本發(fā)明涉及一種實驗室離心機及其運行方法。例如此類實驗室離心機可用于生物技術(shù)、制藥工業(yè)、醫(yī)療和環(huán)境分析領(lǐng)域。借助于實驗室離心機能夠以每分鐘3,000轉(zhuǎn)以上(例如15,000轉(zhuǎn)/分鐘或者更多)的轉(zhuǎn)速對某種產(chǎn)品進行離心分離，尤其可對其中布置有樣品或物質(zhì)的容器或者器皿進行離心分離，其中，由此所產(chǎn)生的作用于產(chǎn)品的加速度可以大于15,000g，例如大于16,000g、大于20,000g直至大于60,000g。通過離心分離將樣品或者物質(zhì)所形成的混合物分解成不同密度的成分。視混合物的化學(xué)和/或物理性質(zhì)而定，在離心分離過程中可能還要適當(dāng)控制壓力和/或溫度條件。舉例來說，可以將實驗室離心機用于：

-聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)，

-測定血細胞比容，

-細胞學(xué)研究，或者

-對微量滴定離心機、血袋、石油器皿或者血液器皿進行離心分離。

背景技術(shù)：

原則上可在實驗室離心機中使用設(shè)計成角度轉(zhuǎn)子(Winkelrotor)或者衰減振動轉(zhuǎn)子(Ausschwingrotor)并且繞著豎直旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。

U S 2,821,339 A公開了一種實驗室離心機，可使得轉(zhuǎn)子以很小的轉(zhuǎn)速繞著水平旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動。由電驅(qū)動裝置的傳動軸頭直接支承轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子被設(shè)計成具有空心圓柱形轉(zhuǎn)鼓壁的轉(zhuǎn)鼓。轉(zhuǎn)鼓在朝向驅(qū)動裝置的一側(cè)被圓盤形支承板封閉，而在背向驅(qū)動裝置的一側(cè)則敞開。將多個分布在圓周方向的、用于離心分離樣品容器的保持部在內(nèi)側(cè)固定在轉(zhuǎn)鼓上。所述保持部被設(shè)計成彈性夾，所述彈性夾具有兩個徑向向內(nèi)、呈V形向內(nèi)張開的彈性臂?？梢詮霓D(zhuǎn)鼓的敞開側(cè)將容器平行于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線要么放入保持部的彈性臂之間，或者放入兩個相鄰支架的相鄰彈性臂之間，由彈性臂將容器夾緊。容器的縱軸線平行于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線，將容器的蓋子或者塞子布置在背向驅(qū)動裝置的一側(cè)上。可以將不同直徑的多個轉(zhuǎn)鼓壁彼此同心嵌套，從而提高可以利用轉(zhuǎn)子進行同心分離的容器的數(shù)目。

專利US 2008/0182742 A1公開了一種多個圓盤形轉(zhuǎn)子繞著共同水平旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的離心機?？梢酝ㄟ^一個共同的驅(qū)動裝置或者通過多個獨立的驅(qū)動裝置共同驅(qū)動轉(zhuǎn)子，但也可以在利用其它轉(zhuǎn)子進行離心分離的過程中將某個轉(zhuǎn)子與至少一個驅(qū)動裝置分離，可以從該轉(zhuǎn)子中取出離心分離的樣品，并且可以給轉(zhuǎn)子裝上新的樣品，隨后通過相應(yīng)的驅(qū)動裝置重新驅(qū)動轉(zhuǎn)子。當(dāng)想要給另一個轉(zhuǎn)子裝載或者卸載的時候，以這種方式不必中斷利用單個或者多個轉(zhuǎn)子進行離心分離。垂直于旋轉(zhuǎn)軸線移動某個轉(zhuǎn)子，就能使該轉(zhuǎn)子脫離傳動連接，例如脫離傳動鼓。通過裝載和卸載裝置給轉(zhuǎn)子裝載和卸載，所述裝載和卸載裝置可以通過軌道平行于旋轉(zhuǎn)軸線移動，使得裝載和卸載裝置能夠各自與不同的轉(zhuǎn)子相互作用。此外，裝載和卸載裝置還具有執(zhí)行器，可以利用該執(zhí)行器在旋轉(zhuǎn)軸線方向?qū)⑿聵悠窂耐饷嫣峁┙o轉(zhuǎn)子的保持部，并且反過來可以在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線的徑向從保持部上移除離心分離完畢的樣品。

DE 10 2012 201 717 A1公開了一種離心機，其多個模塊各自具有一個轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子具有水平旋轉(zhuǎn)軸線，并且形成一個盆狀的容納部，其縱軸線平行于旋轉(zhuǎn)軸線，并且具有U形的橫截面，且U形的側(cè)邊略微擴散，旋轉(zhuǎn)軸線垂直于U形的延伸平面大致居中穿過U形延伸。可以在旋轉(zhuǎn)軸線方向?qū)⒍鄠€樣品容器依次布置、固定在容納部中，多個樣品容器的樣品管道縱軸線相互平行布置在沿徑向指向旋轉(zhuǎn)軸線的共同平面中。這些模塊均具有用來檢測容納部旋轉(zhuǎn)位置的旋轉(zhuǎn)位置傳感器。若要將樣品裝入容納部中以及離心分離之后從容納部中取出樣品，可利用旋轉(zhuǎn)位置傳感器的信號使得容納部進入裝載和卸載位置，樣品管道縱軸線在該位置中平行于重力加速度方向。這里以每分鐘3,000轉(zhuǎn)以上的轉(zhuǎn)速進行離心分離，因此重力加速度引起的作用于樣品的加速度的交變分量應(yīng)為影響小于1％的干擾量?？梢酝ㄟ^具有補償質(zhì)量體的補償裝置消除轉(zhuǎn)子的失衡。應(yīng)進行離心分離的樣品載體優(yōu)選是具有多個樣品管道的所謂“Gel Carts”。應(yīng)通過鎖止構(gòu)件將樣品載體固定在容納部上。為了讓轉(zhuǎn)子有很小的結(jié)構(gòu)空間，可以讓樣品載體與旋轉(zhuǎn)軸線相隔適當(dāng)小的間距，使得樣品管道的一端在旋轉(zhuǎn)軸線上?？梢酝ㄟ^自動裝載機的抓取工具或者利用移液裝置進行裝載和/卸載。在容納部的裝載和卸載位置中進行裝載和卸載，從上方將樣品或者樣品載體放入到U形容納部的側(cè)邊之間，在離心分離之后同樣向上取出樣品或者樣品載體。

EP 2 835 178 A1公開了一種用來清洗微量滴定板的離心機。在離心機中使得微量滴定板繞著水平旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。為了排空或者清洗微量滴定板，將微量滴定板的開口指向徑向外側(cè)，使得作用于微量滴定板中的流體的離心力將流體從微量滴定板中排擠出來。以每分鐘5轉(zhuǎn)至3,000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速驅(qū)動離心機。對于另一種實施例，將離心機用來對反應(yīng)容器或者血庫的血液進行離心分離。在該情況下將反應(yīng)器皿的開口指向徑向內(nèi)側(cè)。從靜止角度位置開始在180°角度范圍內(nèi)將反應(yīng)器皿適當(dāng)加速，從而在所達到的反轉(zhuǎn)角度位置中至少達到1g的離心加速度，以此避免物質(zhì)從反應(yīng)器皿中向下滴落。將具有小孔的微量滴定板加速對于布置在反應(yīng)器皿中的物質(zhì)來說有問題，因為加速可能會導(dǎo)致物質(zhì)從某個反應(yīng)器皿意外潑出到相鄰的反應(yīng)器皿。所推薦的解決辦法是使用每分/每秒500轉(zhuǎn)至每分/每秒1,200轉(zhuǎn)的加速度。

US 2005/0026765 A1公開了另一種現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)在于改進：

-一種運行實驗室離心機的方法，其中，轉(zhuǎn)子繞著水平旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，以及

-一種實驗室離心機

尤其對離心分離結(jié)果和/或利用實驗室離心機進行離心分離的產(chǎn)品的使用范圍加以改進。

根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的任務(wù)借助相關(guān)獨立權(quán)利要求所述的特征來解決。關(guān)于本發(fā)明的其它優(yōu)選構(gòu)型可參閱從屬權(quán)利要求。

本發(fā)明涉及一種用于運行對產(chǎn)品離心分離用的實驗室離心機的方法。所述產(chǎn)品優(yōu)選是含有某種樣品或者物質(zhì)的容器或者器皿。所述容器或者器皿可以具有上方開口，可以通過該上方開口放入和/或取出樣品或物質(zhì)。器皿或容器的上方開口在離心分離過程中可以敞開，或者(例如使用塞子或蓋子)將其封閉。

本發(fā)明所使用的實驗室離心機具有任意結(jié)構(gòu)型式的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子可繞著水平旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，并且，將產(chǎn)品保持在轉(zhuǎn)子上，使其與旋轉(zhuǎn)軸線相隔一定距離，從而可產(chǎn)生離心力?？梢詫a(chǎn)品任意保持在轉(zhuǎn)子上，其中，原則上可按照衰減振動轉(zhuǎn)子或者類似于“摩天輪吊艙(Gondel)”以不動或者可動方式保持在轉(zhuǎn)子上。僅舉另一個非限制性實例：可以將產(chǎn)品適當(dāng)保持在轉(zhuǎn)子上，使得產(chǎn)品的縱軸線沿徑向指向旋轉(zhuǎn)軸線，然后容器或者器皿的開口可以朝向旋轉(zhuǎn)軸線。

按照現(xiàn)有技術(shù)，在實驗室離心機啟動和制動的同時必然會使得產(chǎn)品暫時遭受豎直加速度或加速度分量的作用，加速度方向隨產(chǎn)品在轉(zhuǎn)子上相對于旋轉(zhuǎn)軸線的角度位置而變化。如果產(chǎn)品容器的縱軸線例如沿徑向指向旋轉(zhuǎn)軸線且容器的開口指向旋轉(zhuǎn)軸線(以下也稱作“示例性布置方式”)，那么在啟動過程開始以及制動過程結(jié)束時，產(chǎn)品處于6:00點鐘位置，由于離心力很小可以忽略不計，重力加速度作用于容器底部方向，也就是遠離容器的上方開口，而在12:00點鐘位置中，重力加速度則作用于相反方向，也就是遠離容器底部并且朝向容器的開口。只要轉(zhuǎn)子以一定的角速度旋轉(zhuǎn)，盡管該角速度所產(chǎn)生的離心加速度不夠充分，然而在12:00中位置中仍然會導(dǎo)致離心加速度與重力加速度相疊加所產(chǎn)生的作用于樣品或物質(zhì)的合成加速度減小。然而由于產(chǎn)品繞著旋轉(zhuǎn)軸線回轉(zhuǎn)，在豎直方向上作用于樣品的合成加速度會改變。這不僅在實驗室離心機的啟動過程中、而且在實驗室離心機制動的過程中也會在某些情況下導(dǎo)致樣品意外混合，最終對離心分離結(jié)果造成不良影響。另一方面，合成加速度在上半平面中反轉(zhuǎn)也隱藏著樣品從容器的上方開口流出的風(fēng)險。因此在某些情況下，實驗室離心機的使用僅限于已將容器或器皿的上方開口封閉的產(chǎn)品。對于敞口容器或者器皿，實驗室離心機的使用僅限于樣品或物質(zhì)的流動性和/或毛細作用經(jīng)過適當(dāng)規(guī)定而使得樣品或物質(zhì)至少在樣品處于上半平面的角度范圍內(nèi)的期間不會“流出”的產(chǎn)品。

對于本發(fā)明所述的方法，為了避免這些缺點和/或限制，可選擇或者附加使用以下兩項措施：

a)本發(fā)明的一種構(gòu)型涉及到實驗室離心機的啟動。按照本發(fā)明，產(chǎn)品在轉(zhuǎn)子上首先處于靜止角度位置中(或者使其進入該位置)。在靜止角度位置中，轉(zhuǎn)子與產(chǎn)品的角速度為零。在該靜止角度位置中，將產(chǎn)品布置在3:00點鐘位置至9:00點鐘位置之間(也就是在假想的時鐘表盤的下半部中)。因此，在靜止角度位置中，任何情況下重力加速度至少都具有從旋轉(zhuǎn)軸線沿徑向向外作用的分量。在“示范性布置方式”中，在靜止角度位置中，至少一個重力加速度分量朝向容器底部作用于樣品。然后，從該靜止角度位置開始使得轉(zhuǎn)子加速，直至將產(chǎn)品首次布置在12:00點鐘位置中，在該位置中，重力作用方向已經(jīng)相對于6:00點鐘位置反轉(zhuǎn)，因此將其稱作反轉(zhuǎn)角度位置。

為了避免重力加速度和離心加速度相疊加所產(chǎn)生的合成加速度的方向在反轉(zhuǎn)角度位置中反轉(zhuǎn)，按照本發(fā)明，將轉(zhuǎn)子適當(dāng)定向加速，使其在到達反轉(zhuǎn)角度位置時就已達到一定大小的角速度，使得作用于產(chǎn)品的離心加速度大于重力加速度。采用這種方式，在反轉(zhuǎn)角度位置中略微大于零并且沿徑向向外的合成加速度就會起作用，這對于“示范性布置方式”來說意味著：即使在反轉(zhuǎn)角度位置中也可使得容器中的樣品朝向底部至少略微加速。因此，按照本發(fā)明，在實驗室離心機啟動過程中作用于產(chǎn)品的合成加速度不具有改變其方向的豎直分量。

b)同樣可以在反轉(zhuǎn)角度位置中的角速度處于某個預(yù)定角速度范圍內(nèi)的時候，才開始從反轉(zhuǎn)角度位置進入靜止角度位置的制動過程(只要保證反轉(zhuǎn)角度位置中的角速度大小足以使得作用于產(chǎn)品的離心加速度大于重力加速度)。同樣可以在事前適當(dāng)引起預(yù)給定的角速度，然后在到達產(chǎn)品的反轉(zhuǎn)角度位置時從這個預(yù)定的角速度起引起上述制動過程，直至到達靜止角度位置。

按照本發(fā)明，啟動過程中的加速和/或從離心加速度大于重力加速度的角速度減至為零的角速度(或者反過來)在小于270°角度范圍內(nèi)進行。

有多種方法可產(chǎn)生所需的加速或制動。舉一個非限制性例子，可以適當(dāng)設(shè)計驅(qū)動裝置及其控制器，從而能夠在指定的角度范圍內(nèi)產(chǎn)生所需的加速或制動力矩。按照另一種非限制性示例，可以通過慣性質(zhì)量體的適當(dāng)耦接或脫耦來引起或者支持加速或制動。例如對于加速過程來說，可以首先(某些情況下也要在持續(xù)時間較長的加速過程中)使得慣性質(zhì)量體具有一定的旋轉(zhuǎn)動能，該旋轉(zhuǎn)動能至少與轉(zhuǎn)子和慣性質(zhì)量體共同以某一角速度旋轉(zhuǎn)時的動能一樣大，其離心加速度大于重力加速度，而在慣性質(zhì)量體加速期間轉(zhuǎn)子與產(chǎn)品首先處于靜止角度位置中。然后在達到所需動能的同時使得慣性質(zhì)量體與轉(zhuǎn)子耦接，慣性質(zhì)量體因此“帶動”轉(zhuǎn)子。此時可以突然或者逐漸閉合離合器(耦接部)，使用可控閉合的離合器(耦接部)，或者使用滑動式離合器(滑動式耦接部)。慣性質(zhì)量體的旋轉(zhuǎn)運動與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運動完全耦合，直至到達反轉(zhuǎn)角度位置，然后產(chǎn)品與轉(zhuǎn)子就已因此達到所需的角速度。

假設(shè)轉(zhuǎn)子在反轉(zhuǎn)角度位置中應(yīng)具有一定大小的角速度，使得作用于產(chǎn)品的離心加速度大于重力加速度，則僅僅指定下限。反轉(zhuǎn)角度位置中的角速度優(yōu)選具有適當(dāng)?shù)拇笮?，使得作用于產(chǎn)品的離心加速度至少相當(dāng)于重力加速度的兩倍。

原則上產(chǎn)品的靜止角度位置可以相當(dāng)于6:00點鐘角度位置，從而需要在180°角度范圍內(nèi)的反轉(zhuǎn)角度位置中引起角速度。但是按照本發(fā)明，靜止角度位置不同于6:00點鐘角度位置(但還是將產(chǎn)品在靜止角度位置中布置在3:00點鐘位置至9:00點鐘位置之間)。例如在極端情況下當(dāng)靜止角度位置處于3:00點鐘位置的時候(構(gòu)成樣品的非流動性介質(zhì)正好無法朝著旋轉(zhuǎn)軸線方向加速)，樣品就會在朝向反轉(zhuǎn)角度位置的途中經(jīng)過270°的角度范圍，在90°角度范圍內(nèi)加速之后并且在到達6:00點鐘位置時就已將產(chǎn)品加速到某個不同于零的角速度?？偠灾ㄟ^該措施可以使得轉(zhuǎn)子和產(chǎn)品必須加速才能增大在反轉(zhuǎn)角度位置中達到所需角速度的角度范圍。增大該角度范圍一方面可以減小所需的加速力和制動力，從而可以降低對驅(qū)動裝置及其控制器的要求。另一方面，在靜止角度位置與反轉(zhuǎn)角度位置之間某些情況下，很強的加速度或制動度會引起作用于產(chǎn)品的不需要的切向加速度，通過增大所必須進行制動或加速的角度范圍可以減小上述切向加速度。

按照本發(fā)明，在相當(dāng)于6:00點鐘位置的裝載和卸載位置中給轉(zhuǎn)子裝載和卸載。隨后首先利用驅(qū)動裝置使得轉(zhuǎn)子以第一旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)化到靜止角度位置中，然后從該靜止角度位置起以相反的第二旋轉(zhuǎn)方向朝著反轉(zhuǎn)角度位置方向加速。同樣也適用于制動過程，為此，在制動過程中使轉(zhuǎn)子以第一旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)直至到達靜止角度位置，隨后以相反的第二旋轉(zhuǎn)方向從靜上角度位置反轉(zhuǎn)到卸載位置。換句話說，利用根據(jù)本發(fā)明的措施可以在加速或制動時進行“啟動”，或者，在制動時使樣品以“越振”方式越過6:00點鐘角度位置。

可以手動將產(chǎn)品提供給轉(zhuǎn)子、與轉(zhuǎn)子相耦接、與轉(zhuǎn)子脫耦、和/或從轉(zhuǎn)子上移除。在本發(fā)明的優(yōu)選的構(gòu)型中，將產(chǎn)品自動地提供給轉(zhuǎn)子和/或自動從轉(zhuǎn)子上移除，附加也可以使產(chǎn)品與轉(zhuǎn)子自動地耦接和/或脫耦。事實證明，如果這里所述的實驗室離心機具有可繞著水平旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，那么這種自動操作產(chǎn)品的方式特別適用，原因在于：對于具有水平旋轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)子來說，在水平的操作平面中特別便于自動操作產(chǎn)品，可以使得樣品自動接近轉(zhuǎn)子并且保證與其之間的距離。

完全能夠以不同的旋轉(zhuǎn)方向(自動或者手動)將產(chǎn)品提供給轉(zhuǎn)子，并且在離心分離之后從轉(zhuǎn)子上移除產(chǎn)品，就是說以向前運動提供產(chǎn)品，以向后運動移除產(chǎn)品。然而按照本發(fā)明，針對一種優(yōu)選的改進方案建議的是，自動將產(chǎn)品提供給轉(zhuǎn)子，并且在離心分離之后以同一旋轉(zhuǎn)方向從轉(zhuǎn)子上移除產(chǎn)品。以這種方式可以在離心分離之前操作產(chǎn)品，并且在轉(zhuǎn)子的一側(cè)上提供產(chǎn)品，而在轉(zhuǎn)子的另一側(cè)上移除和繼續(xù)操作離心分離后的產(chǎn)品。轉(zhuǎn)子繞著水平軸線旋轉(zhuǎn)意味著：轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)平面將可以在其中準(zhǔn)備和提供產(chǎn)品的半腔與可以在其中移除產(chǎn)品(某些情況下還要繼續(xù)處理)的半腔相分開。在提供和移除產(chǎn)品時優(yōu)選使其平行于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線運動，將需要提供的產(chǎn)品放入轉(zhuǎn)子的通孔中，并且在另一側(cè)從轉(zhuǎn)子的通孔中取出需要移除的產(chǎn)品。例如可以將孔設(shè)計成圓盤狀轉(zhuǎn)子在橫截面中邊緣封閉的孔。但是完全也可以在例如圓盤狀轉(zhuǎn)子上的邊緣側(cè)上形成孔，因此也可以是在橫截面中邊緣敞口的孔。

在本發(fā)明所述方法的另一種實施方式中，通過補償裝置減小與產(chǎn)品質(zhì)量有關(guān)的轉(zhuǎn)子失衡(Unwucht)?？梢宰詣踊蛘呤謩硬僮餮a償裝置。例如可以利用附加質(zhì)量體形成補償裝置，將附加質(zhì)量體與產(chǎn)品對置地保持在轉(zhuǎn)子上，并且可以根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量來改變其距離?？梢岳脠?zhí)行器或者手動調(diào)整裝置，連續(xù)或者分級地調(diào)整補償質(zhì)量體與旋轉(zhuǎn)軸線的距離。補償質(zhì)量體也可以與刻度尺相互作用，從而可在產(chǎn)品類型已知的情況下適當(dāng)引起通過刻度尺所設(shè)定的補償質(zhì)量體位置。

在本發(fā)明的另一種實施方式中，通過保持部將產(chǎn)品固定在轉(zhuǎn)子上。完全可以將產(chǎn)品直接固定在轉(zhuǎn)子的保持部上?？梢杂萌我夥绞綄崿F(xiàn)固定，尤其可以夾緊產(chǎn)品，或者通過保持裝置、鎖止裝置或者鎖定裝置來保持產(chǎn)品。也可以通過轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)所引起的離心力作用進行固定。在極端情況下，保持部甚至可以僅僅具有一個用于產(chǎn)品的容納部，可以沿徑向向外將產(chǎn)品放入其中，并且，產(chǎn)品沿徑向向外支撐在其凸肩或底部上。這種情況下，在靜止位置中以及轉(zhuǎn)子啟動過程中，通過重力和所形成的離心力將產(chǎn)品朝向容納部的底部或凸肩擠壓。隨著轉(zhuǎn)子的角速度逐漸增大，就會增強產(chǎn)品在容納部底部或凸肩上的壓緊。顯而易見，在容納部與產(chǎn)品之間還可以附加地作用有：起鎖定作用的摩擦力；鎖止或鎖定裝置或者任意另一種鎖定裝置。

在本發(fā)明的另一種實施方式中，利用容納體形成保持部。容納體一方面形成容納部，可將產(chǎn)品布置在該容納部中，和/或可將產(chǎn)品保持在該容納部上。另一方面，容納體形成耦接區(qū)域，可以通過耦接區(qū)域?qū)⑷菁{體與布置在容納部中的產(chǎn)品固定在轉(zhuǎn)子上。因此一方面可以有針對性地設(shè)計與產(chǎn)品相互作用的容納部，另一方面可以有針對性地設(shè)計與轉(zhuǎn)子相互作用的耦接區(qū)域，這種情況下就可以在容納體已被固定在轉(zhuǎn)子上時將產(chǎn)品提供給容納體的容納部。但是在利用容納體將產(chǎn)品提供給轉(zhuǎn)子并且使得容納體在耦接區(qū)域中與轉(zhuǎn)子相耦接之前，優(yōu)選將產(chǎn)品放入容納體的容納部中。例如，如果希望使用同一轉(zhuǎn)子對具有不同幾何特性的不同產(chǎn)品進行離心分離，則使用容納體就會有好處。在這種情況下可以使用容納體，所述容納體具有相同的耦接區(qū)域，但也可以具有不同的容納部，以便容納具有不同幾何特性的不同產(chǎn)品?？上攵?，也可利用適配器(Adapter)形成容納部，所述適配器可調(diào)整容納部使之適應(yīng)于產(chǎn)品的相應(yīng)幾何特性。也可以通過離心力操縱的鎖止或鎖定裝置將容納體固定在轉(zhuǎn)子上。

在本發(fā)明的另一種實施方式中，通過傳感器檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度，然后根據(jù)所檢測的旋轉(zhuǎn)角度控制或調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的驅(qū)動單元。例如可以根據(jù)所檢測的旋轉(zhuǎn)角度適當(dāng)引起轉(zhuǎn)子的卸載和/或裝載位置和/或轉(zhuǎn)子的靜止角度位置。此外，還可以根據(jù)傳感器檢測的旋轉(zhuǎn)角度通過驅(qū)動單元控制或調(diào)節(jié)加速力矩和/或制動力矩，從而在到達反轉(zhuǎn)角度位置時達到所需的角速度。

在本發(fā)明的另一種實施方式中，使用基于旋轉(zhuǎn)角度進行控制或調(diào)節(jié)的驅(qū)動單元，優(yōu)選使用一種利用旋轉(zhuǎn)的場所形成的驅(qū)動單元。與電機的傳統(tǒng)調(diào)節(jié)器相比，具有場(磁場)定向控制(Field Oriented Control，縮寫為FOC)的驅(qū)動單元能根據(jù)轉(zhuǎn)矩和速度進行精準(zhǔn)控制或調(diào)節(jié)。為了調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)場式電機(Drehfeldmaschine)，可將電機參量分解為形成磁通和轉(zhuǎn)矩的分量，從而可以實現(xiàn)電機狀態(tài)的技術(shù)解耦，與直流電機的已知物理特性一樣。除了可以通過場(磁場)定向控制實現(xiàn)高的電效率之外，場(磁場)定向控制的兩個特性對于本發(fā)明很重要：場(磁場)定向控制一方面可以使得可用轉(zhuǎn)矩最大化，這有利于這里所需的高加速度。另一方面，這里優(yōu)選利用旋轉(zhuǎn)角度編碼器(Drehwinkelgeber)(在驅(qū)動單元中原本已存在，或者可以是轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度編碼器)執(zhí)行的場(磁場)定向控制能夠精確定位轉(zhuǎn)子，例如這是調(diào)整裝載和卸載位置所必需的性能。使用具有場(磁場)定向控制的驅(qū)動單元就可以省去用于精確定位轉(zhuǎn)子的附加執(zhí)行電機(伺服馬達)。

本發(fā)明的另一任務(wù)通過配有驅(qū)動單元的實驗室離心機來解決，通過控制單元(其中也應(yīng)包括調(diào)節(jié)單元)適當(dāng)控制所述驅(qū)動單元，使得利用實驗室離心機來執(zhí)行以上所解釋的方法。

在根據(jù)本發(fā)明的實驗室離心機的另一種實施方式中，轉(zhuǎn)子形成產(chǎn)品用的容納部。在轉(zhuǎn)子的一側(cè)上形成有容納部的供給口，可以通過該供給口將產(chǎn)品提供給容納部。在轉(zhuǎn)子的另一側(cè)上形成容納部的取出口，在離心分離之后可以通過該取出口從容納部中取出產(chǎn)品。可以將產(chǎn)品穿過轉(zhuǎn)子的通孔進行裝載和卸載，所述通孔的端側(cè)一方面構(gòu)成取出孔，另一方面構(gòu)成供給孔。

完全可以將驅(qū)動單元的縱軸線或者驅(qū)動軸線設(shè)計成與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線同軸。對于本發(fā)明的另一建議，可通過與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線平行且間隔開布置的驅(qū)動單元縱軸線或者驅(qū)動軸線來驅(qū)動轉(zhuǎn)子，這樣可在某些情況下改善結(jié)構(gòu)空間條件。

對于該實施方式，如果將驅(qū)動單元在繞著旋轉(zhuǎn)軸線的周向方向上與產(chǎn)品的容納部或保持部錯開布置，就能進一步改善結(jié)構(gòu)空間條件。這樣就能將驅(qū)動單元布置在轉(zhuǎn)子的局部圓周區(qū)域中，而在包括容納部或保持部的轉(zhuǎn)子的另一局部圓周區(qū)域中可以采取提供產(chǎn)品和從容納部或保持部中移除產(chǎn)品所需的措施，因此可以產(chǎn)生特別緊湊的結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的實驗室離心機設(shè)有用于檢測轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度的傳感器。此外，實驗室離心機還具有控制單元，該控制單元配有控制邏輯(機構(gòu))，該控制邏輯(機構(gòu))可根據(jù)所檢測的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度來控制或調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的驅(qū)動單元。

關(guān)于本發(fā)明的有利的改進方案可參閱權(quán)利要求書、說明書和附圖。說明書中所述的特征和多種特征組合的優(yōu)點僅為示例，并且可以起到替代或累積作用，并非一定由本發(fā)明所述的實施方式來實現(xiàn)這些優(yōu)點。權(quán)利要求所保護的主題并不因此而改變，關(guān)于原始申請資料和專利申請的公開內(nèi)容，可查閱其它特征和附圖——尤其是附圖所示的幾何形狀和多個部件相互間的關(guān)系尺寸及其相對布置和相互作用關(guān)系。同樣可以不同于權(quán)利要求的所選關(guān)系，將本發(fā)明不同實施方式的特征和不同權(quán)利要求的特征組合使用，并且也鼓勵這么做。這也涉及到各個附圖中所示的或者其說明部分中所述的那些特征。也可以將這些特征與不同權(quán)利要求的特征進行組合。同樣可以省去權(quán)利要求中列出的本發(fā)明其它實施方式的特征。

應(yīng)適當(dāng)理解權(quán)利要求和說明書中所述特征的數(shù)目，即，恰好存在該數(shù)目，或者，存在大于所述數(shù)目的數(shù)目，不需要明確使用副詞“至少”。如果所討論的例如是某一個元件，則應(yīng)理解為恰好存在一個元件、兩個元件或者更多的元件。這些特征可以通過其它特征予以補充，或者可以是用來構(gòu)成相應(yīng)產(chǎn)品的幾個特征。

權(quán)利要求書中所包含的附圖標(biāo)記并不限制這些專利權(quán)利要求所保護的范圍，僅用來使得專利權(quán)利要求更加易于理解。

附圖說明

以下將根據(jù)附圖所示的優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行詳細解釋和描述。

圖1：從前面斜向觀察實驗室離心機一部分的立體示意圖。

圖2：從后面斜向觀察圖1所示實驗室離心機這一部分的立體示意圖。

圖3：從上方觀察圖1和圖2所示實驗室離心機這一部分的示意圖。

圖4：用于運行實驗室離心機的方法的高程度示意圖。

圖5：實驗室離心機啟動過程中隨時間變化的產(chǎn)品角度位置、隨時間變化的產(chǎn)品角速度以及隨時間變化的產(chǎn)品角加速度。

圖6：實驗室離心機啟動過程中的產(chǎn)品與作用于產(chǎn)品的力以及相應(yīng)的受力圖。

圖7和圖8：實驗室離心機另一種實施方式的一部分的不同示意圖。

圖9：控制單元與驅(qū)動單元以及傳感器相互作用的實驗室離心機示意圖。

圖10：從前面斜向觀察實驗室離心機另一種實施方式的一部分的立體示意圖。

圖11：圖10所示實驗室離心機的補償裝置區(qū)域內(nèi)的細節(jié)圖XI。

圖12：產(chǎn)品用的容納體的立體示意圖。

圖13：橫向于旋轉(zhuǎn)軸線觀察圖12所示容納體的側(cè)視圖。

圖14：用于將容納體鎖定在轉(zhuǎn)子中的離心力操縱式鎖定裝置的細節(jié)圖。

具體實施方式

在圖1至圖3以及圖7、圖8中使用x、y、z笛卡爾坐標(biāo)系表示空間方向，其中，方向x、y定義水平面，方向z表示豎直方向。此外，在這些附圖中還使用g表示重力加速度。

在本申請書中，參照時鐘表盤來解釋產(chǎn)品基于實驗室離心機旋轉(zhuǎn)軸線的角度位置。假想時鐘表盤的12:00點鐘位置與z坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)，其中，時鐘的小指針在這里與重力加速度g的作用方向相反，而時鐘的小指針在6:00點鐘位置中的指向則相當(dāng)于重力加速度的方向，并且，時鐘的小指針在3:00點鐘位置中的指向相當(dāng)于x方向。

為了簡化起見，在本申請中涉及的是“離心力”或者“離心加速度”。申請人意識到這些嚴格來說并不存在，離心力和離心加速度僅僅針對向心加速度而出現(xiàn)(參考達朗貝爾力學(xué)研究方法“d′Alembertsche mechanische Betrachtungsweise”)。

這里僅僅部分繪出的實驗室離心機1具有轉(zhuǎn)子2，該轉(zhuǎn)子繞著沿y方向的水平旋轉(zhuǎn)軸線3旋轉(zhuǎn)。對于圖中所示的實施例，轉(zhuǎn)子2大致近似于圓盤形狀，但并非一定是這種情況。轉(zhuǎn)子2構(gòu)成保持部4或容納部5，借助于該保持部4或容納部5或者在該保持部4或容納部5中將產(chǎn)品6以可松脫的方式保持在轉(zhuǎn)子2上。對于圖中所示的實施例，借助轉(zhuǎn)子2的通孔7形成了保持部4或者容納部5，所述通孔在y方向上穿過轉(zhuǎn)子2延伸并且在此構(gòu)造成具有邊緣封閉的橫截面。通孔7在朝向圖1的一側(cè)上形成供給口8，可以通過該供給口將產(chǎn)品6提供給保持部4或容納部5。通孔7在背向圖1的一側(cè)上相應(yīng)地形成了取出口9，可以通過該取出口將產(chǎn)品6從保持部4或容納部5中取出。如果實驗室離心機1用來自動地提供產(chǎn)品6以及自動地取出產(chǎn)品6，則以這種方式就能在y方向(也就是平行于旋轉(zhuǎn)軸線3)以統(tǒng)一的輸送運動來保證產(chǎn)品6的連續(xù)流，在該統(tǒng)一的輸送運動的情況下，通過供給口8將產(chǎn)品6送入容納部5中或者提供給保持部4，與在離心分離之后通過取出口9從保持部4或者容納部5中取出產(chǎn)品6的方向相同。

轉(zhuǎn)子2具有與產(chǎn)品6的保持部4或容納部5徑向?qū)χ玫难a償裝置10，該補償裝置用來減小或消除該轉(zhuǎn)子2的失衡。為此，補償裝置10具有補償質(zhì)量體11，可以改變該補償質(zhì)量體與旋轉(zhuǎn)軸線3的距離來彌補可能的失衡。對于圖中所示的實施例，補償裝置10具有刻度尺12，改變補償質(zhì)量體11與旋轉(zhuǎn)軸線3的距離即可使得補償質(zhì)量體11的標(biāo)識13(這里是箭頭14)沿著刻度尺移動。在調(diào)整補償裝置10時可以利用刻度尺12適當(dāng)?shù)剡x定補償質(zhì)量體11的預(yù)定位置，所述預(yù)定位置例如各自與不同的產(chǎn)品6相關(guān)聯(lián)，尤其與產(chǎn)品6的不同質(zhì)量相關(guān)聯(lián)。

按照圖2所示，轉(zhuǎn)子2可以相對于支架15旋轉(zhuǎn)地支承，對于附圖所示的實施例，所述支架利用三個相對于旋轉(zhuǎn)軸線3徑向延伸的支臂16a、16b、16c構(gòu)成，這些支臂均在徑向外側(cè)端部區(qū)域中支撐在實驗室離心機1的底座、框架或外殼上(圖中沒有繪出)。通過驅(qū)動單元17驅(qū)動所述轉(zhuǎn)子2。對于圖1至圖3所示的實施例，將驅(qū)動單元17的驅(qū)動軸與旋轉(zhuǎn)軸線3同軸地布置。

以下將基于圖4參考圖5所示隨時間變化的角度、角速度以及角加速度對圖1至圖3所示用于運行實驗室離心機的方法進行解釋：

在方法步驟18中提供產(chǎn)品6。在位于轉(zhuǎn)子2前面并且通過轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)平面與轉(zhuǎn)子2后面的半腔20分開的半腔19中提供產(chǎn)品6?？梢詥蝹€地提供將要利用實驗室離心機1逐步離心分離的產(chǎn)品6、分組地提供產(chǎn)品6、或者在不連續(xù)或連續(xù)的輸送過程中提供多個產(chǎn)品6。如果不是直接、而是利用容納體21(也可以是樣品載體)將產(chǎn)品6放入轉(zhuǎn)子2的保持部4或容納部5中，那么在方法步驟22中將至少一個產(chǎn)品6放入容納體21的容納部中。隨后，在方法步驟23中，使得轉(zhuǎn)子處于形成裝載位置的角度位置中。該裝載位置例如是圖1中所示的6:00點鐘位置。隨后，在方法步驟24中，通過合適的執(zhí)行器或者操作裝置，將至少一個產(chǎn)品6(優(yōu)選利用容納體21)經(jīng)由供給口8放入到容納部5中。在隨后的方法步驟25中，將產(chǎn)品6固定在由容納部5所形成的轉(zhuǎn)子2保持部4上。如果通過容納體21將產(chǎn)品6固定在轉(zhuǎn)子2的保持部4上，則在該方法步驟中使得容納體21的耦接區(qū)域與保持部4所形成的、轉(zhuǎn)子2的相應(yīng)的對應(yīng)耦接區(qū)域相耦接。然后在方法步驟26中，驅(qū)動單元17使得轉(zhuǎn)子2從圖1所示的6:00點鐘位置(在這里形成供給位置或裝載位置27)直至?xí)r刻28緩慢轉(zhuǎn)入到靜止角度位置29。為此，將轉(zhuǎn)子2首先逆時針方向加速到時刻30，隨后將其適當(dāng)制動，使其在時刻28在靜止角度位置29中具有為零的角速度。轉(zhuǎn)子2可以在靜止角度位置29中停留一段時間。但是角速度優(yōu)選在靜止角度位置29中直接反轉(zhuǎn)。靜止角度位置29優(yōu)選是介于3:00點鐘位置至6:00點鐘位置之間范圍內(nèi)的角度位置，其中，由于減小了樣品或者物質(zhì)的流出傾向、物質(zhì)的粘度較大、并且毛細作用(Kapillarwirkung)較大，因此可以使得靜止角度位置29更接近于3:00點鐘位置。在隨后的方法步驟32中，使得轉(zhuǎn)子2與保持在其上的產(chǎn)品6從靜止角度位置29以相反的旋轉(zhuǎn)方向(也就是順時針方向)加速。產(chǎn)品6在時刻33經(jīng)過6:00點鐘位置，對于附圖所示的實施例來說，也就是經(jīng)過供給或裝載位置27。由于從靜止角度位置29開始加速，因此轉(zhuǎn)子2與產(chǎn)品6在經(jīng)過6:00點鐘位置時已具有大于零的角速度34。因此預(yù)先從供給或裝載位置27轉(zhuǎn)動到靜止角度位置29，并且從靜止角度位置29開始加速“獲得動量”，使得轉(zhuǎn)子2和產(chǎn)品6在6:00點鐘位置中的能量水平比直接從6:00點鐘位置啟動時要大。產(chǎn)品6以不斷增大的角速度繼續(xù)順時針加速經(jīng)過9:00點鐘位置進入12:00點鐘位置，其中，視驅(qū)動單元17的驅(qū)動功率而定，結(jié)果就能進一步提高加速的力矩，或者，使該力矩在達到最大力矩時保持恒定，因此產(chǎn)生的角加速度保持恒定(參考圖5)。隨后，在方法步驟35中，以預(yù)定的角速度或者預(yù)定的角速度變化曲線進行真正的離心分離。當(dāng)離心分離結(jié)束時，將轉(zhuǎn)子2制動。該制動方式是在方法步驟36中適當(dāng)控制驅(qū)動單元17，從而保證在形成反轉(zhuǎn)角度位置的12:00點鐘位置中使角速度處于離心加速度略大于重力加速度的角速度范圍內(nèi)。離心加速度：

a_z＝ω²r

式中，ω：角速度，并且

r：樣品重心與旋轉(zhuǎn)軸線的距離

優(yōu)選的是，該離心加速度處于ng≤a_z≤(n+1)g的范圍內(nèi)，式中，n＝1、2、3、4、5或6。也可以適當(dāng)控制驅(qū)動單元17，從而在反轉(zhuǎn)角度位置中存在精確設(shè)定的角速度進而存在大于重力加速度的離心加速度。對于如此引起的狀態(tài)，在方法步驟37中，將轉(zhuǎn)子2與保持在其上的產(chǎn)品6制動到為零的角速度，直至到達介于3:00點鐘位置至9:00點鐘位置之間、優(yōu)選介于6:00點鐘位置至9:00點鐘位置之間的靜止角度位置。由此，在小于270°的角度范圍內(nèi)實現(xiàn)制動。隨后，在方法步驟38中，在反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)方向的情況下，使轉(zhuǎn)子2與保持在其上的產(chǎn)品6逆時針方向旋轉(zhuǎn)返回到卸載或排出位置中，該位置優(yōu)選是6:00點鐘位置。然后，在方法步驟39中，使產(chǎn)品6從保持部4脫離。最后，在方法步驟40中，從轉(zhuǎn)子2中取出產(chǎn)品6，優(yōu)選通過取出口9取出產(chǎn)品。

圖6所示為大致在10:00點鐘位置中啟動的過程中產(chǎn)品6與作用于產(chǎn)品的力的示意圖(為了簡化起見，省略了啟動過程中轉(zhuǎn)子2的加速度所引起的切向加速度)。從圖6可以看出，在沒有離心力的情況下，由于存在重力44，將會以重力44的分量使得布置在產(chǎn)品的容器41中的樣品42沿徑向向內(nèi)加速，也就是從容器41的底部離開朝向蓋子加速。為了讓離心力43和重力44所產(chǎn)生的合力45不具有徑向向內(nèi)的力分量，必須如圖6所示的受力圖一樣滿足以下條件：

式中，F(xiàn)_z：離心力，

F_G：重力，以及

旋轉(zhuǎn)軸線3和產(chǎn)品6重心的徑向連接軸線與水平面之間的夾角。

由于離心力F_z等于角速度的平方乘以產(chǎn)品6重心與旋轉(zhuǎn)軸線3的距離，因此對于9:00點鐘位置以上的角度位置來說，利用驅(qū)動單元17所引起的速度必須滿足以下條件：

由此得出，若在反轉(zhuǎn)角度位置中則離心加速度必須等于或大于重力加速度g。

圖7和圖8所示為實驗室離心機1的另一種實施方式，驅(qū)動單元17并非與旋轉(zhuǎn)軸線3同軸地布置。更確切地說，驅(qū)動單元17及其驅(qū)動軸的驅(qū)動軸線或縱軸線46相對于旋轉(zhuǎn)軸線3間隔開且平行。在這種情況下，驅(qū)動單元17通過傳動連接部47(例如通過牽引傳動機構(gòu)48)與轉(zhuǎn)子2相耦接，其中，傳動連接部47也保證了驅(qū)動軸線或縱軸線46相對于旋轉(zhuǎn)軸線3偏移，其中，還可以利用傳動連接部47實現(xiàn)制動或傳動。對于附圖所示的實施例，在6:00點鐘位置中，驅(qū)動單元17的旋轉(zhuǎn)軸線46與轉(zhuǎn)子2的容納部5以對角線相對置的方式布置。優(yōu)選地，將驅(qū)動單元17布置在轉(zhuǎn)子的上半平面中(9:00點鐘位置至3:00點鐘位置)，而在供給或裝載位置27和/或在卸載位置中則可以將容納部5布置在下半平面中(3:00點鐘位置至9:00點鐘位置)，由此，驅(qū)動單元17就不會妨礙從轉(zhuǎn)子2提供和移除產(chǎn)品6并且改善了結(jié)構(gòu)空間條件。為此，支架15如圖所示在容納部5范圍內(nèi)以及在其前面及后面在裝載位置27和/或卸載位置中具有空缺或者空隙，通過該空缺或者空隙可以觸及到容納部5。

圖9所示為檢測轉(zhuǎn)子2的角度位置的傳感器49以及檢測轉(zhuǎn)子2的角速度的傳感器50的示意圖。將傳感器49、50的測量信號提供給控制單元51，控制單元據(jù)此控制所述驅(qū)動單元17，用于執(zhí)行之前所解釋的方法。在此，控制單元51也可以與其它控制單元(例如用于控制操作裝置和產(chǎn)品6裝載和卸載用的裝載和卸載裝置)進行通信。也可以僅僅通過傳感器49檢測到旋轉(zhuǎn)角度，并且據(jù)此導(dǎo)出角速度信號。本來也可以根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度控制所述驅(qū)動單元17，從而控制單元51僅僅提供一預(yù)定的旋轉(zhuǎn)角度，和/或由控制單元48處理所述驅(qū)動單元17的角度信號。在圖9中，以虛線表示也可以將用來檢測轉(zhuǎn)子2角度位置的傳感器49(或者用來檢測轉(zhuǎn)子2角速度的傳感器50)設(shè)計成直接集成到驅(qū)動單元17中的傳感器，該傳感器例如在驅(qū)動單元17中本來設(shè)置用于運行。

產(chǎn)品6例如涉及到采血管，所述采血管通常具有13mm x 75mm、13mm x 100mm或者16mm x 100mm的尺寸。優(yōu)選進行適當(dāng)加速，使得在產(chǎn)品到達水平方位(9:00點鐘位置)時就已達到大于2g的離心加速度。同理也適用于制動，其中，在這里優(yōu)選在反轉(zhuǎn)角度位置中(也就是在12:00點鐘位置中)至少2g的離心加速度起作用，然后，在180°的角度范圍直至6:00點鐘位置將其制動到角速度為零?？梢赃m當(dāng)越過6:00點鐘位置，使得盡可能抵消作用于產(chǎn)品6的重力場、重力和制動力，以防止之前利用離心分離所分開的樣品42成分重新混合。某些情況下可以使用凝膠管作為容器41，凝膠管在某些情況下可形成對樣品42來說問題不大的加速和制動過程。如果將容器41開口朝向旋轉(zhuǎn)軸線3并且底部從旋轉(zhuǎn)軸線3沿徑向向外布置在容納部5或者保持部4中，且容器41的縱軸線沿徑向指向，那么重力場就會符合目的地朝向容器41的底部方向作用，用于通過離心離進行分離。由于在取出容器41時分離界線水平延伸，因此從實驗室離心機1中取出時至少減小了混合的風(fēng)險。否則，只有通過使轉(zhuǎn)子衰減振動(Ausschwingen)才能實現(xiàn)這樣的結(jié)果，而在轉(zhuǎn)子具有固定角度的情況下則通常在不垂直于器皿底部法線的角度下實現(xiàn)分離界線。

優(yōu)選地，將容納體21設(shè)計成可以與轉(zhuǎn)子2固定安裝在一起或者可以更換的器皿保持部?？梢愿鼡Q的器皿保持部可用作直線或者盤形輸送系統(tǒng)的一部分，可以通過該輸送系統(tǒng)將器皿輸送至其它流程步驟。將驅(qū)動單元17和支架15安裝在圖中沒有繪出的、能保證安全的外殼中。通過驅(qū)動裝置17、支架15和/或外殼之間的阻尼元件大幅度減小了傳遞給外殼的振動。

圖10和圖11所示為轉(zhuǎn)子2與補償裝置10的另一種實施方式。將補償質(zhì)量體11布置在邊緣封閉的通孔52中，所述通孔在這里具有矩形的橫截面。通孔52的徑向邊界形成了兩個徑向平行的導(dǎo)向部53、尤其是肋條54，在此之間引導(dǎo)有補償質(zhì)量體11，用以改變其與旋轉(zhuǎn)軸線3的距離。為了能夠進行安裝，補償質(zhì)量體11可以是兩件式或者多件式構(gòu)造。補償質(zhì)量體11具有相對于旋轉(zhuǎn)軸線3徑向貫通的螺紋孔55，操縱桿56穿過該螺紋孔延伸。操縱桿56在與補償質(zhì)量體11及其螺紋孔55相互作用的軸向區(qū)域中具有在這里沒有繪出的外螺紋。操縱桿56在其兩個端部區(qū)域中可以轉(zhuǎn)動，但是相對于轉(zhuǎn)子2軸向固定。操縱桿56的徑向外側(cè)端部區(qū)域從具有操縱面或作用面57的轉(zhuǎn)子2周面向外伸出。例如將螺絲刀、六角批頭等等插入到操縱面或作用面57中，就可以用手或者自動地通過控制單元51所操縱的執(zhí)行器對操縱桿56轉(zhuǎn)動，就能以螺桿傳動方式適當(dāng)移動所述補償質(zhì)量體，使得補償質(zhì)量體11與旋轉(zhuǎn)軸向3的距離改變，從而可以補償可能的失衡。

圖10、12、13和14所示為容納體21及其與轉(zhuǎn)子2耦接的其它實施方式。如圖12和圖13所示，容納體21呈塊狀或者方體形狀。容納體21具有可以從上方將產(chǎn)品6放入其中的容納部58。容納部58優(yōu)選是從上方與z方向相反地置入到容納體21中的盲孔59，可以將具有柱形周面的產(chǎn)品6(例如容器或者試管)放入到盲孔中，其中，優(yōu)選以摩擦鎖合方式或者僅僅通過重力加速度和可能的離心力將產(chǎn)品6確保在容納部58中。此外，容納體21還具有耦接區(qū)域60，容納體21可以通過該耦接區(qū)域與轉(zhuǎn)子2耦接。附圖所示實施例的耦接區(qū)域60具有兩個子耦接區(qū)域61、62：

子耦接區(qū)域61在這里利用兩個沿y方向取向的槽63形成，這些槽均布置在容納體21的相對側(cè)上。附圖所示實施例的槽63具有呈梯形向外擴大的橫截面。轉(zhuǎn)子2在相對側(cè)上的通孔7區(qū)域內(nèi)形成導(dǎo)向部64(這里是肋條65)，其形狀和位置與槽63的形狀和位置一致。將容納體21與布置在其中的產(chǎn)品一起放入到容納部5中，則導(dǎo)向部64或者肋條65就會進入到槽63中，由此引導(dǎo)所述容納體21平行于旋轉(zhuǎn)軸線3運動。相應(yīng)地可以沿著旋轉(zhuǎn)軸線3的方向(向前和/或向后)取出容納體21?？梢詢H僅利用很小的摩擦力將容納體21的軸向位置確保在槽63與肋條65之間。由于槽63和肋條65之間的相互作用，因此在容納體21與轉(zhuǎn)子2之間僅保留有平行于旋轉(zhuǎn)軸線3的軸向自由度。

子耦接區(qū)域62可用來消除離心分離過程中的上述軸向自由度。該子耦接區(qū)域利用沿著x方向(也就是橫向于旋轉(zhuǎn)軸線3)延伸的容納體21的底側(cè)上的槽66形成。如圖14所示，沿徑向向外對通孔7限界的轉(zhuǎn)子2的壁部具有凹進部分67，將可以繞著平行于y軸的擺動軸線69擺動的搖桿68支承在該凹進部分中。搖桿68的一端部區(qū)域承載有鎖定元件70，而搖桿68的另一端部區(qū)域利用彈簧71適當(dāng)?shù)丶虞d，使得搖桿68在轉(zhuǎn)子2沒有轉(zhuǎn)動的情況下占據(jù)如下擺動位置：在該擺動位置中，鎖定元件70沿徑向向外適當(dāng)移動，使其不會與容納體21相互作用。反之如果將容納體21居中地布置在通孔7中(也就是按照預(yù)定的軸向位置)，那么槽63和鎖定元件70連同搖桿68就處于橫向于旋轉(zhuǎn)軸線3的共同平面中。搖桿68在背向鎖定元件70的一側(cè)上承載有質(zhì)量體72。如果在容納體21的預(yù)定軸向位置中使轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)，離心力就會作用于質(zhì)量體72，該離心力在彈簧71加載的情況下就會導(dǎo)致了鎖定元件70進入到槽63中，從而以形狀鎖合方式形成鎖定，同時在y方向上消除上述軸向自由度。在此，隨著轉(zhuǎn)子2的角速度增大，鎖定元件70壓入到槽63中的壓緊力會提高。反之，隨著轉(zhuǎn)子2制動并且停止，離心力就會消失，在彈簧71的作用下自動地重新解除鎖定，從而可以簡單地取出容納體21。利用槽63和搖桿68與彈簧71、質(zhì)量體72以及鎖定元件70之間的相互作用，形成了離心力操縱的鎖定裝置73。同樣可以使用任意其它鎖止和/或鎖定裝置來固定所述容納體21的一個、多個或者所有自由度。

對于圖中所示的實施例，容納體21具有僅一個容納部58。可想而知，也可以在唯一的容納體21上設(shè)置多個容納部58用于多個產(chǎn)品6。

利用大面積的接觸面來防止補償質(zhì)量體11和容納體21繞著旋轉(zhuǎn)軸線3旋轉(zhuǎn)。有利的是，轉(zhuǎn)子2具有平坦的端面，容納體21和補償質(zhì)量體11尤其不平行于旋轉(zhuǎn)軸線3從所述端面向外伸出，否則將會提高空氣阻力，也會提高產(chǎn)生轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)運動所需的功率。能夠以“燕尾形導(dǎo)向部”方式在轉(zhuǎn)子2上對補償質(zhì)量體11和/或容納體21進行導(dǎo)向。在離心分離過程中，也可以例如通過離心力操縱自動關(guān)閉或者手動關(guān)閉的蓋板將容納部7、52對外封閉。

由于轉(zhuǎn)子的加速度很高，因此根據(jù)角動量守恒(Drallerhaltung)而產(chǎn)生的傾翻力矩可能會作用于實驗室離心機1的支架15或者外殼。為了避免實驗室離心機1因為該傾翻力矩而脫離底座或者其它保持部，則可以使附加轉(zhuǎn)子(尤其是轉(zhuǎn)子盤)沿著相反的旋轉(zhuǎn)方向加速，同時使轉(zhuǎn)子2加速。由此能獨立于起作用的加速度而對傾翻力矩進行角動量平衡或補償。如果附加轉(zhuǎn)子具有與轉(zhuǎn)子2一樣的慣性矩，則能以同樣的角速度和加速度驅(qū)動該附加轉(zhuǎn)子。如果使用具有其它慣性矩的附加轉(zhuǎn)子，則必須實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動的加速或者制動。

顯而易見，必須保證了運行時所必須使用的、轉(zhuǎn)子2的可能的空隙或者開口(例如供給口8和/或取出口9)至少在重要的工作位置中不會被附加轉(zhuǎn)子遮蓋。

之前討論的出發(fā)點在于，實驗室離心機1立在優(yōu)選水平的底座上，對于本發(fā)明的實施方式來說，也可以將實驗室離心機1安裝在實驗室墻壁上，或者安裝在家具的其它豎直承載壁、承載件等類似構(gòu)件上，其中，由此使得轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)平面可以平行于壁部，從而能實現(xiàn)特別平坦且節(jié)省空間的結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選形成輕量化結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子2。這樣一方面有利于減小質(zhì)量或減小慣性矩，使得之前所述的傾翻力矩變得更小。另一方面，對于具有較小慣性矩的轉(zhuǎn)子2來說，能夠利用驅(qū)動單元17的比較小的驅(qū)動力矩引起所需的高加速度。例如可以將輕質(zhì)鋁合金、碳纖維增強塑料、復(fù)合塑料/金屬結(jié)構(gòu)用于輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計。除了實心轉(zhuǎn)子2之外，同樣可以將轉(zhuǎn)子的材料挖空進行減重(例如沿著徑向方向和/或平行于旋轉(zhuǎn)軸線開挖通孔或者不通孔)。

本申請方案是部分地參照了旋轉(zhuǎn)方向“順時針方向”或“逆時針方向”。相應(yīng)地，也適用于其它旋轉(zhuǎn)方向。

在某些情況下，希望將轉(zhuǎn)子2在裝載和/或卸載位置中固定。對于本發(fā)明的一種實施方式，驅(qū)動單元17可以對轉(zhuǎn)子2施加起固定作用的保持力矩，從而不需要附加的固定裝置。但是完全也可以通過鎖止或鎖定裝置來固定轉(zhuǎn)子2、驅(qū)動單元17和/或傳動連接部47，可以手動和/或通過受控制單元51控制的執(zhí)行器來自動地操縱和/或分離所述鎖止或鎖定裝置。

附圖標(biāo)記列表

1 實驗室離心機

2 轉(zhuǎn)子

3 旋轉(zhuǎn)軸線

4 保持部

5 容納部

6 產(chǎn)品

7 通孔

8 供給口

9 取出口

10 補償裝置

11 補償質(zhì)量體

12 刻度尺

13 標(biāo)識

14 箭頭

15 支架

16 支臂

17 驅(qū)動單元

18 方法步驟

19 半腔

20 半腔

21 容納體

22 方法步驟

23 方法步驟

24 方法步驟

25 方法步驟

26 方法步驟

27 供給或裝載位置

28 時刻

29 靜止角度位置

30 時刻

32 方法步驟

33 時刻

34 角速度

35 方法步驟

36 方法步驟

37 方法步驟

38 方法步驟

39 方法步驟

40 方法步驟

41 容器

42 樣品

43 離心力

44 重力

45 合力

46 驅(qū)動軸線或縱軸線

47 傳動連接部

48 牽引傳動機構(gòu)

49 傳感器

50 傳感器

51 控制單元

52 通孔

53 導(dǎo)向部

54 肋條

55 螺紋孔

56 操縱桿

57 操縱面或者作用面

58 容納部

59 盲孔

60 耦接區(qū)域

61 子耦接區(qū)域

62 子耦接區(qū)域

63 槽

64 導(dǎo)向部

65 肋條

66 槽

67 凹進部分

68 搖桿

69 擺動軸線

70 鎖定元件

71 彈簧

72 質(zhì)量體

73 離心力操縱的鎖定裝置