening.
  • Such a centrifuge has a housing with an opening for feeding or withdrawing a reaction vessel unit to and from the rotor space.
  • This opening can be closed by means of a door, which is typically actuated automatically. If this door does not seal perfectly, it forms a ventilation opening even when closed.
  • the door is provided with a filter element arranged at its closing edge, so that the air flowing in at the edges of the door must pass through the filter.
  • a centrifuge for cleaning a reaction vessel unit, which has a rotor and a rotor space, in which the rotor is arranged and rotatably supported.
  • the rotor has a receiving area for receiving a reaction vessel unit.
  • the centrifuge is provided with a housing which limits the rotor space. Furthermore, the centrifuge has a drive for rotating the rotor.
  • the centrifuge is designed with an exchange module which comprises the rotor and a housing section of the housing, this housing section enclosing the rotor.
  • the replacement module is detachably formed from the remaining parts of the centrifuge.
  • This replacement module preferably comprises only mechanical elements, such as rotor, housing, bearings, etc. and no electronic elements. This makes it possible to autoclave the replacement module and thus clean and sterilize it without residue.
  • a centrifuge can be cleaned by introducing cleaning agent, which is filled, for example, into the reaction vessel of a reaction vessel unit and then centrifuged in the centrifuge, or introduced into the rotor space by means of appropriate nozzles. However, such cleaning is not always completely residue-free.
  • An exchange module comprises a few mechanical parts, which cause only a small part of the manufacturing costs with respect to the entire centrifuge.
  • a centrifuge has a drive for rotating the rotor, a control device for controlling the rotational movement of the centrifuge and further components, such as a dispensing device and / or a loading and unloading device.
  • Such a loading and unloading device can be relatively complex, in particular if it is designed with a detection device for determining the position of a displacement bar of the loading and unloading device.
  • This replacement module may therefore be a consumable that is used only once or a predetermined amount of time or a predetermined number of cleaning operations. If the replacement module is provided as a consumable, then it may also be expedient to provide parts thereof made of plastic, in particular as injection-molded articles, such as, for example, the rotor and / or the housing section of the replacement module. On the other hand, the replacement module can also be made heat-resistant, so that it can reliably withstand temperatures of up to 100 ° C. and preferably up to 150 ° C., for example, so that the replacement module can be cleaned by means of autoclaving. The fact that the replacement module is separable from the electronic components of the centrifuge, it is possible to form the replacement module heat resistant. This allows a residue-free cleaning and reuse of the replacement module.
  • Such an exchange module preferably has a fastening mechanism with which it can be easily and quickly coupled to the remaining parts of the centrifuge, fixed and coupled to the other functional elements, such as drive device, pipetting device, camera and / or loading and unloading device in that the function of these elements is executable.
  • the centrifuge according to one of the above-described embodiments may be provided with a loading and unloading device which provides a rigid displacement. Bestange for positioning a reaction vessel unit in or for removing a reaction vessel unit from the rotor.
  • the displacement rod is displaceably arranged between an unloading position in which it extends in the rotor space through the rotor and a loading position in which it is pulled out at least from the region of the rotor space which is claimed by the rotor in one revolution. can be moved.
  • a linear drive can be provided to move the sliding bar between the unloading position and the loading position.
  • a coupling element At a free, located in the rotor chamber end of the displacement rod, a coupling element may be arranged.
  • the coupling element is used for reconnecting the displacement rod with a reaction vessel unit or a carrier unit for a reaction vessel unit.
  • the coupling element can have a latching element which can engage with a counter-latching element provided on the reaction-vessel unit or on the carrier unit, wherein at least the latching element or the counter-latching element is elastically mounted.
  • the counter-detent element of the reaction vessel unit or the carrier unit can be elastically mounted and coupled to a locking bracket, so that the locking bracket is pivotable between two positions, wherein an unlocking position is taken when the latching element and the counter-latching element are locked together, and a locking position is taken, when the locking element and the counter-locking element are separated from each other, wherein the locking bracket has a locking element which can engage in a locking position with a corresponding counter-locking element.
  • the sliding rod preferably has a smooth surface.
  • the sliding rod may be hollow and open at the rear end facing away from the rotor space, and a threaded rod may be provided coaxially with the sliding rod.
  • the threaded rod can be in meshing engagement with a thread connected to the sliding rod, so that a translational movement of the sliding rod is carried out by a rotational movement of the threaded rod.
  • the threaded rod dips here in the rear end in the sliding bar.
  • the displacement rod can be guided through an opening in a housing wall, wherein in the region of the opening a sealing element ment is provided, which seals the sliding bar against the housing. If an exchange module is provided, then an additional housing wall is preferably provided which is not part of the replacement module and in which the opening is formed with a sealing ring. In a corresponding opening of the housing wall of the replacement module, a further sealing element may be provided.
  • a detection device For determining the position of the displacement rod, a detection device may be provided. This detection device is preferably an optical detection device.
  • the centrifuge can have a pipetting or dispensing unit, wherein the dispenser unit preferably has a plurality of pipetting or dispensing nozzles.
  • the dispenser nozzles are preferably arranged side by side along a line, this line extending transversely to the direction of movement of the reaction vessel unit during loading or unloading.
  • the nozzles of the dispenser unit are preferably arranged adjacent to an opening for loading and unloading the centrifuge with the reaction vessel unit.
  • an optical detection unit may be provided which is arranged adjacent to the rotor space in the movement space of the reaction vessel unit in order to scan it.
  • this detection unit comprises a line camera for scanning a reaction vessel unit in a cell-like manner, one scanning line being oriented approximately perpendicular to the direction of movement of the reaction vessel unit.
  • the detection unit may include a color camera to spectrally scan a reaction vessel unit.
  • the optical detection unit can also be designed for 3D scanning.
  • the centrifuge can have an evaluation device with which the signals obtained with the optical detection device are automatically evaluated according to one or more of the following parameters:
  • a spraying device for spraying a decontamination solution or cleaning solution into the interior can be provided.
  • the housing may be provided in the region of the rotor space with one or more windows.
  • the centrifuge can have a control device which detects the position of a reaction vessel unit or a carrier of a reaction vessel unit and these via an interface to another device, such as a robot or another component in the centrifuge, such as a dispensing unit so that the further device or the further component can obtain the position of the reaction vessel unit or of the carrier of the reaction vessel unit.
  • a control device which detects the position of a reaction vessel unit or a carrier of a reaction vessel unit and these via an interface to another device, such as a robot or another component in the centrifuge, such as a dispensing unit so that the further device or the further component can obtain the position of the reaction vessel unit or of the carrier of the reaction vessel unit.
  • a method of cleaning a reaction vessel unit with a centrifuge having a rotor The reaction vessel unit is arranged in the rotor with the openings of the reaction vessel pointing radially outward.
  • the rotor is rotated together with the reaction vessel unit about an axis of rotation, so that the contents of the reaction vessels is ejected. Alone by the rotational movement of the rotor and gravity, the contents of the reaction vessels in the gutter and is driven outwards therefrom. In this case, no suction pump is used to suck the liquid out of the rotor chamber.
  • a method for cleaning a reaction vessel unit with a centrifuge having a rotor, wherein the reaction vessel unit is arranged in the rotor with the openings of the reaction vessel pointing radially outward.
  • the rotor is rotated together with the reaction vessel unit about an axis of rotation, so that the contents of the reaction vessels is ejected.
  • An exchange module comprising a housing section and the rotor, after cleaning one or more Reaction vessel units separated from the remainder of the centrifuge and either cleaned or replaced by another exchange module.
  • a centrifuge can be used, as explained above.
  • FIG. 2 shows the part of the housing from FIG. 1 in a sectional view looking diagonally from the front
  • FIG. 3 shows the part of the housing from FIG. 1 in a longitudinal section
  • FIG. 4 parts of a centrifuge with the housing part from FIG. 1 in a longitudinal section
  • FIG. 5 schematically shows another embodiment of a centrifuge with an exchange module
  • Figure 6 schematically another embodiment of a centrifuge with an exchange module in a longitudinal section.
  • a centrifuge 1 according to the invention (FIG. 4) has a rotor 2, a housing 3, a drive device 4 for rotating the rotor 2 about an axis of rotation 5.
  • the rotor has at least one receiving area 6 for receiving a reaction vessel unit 7.
  • the reaction vessel unit 7 is usually a microtiter plate.
  • Such microtiter plates may be formed with a different number of reaction vessels.
  • the individual reaction vessels are so thin that a liquid normally adheres therein alone due to capillary forces, so that even when placing such a microtiter plate with its openings down, the liquid does not flows. For microtiter plates with fewer reaction vessels, which are larger, this is not true.
  • Such a reaction vessel unit 7 can be inserted alone into a recording device 6 or on a carrier unit.
  • a carrier unit is used which has a coupling element which can be coupled to a loading and unloading device 8.
  • a loading and unloading device is described for example in DE 10 2016 101 163. It will be explained in more detail below.
  • the housing 3 delimits a rotor chamber 9.
  • the region of the housing 3 delimiting the rotor chamber 9 is formed from a lower shell 10, upper shell 11, front end wall 12 and rear end wall 13.
  • In the front end wall 12 and rear end wall 13 are each a ball bearing 14, in which a continuous shaft 15 of the rotor 2 is rotatably mounted.
  • the center line of the shaft 15 forms the axis of rotation 5.
  • the axis of rotation 5 extends parallel to a base surface 16, which is formed by the underside of the lower shell 10.
  • the rear end of the shaft 15 is coupled to the drive device 4.
  • the further part of the housing which adjoins the back of the housing, contains the drive device 17, the loading and unloading device 8 and a central control device (not shown), with which all components of the centrifuge 1 are controlled.
  • a balcony 18 is mounted on the outside, which serves to receive a reaction vessel unit 7.
  • a loading and unloading opening 19 is formed in the front end wall 12, through which a reaction vessel unit 7 can be inserted into the rotor chamber 9 and pushed out again.
  • the loading and unloading opening 19 is provided with a pivotable door 20, so that the rotor space can be closed.
  • a dispenser unit with a plurality of dispenser nozzles and / or an optical detection unit, in particular in the form of a line scan camera can be provided.
  • the loading and unloading device 8 has a displacement rod (not shown), which can be moved horizontally through the rotor chamber 9 through a passage opening 21 in the rear end wall 13 with its free end.
  • the loading and unloading device 8 has a linear drive, so that the displacement bar can be moved linearly along its longitudinal direction.
  • the displacement rod has at its free end a coupling element which can be coupled to a corresponding coupling element on the carrier unit or on a reaction vessel unit 7, so that the carrier unit with a reaction vessel unit or the reaction vessel unit directly by moving the displacement rod from the balcony 18 through the Be and the discharge opening 19 can be moved into the rotor space 9, wherein the rotor 2 is arranged here with a receiving area 6 adjacent to the loading and unloading opening 19, so that the carrier unit or the reaction vessel unit is moved into the receiving area 6 of the rotor 2.
  • the coupling between the displacement rod and the support unit or the reaction vessel unit 7 can be released, so that the support unit or the reaction vessel unit is freely movable in the rotor 2 and the rotor can be rotated accordingly with this unit.
  • the carrier unit or reaction vessel unit 7 can be pushed back out of the receiving area 6 of the rotor 2 through the loading and unloading opening 19 onto the balcony 18.
  • the reaction vessel unit 7 can be removed, for example by means of a robot.
  • the lower shell 10 has a groove 22, which runs approximately parallel to the axis of rotation 5.
  • the channel 22 extends from the rear end wall 13 into the region to the front end wall 12, wherein it is inclined or sloping toward the front ( Figure 4).
  • an outlet opening 23 is formed, at which the channel 22 opens.
  • a connection pin 24 is arranged, to which a hose 25 can be connected.
  • the tube 25 usually opens into a receptacle (not shown), in which the liquids are received, which are ejected in the centrifuge 1 from the reaction vessels of the reaction vessel unit 7.
  • the container preferably has a ventilation opening or the tube extends through the container with some play, so that liquid emerging from the centrifuge through the tube 25 does not generate a back pressure in the container.
  • the lower shell 10 has, adjacent to the gutter 22, inner surfaces which extend obliquely rising outwards from an upper edge of the gutter 22 (FIG. 2). These inner surfaces thus form a funnel 26 and are referred to below as funnel surfaces 27.
  • the funnel surfaces 27 are inclined at an angle of about 30 ° to 60 ° relative to the horizontal.
  • Substantially planar means that the funnel surfaces have a radius of curvature of more than 0.5 m, and preferably more than 1 m.
  • the funnel surfaces 27 extend laterally beyond the region of the rotor 2, even if it is in its horizontal position.
  • the inner surfaces of the lower shell 10 extend approximately vertically upward. They thus form vertical surfaces 28.
  • the upper shell 1 1 is fixed, which has a trough-shaped form of a semi-circular cross-sectional shape.
  • the inner surface of the upper shell 1 1 goes flush on the vertical surface 28.
  • the cross section of the housing 3 is therefore not, as known from the prior art, cylindrical, but has only in the upper region of the shell 1 1 has a cylindrical curvature, whereas the lower shell 10 tapers in cross section in a funnel shape and ends in the groove 22.
  • the channel 22 is slightly offset from the funnel-shaped lower shell 10 down and has two approximately vertically disposed side walls 37 a, 37 b.
  • the channel itself is formed with an inclination, so that a liquid therein is drained.
  • the lower shell 10 and the upper shell 1 1 is formed of metal.
  • the inner surfaces of the lower shell 10 and the upper shell 1 1 are coated with a smooth plastic layer, so that liquids that are ejected from the reaction vessels of the reaction vessel units 7, run quickly along the inner surfaces, are guided by the hopper 26 to the channel 22 and out there emerge from the rotor space 9.
  • the plastic layer is made of PTFE.
  • the upper edge of the channel 22 is spaced from the axis of rotation 5 at least 1.32 times the maximum radius of the rotor 2. As a result, a clearance is formed in the hopper 26, which is not touched by the rotor 2 in one revolution. In This space can accumulate fluid.
  • a maximum level 29 of the liquid is shown, which can accumulate in the hopper 26, without coming into contact with the rotor. This makes it possible, in the case of large-volume reaction vessels of a reaction vessel unit 7, to empty the main part of the liquid contained therein at once, to collect it in the funnel 26, so that it can flow off gradually through the outlet opening 23.
  • the groove is bounded by approximately vertical side walls 37a, 37b, even if an air flow in the direction of rotation 38 is generated, it can no longer drive the liquid out of the groove. Once inside the channel 22 located liquid is thus trapped therein and can escape only through the outlet opening 23. In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, an air flow can strike against the side wall 37a, which is arranged downstream in the groove 22 in the direction of rotation 38 of the rotor. But since the side wall 37a is approximately perpendicular to the flow direction, the liquid in the gutter can not be driven back into the rotor space. In principle, a channel with an approximately vertical side wall on the side of the channel 22 following in the direction of rotation 38 is sufficient. However, in terms of production, it is expedient to produce a channel with two approximately vertical side walls 37a, 37b.
  • the centrifuge 1 in turn has a housing 3 with a rotor 2, a drive device 4, a balcony 18, a loading and unloading device 8 and a central control device 30.
  • a rotor chamber 17 is closed at the top by a pivotable lid 31.
  • the pivotable cover 31 is connected with a pivot joint with the remaining part of the housing 3 in the region of the rear end wall 13.
  • the rotor 2 is mounted, which is part of a replacement module 32 in this embodiment.
  • the replacement module 32 has an exchange module housing 33, which substantially completely surrounds the rotor 2 and fits into the rotor chamber 17 of the housing 3 with little play.
  • the exchange module housing 33 has a front end wall 12a, a rear end wall 13a, a lower shell 10a and an upper shell 11a.
  • These walls 12a, 13a, or shells 10a, 11a are thin-walled walls, which preferably form inner surfaces which correspond to the shape of the inner surfaces of the rotor space 9 of the above-explained first embodiment.
  • the replacement module 33 can be removed from the housing 3 in the vertical direction 34 and replaced by a further replacement module 33 or cleaned and then reused.
  • the loading and unloading device 8 and the drive means 4 are moved horizontally a distance away from the rotor chamber 17.
  • the free end of the sliding bar of the loading and unloading device 8 and a shaft journal of the drive device 4 is pulled out of the rotor chamber 17, so that they are not a movement of the exchange module housing 33 up in the way.
  • the loading and unloading device 8 and the drive means 4 are pushed back horizontally in the direction of the arrow 34.
  • the replacement module housing 33 in turn has a channel 22, which opens to an outlet opening 23 of the housing 3.
  • FIG. 6 shows a variant of the second exemplary embodiment, in which instead of a pivotable cover 31 for limiting the rotor chamber 17, a detachable bare hood 35, which has the front end wall 12 and a, the rotor chamber 17 upwardly delimiting top wall 36.
  • This hood 35 can be pulled off in the horizontal direction (arrow 34), so that the replacement module housing 33 is exposed.
  • the replacement module housing 33 can be withdrawn in the horizontal direction (arrow 34) from the remaining part of the housing 3.
  • no mechanism for moving the drive device 4 or the loading and unloading device 8 is provided.
  • the replacement module housing 33 can be replaced or removed for cleaning and replaced.
  • the replacement module housing 33 is to be cleaned, for example by autoclaving, then it is expedient that it is made of heat-resistant materials, such as metal. However, it may also be expedient to completely replace the replacement module after a certain use. On the one hand, the reaction vessel units can be cleaned of substances which attack the exchange module 32 and, for example, corrode. Then it makes sense to completely replace the replacement module 32 after a predetermined period of operation of a few weeks to a few months. If such replacement modules 32 are used as consumables, then it may also be expedient to form them essentially from plastic.
  • the replacement module housing 33 is preferably formed of a material with high chemical resistance, such as PTFE.
  • the rotor is preferably made of a hard plastic material, in particular an injection molded part.
  • Both the hood 35 and the pivotable lid 31 can be attached to the rest of the housing 3 with a latch or snap mechanism.
  • Reaction vessel unit 25 hose
  • Rotor chamber 28 vertical surface

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifuge zum Reinigen einer Reaktionsgefäßeinheit mit einem Rotor und einem Rotorraum (9), in welchem der Rotor drehbar gelagert ist. Der Rotorraum (9) wird von einem Gehäuse begrenzt, das unterhalb des Rotors eine Ablaufrinne (22) aufweist. Die Innenfläche des Gehäuses ist benachbart zur Rinne (22) in Form eines Trichters (26) ausgebildet, welcher in die Rinne mündet. Diese Zentrifuge benötigt keine Absaugpumpe zum Absaugen von Flüssigkeiten aus dem Rotorraum. Weiterhin kann die Zentrifuge mit einem Austauschmodul versehen sein, das den Rotorraum begrenzt und den Rotor umfasst. Das Austauschmodul kann nach einem vorbestimmten Gebrauch ausgetauscht und ersetzt werden. Es kann jedoch auch aus der Zentrifuge herausgenommen, gereinigt und wieder eingesetzt werden.

Description

Zentrifuge
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifuge zum Reinigen einer Reaktionsgefäßeinheit mit einem Rotor und einem Rotorraum, in welchem der Rotor angeordnet und drehbar gelagert ist, wobei der Rotor einen Aufnahmebereich zum Aufnehmen der Reaktionsgefäßeinheit aufweist.
Die EP 937502 A2 beschreibt ein Verfahren zur Handhabung einer Mikrotiterplatte, wobei die Mikrotiterplatte mittels Zentrifugation gereinigt wird. Hierfür wird die Mikrotiterplatte über ein Förderband in dem Rotationsgehäuse platziert, so dass die Öffnungen der Mikrotiterplatte von der Rotationsachse weggerichtet sind.
Aus der WO 2015/018878 A1 geht eine weitere Zentrifuge hervor, welche einen elastischen Arm aufweist, mit welchem Mikrotiterplatten in ein Rotor der Zentrifuge gezogen werden können bzw. aus dem diesem Rotor geschoben werden können. Dabei weist der Rotor nur einen sehr geringen Abstand zu dem umliegenden Gehäuse und auch zu der im unteren Bereich angeordneten Abflussrinne auf. Dieser kurze Abschnitt ist beabsichtigt, um durch den entstehenden Zirkulationswind die aus den Reaktionsgefäßen ausgetretene Flüssigkeit in die Abflussrinne zu treiben und sie dann mittels einer Pumpe abzupumpen. Durch den geringen Abstand besteht die Gefahr, dass der Flüssigkeitspegel über der Abflussrinne liegt. Hierdurch kann der Rotor beim Drehen in die Flüssigkeit eintauchen. Dies ist insbesondere dann kritisch, wenn die Flüssigkeit eine Waschlösung Detergentien ist, da dann der Rotor die Flüssigkeit zu Schaum schlägt. Dieser Schaum kann schnell einen Großteil des Volumens des Rotors füllen und bei der Tür austreten. Auch kann das aufschäumende Material durch die beschriebene Pumpe nicht gut abgepumpt werden, sondern ver- bleibt vielmehr im Rotorraum bzw. in der Abflussrinne. Der nahe Abstand des Rotors zu der Abflussrinne ergibt sich vor allem durch die zylindrische Form des Rotorraums, welcher derart gewählt ist, um den gewünschten Zirkulationswind zu erzeugen. Es ist bekannt, dass bei zylinderförmigen Rotorräumen von Zentrifuge durch den sich drehenden Rotor Zirkulationswinde entstehen. In diesem Zusammenhang wird auf die US 2007/0037684 A1 , DE 103 55 179 A1 , DBP 1033446, EP 2 705 903 A1 und DE 2404036 verwiesen.
DE 10 2008 042 971 A1 offenbart eine Zentrifuge, in welche eine Magneteinrichtung integriert ist, um dadurch magnetisierbare Partikel innerhalb eines Reaktionsgefäßes mittels der Magnetkraft zu halten. CN 102175855 A offenbart einen vollautomatischen 360° Grad Plattenwaschautomaten. Die Rotationsachse dieses Automaten läuft parallel zur horizontalen Ebene und erlaubt so das Waschen mehrerer Platten gleichzeitig in einem Gehäuse, wodurch die Effektivität gesteigert und die Kosten stark reduziert werden können. US 4,953,575 betrifft eine Waschvorrichtung für Küvetten. Hierfür werden die Küvet- ten in einer Halterung in einem Rotor platziert. Durch Drehen des Rotors wird die Flüssigkeit aus den Küvetten entfernt. Das offenbarte Zentrifugengehäuse weist an seiner tiefsten Stelle eine Öffnung auf, durch welche die entfernte Flüssigkeit das Gehäuse verlassen kann.
JP 2009264927 A offenbart eine Vorrichtung umfassend eine Trommel, in welcher eine Mikroplatte platziert werden kann. Die Trommel kann mit mehreren Mikrotiter- platten beladen werden, welche sich dann um eine horizontale Rotationsachse drehen. Die Trommel wird derart mit der Mikrotiterplatte beladen, dass deren Öffnungen in Richtung des Inneren der Trommel gerichtet sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifuge zum Reinigen einer Reaktionsgefäßeinheit zu schaffen, welche einen Rotor und einen Rotorraum aufweist, in welchem der Rotor drehbar gelagert ist, so dass der Aufbau der Zentrifuge einfacher als bei eingangs beschriebenen herkömmlichen Zentrifugen ist und ein zuverlässiger Betrieb möglich ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine eingangs beschriebene Zentrifuge zum Reinigen einer Reaktionsgefäßeinheit derart weiterzubilden, dass die Gefahr von Kontamination der Reaktionsgefäßeinheiten verringert wird. Grundsätzlich liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Zentrifuge zum Reinigen einer Reaktionsgefäßeinheit zu schaffen, wobei eine schnelle, gründliche und zuverlässige Reinigung möglich sein soll. Eine oder mehrere der vorgenannten Aufgaben werden durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Zentrifuge zum Rei- nigen einer Reaktionsgefäßeinheit mit einem Rotor und einem Rotorraum vorgesehen, in welchem der Rotor angeordnet und drehbar gelagert ist. Der Rotor weist einen Aufnahmebereich zum Aufnehmen der Reaktionsgefäßeinheit auf. Der Rotorraum ist von einem Gehäuse begrenzt. Die Zentrifuge zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäuse unterhalb des Rotors eine Ablaufrinne aufweist und die Innenflächen des Gehäuses benachbart zu der Rinne einen Trichter ausbilden, welcher in die Rinne mündet.
Durch das Vorsehen des Trichters unterhalb des Rotors werden aus der Reaktions- gefäßeinheit ausgeschleuderte Flüssigkeiten in der Rinne gesammelt, so dass sie aus der Rinne abfließen können.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass zum Abfließen der Flüssigkeiten aus der Zentrifuge keine Absaugpumpe notwendig ist. Vielmehr genügt der Wind, der durch das Drehen des Rotors erzeugt wird und die Ausbildung des Trichters dazu, dass die Flüssigkeiten zuverlässig in der Rinne gesammelt und abgeleitet werden. Eine solche Zentrifuge kann somit ohne Absaugpumpe betrieben werden. Es ist sogar vorteilhaft, die Zentrifuge ohne Absaugpumpe zu betreiben, da bei einem Ausfall der Absaugpumpe diese einen Strömungswiderstand darstellt, der den weiteren Be- trieb der Zentrifuge unmöglich macht, da dann die Flüssigkeit nicht mehr aus der Zentrifuge abgezogen werden kann. Das Weglassen der Absaugpumpe ist zudem eine erhebliche Vereinfachung und Kosteneinsparung. Die Verwendung einer Zentrifuge mit Absaugpumpe erfordert es auch, dass die Steuereinrichtung der Zentrifuge mit der Absaugpumpe gekoppelt ist, was einen zusätzlichen technischen Aufwand verursacht.
Dies alles kann durch die geschickte Ausgestaltung des Gehäuses eingespart werden, wobei der Betrieb der Zentrifuge noch zuverlässiger ist, da das Abziehen der Flüssigkeit aus dem Rotorraum nicht durch einen Ausfall einer Absaugpumpe beeinträchtigt werden kann.
Weiterhin kann durch das Weglassen der Absagpumpe der Strömungsweg von dem Zentrifugengehäuse zu einem Auffangbehälter wesentlich kürzer und einfacher ausgestaltet werden. Dieser ist bei Wartungsarbeiten einfach zugänglich.
Die den Trichter ausbildenden Innenflächen des Gehäuses besitzen eine Krümmung, die wesentlich größer als die Krümmung einer vom Rotor bei einer Umdrehung mit seinen äußeren Rändern abgefahrenen Zylinderfläche ist. Der Krümmungsradius dieser den Trichter ausbildenden Innenflächen beträgt vorzugsweise zumindest 0,5 m, insbesondere zumindest 1 m und ist vorzugsweise unendlich, d.h., dass die den Trichter ausbildenden Innenflächen ebenflächig sind. Die den Trichter ausbildenden Innenflächen, welche im Folgenden als Trichterflächen bezeichnet werden, erstrecken sich vorzugsweise von der Rinne seitlich bis zum äußeren Rand eines Rotationsvolumens des Rotors, d.h., dass der Trichter und die Rinne in der Draufsicht die vollständige vertikale Projektion des Rotors abdecken. Mit anderen Worten heißt dies, dass der Rotor in jeder beliebigen Stellung, auch in einer horizontalen Stellung, sich nicht über den seitlichen Rand des Trichters hinaus erstreckt.
Eine solche Ausbildung der Trichterflächen mit einer geringen Krümmung hat den Effekt, dass bei einer Umdrehung des Rotors dieser einem mittigen Bereich der Trichterfläche am nächsten kommt und sowohl vom äußeren Rand als auch vom mittigen Rand, der angrenzend an der Rinne ausgebildet ist, einen größeren Abstand besitzt. In diesen Bereichen mit größerem Abstand vom Rotor liegt beim Drehen des Rotors ein geringer Luftstrom vor, so dass sich hier die Flüssigkeiten sammeln und entlang der Trichterfläche abfließen.
Der Abstand der Rinne von einer Rotationsachse, um welche sich der Rotor dreht, beträgt vorzugsweise zumindest das 1 ,31 -fache des maximalen Radius des Rotors und insbesondere zumindest das 1 ,2-fache bzw. das 1 ,3-fache des maximalen Radius des Rotors. Dieser Abstand wird von der Oberkante der Rinne zur Rotationsachse gemessen. Durch diesen Abstand zur Rotationsachse, der ein Stück größer als der Radius des Rotors ist, wird im Trichter ein Freiraum geschaffen, in dem sich vorübergehend Flüssigkeit anstauen kann. Wird eine Reaktionsgefäßeinheit mit groß- volumigen Reaktionsgefäßen gereinigt, die fast vollständig gefüllt sind, dann wird bei einer ersten oder bei den ersten Drehungen des Rotors ein Großteil der in den Reaktionsgefäßen enthaltenen Flüssigkeit auf einmal ausgeleert. Dieses kann sich in diesem Freiraum sammeln, ohne dass diese Flüssigkeit in Kontakt mit dem sich drehenden Rotor kommt. Die Flüssigkeit kann dann allmählich aus diesem Freiraum über die Rinne abfließen.
Die Innenfläche des Gehäuses ist vorzugsweise zumindest im Bereich des Trichters und der Rinne mit einer glatten Schicht beschichtet. Diese Schicht kann eine hydrophobe Schicht sein, welche zum Ableiten einer wässrigen Lösung vorteilhaft ist. Die- se Schicht kann beispielsweise aus PTFE (Polytetrafluorethylen) ausgebildet sein.
Die Rotationsachse des Rotors ist vorzugsweise parallel zu einer Standfläche des Gehäuses angeordnet. Hierdurch ist die Rotationsachse des Rotors im Betrieb horizontal angeordnet. Eine solche Anordnung der Rotationsachse erlaubt ein einfaches Beschicken der Zentrifuge mit einer Reaktionsgefäßeinheit, da diese beim Einführen in den Rotorraum mit den Öffnungen der Reaktionsgefäße nach oben weisend eingeführt werden kann. Bei Reaktionsgefäßeinheiten mit großvolumigen Reaktionsgefäßen (z.B. Mikrotiterplatte mit 96 Reaktionsgefäßen) haftet die Flüssigkeit nicht unbedingt vollständig aufgrund von Kappillarkräften in Reaktionsgefäßen. Bei einer hori- zontalen Anordnung der Rotationsachse können solche Reaktionsgefäßeinheiten nach dem Einführen in den Rotorraum bzw. in den Rotor durch Drehen des Rotors um 180° einmal gewendet werden, so dass deren Öffnungen nach unten zum Trichter weisen. Ein Großteil der Flüssigkeit fließt dann aus den Reaktionsgefäßeinheiten und tropft direkt in den Trichter. Die aufgrund von Oberflächenspannungen haftenden restlichen Mengen an Flüssigkeiten in den Reaktionsgefäßen können dann durch Zentrifugieren ausgeschleudert werden.
Die Rinne weist vorzugsweise eine Neigung bezüglich der Standfläche des Gehäuses auf. Am unteren Ende der Rinne mündet diese in eine Auslassöffnung des Ge- häuses. An diese Auslassöffnung kann ein Schlauch angeschlossen sein, mit welchem die Flüssigkeit in einen Behälter geleitet wird. Diese Anordnung sollte so ausgebildet sein, dass beim Ableiten der Flüssigkeit kein Gegendruck entsteht. Dies kann beispielsweise durch Vorsehen einer Belüftungsöffnung im Behälter erfolgen. Weiterhin kann es zweckmäßig sein, dass das Gehäuse eine in den Rotorraum mündende Belüftungsöffnung aufweist. Ist der Rotorraum ansonsten im Wesentlichen luftdicht abgeschlossen, könnte beim Abfließen der Flüssigkeit, wenn diese den Querschnitt der Auslassöffnung vollständig ausfüllt, ein Unterdruck im Rotorraum entstehen, der dem weiteren Abfließen der Flüssigkeit entgegenwirken würde. Dies wird durch das Vorsehen einer Belüftungsöffnung verhindert. In die Belüftungsöffnung ist vorzugsweise ein Filter, wie zum Beispiel ein Aktivkohlefilter, vorgesehen, welcher verhindert, dass Keime von außen in den Rotorraum gelangen. Eine solche Belüftungsöffnung ist vorzugsweise im Bereich einer Stirnwandung des Gehäuses vorgesehen, auf welche beim Zentrifugieren nicht direkt Flüssigkeit aus der Reaktionsgefäßeinheit gespritzt wird. Die Belüftungsöffnung kann auch mit einem Schirm gegenüber dem Rotorraum abgeschirmt sein, wobei der Schirm mit Abstand zur Belüftungsöffnung angeordnet ist.
Eine solche Zentrifuge weist ein Gehäuse mit einer Öffnung zum Zuführen bzw. zum Abziehen einer Reaktionsgefäßeinheit zu und vom Rotorraum auf. Diese Öffnung ist mittels einer Tür verschließbar, welche typischerweise automatisch betätigt wird. Wenn diese Tür nicht perfekt abdichtet, dann bildet sie auch im geschlossenen Zu- stand eine Belüftungsöffnung. Vorzugsweise ist die Tür mit einem an ihren Schließkanten angeordneten Filterelement versehen, so dass die an den Rändern der Tür einströmende Luft den Filter passieren muss.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Zentrifuge zum Reinigen einer Reaktionsgefäßeinheit vorgesehen, welche einen Rotor und einen Rotorraum aufweist, in welchem der Rotor angeordnet und drehbar gelagert ist. Der Rotor weist einen Aufnahmebereich zum Aufnehmen einer Reaktionsgefäßeinheit auf. Die Zentrifuge ist mit einem Gehäuse versehen, das den Rotorraum begrenzt. Weiterhin weist die Zentrifuge einen Antrieb zum Drehen des Rotors auf. Die Zentri- fuge ist mit einem Austauschmodul ausgebildet, das den Rotor und einen Gehäuseabschnitt des Gehäuses umfasst, wobei dieser Gehäuseabschnitt den Rotor umschließt. Das Austauschmodul ist lösbar von den übrigen Teilen der Zentrifuge ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, nach dem ein- oder mehrmaligen Benutzen einer Zentrifuge mit einem solchen Austauschmodul das Austauschmodul von den übrigen Teilen der Zentrifuge zu entfernen und zu reinigen und/oder durch ein anderes Austauschmodul zu ersetzen. Dieses Austauschmodul umfasst vorzugsweise nur mechanische Elemente, wie Rotor, Gehäuse, Lager, etc. und keine elektronischen Elemente. Hier- durch ist es möglich, das Austauschmodul zu autoklavieren und damit rückstandsfrei zu reinigen und zu sterilisieren. Grundsätzlich kann eine solche Zentrifuge durch Einbringen von Reinigungsmittel, welches beispielsweise in das Reaktionsgefäß einer Reaktionsgefäßeinheit gefüllt und dann in der Zentrifuge zentrifugiert wird, oder mittels entsprechender Düsen im Rotorraum eingebracht wird, gereinigt werden. Eine solche Reinigung ist jedoch nicht immer vollständig rückstandsfrei.
Ein Austauschmodul umfasst wenige mechanische Teile, welche bezüglich der gesamten Zentrifuge nur einen geringen Teil der Herstellungskosten verursachen. Eine solche Zentrifuge weist einen Antrieb zum Drehen des Rotors, eine Steuereinrich- tung zum Steuern der Drehbewegung der Zentrifuge und weitere Komponenten, wie zum Beispiel eine Dispensiereinrichtung und/oder eine Beladungs- und Entladungseinrichtung auf. Eine solche Beladungs- und Entladungseinrichtung kann relativ komplex sein, insbesondere wenn sie mit einer Detektionseinrichtung zur Bestimmung der Position einer Verschiebestange der Beladungs- und Entladungseinrich- tung ausgebildet ist. Durch das Austauschen des Austauschmoduls kann somit ein kostengünstiger Bestandteil der Zentrifuge alleine ausgetauscht werden und die übrigen Bestandteile unverändert benutzt werden. Dieses Austauschmodul kann daher ein Verbrauchsgegenstand sein, der nur einmal oder eine vorbestimmte Zeitdauer oder vorbestimmte Anzahl von Reinigungsvorgängen verwendet wird. Ist das Aus- tauschmodul als Verbrauchsgegenstand vorgesehen, dann kann es auch zweckmäßig sein, Teile hiervon aus Kunststoff, insbesondere als Spritzgussgegenstände vorzusehen, wie zum Beispiel den Rotor und/oder den Gehäuseabschnitt des Austauschmoduls. Andererseits kann das Austauschmodul auch hitzebeständig ausgebildet sein, so dass es beispielsweise zuverlässig Temperaturen bis zu 100°C und vorzugsweise bis zu 150°C widerstehen kann, so dass das Austauschmodul mittels einer Autoklavierung gereinigt werden kann. Dadurch, dass das Austauschmodul von den elektronischen Bestandteilen der Zentrifuge trennbar ist, ist es möglich, das Austauschmodul hitzebeständig auszubilden. Dies erlaubt eine rückstandsfreie Reinigung und Wiederverwendung des Austauschmoduls.
Ein solches Austauschmodul weist vorzugsweise einen Befestigungsmechanismus auf, mit welchem es einfach und schnell an die übrigen Teile der Zentrifuge gekoppelt, fixiert und an die übrigen Funktionselemente, wie Antriebseinrichtung, Pipettier- einrichtung, Kamera und/oder Beladungs- und Entladungseinrichtung derart koppel- bar ist, dass die Funktion dieser Elemente ausführbar ist.
Die Zentrifuge gemäß einer der oben erläuterten Ausführungsformen kann mit einer Beladungs- und Entladungseinrichtung versehen sein, welche eine starre Verschie- bestange zum Positionieren einer Reaktionsgefäßeinheit im oder zum Entfernen einer Reaktionsgefäßeinheit vom Rotor aufweist. Die Verschiebestange ist derart verschieblich angeordnet, dass sie zwischen einer Entladestellung, bei der sie sich im Rotorraum durch den Rotor hindurch erstreckt, und einer Beladestellung, bei der sie zumindest aus dem Bereich des Rotorraums herausgezogen ist, der vom Rotor bei einer Umdrehung beansprucht wird, bewegt werden kann. Zum Bewegen der Verschiebestange zwischen der Entladestellung und der Beladestellung kann ein Linearantrieb vorgesehen sein. An einem freien, in dem Rotorraum befindlichen Ende der Verschiebestange kann ein Kopplungselement angeordnet sein. Das Kopplungselement dient zum wieder- verbindbaren Verbinden der Verschiebestange mit einer Reaktionsgefäßeinheit oder einer Trägereinheit für eine Reaktionsgefäßeinheit. Das Kopplungselement kann ein Rastelement aufweisen, welches mit einem an der Reaktionsgefäßeinheit oder an der Trägereinheit vorgesehenen Gegenrastelement eingreifen kann, wobei zumindest das Rastelement oder das Gegenrastelement elastisch gelagert ist. Das Gegenrastelement der Reaktionsgefäßeinheit oder der Trägereinheit kann elastisch gelagert sein und mit einem Verriegelungsbügel gekoppelt sein, so dass der Verriegelungsbügel zwischen zwei Stellungen schwenkbar ist, wobei eine Entriegelungsstellung eingenommen wird, wenn das Rastelement und das Gegenrastelement miteinander verrastet sind, und eine Verriegelungsstellung eingenommen wird, wenn das Rastelement und das Gegenrastelement voneinander getrennt sind, wobei der Verriegelungsbügel ein Verriegelungselement aufweist, das in einer Verriegelungsstellung mit einem korrespondieren Gegenverriegelungselement eingreifen kann.
Die Verschiebestange weist vorzugsweise eine glatte Oberfläche auf.
Die Verschiebestange kann hohl sein und an dem vom Rotorraum wegweisenden hinteren Ende offen ausgebildet sein und es kann eine Gewindestange koaxial zur Verschiebestange vorgesehen sein. Die Gewindestange kann sich mit einem, mit der Verschiebestange verbundenen Gewinde in kämmendem In-Eingriff befinden, so dass durch eine Drehbewegung der Gewindestange eine Translationsbewegung der Verschiebestange ausgeführt wird. Die Gewindestange taucht hierbei im hinteren Ende in die Verschiebestange ein. Die Verschiebestange kann durch eine Öffnung in einer Gehäusewand geführt sein, wobei im Bereich der Öffnung ein Dichtungsele- ment vorgesehen ist, das die Verschiebestange gegenüber der Gehäusewandung abdichtet. Ist ein Austauschmodul vorgesehen, dann ist vorzugsweise eine zusätzliche Gehäusewandung vorgesehen, welche nicht Bestandteil des Austauschmoduls ist und in welcher die Öffnung mit einem Dichtungsring ausgebildet ist. In einer kor- respondierenden Öffnung der Gehäusewandung des Austauschmoduls kann ein weiteres Dichtungselement vorgesehen sein.
Zum Bestimmen der Position der Verschiebestange kann eine Detektionseinrichtung vorgesehen sein. Diese Detektionseinrichtung ist vorzugsweise eine optische Detek- tionseinrichtung.
Die Zentrifuge kann eine Pipettier- bzw. Dispensereinheit aufweisen, wobei die Dispensereinheit vorzugsweise mehrere Pipettier- bzw. Dispenserdüsen aufweist. Die Dispenserdüsen sind vorzugsweise entlang einer Linie nebeneinanderliegend ange- ordnet, wobei sich diese Linie quer zur Bewegungsrichtung der Reaktionsgefäßeinheit beim Be- oder Entladen erstreckt. Die Düsen der Dispensereinheit sind vorzugsweise benachbart zu einer Öffnung zum Be- und Entladen der Zentrifuge mit der Reaktionsgefäßeinheit angeordnet. Weiterhin kann eine optische Detektionseinheit vorgesehen sein, die benachbart zum Rotorraum im Bewegungsraum der Reaktionsgefäßeinheit angeordnet ist, um diese abzutasten. Diese Detektionseinheit umfasst beispielsweise eine Zeilenkamera, um eine Reaktionsgefäßeinheit zellenförmig abzutasten, wobei eine Abtastzeile etwa senkrecht zur Bewegungsrichtung der Reaktionsgefäßeinheit ausgerichtet ist.
Die Detektionseinheit kann eine Farbkamera aufweisen, um eine Reaktionsgefäßeinheit spektral abzutasten. Die optische Detektionseinheit kann auch zur 3D- Abtastung ausgebildet sein. Die Zentrifuge kann eine Auswerteeinrichtung aufweisen, mit welcher die mit der optischen Detektionseinrichtung erhaltenen Signale automatisch nach einer oder mehreren der folgenden Parameter ausgewertet werden:
- Farbe des Inhalts zumindest eines Reaktionsgefäßes der Reaktionsgefäßeinheit,
- Füllstand zumindest eines Reaktionsgefäßes der Reaktionsgefäßeinheit,
- Position der Reaktionsgefäßeinheit,
- Typ der Reaktionsgefäßeinheit. Im Rotorraum kann eine Sprüheinrichtung zum Einsprühen von einer Dekontaminationslösung bzw. Reinigungslösung in den Innenraum vorgesehen sein.
Das Gehäuse kann im Bereich des Rotorraums mit einem oder mehreren Fenstern versehen sein.
Die Zentrifuge kann eine Steuereinrichtung aufweisen, welche die Position einer Reaktionsgefäßeinheit bzw. eines Trägers einer Reaktionsgefäßeinheit erfasst und diese über eine Schnittstelle an ein weiteres Gerät, wie zum Beispiel einen Roboter o- der an eine weitere Komponente in der Zentrifuge, wie zum Beispiel einer Dispensiereinheit übermittelt, so dass das weitere Gerät bzw. die weitere Komponente die Position der Reaktionsgefäßeinheit bzw. des Trägers der Reaktionsgefäßeinheit erhalten kann. Ein Teil der oben erläuterten Komponenten sind in der DE 10 201 6 101 1 63 bzw. in der Internationalen Patentanmeldung PCT/EP 2017/051289 beschrieben und dargestellt, weshalb auf diese Dokumente vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Die oben erläuterten Aspekte, Komponenten und Teile einer Zentrifuge können grundsätzlich nach Belieben frei kombiniert werden.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Reinigen einer Reaktionsgefäßeinheit mit einer Zentrifuge mit einem Rotor vorgesehen. Die Reaktionsgefäßeinheit wird in dem Rotor mit den Öffnungen der Reaktionsgefä- ße nach radial außen weisend angeordnet. Der Rotor wird zusammen mit der Reaktionsgefäßeinheit um eine Rotationsachse gedreht, so dass der Inhalt der Reaktionsgefäße ausgeschleudert wird. Alleine durch die Drehbewegung des Rotors und der Schwerkraft wird der Inhalt der Reaktionsgefäße in die Rinne und von dort nach außen getrieben. Hierbei wird keine Absaugpumpe zum Absaugen der Flüssigkeit aus dem Rotorraum verwendet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Reinigen einer Reaktionsgefäßeinheit mit einer Zentrifuge mit einem Rotor vorgesehen, wobei die Reaktionsgefäßeinheit in dem Rotor mit den Öffnungen der Reakti- onsgefäße nach radial außen weisend angeordnet wird. Der Rotor wird zusammen mit der Reaktionsgefäßeinheit um eine Rotationsachse gedreht, so dass der Inhalt der Reaktionsgefäße ausgeschleudert wird. Ein Austauschmodul, das einen Gehäuseabschnitt und den Rotor umfasst, wird nach dem Reinigen einer oder mehrerer Reaktionsgefäßeinheiten vom übrigen Teil der Zentrifuge getrennt und entweder gereinigt oder durch ein anderes Austauschmodul ersetzt.
Bei diesem Verfahren kann eine Zentrifuge verwendet werden, wie sie oben erläutert ist.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
Figur 1 ein Teil eines Gehäuses einer Zentrifuge in perspektivischer Ansicht,
Figur 2 das Teil des Gehäuses aus Figur 1 in einer Schnittansicht mit Blickrichtung von schräg vorne,
Figur 3 das Teil des Gehäuses aus Figur 1 in einem Längsschnitt,
Figur 4 Teile einer Zentrifuge mit dem Gehäuseteil aus Figur 1 in einem Längsschnitt,
Figur 5 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Zentrifuge mit einem Austauschmodul, und
Figur 6 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Zentrifuge mit einem Austauschmodul in einem Längsschnitt.
Eine erfindungsgemäße Zentrifuge 1 (Figur 4) weist einen Rotor 2, ein Gehäuse 3, eine Antriebseinrichtung 4 zum Drehen des Rotors 2 um eine Rotationsachse 5 auf.
Der Rotor besitzt zumindest einen Aufnahmebereich 6 zum Aufnehmen einer Reaktionsgefäßeinheit 7. Die Reaktionsgefäßeinheit 7 ist üblicherweise eine Mikrotiterplatte. Derartige Mikrotiterplatten können mit einer unterschiedlichen Anzahl von Reaktionsgefäßen ausgebildet sein. Es sind Mikrotiterplatten mit sechs bis 4096 Reaktionsgefäßen üblich, wobei Mikrotiterplatten mit 96, 384 oder 1536 Reaktionsgefäßen die üblichsten Versionen sind. Bei Mikrotiterplatten mit 384 oder 1536 Reaktionsgefäßen sind die einzelnen Reaktionsgefäße so dünn, dass eine Flüssigkeit normalerweise darin alleine aufgrund von Kapillarkräften haftet, so dass selbst beim Anordnen einer solchen Mikrotiterplatte mit ihren Öffnungen nach unten die Flüssigkeit nicht ausfließt. Für Mikrotiterplatten mit weniger Reaktionsgefäßen, die jeweils größer sind, gilt dies nicht. Eine solche Reaktionsgefäßeinheit 7 kann alleine in ein Aufnahmegerät 6 eingefügt werden oder auf einer Trägereinheit. Vorzugsweise wird eine Trägereinheit verwendet, welche ein Koppelelement aufweist, das mit einer Bela- dungs- und Entladungseinrichtung 8 gekoppelt werden kann. Eine solche Beladungsund Entladungseinrichtung ist beispielsweise in der DE 10 2016 101 163 beschrieben. Sie wird unten noch näher erläutert.
Das Gehäuse 3 begrenzt einen Rotorraum 9. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der den Rotorraum 9 begrenzende Bereich des Gehäuses 3 aus einer unteren Schale 10, oberen Schale 1 1 , vorderseitigen Stirnwandung 12 und rückseitigen Stirnwandung 13 ausgebildet. An die rückseitige Stirnwandung schließen sich weitere Teile des Gehäuses an, welche in den beigefügten Figuren nicht dargestellt sind. In der vorderseitigen Stirnwandung 12 und rückseitigen Stirnwandung 13 befinden sich jeweils ein Kugellager 14, in welcher eine durchgehende Welle 15 des Rotors 2 drehbar gelagert ist. Die Mittellinie der Welle 15 bildet die Rotationsachse 5. Die Rotationsachse 5 verläuft parallel zu einer Standfläche 1 6, welche durch die Unterseite der unteren Schale 10 ausgebildet ist.
Das rückseitige Ende der Welle 15 ist an die Antriebseinrichtung 4 gekoppelt. Der weitere Teil des Gehäuses, der sich an der Rückseite des Gehäuses anschließt, enthält die Antriebseinrichtung 17, die Beladungs- und Entladungseinrichtung 8 sowie eine zentrale Steuereinrichtung (nicht dargestellt), mit der alle Komponenten der Zentrifuge 1 gesteuert werden.
An der vorderseitigen Stirnwandung 12 ist außenseitig ein Balkon 18 angebracht, der zur Aufnahme einer Reaktionsgefäßeinheit 7 dient. Auf Höhe des Balkons 18 ist in der vorderseitigen Stirnwandung 12 eine Be- und Entladeöffnung 19 ausgebildet, durch welche eine Reaktionsgefäßeinheit 7 in den Rotorraum 9 eingeführt und wieder herausgeschoben werden kann. Die Be- und Entladeöffnung 19 ist mit einer schwenkbaren Tür 20 versehen, so dass der Rotorraum geschlossen werden kann.
Benachbart zu dieser Tür 20 kann eine Dispensereinheit mit mehreren Dispenserdü- sen und/oder eine optische Detektionseinheit, insbesondere in Form einer Zeilenkamera, vorgesehen sein. Die Beladungs- und Entladungseinrichtung 8 weist eine Verschiebestange (nicht dargestellt) auf, welche durch eine Durchgangsöffnung 21 in der rückseitigen Stirnwandung 13 mit ihrem freien Ende horizontal durch den Rotorraum 9 verfahren werden kann. Die Beladungs- und Entladungseinrichtung 8 weist hierzu einen Linearan- trieb auf, so dass die Verschiebestange entlang ihrer Längsrichtung linear verfahren werden kann. Die Verschiebestange weist an ihrem freien Ende ein Koppelelement auf, das mit einem entsprechenden Koppelelement an der Trägereinheit bzw. an einer Reaktionsgefäßeinheit 7 gekoppelt werden kann, so dass die Trägereinheit mit einer Reaktionsgefäßeinheit oder die Reaktionsgefäßeinheit direkt durch Bewegen der Verschiebestange vom Balkon 18 durch die Be- und Entladeöffnung 19 in den Rotorraum 9 bewegt werden kann, wobei der Rotor 2 hierbei mit einem Aufnahmebereich 6 benachbart zur Be-und Entladeöffnung 19 angeordnet ist, so dass die Trägereinheit bzw. die Reaktionsgefäßeinheit in den Aufnahmebereich 6 des Rotors 2 verschoben wird. Die Kopplung zwischen der Verschiebestange und der Trägerein- heit bzw. der Reaktionsgefäßeinheit 7 kann gelöst werden, so dass sich die Trägereinheit bzw. die Reaktionsgefäßeinheit frei beweglich im Rotor 2 befindet und der Rotor mit dieser Einheit entsprechend gedreht werden kann.
Mittels der Verschiebestange der Beladungs- und Entladungseinrichtung 8 kann die Trägereinheit bzw. Reaktionsgefäßeinheit 7 aus dem Aufnahmebereich 6 des Rotors 2 durch die Be- und Entladeöffnung 19 wieder zurück auf den Balkon 18 geschoben werden. Am Balkon 18 kann die Reaktionsgefäßeinheit 7 beispielsweise mittels eines Roboters entnommen werden. Die untere Schale 10 weist eine Rinne 22 auf, welche etwa parallel zur Rotationsachse 5 verläuft. Die Rinne 22 erstreckt sich von der rückseitigen Stirnwandung 13 bis in den Bereich zur vorderseitigen Stirnwandung 12, wobei sie nach vorne hin geneigt bzw. abfallend ausgebildet ist (Figur 4). An der Vorderseite der unteren Schale 10 ist eine Auslassöffnung 23 ausgebildet, an welcher die Rinne 22 mündet. An der Auslassöffnung 23 ist ein Anschlusszapfen 24 angeordnet, an dem ein Schlauch 25 angeschlossen werden kann. Der Schlauch 25 mündet in der Regel in einem Aufnahmebehälter (nicht dargestellt), in dem die Flüssigkeiten aufgenommen werden, welche in der Zentrifuge 1 aus den Reaktionsgefäßen der Reaktionsgefäßeinheit 7 herausgeschleudert werden. Der Behälter weist vorzugsweise eine Belüftungsöff- nung auf oder der Schlauch durchgreift mit etwas Spiel den Behälter, so dass aus der Zentrifuge durch den Schlauch 25 auslaufende Flüssigkeit keinen Gegendruck im Behälter erzeugt. Die untere Schale 10 weist angrenzend an der Rinne 22 Innenflächen auf, welche sich von einem oberen Rand der Rinne 22 jeweils nach außen hin schräg ansteigend verlaufen (Fig. 2). Diese Innenflächen bilden somit einen Trichter 26 aus und werden im Folgenden als Trichterflächen 27 bezeichnet. Die Trichterflächen 27 sind mit ei- nem Winkel von etwa 30° bis 60° gegenüber der Horizontalen geneigt. Im Wesentlichen ebenflächig bedeutet, dass die Trichterflächen einen Krümmungsradius von mehr als 0,5 m und vorzugsweise mehr als 1 m aufweisen. Die Trichterflächen 27 erstrecken sich beim vorliegenden Ausführungsbeispiel seitlich in Richtung über den Bereich des Rotors 2 hinaus, selbst wenn er sich in seiner horizontalen Stellung be- findet.
Vom äußeren Rand des Trichters 26 bzw. der Trichterflächen 27 erstrecken sich die Innenflächen der unteren Schale 10 etwa vertikal nach oben. Sie bilden somit Vertikalflächen 28.
Am oberen Rand der unteren Schale 10 ist die obere Schale 1 1 befestigt, welche eine rinnenförmige Form einer im Querschnitt halbkreisförmigen Form aufweist. Die Innenfläche der oberen Schale 1 1 geht bündig auf die Vertikalfläche 28 über. Der Querschnitt des Gehäuses 3 ist also nicht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, zylinderförmig, sondern weist nur im oberen Bereich der Schale 1 1 eine zylinderförmige Krümmung auf, wohingegen die untere Schale 10 im Querschnitt trichterförmig zuläuft und in der Rinne 22 endet. Die Rinne 22 ist von der trichterförmigen unteren Schale 10 nach unten etwas abgesetzt und weist zwei etwa vertikal angeordnete Seitenwände 37a, 37b auf. Die Rinne selbst ist mit einer Neigung ausgebildet, so dass eine darin befindliche Flüssigkeit abläuft.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die untere Schale 10 und die obere Schale 1 1 aus Metall ausgebildet. Die Innenflächen der unteren Schale 10 und der oberen Schale 1 1 sind mit einer glatten Kunststoffschicht beschichtet, so dass Flüssigkeiten, die aus den Reaktionsgefäßen der Reaktionsgefäßeinheiten 7 herausgeschleudert werden, schnell entlang der Innenflächen ablaufen, vom Trichter 26 zur Rinne 22 geführt werden und dort aus dem Rotorraum 9 austreten. Die Kunststoffschicht ist aus PTFE ausgebildet. Der obere Rand der Rinne 22 ist von der Rotationsachse 5 zumindest mit dem 1 ,32- fachen des maximalen Radius des Rotors 2 beabstandet. Hierdurch ist im Trichter 26 ein Freiraum gebildet, der nicht vom Rotor 2 bei einer Umdrehung berührt wird. In diesem Freiraum kann sich Flüssigkeit ansammeln. In Figur 2 ist ein maximales Niveau 29 der Flüssigkeit eingezeichnet, die sich im Trichter 26 ansammeln kann, ohne dass sie in Kontakt mit dem Rotor kommt. Hierdurch ist es möglich, bei großvolumi- gen Reaktionsgefäßen einer Reaktionsgefäßeinheit 7 den Hauptteil der darin befind- liehen Flüssigkeit auf einmal auszuleeren, diesen im Trichter 26 zu sammeln, so dass er allmählich durch die Auslassöffnung 23 abfließen kann.
Weiterhin ist aufgrund des großen Abstandes der Rinne 22 vom Rotor und den damit großen Querschnitt eine durch den Rotor beim Drehen erzeugte Luftströmung in die- sem Bereich am geringsten, so dass sich Flüssigkeit am Boden des Trichters, d.h. in der Rinne 22, absetzen kann und aus der Rinne 22 durch die Auslassöffnung 23 ausfließt. Aufgrund der geringen Strömungsgeschwindigkeit ist die Gefahr auch gering, dass Flüssigkeiten, welche sich im trichterförmigen Bereich benachbart zur Rinne 22 befinden, von der Luftströmung nach oben getrieben werden.
Da die Rinne durch etwa vertikale Seitenwände 37a, 37b begrenzt ist, kann selbst, wenn eine Luftströmung in Drehrichtung 38 erzeugt wird, diese die Flüssigkeit nicht mehr aus der Rinne treiben. Eine einmal in der Rinne 22 befindliche Flüssigkeit ist somit darin gefangen und kann nur durch die Auslauföffnung 23 austreten. Bei dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel kann eine Luftströmung an der Seitenwandung 37a anschlagen, welche in Drehrichtung 38 des Rotors nachfolgend in der Rinne 22 angeordnet ist. Aber da die Seitenwand 37a in etwa senkrecht zur Strömungsrichtung steht, kann die in der Rinne befindliche Flüssigkeit nicht mehr zurück in den Rotorraum getrieben werden. Grundsätzlich genügt eine Rinne mit einer etwa verti- kalen Seitenwandung an der in Drehrichtung 38 nachfolgenden Seite der Rinne 22. Fertigungstechnisch ist es jedoch zweckmäßig, eine Rinne mit zwei etwa vertikalen Seitenwandungen 37a, 37b herzustellen.
Durch diese Ausbildung des Trichters 26 und der Rinne 22 erübrigt sich die Verwen- dung einer Absaugpumpe, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Nachfolgend wird ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Zentrifuge erläutert, das grob schematisch vereinfacht in Figur 5 gezeigt ist. Sofern nichts anderes ausgeführt ist, ist dieses Ausführungsbeispiel genauso ausgebildet, wie das oben erläuterte Ausführungsbeispiel. Deshalb werden für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet. Die Zentrifuge 1 weist wiederum ein Gehäuse 3 mit einem Rotor 2, einer Antriebseinrichtung 4, einem Balkon 18, einer Beladungs- und Entladungseinrichtung 8 und einer zentralen Steuereinrichtung 30 auf. Eine Rotorkammer 17 ist nach oben hin durch einen schwenkbaren Deckel 31 abgeschlossen. Der schwenkbare Deckel 31 ist mit einem Schwenkgelenk mit dem übrigen Teil des Gehäuses 3 verbunden und zwar im Bereich der rückseitigen Stirnwandung 13. Im Rotorraum 9 ist wiederum der Rotor 2 gelagert, der bei diesem Ausführungsbeispiel jedoch Bestandteil eines Austauschmoduls 32 ist. Das Austauschmodul 32 weist ein Austauschmodulgehäuse 33 auf, das den Rotor 2 im Wesentlichen vollständig umschließt und in die Rotorkammer 17 des Gehäuses 3 mit geringem Spiel passt. Das Austauschmodulgehäuse 33 weist eine vorderseitige Stirnwandung 12a, eine rückseitige Stirnwandung 13a, eine untere Schale 10a und eine obere Schale 1 1 a auf. Diese Wandungen 12a, 13a, bzw. Schalen 10a, 1 1 a sind dünnwandige Wandungen, welche vorzugsweise Innenflächen ausbilden, die der Form der Innenflächen des Rotorraums 9 des oben erläuterten ersten Ausführungsbeispiels entsprechen.
Bei geöffnetem Deckel 31 kann das Austauschmodul 33 in Vertikalrichtung 34 aus dem Gehäuse 3 entnommen und durch ein weiteres Austauschmodul 33 ersetzt oder gereinigt und dann wieder eingesetzt werden. Beim Öffnen des Deckels 31 werden die Beladungs- und Entladungseinrichtung 8 und die Antriebseinrichtung 4 horizontal jeweils ein Stück weg von der Rotorkammer 17 bewegt. Hierdurch wird das freie Ende der Verschiebestange der Beladungs- und Entladungseinrichtung 8 und ein Wellenzapfen der Antriebseinrichtung 4 aus der Rotorkammer 17 herausgezogen, so dass sie nicht einer Bewegung des Austauschmodulgehäuses 33 nach oben im Weg stehen. Beim Schließen des schwenkbaren Deckels 31 werden die Beladungs- und Entladungseinrichtung 8 und die Antriebseinrichtung 4 horizontal in Richtung des Pfeils 34 zurückgeschoben. Befindet sich ein Austauschmodul im Gehäuse 33 in der Rotorkammer 17, dann koppelt hierdurch der Wellenzapfen der Antriebseinrichtung 4 an die Welle des Rotors 2 und das freie Ende der Verschiebestange in eine entspre- chende Durchgangsöffnung des Austauschmodulgehäuses 33. Hierdurch wird das Austauschmodulgehäuse 33 automatisch in das Gehäuse 3 eingekoppelt und mit den entsprechenden Funktionsteilen verbunden.
Am unteren Rand weist das Austauschmodulgehäuse 33 wiederum eine Rinne 22 auf, die an eine Auslassöffnung 23 des Gehäuses 3 mündet.
Figur 6 weist eine Variante des zweiten Ausführungsbeispiels, bei welchem anstelle eines schwenkbaren Deckels 31 zur Begrenzung der Rotorkammer 17 eine abnehm- bare Haube 35 auf, welche die vorderseitige Stirnwandung 12 und eine, die Rotorkammer 17 nach oben hin begrenzende Deckenwandung 36 aufweist. Diese Haube 35 kann in Horizontalrichtung (Pfeil 34) abgezogen werden, so dass das Austauschmodulgehäuse 33 freiliegt. Das Austauschmodulgehäuse 33 kann in Horizontalrich- tung (Pfeil 34) vom restlichen Teil des Gehäuses 3 abgezogen werden. Hier ist kein Mechanismus zum Bewegen der Antriebseinrichtung 4 oder der Beladungs- und Entladungseinrichtung 8 vorgesehen.
Bei geöffnetem Gehäuse 3 kann das Austauschmodulgehäuse 33 ausgetauscht oder zum Reinigen entfernt und wieder eingesetzt werden.
Soll das Austauschmodulgehäuse 33 beispielsweise durch Autoklavieren gereinigt werden, dann ist es zweckmäßig, dass es aus hitzebeständigen Materialien, wie zum Beispiel Metall, ausgebildet ist. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, das Aus- tauschmodul nach einem gewissen Gebrauch vollständig zu ersetzen. Einerseits können die Reaktionsgefäßeinheiten von Substanzen gereinigt werden, welche das Austauschmodul 32 angreifen und beispielsweise korrodieren. Dann ist es sinnvoll, das Austauschmodul 32 nach einer vorbestimmten Betriebsdauer von einigen Wochen bis einigen Monaten vollständig zu ersetzen. Werden solche Austauschmodule 32 als Verbrauchsmittel verwendet, dann kann es auch zweckmäßig sein, diese im Wesentlichen aus Kunststoff auszubilden. Das Austauschmodulgehäuse 33 wird vorzugsweise aus einem Material mit hoher Chemikalienbestädigkeit, wie zum Beispiel PTFE, ausgebildet. Der Rotor besteht vorzugsweise aus einem harten Kunststoffmaterial, insbesondere einem Spritzgussteil.
Sowohl die Haube 35 als auch der schwenkbare Deckel 31 können mit einem Rastoder Schnappmechanismus am übrigen Gehäuse 3 befestigt werden.
Bezugszeichenliste
1 Zentrifuge 19 Be- und Entlüftungsöffnung
Rotor 20 Tür
Gehäuse 21 Durchgangsöffnung
Antriebseinrichtung 30 22 Rinne
Rotationsachse 23 Auslassöffnung
Aufnahmebereich 24 Anschlusszapfen
Reaktionsgefäßeinheit 25 Schlauch
Beladungs- und Entladungs¬ 26 Trichter
einrichtung 35 27 Trichterfläche
Rotorraum 28 Vertikalfläche
10 untere Schale 29 Niveau
10a untere Schale 30 zentrale Steuereinrichtung
1 1 obere Schale 31 schwenkbarer Deckel
1 1 a obere Schale 40 32 Austauschmodul
12 vorderseitige Stirnwandung 33 Austauschmodulgehäuse
12a vorderseitige Stirnwandung 34 Pfeil
13 rückseitige Stirnwandung 35 Haube
13a rückseitige Stirnwandung 36 Deckenwandung
14 Kugellager 45 37a Seitenwand
15 Welle 37b Seitenwand
16 Standfläche 38 Drehrichtung
17 Rotorkammer
18 Balkon

Claims

Patentansprüche
Zentrifuge zum Reinigen einer Reaktionsgefäßeinheit mit einem Rotor und einem Rotorraum, in welchem der Rotor angeordnet und drehbar gelagert ist, wobei der Rotor einen Aufnahmebereich zum Aufnehmen der Reaktionsgefäßeinheit aufweist, und
der Rotorraum von einem Gehäuse begrenzt ist, wobei das Gehäuse unterhalb des Rotors eine Ablaufrinne aufweist und die Innenflächen des Gehäuses benachbart zu der Rinne einen Trichter ausbilden, welcher in die Rinne mündet.
Zentrifuge nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Abstand der Rinne von einer Rotationsachse, um welche sich der Rotor dreht, zumindest das 1 ,1 -fache des Radius des Rotors und vorzugsweise zumindest das 1 ,2-fache des Radius des Rotors beträgt.
Zentrifuge nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Innenfläche des Gehäuses zumindest im Bereich des Trichters und der Rinne mit einer glatten, vorzugsweise hydrophoben Schicht beschichtet ist.
Zentrifuge nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schicht aus PTFE ausgebildet ist.
Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Rotationsachse des Rotors parallel zu einer Standfläche des Gehäuses verläuft.
6. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rinne eine Neigung bzgl. einer Standfläche des Gehäuses aufweist.
7. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse eine Belüftungsöffnung aufweist, in welcher vorzugsweise ein Luftfilter angeordnet ist.
8. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rinne zumindest eine in etwa vertikal angeordnete Seitenwand (37a) aufweist.
9. Zentrifuge zum Reinigen einer Reaktionsgefäßeinheit, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit
einem Rotor und einem Rotorraum, in welchem der Rotor angeordnet und drehbar gelagert ist, wobei der Rotor einen Aufnahmebereich zum Aufnehmen der Reaktionsgefäßeinheit aufweist, und
einem Gehäuse, das den Rotorraum begrenzt,
einem Antrieb zum Drehen des Rotors, wobei
die Zentrifuge ein Austauschmodul aufweist, das den Rotor und einen Gehäuseabschnitt des Gehäuses umfasst, wobei dieser Gehäuseabschnitt den Rotor um- schließt und das Austauschmodul lösbar von den übrigen Teilen der Zentrifuge ausgebildet ist.
10. Zentrifuge nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Beladungs- und Entladungseinrichtung vorgesehen ist, welche umfasst eine starre Verschiebestange zum Positionieren einer Reaktionsgefäßeinheit im oder zum Entfernen einer Reaktionsgefäßeinheit vom Rotor, wobei die Verschiebestange derart verschieblich angeordnet ist, dass sie zwischen einer Entladestellung, bei der sie sich im Rotorraum durch den Rotor hindurch erstreckt, und einer Beladestellung, bei der sie zumindest aus dem Bereich des Rotorraums herausgezogen ist, der vom Rotor bei einer Umdrehung beansprucht wird, einen Linearantrieb zum Bewegen der Verschiebestange zwischen der Entladestellung und der Beladestellung.
1 1 . Zentrifuge nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet
dass an einem freien in den Rotorraum befindlichen Ende der Verschiebestange ein Kopplungselement angeordnet ist, wobei das Kopplungselement zum wie- derverbindbaren Verbinden der Verschiebestange mit einer Reaktionsgefäßeinheit oder einer Trägereinheit für eine Reaktionsgefäßeinheit ausgebildet ist.
12. Zentrifuge Anspruch 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kopplungselement ein Rastelement aufweist, welches mit einem an der Reaktionsgefäßeinheit oder an der Trägereinheit vorgesehenen Gegenrastele- ment eingreifen kann, wobei zumindest das Rastelement oder das Gegenras- telement elastisch gelagert ist.
13. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verschiebestange hohl ist und an dem vom Rotorraum weg weisenden hinteren Ende offen ausgebildet ist und eine Gewindestange koaxial zur Ver- schiebestange vorgesehen ist, und die Gewindestange mit einem mit der Verschiebestange verbundenen Gewinde sich in kämmenden in-Eingriff befindet, so dass durch eine Drehbewegung der Gewindestange eine Translationsbewegung der Verschiebestange ausgeführt wird, wobei die Gewindestange am hinteren Ende in die Verschiebestange eintauchen kann.
14. Zentrifuge nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Detektionseinrichtung zur Bestimmung der Position des Verschiebestange in Bewegungsrichtung vorgesehen ist.
15. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
gekennzeichnet durch
eine Pipettiereinheit, wobei die Pipettiereinheit vorzugsweise mehrere Pipettier- düsen aufweist.
16. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
gekennzeichnet durch
eine optische Detektionseinheit, wobei die optische Detektionseinheit Vorzugs- weise derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sie benachbart zum Rotorraum im Bewegungsbereich der Reaktionsgefäßeinheit diese abtasten kann.
17. Zentrifuge nach Anspruch 1 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Detektionseinheit eine Zeilenkamera umfasst, um eine Reaktionsgefäßeinheit zellenförmig abzutasten, wobei eine Abtastzeile etwa senkrecht zur Bewegungsrichtung der Reaktionsgefäßeinheit ausgerichtet ist.
18. Zentrifuge nach Anspruch 1 6 oder 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zentrifuge eine Auswerteeinrichtung aufweist, mit welcher die mit der optischen Detektionseinrichtung erhaltenen Signale automatisch nach folgenden Parametern ausgewertet werden:
- Farbe des Inhalts zumindest eines Reaktionsgefäßes der Reaktionsgefäßeinheit,
- Füllstand zumindest eines Reaktionsgefäßes der Reaktionsgefäßeinheit,
- Position der Reaktionsgefäßeinheit,
- Typ der Reaktionsgefäßeinheit.
19. Verfahren zum Reinigen einer Reaktionsgefäßeinheit mit einer Zentrifuge mit einem Rotor, wobei
die Reaktionsgefäßeinheit in dem Rotor mit den Öffnungen der Reaktionsgefäße nach radial außen weisend angeordnet wird,
zusammen mit der Reaktionsgefäßeinheit wird der Rotor um eine Rotationsachse gedreht wird, so dass der Inhalt der Reaktionsgefäße ausgeschleudert wird, und alleine durch die Drehbewegung des Rotors und der Schwerkraft in die Rinne und von dort nach außen getrieben wird.
20. Verfahren zum Reinigen einer Reaktionsgefäßeinheit mit einer Zentrifuge mit einem Rotor, insbesondere nach Anspruch 19, wobei
die Reaktionsgefäßeinheit in dem Rotor mit den Öffnungen der Reaktionsgefäße nach radial außen weisend angeordnet wird,
der Rotor zusammen mit der Reaktionsgefäßeinheit um eine Rotationsachse ge- dreht wird, so dass der Inhalt der Reaktionsgefäße ausgeschleudert wird, wobei ein Austauschmodul, das einen Gehäuseabschnitt und den Rotor umfasst, nach dem Reinigen einer oder mehrerer Reaktionsgefäßeinheiten vom übrigen Teil der Zentrifuge getrennt wird und entweder gereinigt oder durch ein anderes Austauschmodul ausgetauscht wird. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 17 verwendet wird.
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