ES2220394T3 - Rotores de centrifuga. - Google Patents
Rotores de centrifuga.Info
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Abstract
Rotor de centrífuga que incluye un portador (1) de muestras contenido dentro de un alojamiento externo (7, 8) y que es capaz de girar alrededor de un eje principal de rotación del rotor, presentando el portador de muestras una zona periférica para sujetar los tubos de muestra (6) en una orientación paralela a dicho eje cuando está en reposo y siendo el portador de muestras capaz de flexionarse para permitir que los tubos de muestra oscilen bajo el efecto de la fuerza centrífuga, en el que el portador de muestras incorpora unos portadores (3) en forma de pétalos para cada tubo igualmente espaciados alrededor de dicho portador de muestras, y caracterizado porque la región central (2) del portador de muestras está realizada en un material más grueso que el del material que forma dichos portadores en forma de pétalos, de modo que cualquier flexión se concentra en la región de dichos portadores en forma de pétalos.
Description
Rotores de centrífuga.
La presente invención se refiere a rotores de
centrífugas y portadores de muestras de rotores de centrífugas.
Más particularmente, la invención se refiere a
rotores de centrífugas del tipo descrito en la memoria de patente GB
nº 2 233 584B. La invención está dirigida a proporcionar mejoras al
dispositivo previsto en dicha patente británica que permite lograr
velocidades más altas y un rendimiento más consecuente. También
resulta deseable al usar un rotor transparente que el rendimiento de
la centrifugación de los tubos de muestra sea fácilmente
monitorizado por un medio modulador.
Un problema que aparece con el rotor de
centrífuga descrito previamente era que variaba el grado en el que
oscilaban los tubos de muestra durante el giro, y además existía una
variabilidad de flexión alrededor del disco portador que, por
consiguiente, ofrecía un rendimiento no uniforme.
Otro problema que aparece con el rotor de
centrífuga descrito previamente era la eficacia del cierre
hermético.
En el dispositivo previsto en la patente GB 2 233
584 se usó un portador de muestras de disco plano único. Esto
conduce a una deformación no deseable del portador durante el
funcionamiento.
Es un objetivo de esta invención proporcionar una
forma alternativa de rotor y/o portador de muestras. Al menos
algunas realizaciones abordan los problemas específicos perfilados
anteriormente.
Según un primer aspecto de la presente invención,
se proporciona un rotor de centrífuga que incluye un portador de
muestras contenido dentro del alojamiento externo y que gira
alrededor de un eje principal de giro del rotor, presentando el
portador de muestras una zona periférica para sujetar los tubos de
muestras en una orientación paralela a dicho eje cuando se encuentra
en reposo y siendo capaz de flexionarse el portador de muestras para
permitir que los tubos de muestra oscilen bajo el efecto de la
fuerza centrífuga, en el que el portador de muestras incorpora
portadores en forma de pétalos para cada tubo igualmente espaciados
alrededor de dicho portador de muestras, y caracterizado porque la
región central del portador de muestras está realizada en un
material más grueso que el material que forma dichos portadores en
forma de pétalos, de modo que cualquier flexión se concentra en la
región de dichos portadores en forma de pétalos.
En un desarrollo, la cubierta externa presenta
dos partes conjuntamente cerradas de forma hermética en una zona
periférica por los medios de sellado que están dispuestos de forma
que el cierre hermético se incrementa por el efecto de la fuerza
centrífuga que se origina durante el centrifugado.
Preferiblemente los medios de sellado consisten
en un anillo de sellado que presenta un perfil conformado en forma
de V cuyo vértice está dirigido hacia fuera. Las patas de la V
entonces se flexionan hacia fuera durante la fuerza centrífuga y
cierran herméticamente las dos partes de una manera eficaz.
El rotor de centrífuga puede estar dispuesto de
tal modo que más allá de una velocidad determinada de giro del
portador de muestras la deflexión del tubo se limite a un ángulo
predeterminado.
En la práctica, por ejemplo, un rotor puede tener
una velocidad operativa en el intervalo de aproximadamente 12.000
rpm y la flexión se vería forzada a velocidades por encima de
aproximadamente 6 a 6.500 rpm. De este modo, desde la puesta en
marcha los tubos progresivamente oscilarían y se verían sometidos a
la fuerza desde la mitad de la velocidad operativa y se elevaran
hacia arriba según el rotor alcanza el nivel de velocidad
operacional.
Adecuadamente el ángulo predeterminado al cual
los tubos se someten a fuerza puede estar en el intervalo
comprendido entre 40º y 45º. Se puede lograr la restricción
disponiendo que el tubo cambie de posición en un punto en el que
toca la cubierta y sea así forzado por la cubierta externa de la
centrífuga; o un medio alternativo para lograr esta restricción es
utilizando un portador de muestras que presenta una región extrema
periférica que restringe el movimiento de los tubos de muestra.
De este modo, convenientemente el rotor de
centrífuga contenido dentro de una cubierta externa transparente y
los medios moduladores pueden entonces disponerse para el examen de
muestras cuando estas son centrifugadas.
Según se especifica anteriormente, cualquier
flexión del portador de muestras durante el centrifugado se
concentra en la región de dichos portadores en forma de pétalos.
Esta disposición permite que cada uno de los portadores en forma de
pétalos se flexione independientemente a un ángulo controlado sin
significativamente afectar al resto del portador. Cada portador en
forma de pétalos puede estar unido a la región central del portador
siguiendo una línea de menor resistencia que permite que cada
portador en forma de pétalos flexione alrededor de dicha línea de
menor resistencia según el tubo oscila hacia fuera bajo el efecto de
la fuerza centrífuga.
El término portador en forma de pétalos se usa
aquí para referirse a un portador de material delgado que se
comporta como un pétalo u hoja que se abre hacia fuera y que se
cierra con relación a la región central.
Según otro aspecto de la invención, se
proporciona un portador de muestras de rotor de centrífuga para usar
en un rotor de centrífuga del tipo definido anteriormente,
presentando el portador de muestras una zona periférica para
sostener los tubos de muestra en una orientación paralela al eje de
giro del rotor cuando está en reposo y siendo capaz el portador de
muestras de flexionarse para permitir que los tubos de muestra
oscilen bajo el efecto de la fuerza centrífuga, en el que el
portador de muestras incorpora los portadores en forma de pétalos en
cada tubo igualmente espaciados alrededor de dicho portador de
muestras, y caracterizado porque la región central del portador de
muestras está realizada en un material más grueso que el del
material que forma dichos portadores en forma de pétalos, de modo
que cualquier flexión se concentra en la región de dichos portadores
en forma de pétalos.
A continuación se describirá una realización de
la invención a título de ejemplo, haciendo referencia a los dibujos
esquemáticos adjuntos en los que:
la figura 1 es una vista lateral en sección de
una centrífuga;
la figura 2 es una vista de la centrífuga en uso,
y
la figura 3 es una vista en planta de un portador
de muestras.
Refiriéndonos a la figura 1, un portador 1 de
muestras esencialmente en forma de disco incluye una región central
2 de un material de plástico reforzado provista de una diversidad de
portadores 3 en forma de pétalos (véase la figura 3).Los portadores
en forma de pétalos están cada uno realizado en un material más
delgado que la región central 2 y se unen al portador a través de
una línea de menor resistencia 4. Se debería observar que esta línea
de menor resistencia es un rasgo característico opcional y en
algunas realizaciones no está prevista una línea específica de menor
resistencia.
Cada portador 3 en forma de pétalos incluye una
abertura 5 para alojar la boca de un tubo 6 de muestra. El portador
de muestras 1 incluye anillos engrosados de material alrededor de
cada una de las aberturas 5 receptoras de tubos. El portador de
disco está cerrado dentro de un cubierta externa en forma de un
alojamiento que consta de dos piezas 7 y 8. Las piezas 7 y 8 de
alojamiento y cada tubo de muestra están realizados en un material
transparente de modo que las muestras son visibles cuando están en
uso y cuando el centrifugado tiene lugar.
El portador de disco descansa sobre la superficie
del alojamiento 7, impartiendo así una mayor rigidez y estabilidad a
la región central del portador 2 de muestras, y el portador de
muestras completo y el alojamiento se soporta sobre un eje del motor
9. La sección 7 inferior del alojamiento, y el portador 1 de
muestras están cada uno unido al eje del motor 9 por una tuerca 10
al tiempo que la sección 8 de tapa del alojamiento se une a una
tuerca 11 que es concéntrica con y que rodea la tuerca 10. De este
modo, la unidad completa se puede separar del motor al tiempo que se
retienen los componentes de alojamiento y el portador bloqueados
conjuntamente, o bien únicamente se puede retirar la sección 8 de
tapa según se desee.
La sección 8 de tapa se conecta a la sección 7
inferior en una región periférica que incluye una junta obturadora
12 de sellado. La sección 12 en V aumenta de este modo su
efectividad de cierre hermético al tiempo que el sistema está
girando debido a las fuerzas centrífugas que fuerzan las patas de la
V para flexionar hacia fuera contra los componentes del alojamiento,
proporcionando de ese modo un cierre hermético efectivo. La forma de
V de la junta 12 también ayuda a garantizar que el cierre hermético
no sea extruído a través de la superficie de contacto entre la tapa
y las secciones 7, 8 inferiores durante el giro a alta velocidad. En
funcionamiento, según la junta 12 en forma de V tiende a abrirse,
las patas inferior y superior de la V presionan contra las
superficies planas contiguas correspondientes de la tapa y las
secciones 7, 8. La cara inferior de la sección 8 de la tapa en la
región de la junta 12 y desde la junta 12 a la periferia de la tapa
es substancialmente plana. Se prevé un rebaje que aloja la junta 12
enteramente mediante una pestaña vertical sobre la sección 7
inferior. Esto significa que la junta 12 puede ser convenientemente
y limpiamente asentada sobre la sección 7 inferior. La sección
superior, que es la sección 8 de tapa, incluye unos resaltes 13
circunferenciales de refuerzo para garantizar que la distorsión no
se origine en el punto de cierre hermético durante el giro a
velocidad alta.
La figura 2 muestra una vista en sección de la
centrífuga en uso, y se puede observar que el tubo 6 de muestra se
ha flexionado hacia fuera en un ángulo de substancialmente 45º
debido a las fuerzas centrífugas que aparecen, y el portador en
forma de pétalos se ha articulado alrededor de la línea de menor
resistencia 4. Las dimensiones se seleccionan de forma que el tubo
de muestra únicamente puede flexionar a esta posición de 45º en la
que su extremo inferior queda en contacto con el borde del
alojamiento 7.
En la práctica al poner en marcha los tubos de
muestra progresivamente se desplazan hacia fuera según la velocidad
se intensifica y alcanza una condición forzada en alrededor de la
mitad de la velocidad operativa, y permanecen en esa condición según
aumenta más la velocidad. De este modo en el ejemplo específico la
velocidad operativa es de 11.750 rpm y los tubos
alcanzan su condición forzada a aproximadamente
6-6.500 rpm.
El hecho de que los pétalos 3 están realizados en
un material más delgado y la disposición de la línea de menor
resistencia en el portador 1 de muestras son importantes debido a
que limitan la deformación del material que rodea el tubo que recibe
las aberturas 5 en uso. Sin estas características las aberturas 5,
que en reposo son circulares, tenderían a una forma oval en uso. Tal
deformación causaría típicamente que los tubos 6 insertados se
dañaran y/o los pétalos 3 se desgarren y los tubos 6 se salgan.
La estructura del portador de muestras y en
particular los pétalos y cualquier articulación de plástico formada
por una línea de menor resistencia, tienen que ser suficiente
fuertes para soportar el "balanceo" que tiene lugar en uso.
Se observará que en la posición totalmente de
balanceo, cada uno de los extremos del tubo directamente entra en
contacto con la superficie interna de la cubierta 7 externa. Las
elevadas cargas generadas sobre las muestras/tubos 6 durante la alta
velocidad de giro son compartidas entre la estructura del portador 1
de muestras propiamente dicho y la cubierta 7 externa por virtud del
contacto entre él y los extremos del tubo. El diseño en su conjunto
evita la disposición de los portadores de tubos del tipo que
substancialmente rodean y proporcionan soporte para los tubos 6.
Esto minimiza el número de componentes y permite alternativas donde
la totalidad del portador 1 de muestras, incluidos los tubos 6, se
moldee en una pieza.
El lado izquierdo de la figura representa un tubo
6 de muestra de una capacidad mientras que la referencia 6' en el
lado derecho de la figura representa un tubo de muestra de una
capacidad ligeramente menor que está así conformado para que se
pueda también apoyar a la pared en el mismo ángulo de 45º.
En uso, la centrífuga permite que los tubos de
muestra sean girados a alta velocidad con una orientación
controlada, de tal modo que cuando se observan con una luz
moduladora, se muestra una imagen estable y resulta visible el
funcionamiento del centrifugado dentro del tubo de muestra.
Claims (13)
1. Rotor de centrífuga que incluye un portador
(1) de muestras contenido dentro de un alojamiento externo (7, 8) y
que es capaz de girar alrededor de un eje principal de rotación del
rotor, presentando el portador de muestras una zona periférica para
sujetar los tubos de muestra (6) en una orientación paralela a dicho
eje cuando está en reposo y siendo el portador de muestras capaz de
flexionarse para permitir que los tubos de muestra oscilen bajo el
efecto de la fuerza centrífuga, en el que el portador de muestras
incorpora unos portadores (3) en forma de pétalos para cada tubo
igualmente espaciados alrededor de dicho portador de muestras, y
caracterizado porque la región central (2) del portador de
muestras está realizada en un material más grueso que el del
material que forma dichos portadores en forma de pétalos, de modo
que cualquier flexión se concentra en la región de dichos portadores
en forma de pétalos.
2. Rotor de centrífuga según la reivindicación 1,
en el que cada portador (3) en forma de pétalos está unido a la
región central (2) del portador de muestras a través de una línea de
menor resistencia (4) que permite que el portador en forma de
pétalos se flexione alrededor de dicha línea de menor resistencia a
medida que el tubo (6) oscila hacia fuera bajo el efecto de la
fuerza centrífuga.
3. Rotor de centrífuga según la reivindicación 1
ó 2, que está dispuesto de modo que más allá de una velocidad
determinada de giro del portador (1) de muestras, la flexión de los
tubos (6) se restringe a un ángulo predeterminado.
4. Rotor de centrífuga según la reivindicación 3,
en el que la flexión de los tubos (6) se restringe por contacto
directo entre los tubos y una superficie interna del alojamiento (7)
externo.
5. Rotor de centrífuga según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho alojamiento externo es
un recinto formado por dos piezas (7, 8) que cierra dicho portador
de muestras, estando dichas dos piezas del recinto selladas
herméticamente en una zona periférica por unos medios de sellado
(12) que están dispuestos de modo que el cierre hermético se
incremente por el efecto de la fuerza centrífuga que se eleva
durante el centrifugado, consistiendo dichos medios de sellado en un
anillo de cierre hermético que presenta un perfil en forma de V cuyo
vértice está dirigido hacia fuera.
6. Rotor de centrífuga según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el alojamiento (7, 8) es
transparente para permitir que sus contenidos sean visualizados en
uso.
7. Rotor de centrífuga según la reivindicación 6,
en el que se prevén unos medios moduladores para examen de las
muestras cuando se centrifugan.
8. Rotor de centrífuga según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el portador (1) de muestras
es un moldeado en una sola pieza que incluye tubos de muestra
(6).
9. Rotor de centrífuga según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que se disponen unos anillos
sobre el portador de muestras para circundar y soportar los tubos de
muestra (6).
10. Portador (1) de muestras de rotor de
centrífuga para usar en un rotor de centrífuga del tipo definido en
la reivindicación 1, presentando el portador de muestras una zona
periférica para mantener los tubos de muestra (6) en una orientación
paralela al eje de rotación del rotor cuando se encuentra en reposo
y siendo capaz el portador de muestras de flexionar para permitir
que los tubos de muestra oscilen bajo el efecto de la fuerza
centrífuga, en el que el portador de muestras incorpora unos
portadores en forma de pétalos (3) para cada tubo igualmente
espaciados alrededor de dicho portador de muestras, y
caracterizado porque la región central (2) del portador de
muestras está realizada en un material más grueso que el del
material que conforma dichos portadores en forma de pétalos, de modo
que cualquier flexión se concentra en la región de dichos portadores
en forma de pétalos.
11. Portador de muestras de rotor de centrífuga
según la reivindicación 10, en el que cada portador (3) en forma de
pétalos se une a la región central (2) del portador de muestras a
través de una línea de menor resistencia (4) que permite que el
portador en forma de pétalos flexione alrededor de dicha línea de
menor resistencia a medida que el tubo (6) oscila hacia fuera bajo
el efecto de la fuerza centrífuga.
12. Portador de muestras de rotor de centrífuga
según la reivindicación 10 o reivindicación 11, en el que el
portador (1) de muestras es un moldeado en una sola pieza que
incluye tubos de muestra (6).
13. Portador de muestras de rotor de centrífuga
según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que se
disponen unos anillos sobre el portador (1) de muestras para
circundar y soportar los tubos de muestra (6).
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