DE69713025T2 - Centrifugally operated rotation mechanism for tubes - Google Patents

Centrifugally operated rotation mechanism for tubes

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Description

ANWENDUNGSGEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bewirkung der Rotation eines Gefäßes um seine Längsachse während des Zentrifugierens. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung umfaßt folgendes: (a) eine Schale, die für die Aufnahme eines Gefäßes ausgelegt ist, (b) einen Block, der die Schale auf eine solche Weise umgibt, daß sich der Block unter der Wirkung der Zentrifugalkraft in einer Richtung parallel zur Längsachse bewegen kann, (c) ein Mittel zur Verzögerung dieser Bewegung, (d) ein Schwingmittel, das die Schale umschließt (um dadurch die Bewegung in einer Längs- und einer Querrichtung bereitzustellen) und (e) ein Schwenkmittel, welches das Schwingmittel mit dem Block verbindet.The present invention relates to an apparatus for causing rotation of a vessel about its longitudinal axis during centrifugation. The apparatus of the present invention comprises: (a) a bowl adapted to receive a vessel, (b) a block surrounding the bowl in such a way that the block can move in a direction parallel to the longitudinal axis under the action of centrifugal force, (c) means for retarding this movement, (d) oscillating means surrounding the bowl (thereby providing movement in a longitudinal and a transverse direction), and (e) pivoting means connecting the oscillating means to the block.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Bei herkömmlichen Zentrifugen erfolgt das Zentrifugieren im typischen Fall durch das Einsetzen eines Gefäßes, das die Probe enthält, die zentrifugiert werden soll, in einen Rotor (oder eine andere Aufnahmevorrichtung, die für das Aufnehmen des Gefäßes ausgelegt ist), der am Rotationsmechanismus angebracht ist. Wenn die Zentrifuge gestartet wird, wird die Kraft in einer Richtung parallel zur Längsachse des Gefäßes hin zum Gefäßboden ausgeübt.In conventional centrifuges, centrifugation is typically accomplished by placing a tube containing the sample to be centrifuged into a rotor (or other receiving device designed to receive the tube) attached to the rotating mechanism. When the centrifuge is started, the force is applied in a direction parallel to the long axis of the tube toward the bottom of the tube.

In bestimmten Fällen ist es wünschenswert, für die gleichzeitige Rotation des Gefäßes um seine Längsachse zu sorgen. Das ist jedoch auf Grund von Beschränkungen hinsichtlich der Größe der Zentrifuge, der Geometrie usw. nur außerordentlich schwer zu erreichen. Das wird durch die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung erreicht.In certain cases it is desirable to provide for simultaneous rotation of the vessel about its longitudinal axis. However, this is extremely difficult to achieve due to limitations on centrifuge size, geometry, etc. This is achieved by the device of the present invention.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung ist auf eine Vorrichtung zur Bewirkung der Rotation eines Gefäßes um seine Längsachse während des Zentrifugierens gerichtet. Kurz gesagt, umfaßt die Vorrichtung folgendes: eine Schale, die für die Aufnahme eines Gefäßes ausgelegt ist, die auf eine solche Weise von einem Block umgeben ist, daß sich der Block unter der Wirkung der Zentrifugalkraft in einer Richtung parallel zur Längsachse bewegen kann, wobei diese Bewegung durch eine Feder oder ein anderes Verzögerungsmittel verlangsamt wird, und außerdem enthält die Schale eine Kurve oder ein anderes Schwingmittel, das die Schale umschließt und vorzugsweise sinusförmig umschließt (um dadurch die Bewegung in einer Längs- und einer Querrichtung bereitzustellen) und das mit dem Block durch ein Schwenkmittel, wie beispielsweise einen Kurvenstößel, verbunden ist. Die gesamte Vorrichtung hat eine solche Größe, daß sie in den Rotor (oder eine andere Aufnahmevorrichtung) paßt, ohne die Arbeitsweise der Vorrichtung zu beeinträchtigen.The present invention is directed to an apparatus for causing rotation of a vessel about its longitudinal axis during centrifugation. Briefly, the apparatus comprises: a bowl adapted to receive a vessel surrounded by a block in such a way that the block can move under the action of centrifugal force in a direction parallel to the longitudinal axis, this movement being slowed by a spring or other retarding means, and further comprising a cam or other oscillating means surrounding the bowl and preferably sinusoidally surrounding the bowl (thereby providing movement in a longitudinal and a transverse direction) and connected to the block by a pivoting means such as a cam follower. The entire apparatus is sized to fit within the rotor (or other receiving device) without interfering with the operation of the apparatus.

In der Praxis wird der Block bei der Ausübung einer Zentrifugalkraft (z. B. durch das Umlaufen des Rotors) von dem das Gefäß enthaltenden Ende der Schale weggedrückt, bis das Schwenkmittel die Außenkante des Schwingmittels erreicht; eine Verlangsamung der Drehzahl der Zentrifuge führt zu einer Herabsetzung der Zentrifugalkraft, wodurch es dem Verzögerungsmittel möglich ist, den Block zum Gefäßende der Schale zu drücken, bis das Schwenkmittel die andere Kante des Schwingmittels erreicht, und um dadurch die Schale partiell um ihre Längsachse zu drehen. Durch Variieren der Drehzahl der Zentrifuge wird eine vollständige Rotation der Schale um die Achse erreicht.In practice, when a centrifugal force is applied (e.g. by rotating the rotor), the block is pushed away from the vessel-containing end of the bowl until the pivoting means reaches the outer edge of the vibrating means; slowing down the speed of the centrifuge results in a reduction in the centrifugal force, allowing the retarding means to push the block towards the vessel-containing end of the bowl until the pivoting means reaches the other edge of the vibrating means, and thereby partially rotate the bowl about its longitudinal axis. By varying the speed of the centrifuge, complete rotation of the bowl about the axis is achieved.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Fig. 1 stellt eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung dar.Fig. 1 is an illustration of an embodiment of a device of the present invention.

Fig. 2 stellt ein Detail eines bevorzugten Schwingmittels dieser Erfindung dar.Fig. 2 shows a detail of a preferred vibrating means of this invention.

Fig. 3 stellt eine Darstellung eines anderen bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung dar.Fig. 3 is an illustration of another preferred embodiment of an apparatus of the present invention.

Fig. 4 stellt eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, die in Fig. 3 gezeigt wird, von oben dar.Figure 4 is a top perspective view of the device of the present invention shown in Figure 3.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung ist auf eine Vorrichtung zur Bewirkung der Rotation eines Gefäßes um seine Längsachse während des Zentrifugierens gerichtet. Diese Vorrichtung, die für das Einsetzen in einen Zentrifugenrotor in einer Zentrifuge ausgelegt ist, umfaßt folgendes:The present invention is directed to a device for causing rotation of a vessel about its longitudinal axis during centrifugation. This device, which is designed for insertion into a centrifuge rotor in a centrifuge, comprises:

(i) eine zylindrische Schale mit einem Ende, das unter der Wirkung einer Zentrifugalkraft, die durch das Umlaufen des Rotors erzeugt wird, für die Aufnahme des Gefäßes ausgelegt ist,(i) a cylindrical bowl having one end adapted to receive the vessel under the action of a centrifugal force generated by the rotation of the rotor,

(ii) einen Block, der die Schale derartig umgibt, daß sich der Block unter der Wirkung der Zentrifugalkraft frei in einer Richtung parallel zur Längsachse des Gefäßes bewegen kann,(ii) a block surrounding the shell in such a way that the block can move freely in a direction parallel to the longitudinal axis of the vessel under the action of the centrifugal force,

(iii) ein Schwenkmittel, wobei das Schwenkmittel innen an dem Block befestigt ist,(iii) a pivoting means, the pivoting means being fixed internally to the block,

(iv) ein Schwingmittel an der Schale und am Block durch das Schwenkmittel befestigt, derartig, daß die Bewegung des Blocks in einer Richtung parallel zur Längsachse des Gefäßes die Bewegung des Schwenkmittels im Schwingmittel verursacht, und(iv) a vibrating means attached to the bowl and to the block through the pivoting means, such that movement of the block in a direction parallel to the longitudinal axis of the vessel causes movement of the pivoting means in the vibrating means, and

(v) ein Mittel zur Verzögerung der Bewegung des Blocks,(v) a means for retarding the movement of the block,

wobei die Längsrotation durch Variieren der Drehzahl des Umlaufs des Rotors erreicht wird, derartig, daß der Block zweiseitig gerichtet bewegt wird, um dadurch die Rotation der für die Aufnahme des Gefäßes ausgelegten Schale zu verursachen.wherein the longitudinal rotation is achieved by varying the speed of rotation of the rotor, such that the block is moved in a bidirectional manner to thereby cause the rotation of the bowl designed to receive the vessel.

Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es in Fig. 1 dargestellt wird, umfaßt die Vorrichtung eine Schale (2), die ein Ende hat, das für die Aufnahme des Gefäßes (1) ausgelegt ist. Die Schale (2) wird umschlossen, und wird vorzugsweise sinusförmig umschlossen durch ein Schwingmittel (3), das durch ein Schwenkmittel (5) innerhalb des Blocks (4) mit dem Block (4) verbunden ist. Die Bewegung des Blocks (4) in der Richtung der Zentrifugalkraft wird durch das Verzögerungsmittel (6) verzögert.In an embodiment of the present invention, as shown in Figure 1, the device comprises a bowl (2) having an end adapted to receive the vessel (1). The bowl (2) is enclosed, and is preferably sinusoidally enclosed, by a vibration means (3) connected to the block (4) by a pivot means (5) within the block (4). The movement of the block (4) in the direction of the centrifugal force is retarded by the retarding means (6).

Das Schwingmittel (3) ist vorzugsweise eine Kurve, und das Schwenkmittel (5) ist vorzugsweise ein Kurvenstößel. Ein bevorzugtes Muster für das Schwingmittel (3) wird in Fig. 2 gezeigt. Das Verzögerungsmittel (6) bei diesem Ausführungsbeispiel ist vorzugsweise wenigstens eine Feder. Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Gefäß (1) ein Röhrchen mit geringem Durchmesser, wie beispielsweise die in den QBCTM-Instrumenten eingesetzten, die von Becton Dickinson and Company vermarktet und gehandelt werden.The vibrating means (3) is preferably a cam and the pivoting means (5) is preferably a cam follower. A preferred pattern for the vibrating means (3) is shown in Figure 2. The deceleration means (6) in this embodiment is preferably at least one spring. In another preferred embodiment, the vessel (1) is a small diameter tube such as those used in the QBCTM instruments marketed and sold by Becton Dickinson and Company.

Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung, wie sie in Fig. 1 und 3 gezeigt wird, veranschaulicht die mechanischen Vorgänge des durch Zentrifugalkraft betätigten Röhrchen-Rotatormechanismus' der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung in jeder der Fig. 1 und 3 arbeitet mit Zentrifugalkräften, um die zugehörigen Teile zu bewegen, die gebraucht werden, um die Rotation des Gefäßes (1) um die Achse des Gefäßes (1) zu erreichen, während der Zentrifugenrotor umläuft.Fig. 3 shows another embodiment of the present invention. The apparatus as shown in Figs. 1 and 3 illustrates the mechanical operations of the centrifugal force actuated tube rotator mechanism of the present invention. The apparatus in each of Figs. 1 and 3 uses centrifugal forces to move the associated parts needed to achieve the rotation of the vessel (1) about the axis of the vessel (1) as the centrifuge rotor rotates.

Bei dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es in Fig. 3 gezeigt wird, besteht die Vorrichtung aus einem Block (14) mit einem Schwenkmittel (13), wie beispielsweise vorzugsweise einem Kurvenstößel, einem Schwingmittel, wie beispielsweise vorzugsweise einer Kurve oder einer Kurvennut (nicht dargestellt), einem Verzögerungsmittel, das vorzugsweise wenigstens zwei Federn (15) umfaßt, und einer Schale (12) für das Einsetzen eines Gefäßes (1), bei dem das Gefäß (1) vorzugsweise ein Röhrchen mit kleinem Durchmesser oder, besser noch, ein QBCTM-Röhrchen ist, wie es oben beschrieben worden ist.In the embodiment of the present invention as shown in Fig. 3, the device consists of a block (14) with a pivoting means (13), such as preferably a cam follower, a vibrating means, such as preferably a cam or a cam groove (not shown), a delay means, preferably comprising at least two springs (15), and a tray (12) for the insertion of a vessel (1), in which the vessel (1) is preferably a small diameter tube or, better still, a QBCTM tube as described above.

Wie in Fig. 3 nachgewiesen wird, wirkt beim Umlaufen des Zentrifugenrotors (10) und bei Erreichen einer eingestellten Drehzahl eine Zentrifugalkraft auf den Block (14) und den daran angebrachten Kurvenstößel (13), um die Vorrichtung von der Mitte des Zentrifugenrotors weg zu bewegen. Der Kurvenstößel (13) bewegt sich längs einer Kurvennut (wie sie beispielsweise in Fig. 2 gezeigt wird) auf dem Außenumfang der Schale (12) (in Fig. 3 wird die Kurvennut nicht gezeigt), wobei die lineare Bewegung des Blocks (14) und des Kurvenstößels (13) in eine Rotationsbewegung der Schale (12) translateriert wird. Die Schale (12) ist dafür ausgelegt, das Gefäß (1) aufzunehmen, folglich wird die Rotationsbewegung der Schale (12) direkt auf das Gefäß (1) translateriert. Wenn der Zentrifugenrotor (10) verlangsamt wird, wodurch die Zentrifugalkraft abnimmt, führen die Federn (15) die Vorrichtung (einschließlich des Blocks (14) und des Kurvenstößels (13)) wieder zurück in den statischen Zustand, bereit zum erneuten Starten des Vorgangs. Der Pfeil auf der rechten Seite des Blocks (14) zeigt die Bewegungsrichtung des Blocks (14), wenn die Zentrifugalkraft auf ihn wirkt. Wie in der Ansicht der Vorrichtung von Fig. 3 in der Darstellung von Fig. 4 gezeigt wird, ist ein Teil des Kurvenstößels (13), der sich im Block (14) befindet, von außen sichtbar, ebenso ein Teil der Schale (12) und die Federn (15).As demonstrated in Fig. 3, when the centrifuge rotor (10) rotates and a set speed is reached, a centrifugal force acts on the block (14) and the cam follower (13) attached thereto to move the device away from the center of the centrifuge rotor. The cam follower (13) moves along a cam groove (such as that shown in Fig. 2) on the outer circumference of the bowl (12) (in Fig. 3, the cam groove is not shown), whereby the linear movement of the block (14) and the cam follower (13) is translated into a rotational movement of the bowl (12). The bowl (12) is designed to receive the vessel (1), thus the rotational movement of the bowl (12) is translated directly to the vessel (1). When the centrifuge rotor (10) is slowed down, reducing the centrifugal force, the springs (15) return the device (including the block (14) and the cam follower (13)) to the static state, ready to start the process again. The arrow on the right side of the block (14) shows the direction of movement of the block (14) when the centrifugal force acts on it. As shown in the view of the device of Fig. 3 in the illustration of Fig. 4, part of the cam follower (13) located in the block (14) is visible from the outside, as well as part of the bowl (12) and the springs (15).

Es ist offensichtlich, daß viele Modifikationen und Veränderungen dieser Erfindung, wie sie durch die Ansprüche definiert wird, vorgenommen werden können, ohne von deren Rahmen abzuweichen. Die beschriebenen speziellen Ausführungsbeispiele werden nur als Beispiel gegeben und beabsichtigen nicht, den Rahmen der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise zu begrenzen.It will be obvious that many modifications and variations of this invention as defined by the claims may be made without departing from the scope thereof. The specific embodiments described are given by way of example only and are not intended to limit the scope of the present invention in any way.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Bewirkung der Längsrotation eines Gefäßes mit einer Längsachse, die für das Einsetzen in einen Zentrifugenrotor in einer Zentrifuge ausgelegt ist, wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt:1. A device for effecting longitudinal rotation of a vessel having a longitudinal axis designed for insertion into a centrifuge rotor in a centrifuge, the device comprising: (i) eine zylindrische Schale mit einem Ende, das unter der Wirkung einer Zentrifugalkraft, die durch das Umlaufen des Rotors erzeugt wird, für die Aufnahme des Gefäßes ausgelegt ist,(i) a cylindrical bowl having one end adapted to receive the vessel under the action of a centrifugal force generated by the rotation of the rotor, (ii) einen Block, der die Schale derartig umgibt, daß sich der Block unter der Wirkung der Zentrifugalkraft frei in einer Richtung parallel zur Längsachse des Gefäßes bewegen kann,(ii) a block surrounding the shell in such a way that the block can move freely in a direction parallel to the longitudinal axis of the vessel under the action of the centrifugal force, (iii) ein Schwenkmittel, wobei das Schwenkmittel innen an dem Block befestigt ist,(iii) a pivoting means, the pivoting means being fixed internally to the block, (iv) ein Schwingmittel an der Schale und am Block durch das Schwenkmittel befestigt, derartig, daß die Bewegung des Blocks in einer Richtung parallel zur Längsachse des Gefäßes die Bewegung des Schwenkmittels im Schwingmittel verursacht, und(iv) a vibrating means attached to the bowl and to the block through the pivoting means, such that movement of the block in a direction parallel to the longitudinal axis of the vessel causes movement of the pivoting means in the vibrating means, and (v) ein Mittel zur Verzögerung der Bewegung des Blocks,(v) a means for retarding the movement of the block, wobei die Längsrotation durch Variieren der Drehzahl des Umlaufs des Rotors erreicht wird, derartig, daß der Block zweiseitig gerichtet bewegt wird, um dadurch die Rotation der für die Aufnahme des Gefäßes ausgelegten Schale zu verursachen.wherein the longitudinal rotation is achieved by varying the speed of rotation of the rotor, such that the block is moved in a bidirectional manner to thereby cause the rotation of the bowl designed to receive the vessel. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Mittel zur Verzögerung der Bewegung des Blocks wenigstens eine Feder ist.2. Device according to claim 1, wherein the means for retarding the movement of the block is at least one spring. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Schwingmittel an der Schale eine durchgängige Nut ist, welche die Schale sinusförmig umschließt, und das Schwingmittel die Bewegung sowohl in einer Längs- als auch einer Querrichtung gewährleistet.3. Device according to claim 1, wherein the vibrating means on the shell is a continuous groove which encloses the shell in a sinusoidal shape, and the vibrating means ensures movement in both a longitudinal and a transverse direction. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Schwingmittel eine Kurve oder eine Kurvennut ist.4. Device according to claim 1, wherein the vibrating means is a curve or a curve groove. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Schwenkmittel ein Kurvenstößel ist.5. Device according to claim 1, wherein the pivoting means is a cam follower. 6. Verfahren zur Bewirkung der Längsrotation eines Gefäßes mit einer Längsachse, bei dem eine Vorrichtung bereitgestellt wird, die für das Einsetzen in einen Zentrifugenrotor in einer Zentrifuge ausgelegt ist, wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt:6. A method for effecting longitudinal rotation of a vessel having a longitudinal axis comprising providing a device adapted for insertion into a centrifuge rotor in a centrifuge, the device comprising: (i) eine zylindrische Schale mit einem Ende, das unter der Wirkung einer Zentrifugalkraft, die durch das Umlaufen des Rotors erzeugt wird, für die Aufnahme des Gefäßes ausgelegt ist,(i) a cylindrical bowl having one end adapted to receive the vessel under the action of a centrifugal force generated by the rotation of the rotor, (ii) einen Block, der die Schale derartig umgibt, daß sich der Block unter der Wirkung der Zentrifugalkraft frei in einer Richtung parallel zur Längsachse des Gefäßes bewegen kann,(ii) a block surrounding the shell in such a way that the block can move freely in a direction parallel to the longitudinal axis of the vessel under the action of the centrifugal force, (iii) ein Schwenkmittel, wobei das Schwenkmittel innen an dem Block befestigt ist,(iii) a pivoting means, the pivoting means being fixed internally to the block, (iv) ein Schwingmittel an der Schale und am Block durch das Schwenkmittel befestigt, derartig, daß die Bewegung des Blocks in einer Richtung parallel zur Längsachse des Gefäßes die Bewegung des Schwenkmittels im Schwingmittel verursacht, und(iv) a vibrating means attached to the bowl and to the block through the pivoting means, such that movement of the block in a direction parallel to the longitudinal axis of the vessel causes movement of the pivoting means in the vibrating means, and (v) ein Mittel zur Verzögerung der Bewegung des Blocks, bei dem das Verfahren folgendes umfaßt:(v) a means for retarding the movement of the block, in which the procedure comprises: a) Einsetzen der Vorrichtung in den Zentrifugenrotor,a) Inserting the device into the centrifuge rotor, b) Einsetzen eines Gefäßes in die Schale der Vorrichtung,b) Inserting a vessel into the bowl of the device, c) Starten des Umlaufs des Rotors der Zentrifuge,c) starting the rotation of the centrifuge rotor, d) Variieren der Drehzahl des Umlaufs des Rotors, derartig, daß der Block der Vorrichtung bei der Verringerung der Rotordrehzahl zweiseitig gerichtet bewegt wird, um die Schale zu drehen, undd) varying the rotational speed of the rotor in such a way that the block of the device is moved in two directions when the rotor speed is reduced in order to rotate the bowl, and e) Erreichen der Längsrotation des Gefäßes.e) Achieving longitudinal rotation of the vessel. 7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Mittel zur Verzögerung der Bewegung des Blocks wenigstens eine Feder ist.7. A method according to claim 6, wherein the means for retarding the movement of the block is at least one spring. 8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Schwingmittel an der Schale eine durchgängige Nut ist, welche die Schale sinusförmig umschließt, und das Schwingmittel die Bewegung sowohl in einer Längs- als auch einer Querrichtung gewährleistet.8. The method of claim 6, wherein the vibrating means on the shell is a continuous groove enclosing the shell in a sinusoidal shape, and the vibrating means ensures movement in both a longitudinal and a transverse direction. 9. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Schwingmittel eine Kurve oder eine Kurvennut ist.9. A method according to claim 6, wherein the vibrating means is a curve or a curved groove. 10. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Schwenkmittel ein Kurvenstößel ist.10. A method according to claim 6, wherein the pivoting means is a cam follower.
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