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Die Erfindung betrifft einen Zentrifugenrotor sowie eine diesen umfassende Zentrifuge, insbesondere eine Laborzentrifuge. Derartige Zentrifugen werden in Laboratorien zur Auftrennung von Stoffgemischen in ihre Bestandteile unter Einsatz der Zentrifugalkraft verwendet. In vielen Anwendungsfällen handelt es sich bei den Stoffgemischen um biologische oder mikrobiologische Proben. Ein Beispiel sind Zellsuspensionen, die beispielsweise aus Gärbehältern, Bioreaktoren oder ähnlichen Behältnissen stammen und durch Zentrifugation in ihre Bestandteile aufgeteilt werden sollen. Vor dem Zentrifugieren muss die Zellsuspension aus dem Behältnis in geeignete Probenbehälter umgefüllt werden, in denen sie zentrifugiert werden kann. Ein Beispiel eines solchen Probenbehälters ist eine üblicherweise aus Kunststoff bestehende Flasche, die mit einem Schraubdeckel verschließbar ist. Da es in der Regel erwünscht ist, die Zellsuspension unter sterilen Bedingungen zu handhaben, muss die Flasche vor ihrer erneuten Verwendung aufwendig sterilisiert werden. Zur Erhöhung der Sterilität sind auch Flaschen bekannt, bei denen durch eine Öffnung im Deckel ein Schlauch hindurchgeführt ist, der mit dem Behältnis zur Überführung der Zellsuspension in die Flasche verbunden werden kann. Während der mit dem Anschlussschlauch versehene Deckel nach der Verwendung entsorgt werden kann, bleibt das Problem des Sterilisierens der Flasche zu deren erneuter Verwendung bestehen.
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Um das Überführen und Zentrifugieren von Zellsuspensionen unter sterilen Bedingungen zu vereinfachen, hat die Anmelderin in der deutschen Patentanmeldung Nr.
102018001675.8 sowie der internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/IB2019/051639 ein Beutelsystem beschrieben. Das Beutelsystem umfasst mehrere aus Kunststofffolie hergestellte Beutel, in deren Inneres wenigstens ein Schlauch einmündet, über den der Beutel befüllt oder entleert werden kann. Die Schläuche der Beutel sind untereinander so verbunden, dass sie in einen einzigen Zufuhrschlauch einmünden. Vom Zufuhrschlauch aus gesehen verzweigt sich die Schlauchverbindung so lange, bis jeder der Beutel an den Zufuhrschlauch angeschlossen ist. Nach Anschluss des Zufuhrschlauches an das Behältnis ist es somit möglich, alle Beutel auf einmal mit der Zellsuspension zu befüllen. Zum Zentrifugieren können die befüllten Beutel dann durch im verzweigten Schlauchverbundsystem bereits vorgesehene Verschlussvorrichtungen verschlossen werden und durch Kappen des in den Beutel einmündenden Schlauches von den übrigen Beuteln abgetrennt werden. Alternativ kann der in den Beutel einmündende Schlauchabschnitt auch mit einer separaten Verschlussvorrichtung wie einer Schlauchklemme verschlossen werden, und der Schlauch wird im Anschluss daran durchtrennt, um die einzelnen Beutel aus dem Beutelsystem zu separieren. Die abgetrennten Beutel werden dann in die entsprechenden Probenaufnahmen eines Zentrifugenrotors gestellt und in an sich bekannter Weise zentrifugiert.
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Das vorstehend beschriebene Beutelsystem erleichtert und beschleunigt das Überführen von Zellsuspensionen in zur Zentrifugation geeignete Probenbehälter unter sterilen Bedingungen erheblich, da es das gleichzeitige Befüllen mehrerer Behälter erlaubt. Zudem ist nach dem Zentrifugieren auch die Trennung von Zellen, in der Regel in Form eines Pellets, und flüssigem Überstand in den flexiblen Beuteln deutlich einfacher als in Zentrifugenflaschen. Nach der Entnahme von Überstand und/oder Zellen können die Beutel dann entsorgt werden. Häufig ist es jedoch erwünscht, die durch Zentrifugation isolierten Zellen anschließend weiter zu verarbeiten. Dies geschieht idealerweise unter Aufrechterhaltung der Sterilität. Das erfindungsgemäße Beutelsystem ermöglicht auch dies. Der abgetrennte Beutel kann entweder über den zur Befüllung mit Zellsuspension verwendeten Schlauchanschluss oder gegebenenfalls einen weiteren Schlauchanschluss erneut mit externen Komponenten zur weiteren Bearbeitung verbunden werden. Eine Möglichkeit besteht beispielsweise in der Verbindung mit einem Flüssigkeitsvorrat, aus welchem dem Beutel über den Schlauchanschluss Flüssigkeit zugeführt wird, um die Zellen für die weitere Bearbeitung erneut zu suspendieren. Um die Flüssigkeitszufuhr zu den Beuteln zu beschleunigen, kann dazu wiederum ein verzweigtes Schlauchverbundsystem verwendet werden, mit dem mehreren Beuteln gleichzeitig Flüssigkeit zugeführt werden kann.
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Das Separieren der Beutel aus dem Beutelsystem vor dem Zentrifugieren und gegebenenfalls das erneute Zusammenschließen der Beutel zu einem Beutelsystem nach dem Zentrifugieren sind jedoch aufwendig und zeitintensiv. Das Verschließen eines Beutelschlauches sowie das anschließende Durchtrennen des Schlauches sind mit mindestens 30 Sekunden pro Schlauch zu veranschlagen. Gleiches gilt für das erneute Anschließen der Beutel. Damit wird ein Teil der Zeitersparnis, die durch das gemeinsame Befüllen der Beutel erzielt wird, wieder aufgefressen. Ein Zentrifugieren des Beutelsystems ohne vorheriges Separieren der Beutel und Abtrennen des Schlauchsystems scheitert jedoch daran, dass die Schläuche unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft in der Rotorkammer herumgeschleudert werden. Dies birgt die Gefahr in sich, dass die Schläuche aus den Beuteln herausgerissen und damit die in den Beuteln enthaltenen Proben unbrauchbar werden. Außerdem besteht die Gefahr der Beschädigung der Zentrifuge durch herumfliegende Teile oder eine Verunreinigung durch austretende Probe. Das gleiche gilt im Übrigen auch für andere mit wenigstens einem Schlauch versehene Probenbehälter wie beispielsweise Flaschen mit Schlauchdeckel-Verschluss. Aus diesem Grund wird der Schlauchdeckel-Verschluss vor dem Zentrifugieren üblicherweise durch einen Schraubdeckel ohne Schlauchanschluss ersetzt. Auch dies führt zu erhöhtem Zeitaufwand.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die existierenden Zentrifugensysteme, in welchen Probenbehälter mit mindestens einem Schlauchanschluss bearbeitet werden sollen, zu verbessern, die vorstehend beschriebenen Nachteile zu beseitigen und insbesondere den Zeitaufwand beim Zentrifugieren solcher Probenbehälter zu verringern.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit dem Zentrifugenrotor gemäß Anspruch 1, dem Haltekranz gemäß Anspruch 15, der Haltekranzanordnung gemäß Anspruch 16 sowie der Zentrifuge gemäß Anspruch 17.
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In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung also einen Zentrifugenrotor mit einem Rotorkörper und einer zentral in diesem angeordneten Aufnahme für einen Antriebskopf einer um eine Rotationsachse rotierbaren Antriebswelle einer Zentrifuge sowie Probenaufnahmen zur Anordnung einer Vielzahl von Probenbehältern. Bei dem Zentrifugenrotor kann es sich grundsätzlich um jede beliebige Art von aus dem Stand der Technik bekannten Zentrifugenrotoren handeln, also insbesondere sowohl um einen Ausschwingrotor als auch um einen Festwinkelrotor. Der Begriff „Ausschwingrotor“ bezeichnet dabei solche Zentrifugenrotoren, in denen die Probenbehälter an Halterungen schwenkbar am Rotorkörper gelagert sind und bei Betrieb der Zentrifuge unter Einwirkung der Zentrifugalkraft nach außen ausschwenken. Üblicherweise sind die Probenbehälter dabei nicht unmittelbar am Rotorkörper gelagert, sondern es sind schwenkbar gelagerte Zentrifugenbecher vorhanden, in welche die Probenbehälter eingestellt werden. Zwischen Zentrifugenbecher und Probenbehälter kann dabei auch noch ein Adapter vorhanden sein. Dagegen bezeichnet der Begriff „Festwinkelrotor“ Zentrifugenrotoren, in denen die Probenbehälter während des Zentrifugierens nicht ausschwenken, sondern unter einem gleich bleibenden Winkel in Bezug auf die Rotationsachse angeordnet sind. Üblicherweise weist der Zentrifugenrotor dafür entsprechend ausgerichtete Ausnehmungen im Rotorkörper auf. Die Probenbehälter werden entweder direkt in die Ausnehmungen gestellt oder in Adapter, die in der Ausnehmung angeordnet sind.
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Der erfindungsgemäße Zentrifugenrotor weist in seinem Rotorkörper eine Aufnahme für einen Antriebskopf einer um eine Rotationsachse rotierbaren Antriebswelle einer Zentrifuge auf. Die konkrete Ausgestaltung der Aufnahme ist erneut nicht weiter beschränkt und kann grundsätzlich allen aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen entsprechen. In einer Möglichkeit ist die Aufnahme als Rotornabe ausgestaltet, die eine Durchgangsöffnung aufweist, in welche der Antriebskopf eingeschoben wird. Diejenige Seite, von welcher der Antriebskopf in die Aufnahme des Rotorkörpers eingeschoben wird, wird nachfolgend als Einschubseite des Zentrifugenrotors bezeichnet. Teile des Antriebskopfes und/oder der Nabe stehen in der Regel nach der Befestigung des Zentrifugenrotors über die umliegende Oberfläche der Oberseite des Rotorkörpers vor. Unter der Oberseite wird dabei diejenige Seite des Rotorkörpers verstanden, welche der Einschubseite gegenüberliegt. Alternativ kann der Zentrifugenrotor auch mittels einer Spannmutter befestigt werden. Zudem sind Zentrifugenrotoren bekannt, über deren Oberseite ein Handgriff vorsteht, der zum Halten des Rotors dient und ein Betätigungselement enthalten kann, mit dem sich ein Verriegelungsmechanismus lösen lässt, mit dem der Zentrifugenrotor automatisch am Antriebskopf arretiert wird. Die Befestigung von Antriebskopf und Zentrifugenrotor aneinander kann grundsätzlich ebenfalls auf jede beliebige aus dem Stand der Technik bekannte Art und Weise erfolgen. Geeignet sind beispielsweise bewegliche Verriegelungskeile, wie sie in der
DE 102014008219 A1 und
DE 102014002126 A1 der Anmelderin beschrieben sind.
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Erfindungsgemäß ist auf der von der Einschubseite des Antriebskopfes abgewandten Oberseite des Rotorkörpers ein Haltekranz angeordnet. Zweck des Haltekranzes ist es, die von den im Zentrifugenrotor angeordneten Probenbehältern ausgehenden Schläuche zu halten und zu verhindern, dass die Schläuche während des Zentrifugierens herumgeschleudert werden. Der Haltekranz weist einen eine Mittelöffnung einschließenden ringförmigen Grundkörper und von diesem ausgehende, sich von der Oberseite des Rotorkörpers weg nach oben erstreckende Zinken auf. Der Haltekranz ist so auf der Oberseite angeordnet, dass die Rotationsachse durch die Mittelöffnung verläuft.
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Bevorzugt erfolgt die Anordnung des Haltekranzes so, dass er symmetrisch um die Rotationsachse herum angeordnet ist. Dies vermeidet Unwuchten beim Zentrifugieren. Besonders bevorzugt ist es daher, wenn der Mittelpunkt der Mittelöffnung auf der Rotationsachse liegt. Der Haltekranz sitzt also auf der Oberseite des Rotorkörpers auf, wobei die Mittelöffnung des ringförmigen Grundkörpers über der Aufnahme des Zentrifugenrotors zu liegen kommt. „Über“ ist dabei nicht als räumlich nach oben versetzt zu verstehen (obgleich dies eine mögliche Anordnung ist), sondern so, dass die Mittelöffnung des Grundkörpers bei einer Projektion in die Ebene, in der der Grundkörper auf der Oberseite des Rotorkörpers aufliegt, die Aufnahme für den Antriebskopf überlagert.
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In einer bevorzugten Variante ist der Haltekranz so auf dem Rotorkörper angeordnet, dass der Innenrand des ringförmigen Grundkörpers auf der Außenseite des Außenumfangs einer über die Oberseite des Rotorkörpers vorstehenden Nabe, Spannschraube, eines Haltegriff oder ähnlicher im Zentrum des Rotorkörpers über dessen Oberfläche vorstehender Teile verläuft. Nachfolgend wird die Erfindung zur Vereinfachung am Beispiel einer über die Oberfläche vorstehenden Nabe weiter erläutert. Die Beschreibung gilt jedoch gleichermaßen für andere im Zentrum des Zentrifugenrotors über die Oberfläche des Rotorkörpers vorstehende Teile. Der Abstand zwischen dem Innenrand des Grundkörpers und dem Außenumfang der Nabe ist zweckmäßig möglichst gering und der Innerdurchmesser des Grundkörpers an seiner engsten Stelle möglichst nur gerade so groß, dass er sich um die Nabe herum unproblematisch anordnen lässt. Ein geringer Abstand bedeutet dabei üblicherweise wenige Millimeter, beispielsweise maximal 5 mm, bevorzugt weniger als 3 mm und insbesondere weniger als 2 mm. Der geringe Abstand zwischen dem Innenrand des Grundkörpers und dem Außenumfang der Nabe ermöglicht es, den Grundkörper im Zentrum des Rotorkörpers zentriert auszurichten.
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Der Grundkörper des erfindungsgemäßen Haltekranzes ist ringförmig ausgebildet. In einer bevorzugten Variante ist der Grundkörper kreisringförmig und insbesondere in sich geschlossen ausgebildet. Auf diese Ausgestaltung ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Es sind beispielsweise auch andere Ringformen denkbar, insbesondere vieleckige Formen oder eckenfreie, aber nicht exakt kreisringförmige Ausgestaltungen. In diesen Fällen ist der engste Innendurchmesser des Grundkörpers zweckmäßig so bemessen, dass ein Aufsetzen des Haltekranzes über der Nabe in der Weise möglich ist, dass der Innendurchmesser des Grundkörpers wie beschrieben außenseitig benachbart zum Außenumfang der Nabe verläuft. Außerdem sind Ausbildungen denkbar, in denen der Grundkörper nicht vollständig geschlossen umläuft, sondern in seinem Umfang eine Öffnung aufweist. Diese Öffnung besitzt zweckmäßig jedoch nur geringe Abmessungen, beispielsweise weniger als 10 % des Gesamtumfangs, um die Stabilität des Haltekranzes nicht zu sehr herabzusetzen. Bevorzugt verlaufen die ringförmigen Oberflächen des Grundkörpers plan und zueinander parallel, jedoch sind grundsätzlich auch andere Formen denkbar.
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Vom Grundkörper ausgehend erstrecken sich mehrere Zinken in Richtung von der Oberseite des Rotorkörpers weg nach oben. Die Zinken gehen dabei bevorzugt vom Innenrand und/oder vom Außenrand des Grundkörpers aus. Besonders bevorzugt erstrecken sie sich vom Außenrand des Grundkörpers nach oben weg. Die Form der Zinken ist grundsätzlich nicht weiter beschränkt. Möglich sind grundsätzlich alle Formen, die geeignet sind, die Schläuche der Probenbehälter so zu halten, dass sie während des Zentrifugierens am Haltekranz gelagert bleiben und nicht nach außen weggeschleudert werden. Bevorzugt sind längliche Formen, wobei eine der Schmalseiten eines jeden Zinkens am Grundkörper angeordnet ist. Geeignet sind beispielsweise streifen- oder zungenförmige Zinken. Die Länge der Zinken (die Distanz vom Grundkörper bis zum freien Ende des Zinkens) wird ebenfalls so bemessen, dass eine sichere Halterung der Schläuche der Probenbehälter während des Zentrifugierens gewährleistet ist. Grundsätzlich gilt: je länger, desto besser, wobei die maximal mögliche Länge üblicherweise durch den Abstand zwischen Grundkörper und der Innenseite eines Deckels beschränkt wird, der beim Zentrifugieren auf den Zentrifugenrotor aufgesetzt wird. Geeignete Längen der Zinken liegen beispielsweise zwischen 1 und 6 cm, bevorzugt zwischen 2 und 5 cm und insbesondere bei 2 bis 4 cm. Die Länge ist dabei insbesondere auch abhängig von der Anzahl und dem Durchmesser der Schläuche, die von einem jeweiligen Zinken gehalten werden sollen, sowie dem Verlauf der Zinken in ihrer Längserstreckungsrichtung.
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In einem einfachen und bevorzugten Fall sind die Zinken in ihrer Längserstreckungsrichtung eben ausgebildet. Sie verlaufen also über ihre gesamte Länge mit einem einheitlichen Winkel in Bezug auf die Oberfläche des Grundkörpers. In einer alternativen Ausführung ändert sich der Winkel in Bezug auf die Grundkörper-Oberfläche über die Längserstreckungsrichtung des Zinkens. Die Winkeländerungen können dabei in Rundungen oder Abwinkelungen des Zinkens bestehen. Über ihre Längserstreckung gebogene oder abgewinkelte Zinken können zweckmäßig etwas länger als entsprechende plan verlaufende Zinken ausgebildet sein, damit erstere in ausreichender Höhe über den Grundkörper vorstehen. Der Verlauf der Zinken wird zweckmäßig so gewählt, dass zumindest der Bereich der freien Enden der Zinken gegenüber dem Innenrand des Grundkörpers um einen bestimmten Abstand nach außen versetzt liegt. Dieser durch die Beabstandung geschaffene Raum dient zur Aufnahme eines Schlauchabschnitts wenigstens eines Schlauches eines Probenbehälters, der mithilfe des erfindungsgemäßen Zentrifugenrotors zentrifugiert werden soll. Der Abstand wird daher zweckmäßig unter Berücksichtigung des Außendurchmessers der zu fixierenden Schläuche gewählt. Bevorzugt wird jeweils ein Schlauchabschnitt eines jeden Schlauches der im Zentrifugenrotor angeordneten Probenbehälter mithilfe des erfindungsgemäßen Haltekranzes gehalten, sodass alle Schläuche der Probenbehälter während des Zentrifugierens sicher am Haltekranz fixiert sind. „Fixieren“ bedeutet im Rahmen dieser Erfindung das lösbare Befestigen eines Schlauches oder Schlauchabschnitt am Haltekranz in der Weise, dass sich der Schlauch oder Schlauchabschnitt beim Zentrifugieren nicht vom Haltekranz löst.
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Konkret geschieht dies bevorzugt derart, dass ein am Haltekranz zu fixierender Schlauch vom Probenbehälter in Richtung auf den Haltekranz hin gezogen und um einen oder mehrere Zinken des Haltekranzes gelegt wird, sodass ein Abschnitt des Schlauches im Haltekranz, auf der Innenseite der Zinken, verläuft. Der Schlauchabschnitt wird zweckmäßig an den Zinken möglichst weit in Richtung auf den Grundkörper hin nach unten geschoben und dabei bevorzugt zwischen den Zinken und der Nabe des Zentrifugenrotors eingeklemmt oder verkeilt. Alternativ oder zusätzlich kann der Schlauchabschnitt auch zwischen zwei benachbarten Zinken fixiert werden. Um dies zu ermöglichen, wird der Abstand zwischen den benachbarten Zinken ebenfalls im Hinblick auf den Außendurchmesser der zu fixierenden Schläuche gewählt, und zwar derart, dass der Abstand im Wesentlichen dem Außendurchmesser des zu befestigenden Schlauches oder Schlauchabschnitts entspricht und der Schlauchabschnitt zwischen dem Zinkenpaar eingeklemmt oder verkeilt werden kann. „Einklemmen“ soll dabei bedeuten, dass der Schlauchabschnitt zwischen den benachbarten Zinken eingequetscht wird. Dies setzt voraus, dass der Abstand zwischen den Zinken maximal dem Außendurchmesser des zu fixierenden Schlauchabschnitts entspricht. „Verkeilen“ meint dagegen, dass ein Schlauchabschnitt aufgrund von Richtungsänderungen beim Verlegen entlang der Zinken sich nicht vom Haltekranz lösen kann. Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, dass der Abstand zwischen den Zinken nicht größer sein darf als der Außendurchmesser des zu fixierenden Schlauchabschnitts. Auch hier orientiert sich jedoch der Abstand zwischen den Zinken am Außendurchmesser des Schlauchabschnitts, da zu große Abstände ein sicheres Verkeilen erschweren. „Im Wesentlichen“ bedeutet daher, dass der minimale Abstand zwischen den Zinken höchstens 20 %, insbesondere höchstens 10 %, größer ist als der Außendurchmesser des zu fixierenden Schlauches. Dabei ist es grundsätzlich ausreichend, wenn der im Hinblick auf den Schlauch-Außendurchmesser gewählte Abstand nur punktuell oder bereichsweise in der Längserstreckungsrichtung der benachbarten Zinken vorhanden ist, während der Abstand in den übrigen Bereichen größer sein kann. Beispielsweise kann es zweckmäßig sein, den Abstand zwischen den benachbarten Zinken zu deren freien Enden hin zu vergrößern, um das Einschieben des Schlauchabschnitts zwischen die Zinken zu erleichtern. Der Klemmbereich mit dem auf den Schlauchdurchmesser angepassten Abstand zwischen den Zinken befindet sich zweckmäßig in einem näher zum Grundkörper liegenden Bereich, beispielsweise in einem unteren Drittel der Zinken, um ein Einklemmen nahe des Grundkörpers zu ermöglichen. Dass zum Abstand der benachbarten Zinken Ausgeführte gilt analog auch für den Abstand zwischen Zinken und Nabe.
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Grundsätzlich ist es ebenfalls möglich, verschiedene Schlauchabschnitte zwischen ein und demselben Zinkenpaar zu fixieren. Dabei kann es sich um unterschiedliche Schlauchabschnitte eines einzigen Schlauches eines Probenbehälters handeln, beispielsweise wenn dieser Schlauch sehr lang ist und zum sicheren Fixieren in verschiedenen Bereichen mehrfach am Haltekranz fixiert werden soll, oder um Schlauchabschnitte verschiedener Probenbehälter. Die Schlauchabschnitte werden dabei zweckmäßig übereinander liegend zwischen den Zinken eingeklemmt oder verkeilt. In diesem Falle ist es zweckmäßig, den Klemmbereich mit dem auf den Schlauchdurchmesser angepassten Zinkenabstand entweder bis zu der Höhe der Zinken auszubilden, bis zu der die Schläuche eingelegt werden, oder den Klemmabstand in einen Bereich unmittelbar oberhalb des obersten der Schlauchabschnitte zu legen.
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In analoger Weise wird auch bei der Auslegung des Abstandes der einzelnen Zinken bezüglich des Innenrandes des Grundkörpers vorgegangen. Wie bereits erwähnt, ist es grundsätzlich ausreichend, wenn der Abstand lediglich im Bereich des freien Endes des Zinkens vorhanden ist. In einer bevorzugten Variante der Erfindung sind die Zinken jedoch plan ausgebildet und stehen vom Außenrand des Grundkörpers senkrecht nach oben vor. Damit weist jeder Zinken über seine gesamte Länge einen gleich bleibenden seitlichen Abstand vom Innenrand des Grundkörpers auf. Unter der Annahme, dass der ringförmige Grundkörper eine einheitliche Ringbreite hat, was bevorzugt, jedoch nicht zwingend notwendig ist, ist der Abstand aller Zinken zum Innenrand des Grundkörpers gleich. Überhaupt sind symmetrische Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Haltekranzes im Hinblick auf die leichtere Herstell- und Handhabbarkeit generell bevorzugt. Wenn der Abstand des Innenrandes des Grundkörpers zum Außenumfang der Nabe des Rotorkörpers für den Antriebskopf gering ist, entspricht der Abstand des Zinkens zum Innenrand des Grundkörpers im Wesentlichen dem Abstand des Zinkens zur Nabe. Damit ein Schlauchabschnitt des Probenbehälter-Schlauches an der Nabe eingeklemmt werden kann, wird der Abstand desjenigen Bereiches des Zinkens, der mit dem Schlauchabschnitt in Kontakt kommt, zum Innenrand des Grundkörpers entsprechend etwas kleiner als der Außendurchmesser des Schlauchabschnitts ausgelegt, sodass nach dem Befestigen des Schlauches eines Probenbehälters am Haltekranz der in den Haltekranz geführte Schlauchabschnitt sicher eingeklemmt wird. Dabei sind bei der Bemaßung des Haltekranzes Toleranzen möglich, da einerseits die Zinken beim Einschieben eines Schlauchabschnittes gegebenenfalls etwas nach außen auffedern und zudem die Schläuche, die üblicherweise aus einem flexiblen Kunststoff bestehen, zusammengepresst werden können. Das zumindest teilweise Zurückstellen der Zinken und des Schlauches in ihre Ausgangsposition bzw. -form erhöht die Klemmwirkung und trägt damit zusätzlich zu einer sicheren Halterung der Schläuche bei.
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In einer weiteren möglichen Ausbildungsform des Haltekranzes verlaufen die Zinken ausgehend vom Grundkörper schräg nach außen und oben (von der Oberseite des Rotorkörpers weg). Bevorzugt erstrecken sie sich dabei in Radialrichtung vom Mittelpunkt des ringförmigen Grundkörpers weg. In einer Variante sind die Zinken dabei in ihrer Längserstreckungsrichtung plan. Der Abstand des Zinkens zum Innenrand des Grundkörpers nimmt damit mit zunehmendem Abstand vom Grundkörper zu. Der Winkel des Zinkens zur Auflagefläche des Grundkörpers weicht in diesem Fall bevorzugt relativ wenig von der Senkrechten (90°) ab und beträgt beispielsweise wenigstens 70°. Dabei wird immer der kleinste Winkel (also 70° statt 110°) in Bezug auf die Auflagefläche (die Ebene, in der der Grundkörper auf einem Untergrund aufliegt) angegeben, unabhängig davon, von welchem Bereich des Grundkörpers ausgehend sich die Zinken nach oben erstrecken, also beispielsweise unabhängig davon, ob die Zinken vom Innenrand oder vom Außenrand des Grundkörpers ausgehen. Die Schrägstellung der Zinken erleichtert das Einschieben der Schläuche und erlaubt zudem - eine ausreichende Höhe der Nabe vorausgesetzt - die Verwendung unterschiedlich dicker Schläuche, die abhängig von ihrem Außendurchmesser mehr oder weniger weit in Richtung auf den Grundkörper eingeschoben werden können, bis sie ausreichend sicher fixiert sind.
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In einer weiteren Ausbildungsform sind die Zinken entlang ihrer Längserstreckungsrichtung mehrfach, insbesondere zweifach, abgewinkelt, wobei unter einer Abwicklung, wie erwähnt, auch eine gerundete Umbiegung verstanden werden soll. Bevorzugt befindet sich die erste Abwicklung in dem Bereich, in dem der Zinken an den Grundkörper angrenzt. In dem an den Grundkörper angrenzenden Bereich des Zinkens verläuft diese zunächst schräg nach außen und oben. Dieser Fußbereich des Zinkens kann insbesondere dazu dienen, den gewünschten seitlichen Abstand des freien Endes des Zinkens zum Innenrand des Grundkörpers herzustellen. Mithilfe dieses Fußbereichs ist es beispielsweise auch möglich, einen vom Innenrand des Grundkörpers ausgehenden Zinken zu verwenden oder einen ausreichenden seitlichen Abstand zum Innenrand des Grundkörpers herzustellen, wenn ein ringförmiger Grundkörper geringer Breite verwendet wird. Der Winkel ist in diesem Fall vorzugsweise eher flach und beträgt beispielsweise zwischen 5 und 45° bezüglich der Auflagefläche des Grundkörpers. Der an den Fußbereich anschließende freie Endbereich des Zinkens verläuft dann nach einer weiteren Abwicklung bevorzugt parallel zur Rotationsachse oder in einem geringen Winkel von beispielsweise maximal 10° in Bezug auf die Rotationsachse (80° bezüglich der Auflagefläche des Grundkörpers) weiter nach außen und oben (vom Grundkörper weg). Die Fixierung des Schlauchabschnitts erfolgt in diesem Fall mittels des freien Endabschnitts des Zinkens.
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Die Ausgestaltung des Grundkörpers des Haltekranzes richtet sich, wie grundsätzlich bereits beschrieben, im Wesentlichen nach der Ausbildung des Zentrifugenrotors und insbesondere dessen Nabe. Anzahl und Ausgestaltung der Zinken werden dagegen im Wesentlichen von der Art der Probenbehälter und insbesondere der von diesen ausgehenden Schläuche bestimmt. So wird beispielsweise die Anzahl der Zinken zweckmäßig anhand der Anzahl der Schläuche gewählt, die von dem Haltekranz fixiert werden sollen. Handelt es sich bei dem Zentrifugenrotor beispielsweise um einen solchen, in dem lediglich zwei gegenüberliegende Probenaufnahmen ausgebildet sind, die jeweils einen Probenbehälter aufnehmen können und weist jeder der Probenbehälter einen Schlauch auf, so sind prinzipiell zwei Zinken ausreichend, um diese Schläuche zu fixieren. Dazu wird jeder der Schläuche vom Probenbehälter zu einem der Zinken gezogen, um diesen herum geführt und zwischen dem Zinken und der Nabe des Zentrifugenrotors eingeklemmt. Die Zinken befinden sich dabei zweckmäßig auf gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers, der so auf der Oberseite des Rotorkörpers ausgerichtet wird, dass die Zinken benachbart zu den Probenaufnahmen für die Probenbehälter zu liegen kommen. Bevorzugt ist es jedoch, für die Halterung eines Schlauches zwei benachbarte Zinken zu verwenden, die so zueinander beabstandet sind, dass ein Abschnitt des Schlauches zwischen den Zinken hindurchgeführt werden kann. Zusätzlich kann der Schlauchabschnitt, wie beschrieben, um einen der Zinken herumgeführt und zwischen der Innenseite des Zinkens und der Nabe eingeklemmt werden. Dabei spielt es prinzipiell keine Rolle, ob der Schlauchabschnitt zuerst von außen um einen der Zinken herum in das Innere des Haltekranzes und anschließend zwischen den benachbarten Zinken hindurch wieder nach außen geführt wird oder umgekehrt zunächst zwischen den benachbarten Zinken hindurch nach innen und anschließend um einen der Zinken herum wieder nach außen. Die bevorzugte Variante der vorstehend beschriebenen Ausführungsform mit lediglich zwei Probenbehältern verwendet also zwei Paare von Zinken und somit insgesamt vier Zinken. Insofern ist die bevorzugte minimale Anzahl der Zinken im erfindungsgemäßen Haltekranz vier. Mit zunehmender Anzahl der Probenbehälter erhöht sich die Gesamtzahl der Zinken bevorzugt um jeweils zwei. Weist ein Probenbehälter viele Schläuche auf oder werden in einer Halterung mehrere Probenbehälter gemeinsam zum Zentrifugieren angeordnet, was ebenfalls zu einer Erhöhung der Anzahl der Schläuche führt, können einer Halterung auch mehrere Paare von Zinken im Haltekranz zugeordnet werden. Alternativ ist es möglich, wie bereits beschrieben, mehrere Schläuche an einem Paar Zinken zu fixieren, indem Schlauchabschnitte verschiedener Schläuche übereinander zwischen den Zinken hindurchgeführt werden. Bevorzugt weist ein erfindungsgemäßer Haltekranz zwischen 4 und 24, besonders bevorzugt zwischen 4 und 20, insbesondere zwischen 8 und 18 und ganz besonders zwischen 12 und 18 Zinken auf. Diese werden so auf dem Grundkörper verteilt, dass sie möglichst nah an der zugehörigen Halterung des Zentrifugenrotors zu liegen kommen, und sind insbesondere gleichmäßig über den Umfang des Grundkörpers verteilt, wobei sich die gleichmäßige Verteilung sowohl auf die einzelnen Zinken als auch auf Gruppen, insbesondere Paare, von Zinken beziehen kann. Im zuvor beschriebenen Beispiel mit zweimal zwei Zinken sind die beiden Paare von Zinken gegenüberliegend auf dem Grundkörper angeordnet - und damit gleichmäßig verteilt.
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Der erfindungsgemäße Haltekranz kann grundsätzlich aus jedem Material hergestellt werden, das geeignet ist, den Belastungen während des Zentrifugierens und beim Befestigen und Entfernen der Schläuche standzuhalten. In einer bevorzugten Variante der Erfindung besteht der Haltekranz aus Metall wie Aluminium oder Stahl, insbesondere Federstahl. Der Haltekranz ist bevorzugt einstückig ausgebildet, also ohne dass Einzelteile zum fertigen Haltekranz zusammengesetzt werden. Eine mögliche Herstellungsmethode ist beispielsweise der 3-D-Druck. Besteht der Haltekranz jedoch aus einem Metall, ist es bevorzugt, ihn aus einem Metallblech herzustellen, wobei zunächst eine Vorform aus dem Metallblech herausgetrennt wird, beispielsweise durch Ausstanzen oder Heraustrennen mit einem Laser. Anschließend wird die Vorform dann durch Umformen zum fertigen Haltekranz umgebildet, wobei das Umformen insbesondere das Herausbiegen der Zinken aus der Ebene der Vorform umfasst. In der Vorform können die Zinken dabei entweder vom Außenrand des Grundkörpers nach außen verlaufen oder, wenn der Innendurchmesser der Mittelöffnung groß genug ist, auch vom Innenrand des Grundkörpers nach innen. In letzterem Fall werden die Zinken dann schräg nach außen verlaufend umgebogen, um den seitlichen Abstand zumindest des Bereiches der freien Enden der Zinken zum Innenrand realisieren zu können. Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine kammartige Vorform aus einem Metallblech herauszutrennen und diese dann zu einem Ring zu schließen. Die Stoßkanten können beispielsweise miteinander verschweißt werden. Dabei können die Seitenränder der Vorform schräg verlaufen, sodass die Länge der Vorform vom Bereich des dem Grundkörper entsprechenden durchgängigen Streifens zu den Spitzen der Zinken hin zunimmt. Nach dem Ringschluss ergibt sich dadurch ein Haltekranz, dessen Durchmesser im Bereich des Grundkörpers geringer ist als im Bereich der Zinken. Falls gewünscht, können die Zinken anschließend zusätzlich gebogen werden, um ihnen eine der vorstehend beschriebenen Formen zu geben, beispielsweise mit parallel zur Rotationsachse verlaufenden freien Enden. In einer anderen Variante verlaufen die Seitenkanten der Vorform senkrecht zu deren Längserstreckungsrichtung. In diesem Fall werden die Zinken nach dem Ringschluss dann nach außen umgebogen, um den gewünschten Abstand zum Innenrand des Grundkörpers herzustellen. Alternativ kann der Haltekranz auch aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt sein, beispielsweise mittels Spritzguss.
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In aller Regel reicht das Fixieren von Schlauchabschnitten zur Befestigung der Schläuche der Probenbehälter am Haltekranz ohne weiteres dafür aus, dass sich die Schläuche während eines Zentrifugationsvorgangs nicht vom Haltekranz lösen. Für eine zusätzliche Sicherung der Schläuche am Haltekranz kann erfindungsgemäß jedoch noch ein Sicherungskranz verwendet werden. Der Sicherungskranz wird auf dem Haltekranz angeordnet, nachdem die Schläuche am Haltekranz fixiert worden sind. Der Sicherungskranz weist einen eine Mittelöffnung einschließenden ringförmigen Grundkörper und von diesem ausgehende, sich radial nach außen erstreckende Zinken auf. Grundsätzlich entspricht der Sicherungskranz damit der vorstehend beschriebenen, aus einem Metallblech hergestellten Vorform des Haltekranzes. Beim Aufsetzen auf den Haltekranz wird der Sicherungskranz dabei gegenüber dem Haltekranz verdreht, sodass seine Zinken in Zwischenräumen zwischen benachbarten Zinken des Haltekranzes zu liegen kommen. Die Anzahl der Zinken des Sicherungskranzes muss dabei nicht mit derjenigen des Haltekranzes übereinstimmen, sondern kann auch geringer sein. Der Sicherungskranz liegt damit wie ein Deckel auf dem Haltekranz und den an diesem fixierten Schläuchen auf und drückt durch sein Gewicht die Schläuche in Richtung auf den Grundkörper des Haltekranzes nach unten. Da der Sicherungskranz wie Haltekranz und Schläuche nahe an der Rotationsachse gelagert und zusätzlich mit dem Haltekranz verzahnt ist, besteht nicht die Gefahr, dass er während des Zentrifugierens weggeschleudert wird. Falls gewünscht, kann jedoch selbstverständlich eine zusätzliche Sicherung vorgesehen werden. Eine Kombination von Haltekranz und Sicherungskranz bildet eine erfindungsgemäße Haltekranzanordnung.
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Der Haltekranz kann fest oder lösbar mit dem Zentrifugenrotor verbunden sein. Zur Befestigung kann jede geeignete Befestigungsmethode verwendet werden. Beispielsweise eignen sich das Verschweißen, Verlöteten, Verkleben o. ä. Als Beispiele lösbarer Verbindungen können Verschraubungen oder die Befestigung mit anderen lösbaren Fixiermitteln, lösbare Schnapp- oder Rastverbindungen usw. genannt werden. In der Regel reicht es jedoch aus, den Haltekranz lediglich lose auf die Oberfläche des Rotorkörpers aufzusetzen. Dabei können, wie auch bei Verwendung der genannten Befestigungsmethoden, Ausrichtungsmittel wie Zentriervorsprünge o. ä. zum Einsatz kommen, um den Haltekranz in der gewünschten Position auf dem Rotorkörper auszurichten. Die Ausrichtungsmittel können außerdem dazu beitragen, ein Verschieben des Haltekranzes während des Zentrifugierens zu unterbinden. Das Fixieren der Schlauchabschnitte zwischen den Zinken des Haltekranzes und der Nabe des Rotorkörpers hält jedoch nicht nur die Schläuche, sondern auch den Haltekranz gegenüber dem Rotorkörper in Position, sodass in der Regel keine weiteren Befestigungsschritte notwendig sind. Da der Haltekranz in der Nähe der Rotationsachse angeordnet ist, also in einem Bereich, in dem die Zentrifugalkräfte nur gering sind, wirken sowohl auf den Haltekranz als auch auf die an diesem fixierten Schläuche nur geringe Kräfte ein. Dies trägt ebenfalls wesentlich dazu bei, dass sich die Lage der beschriebenen Komponenten während des Zentrifugierens nicht oder nur sehr geringfügig verändert.
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Entsprechend ermöglichen es der erfindungsgemäße Zentrifugenrotor und der in diesem verwendete Haltekranz, Probenbehälter mit nach außen überstehenden Schläuchen zu zentrifugieren, ohne dass hierfür besondere Maßnahmen wie ein Abtrennen der Schläuche getroffen werden müssen. Probenbehälter, die mithilfe des erfindungsgemäßen Zentrifugenrotors bzw. einer diesen Zentrifugenrotor umfassenden Zentrifuge zentrifugiert werden können, schließen insbesondere die Folgenden ein: eine mit einem Deckel verschließbaren Flasche, wobei der wenigstens eine Schlauch durch eine Öffnung im Deckel geführt ist; einen Folienbeutel, in dem ein Ende des wenigstens einen Schlauches abgedichtet, insbesondere eingeklebt oder eingeschweißt, ist; eine Anordnung von mehreren Folienbeuteln, in denen jeweils ein Ende wenigstens eines Schlauches abgedichtet, insbesondere eingeklebt oder eingeschweißt, ist, wobei die anderen Enden der Schläuche untereinander verbunden sind. Insbesondere können diejenigen Probenbehältersysteme zentrifugiert werden, die in der deutschen Patentanmeldung Nr.
102018001675.8 sowie der internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/IB2019/051639 beschrieben sind. Auf diese beiden Patentanmeldungen wird hiermit ausdrücklich Bezug genommen und ihr Inhalt in diese Anmeldung aufgenommen. Die beschriebenen Beutelsysteme können mitsamt dem verzweigten Schlauchverbund zentrifugiert werden. Unter Umständen muss lediglich der gemeinsame Zuleitungsschlauch, der zum Anschluss des Beutelsystems an einen Gärbehälter, Bioreaktor o. ä. dient, gekürzt werden. Eine Separierung der einzelnen Beutel des Beutelsystems ist dagegen nicht erforderlich. Die einzelnen Beutel werden wie auch sonst für die separierten Beutel üblich entweder jeweils für sich oder zu mehreren in die Probenaufnahmen des erfindungsgemäßen Zentrifugenrotors gestellt. Die aus den Probenaufnahmen nach oben herausragenden und noch miteinander verbundenen Schläuche werden zum Haltekranz geführt und dort, wie vorstehend bereits beschrieben, mittels der Zinken des Haltekranzes fixiert. Dies geschieht bevorzugt im Bereich der Verzweigungsstellen wie zum Beispiel T- oder Y-Verbindungsstücken, die zweckmäßig so zwischen benachbarte Zinken gelegt werden, dass ihr Stamm zwischen den Zinken zu liegen kommt und die abgezweigten Seitenteile auf den Innenseiten der Zinken. Nach Abschluss des Zentrifugationsvorgangs kann das Beutelsystem insgesamt wieder entnommen und der weiteren Bearbeitung zugeführt werden. Ein erneutes Verbinden der Einzelbeutel zu einem Beutelsystem ist, anders als im Stand der Technik, nicht mehr erforderlich. Mithilfe der Erfindung können also sowohl das Separieren der Einzelbeutel aus dem Beutelsystem als auch das erneute Zusammensetzen der separierten Beutel zu einem Beutelsystem eingespart werden. Dies bedeutet eine erhebliche Zeit- und Kostenersparnis.
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Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Die Zeichnungen sind rein schematisch und dienen der Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, ohne dass die Erfindung auf diese Beispiele beschränkt wäre. In den Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei nicht immer alle Teile mit einem Bezugszeichen bezeichnet sind. Im Einzelnen zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Haltekranzes;
- 2 eine Vorstufe eines Haltekranzes ähnlich demjenigen der 1, die ebenfalls als Sicherungskranz zusammen mit einem Haltekranz verwendet werden kann;
- 3 eine erfindungsgemäße Haltekranzanordnung aus dem Haltekranz gemäß 1 und einem Sicherungskranz;
- 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Haltekranzes;
- 5 eine Schnittansicht entlang der Linie X-X in 4 mit einer ersten Anordnung der Zinken;
- 6 eine Schnittansicht entlang der Linie X-X in 4 mit einer zweiten Anordnung der Zinken;
- 7 eine Vorstufe des Haltekranzes gemäß 4 in Draufsicht;
- 8 eine perspektivische Ansicht einer Zentrifuge zur Verwendung in der Erfindung;
- 9 eine Seitenansicht eines Probenbehälters in Form einer Zentrifugenflasche mit Schlauchdeckel;
- 10 eine Seitenansicht eines weiteren Probenbehälters in Form eines Folienbeutels mit Schlauchanschlüssen;
- 11 einen Bioreaktor mit einem daran über einen verzweigten Schlauchverbund angeschlossenen Beutelsystem mit mehreren Folienbeuteln;
- 12 einen Zentrifugenrotor des Standes der Technik in Form eines Ausschwingrotors in perspektivischer Darstellung;
- 13 einen erfindungsgemäßen Zentrifugenrotor entsprechend dem Zentrifugenrotor gemäß 12 mit darauf angeordnetem Haltekranz;
- 14 einen erfindungsgemäßen Zentrifugenrotor in Form eines Festwinkelrotors mit Haltekranz und Rotordeckel in gesprengter Darstellung;
- 15 ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Zentrifugenrotors in Form eines Ausschwingrotors mit einem darin angeordneten Beutelsystem in Draufsicht auf seine Oberseite;
- 16 eine perspektivische Teil-Schnittansicht entlang der Linie Y-Y in 15;
- 17 eine Teil-Draufsicht auf den Bereich zwischen Zinken und Nabe eines erfindungsgemäßen Zentrifugenrotors mit am Haltekranz fixierten Schläuchen;
- 18 eine weitere Teil-Draufsicht auf einen 18 entsprechenden Ausschnitt und
- 19 eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß 16, wobei die Schläuche weggelassen sind.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Haltekranzes 8 in perspektivischer Darstellung. Der Haltekranz 8 besteht bevorzugt aus einem Metall, insbesondere Aluminium oder Stahl, insbesondere Federstahl, oder einem Kunststoff. Er weist einen kreisringförmigen Grundkörper 81 auf, der eben ausgebildet ist und mit seiner nicht sichtbaren Unterseite in einer Ebene P verläuft, welcher die Auflagefläche des Grundkörpers bildet. Der Grundkörper 81 weist einen Innenrand 83 auf, welcher eine kreisförmige Mittelöffnung 80 umgibt. Vom Außenrand 84 erstrecken sich gleichmäßig um den Außenumfang verteilt eine Vielzahl von Zinken 82, hier 18 Zinken, weg. Alle Zinken 82 sind gleichartig ausgebildet, d. h., sie besitzen die gleiche Form und die gleichen Abmessungen. Im Bereich ihrer jeweiligen Verbindung mit dem Grundkörper 81 weisen die Zinken 82 eine Abwinkelung K1 auf. Diese besitzt hier die Form einer gerundeten Umbiegung, welche so ausgeführt ist, dass die an die Abwinkelung K1 anschließenden abgewinkelten Bereiche 821 der Zinken 82 vom Grundkörper 81 aus gesehen nach außen und oben verlaufen. Der Winkel α, mit dem der abgewinkelte Bereich 821 eines jeden Zinkens 82 bezüglich der Ebene P verläuft, beträgt im gezeigten Beispiel etwa 75°. Der Verlauf des abgewinkelten Bereiches und der Winkel α bezüglich der Auflagefläche P sind beispielhaft im rechten Bereich der 1 für einen der Zinken 82 seitlich versetzt zu diesem eingezeichnet. Der Winkel α ist für alle Zinken 82 entlang des Umfangs des Grundkörpers 81 als der kleinste Winkel bezüglich der Ebene P definiert und entspricht jeweils etwa 75°. Im Bereich seines freien Endes 820 weist jeder der Zinken 82 einen Abstand A zum Innenrand 83 des Grundkörpers 81 auf. Insgesamt kann man damit den Haltekranz 8 als kronenförmig beschreiben.
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2 zeigt die Draufsicht auf eine mögliche Vorstufe eines Haltekranzes 8. Im Unterschied zum fertigen Haltekranz gemäß 1 besitzt die Vorstufe gemäß 2 sechzehn statt achtzehn Zinken. Entsprechend würde diese Vorstufe zu einem Haltekranz mit sechzehn gleichmäßig um den Außenumfang des Grundkörpers verteilten Zinken führen. Umgekehrt müsste man eine Vorstufe mit achtzehn gleichmäßig entlang des Außenrandes 804 des Grundkörpers 801 verteilt angeordneten Zinken 802 verwenden, um zu dem in 1 dargestellten Haltekranz 8 zu gelangen. Abgesehen von der unterschiedlichen Zinkenzahl gibt es keine grundsätzlichen Unterschiede zwischen den Vorformen mit sechzehn und achtzehn Zinken, sodass das nachfolgend für eine Vorform mit sechzehn Zinken Dargelegte gleichermaßen für eine Vorform mit achtzehn oder einer beliebigen anderen Anzahl Zinken gilt. Die Vorstufe 800 weist wie der fertige Haltekranz 8 einen kreisringförmigen, ebenen Grundkörper 801 auf. Sein Innenrand 803 umgibt eine kreisförmige Mittelöffnung 805. Von seinem Außenrand 804 erstrecken sich gleichmäßig um den Außenumfang verteilt gleichartig ausgebildete Zinken 802. Sie verlaufen in Radialrichtung mit einer Länge L strahlenförmig nach außen und liegen in derselben Ebene wie der Grundkörper 801. Insgesamt kann die Vorstufe 800 daher als ebener Strahlenkranz beschrieben werden. Die Breite B (Erstreckung senkrecht zur Länge L) variiert in der Längserstreckungsrichtung der Zinken 802. Bei allen Zinken 802 nimmt die Breite ausgehend vom Außenrand 804 nach außen zunächst leicht zu und erreicht im ersten Drittel der Gesamtlänge L ein Breitenmaximum Bmax. Anschließend nimmt die Breite B zu den freien Enden 806 der Zinken hin allmählich kontinuierlich ab, sodass die Breite des freien Endes in etwa wieder derjenigen im Anschlussbereich eines jeden Zinken 802 an den Außenrand 804 des Grundkörpers 801 entspricht. Der Abstand D zwischen den Zinken 82 variiert entsprechend mit der Entfernung vom Außenrand 84 des Grundkörpers 81. Die Vorstufe 800 wird bevorzugt durch Ausstanzen oder Heraustrennen, beispielsweise mithilfe eines Lasers, aus einem Metallblech hergestellt. Der fertige Haltekranz 8 wird anschließend durch Umbiegen der Zinken aus der Ebene des Metallblechs heraus hergestellt.
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3 zeigt eine erfindungsgemäße Haltekranzanordnung 9 in Draufsicht. Die Haltekranzanordnung besteht aus einem Haltekranz 8 sowie einem Sicherungskranz 800. Im gezeigten Beispiel entspricht der Haltekranz 8 demjenigen, der in 1 gezeigt ist. Auf diesen ist der Sicherungskranz 800 aufgelegt. Bei letzterem handelt es sich um eine Vorstufe für den Haltekranz 8, ähnlich derjenigen, wie sie in Zusammenhang mit 2 beschrieben wurde, nun aber mit achtzehn Zinken 802. Aus einem derartigen Sicherungskranz kann also durch Umbiegen der Zinken 802 nach oben ein Haltekranz gemäß 1 erhalten werden. Der Sicherungskranz 800 wird so gegenüber dem Haltekranz 8 verdreht aufgesetzt, dass seine Zinken in den Zwischenräumen 822 des Haltekranzes 8 zu liegen kommen. Er dient dazu, die am Haltekranz 8 fixierten Schläuche eines Probenbehälters (hier nicht dargestellt) nach unten zu drücken und auf diese Weise noch sicherer zu verhindern, dass sich die Schläuche während des Zentrifugierens vom Haltekranz 8 ablösen.
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4 zeigt ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Haltekranzes 8 in einer Draufsicht. Der Haltekranz 8 weist erneut einen kreisringförmigen Grundkörper 81 auf, dessen Innenrand 83 eine kreisförmige Mittelöffnung 80 umgibt. Vom Grundkörper 81 aus erstrecken sich im gezeigten Beispiel vierzehn gleichmäßig verteilte und gleichartig ausgebildete Zinken 82 nach außen und oben weg. Die Zinken 82 haben eine im Wesentlichen über ihre gesamte Länge L gleichmäßige Breite B. Lediglich im Bereich ihrer freien Enden 820 sind sie angeschrägt, sodass sich der Abstand D in diesem Bereich zusätzlich aufweitet, was ein Einschieben der hier nicht gezeigten Schläuche eines Probenbehälters erleichtert.
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5 und 6 sind Querschnitte entlang der Linie X-X in 4 und zeigen unterschiedliche Ausgestaltungen des Haltekranzes 8. Im Beispiel der 5 weitet sich der Durchmesser des Haltekranzes 8 gleichmäßig von unten (der Auflagefläche P des Grundkörpers 81) nach oben (den freien Enden 820 der Zinken 82) hin auf. Der Winkel α zwischen der Auflagefläche P und der Längserstreckungsrichtung der Zinken 82 liegt bevorzugt erneut in einem Bereich zwischen 70 und 90° und beträgt hier konkret etwa 75°. Wie groß der Winkel im Einzelfall gewählt wird, hängt insbesondere auch vom Außendurchmesser der Schläuche der Probenbehälter ab, die an dem Haltekranz 8 fixiert werden sollen. Er wird zweckmäßig so gewählt, dass der Abstand A der Zinken 82 zumindest im Bereich ihrer freien Enden 820 im Wesentlichen dem Außendurchmesser der Schläuche entspricht.
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6 zeigt eine andere Variante der Ausgestaltung der Zinken 82 im Haltekranz der 4. Im Längsverlauf der Zinken sind jeweils zwei Abwinkelungen K1 und K2 vorgesehen. Die benachbart zum Grundkörper 81 liegende Abwinkelung K1 werden die Zinken zunächst um einen Winkel α nach außen umgebogen. Der Winkel α beträgt hier etwa 60°. Mit der zweiten Abwinkelung K2 werden die Zinken dann wieder so zum Inneren des Haltekranzes zurück gebogen, dass sie im Wesentlichen parallel zur Mittelachse M des Haltekranzes verlaufen, welche nach dem Aufsetzen des Haltekranzes auf die Oberseite eines Zentrifugenrotors üblicherweise mit der Rotationsachse R des Zentrifugenrotors zusammenfällt. Der Winkel β bezüglich der Auflagefläche P des Haltekranzes beträgt entsprechend 90°. Die Winkel sind hier der besseren Übersichtlichkeit halber in Bezug auf eine parallel verschobene Ebene P' dargestellt. Auch in dieser Weise kann ein Abstand A zur Aufnahme eines Schlauches eines Probenbehälters zwischen den freien Enden 820 der Zinken 82 und dem Innenrand 83 des Grundkörpers 81 hergestellt werden.
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7 zeigt eine Vorstufe 800, wie sie zur Herstellung eines Haltekranzes 8 gemäß 4 verwendet werden kann. Die Vorstufe 800 wird erneut bevorzugt aus einem Metallblech durch Heraustrennen, beispielsweise durch Stanzen oder Lasern, hergestellt. Die Vorstufe 800 besitzt im Wesentlichen die Form eines Kamms mit einem Streifen 801, der dem späteren Grundkörper entspricht, und sich in der gleichen Ebene senkrecht dazu erstreckenden Zinken 802. Die stirnseitigen Enden 807 des Streifens 801 verlaufen schräg in der Weise, dass die untere Kante 808 eine etwas geringere Länge als die Kante 809 hat, von der die Zinken 802 ausgehen. Schließt man den Streifen 801 zu einem Ring zusammen, sodass die Kanten 807 aneinander stoßen, ergibt sich ein Haltekranz, wie er in 5 dargestellt ist. Sein Durchmesser ist im Bereich der unteren Kante 808 am kleinsten und nimmt in Richtung auf die freien Enden 820 der Zinken hin kontinuierlich zu. Durch anschließendes Umbiegen der Zinken lässt sich ein Haltekranz entsprechend 6 herstellen. Dies gelingt auch aus einer Vorstufe 800, bei der die Stoßkanten 807 nicht schräg, sondern senkrecht zu den Kanten 808 und 809 verlaufen.
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8 zeigt den Grundaufbau einer erfindungsgemäßen Zentrifuge, bei der es sich vorzugsweise um eine Laborzentrifuge handelt. Im konkreten Beispiel handelt es sich um eine Standzentrifuge, die sich aufgrund ihrer Größe auch zum Zentrifugieren großer Probenbehälter eignet. Die Erfindung bezieht sich jedoch auch auf andere Arten von Zentrifugen wie beispielsweise Tischzentrifugen. Die Zentrifuge 5 weist innerhalb ihres Gehäuses 50 einen Hohlraum 51 auf, bei dem es sich um eine Rotorkammer zur Aufnahme eines Zentrifugenrotors handelt. Der Zentrifugenrotor wird auf einen in die Rotorkammer vorstehenden Antriebskopf 4 aufgesetzt und mit diesem drehfest verbunden. Der Antriebskopf 4 wird über eine mit einem in der gezeigten Darstellung nicht sichtbaren Motor gekoppelte Antriebswelle in Rotation versetzt. Dadurch rotieren auch der Zentrifugenrotor und die in diesem aufgenommenen Probenbehälter, wodurch die in den Probenbehältern enthaltenen Proben unter Einwirkung der Zentrifugalkraft entsprechend der Dichte in ihre Bestandteile aufgetrennt werden. Die Rotorkammer 51 kann mit einem Deckel 52 verschlossen werden.
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Beispiele von Probenbehältern 7, die im Rahmen der Erfindung bearbeitet werden können, sind in 9 bis 11 dargestellt. 9 zeigt einen Probenbehälter 7 am Beispiel einer Zentrifugenflasche. Eine Wandung 70, die üblicherweise aus Kunststoff besteht, umschließt einen Probenaufnahmeraum 71, in welchem die zu trennende Probe aufgenommen werden kann. Der Probenaufnahmeraum 71 ist über eine Öffnung im Hals der Flasche zugänglich. im gezeigten Beispiel ist die Öffnung mit einem Schraubdeckel 73 verschlossen, der auf ein nicht sichtbares Gewinde am Flaschenhals aufgeschraubt ist. Durch eine Öffnung im Deckel 73 ist ein Schlauch 72 hindurchgeführt und mündet in den Probenaufnahmeraum 71 der Flasche ein. Über den Schlauch 72 kann Probe in die Flasche 74 eingefüllt werden.
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10 zeigt ein weiteres Beispiel eines Probenbehälters 7 zur Verwendung im Rahmen der Erfindung. Es handelt sich um einen Folienbeutel 75. Dessen Wandung 70 wird aus zwei deckungsgleichen Kunststofffolien gebildet, deren in der Figur oberer Bereich im Wesentlichen rechteckig geformt und deren unterer Bereich gerundet ist. Im Bereich ihrer Außenränder sind die beiden Folien entlang einer umlaufenden Naht 700 miteinander verschweißt und schließen zwischen sich den Probenaufnahmeraum 71 ein. Im oberen Bereich des Folienbeutels 75 ist im Bereich der Naht 700 zwischen den beiden Folien ein Anschlussstück mit zwei Schlauchanschlüssen 723, 723' flüssigkeitsdicht eingeschweißt. An beide Schlauchanschlüsse 723, 723' sind Schläuche 72, 72' angeschlossen. Schlauch 72, der hier mit einer Schlauchklemme K verschlossen ist, dient zum Befüllen des Folienbeutels 75 mit Probe, hier in Form einer Suspension S. Der Füllstand der noch nicht bearbeiteten Probe ist durch die mit einem Dreieck versehene, quer verlaufende Linie gekennzeichnet. Der zweite Schlauch 72' dient der späteren Entnahme des Überstandes nach dem Zentrifugieren und ist an seinem vom Schlauchanschluss 723' entfernt gelegenen Ende mit einem verschlossenen Anschlussstück 724 versehen. Über das verschlossene Anschlussstück 724 kann der Folienbeutel 75 zur Weiterbearbeitung mit anderen Behältnissen verbunden werden, wobei zweckmäßig durch das Verbinden der Verschluss im Anschlussstück geöffnet wird. Beispielsweise weist das Anschlussstück 724 eine Membran auf, die beim Verbinden durchstochen wird.
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In
11 ist ein Beutelsystem dargestellt, das im gezeigten Beispiel vier Folienbeutel
75 aufweist, die grundsätzlich denjenigen der
10 entsprechen. Sie weisen je zwei Schlauchanschlüsse auf, wobei jeweils an einen ersten Schlauchanschluss
723A-723D ein Schlauch
72A-72D zum Befüllen der Folienbeutel und an einen zweiten Schlauchanschluss
723' jeweils ein Schlauch
72' für die Entnahme angeschlossen ist. Die Schläuche
72A-72D sind in mehreren Stufen paarweise so miteinander verbunden, dass sie über Verbindungsschläuche
72E,
72F schließlich zu einem einzigen Schlauch
72G zusammengeführt sind. Das Zusammenführen der Schläuche an den Verbindungsstellen erfolgt zweckmäßig mithilfe von Verbindungsstücken
77, welche beispielsweise als T- oder, wie hier gezeigt, Y-Verbindungsstücke ausgebildet sein können. Die untereinander verbundenen Schläuche
72A bis
72G werden nachfolgend als verzweigter Schlauchverbund
76 bezeichnet. Der Schlauch
72G ist im gezeigten Beispiel an einen herkömmlichen Bioreaktor B angeschlossen. Nach erfolgter Umsetzung soll die im Bioreaktor befindliche Zellsuspension S in die einzelnen Folienbeutel
75 überführt werden. Dies ist mit der gezeigten Anordnung schnell und einfach unter Aufrechterhaltung steriler Bedingungen möglich. Für eine genauere Beschreibung des Befüllungsvorgangs sowie weitere Details zu dem Beutelsystem und den einzelnen Folienbeuteln sei nochmals auf die deutsche Patentanmeldung Nr.
102018001675.8 sowie die internationale Patentanmeldung Nr. PCT/IB2019/051639 verwiesen. Zum Trennen der Zellen von der Flüssigkeit sollen die Folienbeutel
75 mit der darin enthaltenen Probe zentrifugiert werden. Dazu wird das Beutelsystem zunächst vom Bioreaktor B getrennt. Dies geschieht nach Schließen der Schlauchklemmen K beispielsweise durch Kappen des Schlauches
72G, was durch die beiden mit 78 gekennzeichneten Querstriche im Bereich dieses Schlauches gekennzeichnet werden soll. Das neue Ende des so gekürzten Schlauches
72G wird mittels eines geeigneten Schlauchverschlusses, bevorzugt eines verschlossenen Anschlussstücks, verschlossen. Das nun vom Bioreaktor B getrennte Beutelsystem wird anschließend in die Probenbehälter eines Zentrifugenrotors zum Zentrifugieren überführt.
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13 bis 15 zeigen Beispiele von erfindungsgemäßen Zentrifugenrotoren 1, die zum Zentrifugieren der vorstehend beschriebenen Probenbehälter verwendet werden können. Geeignete Zentrifugenrotoren entsprechen grundsätzlich den Zentrifugenrotoren, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Sie unterscheiden sich von diesen prinzipiell lediglich durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Haltekranzes oder einer erfindungsgemäßen Haltekranzanordnung. Um diesen Unterschied zu veranschaulichen, soll zunächst unter Bezugnahme auf 12 ein herkömmlicher Zentrifugenrotor am Beispiel eines Ausschwingrotors 1A beschrieben werden. Der Ausschwingrotor 1 A weist einen Rotorkörper 2 mit einem Zentralkörper 20 auf, der im Wesentlichen die Form einer Hülse besitzt. Von dem Zentralkörper 20 aus verlaufen im gezeigten Beispiel acht Haltearme 21 radial nach außen. Von deren äußeren Enden 210 erstrecken sich beidseitig Halterungen 60 in Form von Haltezapfen. An den Haltezapfen können Zentrifugenbecher 61 um eine durch die Längsachse gegenüberliegender Haltezapfen hindurchgehende Schwenkachse schwenkbar gelagert werden. Die Zentrifugenbecher 61 weisen dafür an gegenüberliegenden Außenseiten Vorsprünge 611 auf, die jeweils einen Aufnahmehohlraum 612 für einen Haltezapfen 60 definieren. 12 zeigt insgesamt acht Zentrifugenbecher 61, von denen sieben bereits an den Halterungen 60 befestigt sind. Der im Bild ganz links angeordnete Zentrifugenbecher 61 ist zur Veranschaulichung des Schwenkvorgangs im ausgeschwenkten Zustand dargestellt, der eigentlich nur während des Zentrifugierens eingenommen wird. Die übrigen sieben aufgehängten Zentrifugenbecher zeigen diese im Ruhezustand, in Richtung der Schwerkraft nach unten hängen. Der achte, im Bild rechts unten dargestellte Zentrifugenbecher 61 ist noch nicht am Zentrifugenrotor 1 befestigt. Halterungen 60 und Zentrifugenbecher 61 bilden gemeinsam die Probenaufnahme 6 des Ausschwingrotors 1A. Die zu zentrifugierenden Probenbehälter 7 werden in die an den Halterungen 60 hängenden Zentrifugenbecher 61 eingestellt. Gegebenenfalls kann zuvor noch ein hier nicht dargestellter Adapter im Inneren 610 des jeweiligen Zentrifugenbechers 61 angeordnet werden. Derartige Adapter dienen in an sich bekannter Weise der Stabilisierung und zum Schutz des Probenbehälters im Zentrifugenbecher. Im gezeigten Beispiel weist das Innere 610 der Zentrifugenbecher 61 einen ovalen Querschnitt auf. Entsprechend eignen sich die Zentrifugenbecher zur Aufnahme von Probenbehältern mit ovaler Form, sind hier aber insbesondere zur Aufnahme von Folienbeuteln ausgebildet, wie sie beispielhaft in 10 und 11 dargestellt sind.
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Vor dem Durchführen eines Zentrifugationsvorgangs wird der Zentrifugenrotor 1 zunächst in der Rotorkammer 51 einer Zentrifuge, wie beispielsweise der in 8 gezeigten, platziert und mit dem Antriebskopf 4 gekoppelt. Diejenige Seite des Zentrifugenrotors, von der der Antriebskopf 4 in den Zentrifugenrotor eingeschoben wird, wird nachfolgend als Einschubseite E bezeichnet. Die der Einschubseite E gegenüberliegende Seite des Rotorkörpers 2 wird nachfolgend Oberseite O genannt. Im gezeigten Beispiel dient eine in die Öffnung des Zentralkörpers 20 eingesetzte Nabe 30, welche im Wesentlichen als Hülse geformt ist, zur Aufnahme des Antriebskopfes 4. Die Nabe 30 steht über die Oberseite O des Rotorkörpers 2 nach oben vor. Der in 13 dargestellte erfindungsgemäße Zentrifugenrotor 1 unterscheidet sich von dem in 12 gezeigten lediglich dadurch, dass auf die Oberseite O des Rotorkörpers 2 ein Haltekranz 8 aufgesetzt ist. Der Haltekranz 8 wird von oben über denjenigen Teil der Nabe 30 geschoben, der über die Oberseite O des Rotorkörpers 2 vorsteht. Er liegt lose auf einer die Nabe 30 seitlich umgebenden Ringscheibe 301 auf. In einer weniger bevorzugten Variante kann der Haltekranz auch unlöslich am Rotorkörper oder der Nabe befestigt werden. Der Haltekranz 8 entspricht im gezeigten Beispiel demjenigen aus 1. Er ist so ausgebildet, dass der Durchmesser seiner Mittelöffnung 80 nur geringfügig größer als der Durchmesser der Nabe 30 ist. Der Innenrand des Haltekranzes 8 verläuft somit eng benachbart zum Außenumfang 302 der Nabe 30. Der Abstand beträgt vorzugsweise nur einige wenige Millimeter. Der Haltekranz ist daher so angeordnet, dass der Mittelpunkt der Mittelöffnung auf der Rotationsachse R zu liegen kommt oder von dieser nur sehr wenig abweicht. Der Abstand der über die Oberseite O des Rotorkörpers 2 vorstehenden Zinken 82 zum Außenumfang 302 der Nabe 30 ist daher in Umfangsrichtung im Wesentlichen für alle Zinken gleich. Der so zwischen den Zinken und der Nabe zur Verfügung stehende Raum dient der Aufnahme und Fixierung der Schläuche der in den Zentrifugenbechern 61 angeordneten Probenbehälter.
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14 zeigt ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Zentrifugenrotors 1 am Beispiel eines Festwinkelrotors 1B. Der Festwinkelrotor 1B ist im Wesentlichen topfartig ausgebildet und weist eine äußere Wandung 10 auf mit einer auf der Einschubseite E angeordneten, in der Abbildung nicht sichtbaren zentralen Öffnung, in die eine Nabe 30 zur Aufnahme des Antriebskopfes eines Zentrifugenantriebs eingesetzt ist. Die Nabe 30 steht über die der Einschubseite E gegenüberliegende Oberseite O des Festwinkelrotorrotors 1B über. Im Inneren des Festwinkelrotors sind mehrere Hohlräume 62 vorhanden, die jeweils eine Öffnung 63 zur Oberseite O aufweisen. Diese Hohlräume stellen die Probenaufnahmen 6 des Festwinkelrotors 1B zur Aufnahme von Probenbehältern dar. Die Probenaufnahmen 6 besitzen im gezeigten Beispiel erneut einen ovalen Querschnitt und können somit, wie beim Ausschwingrotor 1Ader 13, zum Zentrifugieren von Folienbeuteln dienen. Um die Schläuche der Folienbeutel für das Zentrifugieren fixieren zu können, wird auf die Nabe 30 analog dem zu 13 Beschriebenen ein erfindungsgemäßer Haltekranz 8 aufgesetzt. 14 zeigt die Komponenten des erfindungsgemäßen Zentrifugenrotors der Übersichtlichkeit halber in gesprengter Darstellung. Die Pfeile verdeutlichen die Bewegungsrichtung beim Zusammenbau. Im zusammengesetzten Zustand liegt der Haltekranz 8 auf dem seitlich der Nabe angeordneten Zahnring 301 lose auf. Wie bereits zu 13 beschrieben, kann der Haltekranz 8 jedoch auch unlösbar an der Rotoroberfläche O und/oder dem Zahnring befestigt werden. Der Zentrifugenrotor 1 kann mit einem Deckel 10 verschlossen werden, der im montierten Zustand auf dem oberen Rand 11 des Rotorkörpers 2 aufliegt.
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15 zeigt ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Ausschwingrotors 1A in Draufsicht auf seine Oberseite O. Er ist grundsätzlich analog dem Ausschwingrotor der 13 ausgebildet, weist jedoch nur vier vom Zentralkörper 20 ausgehende Haltearme 21 auf. An den sich nach außen verbreiternden Enden 210 der Haltearme stehen seitlich Halterungen 60 in Form von Haltezapfen über. An diesen sind, analog dem zu 13 Beschriebenen, Zentrifugenbecher 61 eingehängt. In den Zentrifugenbechern 61 sind die Folienbeutel 75 eines Beutelsystems 7, ähnlich demjenigen der 11, angeordnet. Dabei ist jeder der insgesamt vier Folienbeutel 75 für sich allein in einem der vier Zentrifugenbecher 61 angeordnet. In einem oberen Bereich der Wandung 70 eines jeden Beutels 75 ist ein erstes Ende eines Schlauches 72A-72D abgedichtet. Das jeweils andere Ende mündet in einen Verbindungsschlauch 72E, dessen eines Ende 720 mit einem verschlossenen Verschlussstück 721 versehen ist. Durch Verbindung dieses Verschlussstücks 721 mit der Zuleitung zu einem Behälter können alle der Folienbeutel 75 mit Probe aus dem Behälter befüllt werden, oder umgekehrt können alle Folienbeutel 75 über die Zuleitung 720 entleert werden. Im Unterschied zu der in 11 beschriebenen Anordnung weist der verzweigte Schlauchverbund im Beispiel der 15 keine Mehrfachverzweigungen auf, sondern die Schläuche 72A-72D münden direkt an einer jeweiligen Verzweigungsstelle 77 nacheinander in den Verbindungsschlauch 72E ein. Am vom Ende 720 abgelegenen Ende des Verbindungsschlauches 72 befindet sich der Schlauch 72D des letzten der Folienbeutel 75 (im Bild rechts oben), oder - anders ausgedrückt - mündet das andere Ende des Verbindungsschlauches 720 in den letzten der Folienbeutel 75 ein.
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Das Beutelsystem 7 kann gemeinsam mit dem verzweigten Schlauchverbund 76 zentrifugiert werden, ohne dass die Schläuche 72A-72D dafür gekappt werden müssten. Wie schon in Zusammenhang mit 11 beschrieben, wird lediglich die Zuleitung 720 gekürzt und mit dem verschlossenen Anschlussstück 721 oder einem anderen geeigneten Verschluss verschlossen. Damit die Schläuche des Schlauchverbundes 76 während des Zentrifugierens nicht herumgeschleudert und von den Folienbeutel und 75 abgerissen werden, werden sie an dem Haltekranz 8 fixiert, der über der Nabe 30 im Zentrum des Rotorkörpers 2 auf dessen Oberseite aufgesetzt ist. Dies geschieht grundsätzlich wie vorstehend beschrieben. Der Haltekranz 8 weist in Abhängigkeit von der Anzahl der zu fixierenden Schläuche insgesamt vier Paare von Zinken 82 auf. Diese sind so am Außenrand des Grundkörpers verteilt angeordnet, dass sie jeweils einem der vier Zentrifugenbecher 61 gegenüberliegen. Zum Fixieren werden die Schläuche 72A-72D jeweils durch den Zwischenraum zwischen einem jeweiligen Paar Zinken 82 hindurchgeführt und in Richtung auf den Grundkörper nach unten gedrückt. Der Verbindungsschlauch 72E, in den die Schläuche 72A-72D einmünden, wird in den Zwischenraum zwischen den Zinken 82 und dem Außenumfang der Nabe 30 verlegt. Die Zuleitung 720 wird durch den Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Zinkenpaaren nach außen geführt. Jedes der Verbindungsstücke 77 liegt somit mit einem Teil im Zwischenraum zwischen Zinken 82 und Nabe 30, während ein anderes Teilstück im Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Zinken nach außen geführt ist. Damit sind alle Schläuche sicher am Haltekranz 8, und damit im Zentrum des Zentrifugenrotors 1A, fixiert. Wird der Zentrifugenrotor in Rotation versetzt, bleiben die Schläuche des Schlauchverbunds 76 am Haltekranz 8 in einem zentralen Bereich, auf den nur eine geringe Zentrifugalkraft einwirkt, sicher fixiert. Sie können daher weder während des Zentrifugierens in der Rotorkammer herumgeschleudert noch von den Folienbeuteln 75 abgerissen werden.
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16 bis 18 sollen stark vereinfacht Details der Befestigung der Schläuche des Schlauchverbunds 76 beschreiben. 16 zeigt dabei eine perspektivische Schnittansicht im Bereich der Linie Y-Y der 15. Im Schnitt sind die Querschnitte des Schlauches 72D und der Zuleitung 720 dicht außerhalb des Haltekranzes 8 zu sehen. Im weiteren Verlauf sind die Schlauchabschnitte dieser Schläuche dann jeweils zwischen benachbarten Zinken 82 hindurch in den Bereich zwischen der Innenseite der Zinken 82 und dem Außenumfang 302 der Nabe 30 geführt und anschließend zu unterschiedlichen Seiten in diesem Zwischenraum 823 entlang des Außenumfangs 302 der Nabe 30 weiter verlaufend verlegt. Der Abstand A zwischen der Innenseite der Zinken 82 entspricht dabei zumindest im Bereich der freien Enden 820 im Wesentlichen dem Außendurchmesser d der Schläuche, die am Haltekranz 8 fixiert werden sollen. Im gezeigten Beispiel stehen die abgewinkelten Bereiche 821 der Zinken 82 senkrecht über die Grundfläche 81 nach oben vor. In diesem Fall ist der Abstand A über die gesamte Länge L der Zinken gleich. Es ist jedoch ebenfalls möglich, wie in den vorangegangenen Beispielen beschrieben, dass der Abstand A in Richtung auf die freien Enden 820 der Zinken 82 hin zunimmt. Durch Herunterschieben der zu fixierenden Schlauchabschnitte in Richtung auf den Grundkörper 81 werden die Schlauchabschnitte somit zwischen Nabe und Zinken zunehmend eingeklemmt bzw. verkeilt und somit sicher am Haltekranz fixiert. In ähnlicher Weise kann auch bei der Fixierung der Schlauchabschnitte zwischen benachbarten Zinken 82 vorgegangen werden. Der Abstand D ändert sich über die Längsrichtung der Zinken und weist im Bereich des unteren, zum Grundkörper 81 benachbarten Drittels seine geringste Größe auf. Entsprechend besitzen die Zinken 82 in diesem Bereich mit der Breite Bmax ihre größte Breitenausdehnung. Von diesem Breitenmaximum nimmt die Breite der Zinken 82 nach oben und unten kontinuierlich ab. Der Abstand D entspricht ebenfalls im Wesentlichen dem Außendurchmesser d der zu fixierenden Schlauchabschnitte. Die Lage des Breitenmaximums richtet sich zweckmäßig ebenfalls nach dem Außendurchmesser d der zu fixierenden Schlauchabschnitte und ist so gewählt, dass die Schlauchabschnitte mit mindestens der Hälfte ihres Querschnitts unterhalb des Breitenmaximums der Zinken 82 zu liegen kommen. Auf diese Weise werden die Schlauchabschnitte zwischen benachbarten Zinken sicher eingeklemmt oder verkeilt. Insgesamt ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Abstände A und D jeweils exakt dem Außendurchmesser d der zu fixierenden Schlauchabschnitte entsprechen. Sie können einerseits etwas geringer sein, da es sich bei dem zu fixierenden Schläuchen in der Regel um verformbare Kunststoffschläuche handeln wird, die beim Einschieben gequetscht werden können. Sie können daher unter Änderung ihrer Form auch in Zwischenräumen eingeklemmt werden, bei denen die Abmessungen A und D geringer als d sind. Andererseits können A und D auch etwas größer als d sein, da die zu fixierenden Schlauchabschnitte aufgrund ihrer Verbiegung und mehrmaligen Richtungsänderung während ihrer Befestigung am Haltekranz 8 verkeilt und somit ebenfalls sicher fixiert werden.
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Einem Herabrutschen der Schläuche vom Haltekranz 8 wirkt auch deren Fixierung im Bereich ihrer Verbindungsstellen 77 entgegen. Zwei Beispiele hierfür sind in 17 und 18 dargestellt. Gezeigt ist jeweils nur eine Teilansicht eines Schlauchverbunds 76 im Bereich einer Verbindungsstelle 77, die zwischen einer Nabe 30 und einem Paar Zinken 82 angeordnet ist. Die Ansicht entspricht grundsätzlich einer Ausschnittvergrößerung im Bereich Z der 15. Die Einmündung des Schlauches 72B, dessen anderes (hier nicht sichtbares) Ende in einen Folienbeutel 75 mündet, in den Verbindungsschlauch 72E ist in der Anordnung gemäß 17 mithilfe eines herkömmlichen T-Stücks 770 aus Kunststoff realisiert. Zur Sicherung der Schlauchenden am T-Stück können Kabelbinder oder Schlauchklemmen verwendet werden, die hier der Übersichtlichkeit halber jedoch nicht gezeigt sind. Der Stamm des T-Stücks 770 mit dem Schlauchende des Schlauches 72B ist durch den Zwischenraum 822 zwischen zwei benachbarten Zinken 82 nach außen herausgeführt. Der Querbalken des T-Stücks 770 mit dem Schlauch 72E befindet sich auf der Innenseite der Zinken 82 benachbart zum Außenumfang der Nabe 30. Das T-Stück 770 und die an dieses anschließenden Schlauchabschnitte 72B und 72E liegen somit nahezu unbeweglich zwischen den Zinken 82 und der Nabe 30 und können von dort nur durch Herausziehen nach oben entfernt werden. Während des Zentrifugierens bleiben sie jedoch in der gezeigten Position liegen. Die in 18 dargestellte Anordnung unterscheidet sich von derjenigen der 17 lediglich dadurch, dass anstelle des T-Stücks ein Y-Stück verwendet wird.
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19 zeigt eine Draufsicht auf die Oberseite der in 16 gezeigten Ansicht. Wie erkennbar, entspricht der Durchmesser der Mittelöffnung 80 im Grundkörper 81 des Haltekranzes 8 im Wesentlichen dem Außendurchmesser der Nabe 30, über welcher der Haltekranz 8 angeordnet ist. Der Innenrand 83 des Grundkörpers 81 verläuft daher in einem nur sehr geringen Abstand von beispielsweise wenigen Millimetern benachbart zum Außenumfang 302 der Nabe 30. Auf diese Weise wird der Haltekranz 8 über dem Zentrum des Zentrifugenrotors zentriert, und der Mittelpunkt M der Mittelöffnung 80 fällt mit der Rotationsachse R des Zentrifugenrotors zusammen oder weicht nur geringfügig um einige Millimeter von dieser ab. In den Zwischenräumen 822 zwischen benachbarten Zinken 82 und 823 zwischen Zinken 82 und Nabe 30 angeordnete Schläuche werden damit dicht an der Rotationsachse R fixiert, sodass auf sie während eines Zentrifugationsvorgangs nur geringe Zentrifugalkraft wirken. Die zwischen Nabe 30 und Haltekranz 8 fixierten Schlauchabschnitte tragen zudem zu einer Fixierung des Haltekranzes 8 an der Nabe 30 bei, sodass der Haltekranz sich während des Zentrifugierens auch dann nicht gegenüber der Nabe verschiebt, wenn der Abstand zwischen Innenrand 83 und Außenumfang 302 der Nabe relativ groß ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018001675 [0002, 0024, 0036]
- DE 102014008219 A1 [0008]
- DE 102014002126 A1 [0008]
