(19)
(11)EP 3 505 258 B1

(12)EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT

(45)Hinweis auf die Patenterteilung:
02.09.2020  Patentblatt  2020/36

(21)Anmeldenummer: 18150064.6

(22)Anmeldetag:  02.01.2018
(51)Internationale Patentklassifikation (IPC): 
B04B 9/14(2006.01)

(54)

LABORZENTRIFUGE

LABORATORY CENTRIFUGE

CENTRIFUGEUSE DE LABORATOIRE


(84)Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

(43)Veröffentlichungstag der Anmeldung:
03.07.2019  Patentblatt  2019/27

(73)Patentinhaber: Sigma Laborzentrifugen GmbH
D-37520 Osterode (DE)

(72)Erfinder:
  • Tödteberg, Eckhard
    37520 Osterode (DE)
  • Höche, Matthias
    37539 Bad Grund (DE)

(74)Vertreter: REHBERG HÜPPE + PARTNER 
Patentanwälte PartG mbB Robert-Gernhardt-Platz 1
37073 Göttingen
37073 Göttingen (DE)


(56)Entgegenhaltungen: : 
CN-A- 105 750 095
DE-A1-102007 042 488
DE-A1- 3 115 590
DE-A1-102011 100 044
  
      
    Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen).


    Beschreibung


    [0001] Laborzentrifugen finden Einsatz bspw. in der Biotechnologie, der pharmazeutischen Industrie, der Medizintechnik und der Umweltanalytik. Mittels einer Laborzentrifuge erfolgt ein Zentrifugieren eines Produkts, insbesondere eines Probenbehälters mit darin angeordneter Probe oder Substanz, oder einer Vielzahl derartiger Produkte. Infolge der Zentrifugation sollen auf das Produkt wirkende Beschleunigungen erzeugt werden, damit ein von der Probe oder der Substanz gebildetes Stoffgemisch in Komponenten unterschiedlicher Dichte zerlegt wird. Je nach den chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften des Stoffgemisches kann während der Zentrifugation ergänzend eine gezielte Steuerung der Druck- und/oder Temperaturverhältnisse erfolgen. Um lediglich einige Beispiele zu nennen, kann der Einsatz einer Laborzentrifuge im Zusammenhang mit einer Polymerase-Kettenreaktion (PCR), einer Bestimmung des Hämatokrits, zytologischen Untersuchungen oder dem Zentrifugieren von Mikrotitern, Blutbeuteln, Erdölgefäßen oder Blutgefäßen u. ä. erfolgen.

    [0002] Laborzentrifugen verfügen über einen Zentrifugationsstrang. In dem Zentrifugationsstrang ist ein Rotor über einen Antrieb angetrieben. An dem Rotor sind die Produkte gehalten, wozu sogenannte Festwinkel-, Ausschwing- oder Trommelrotoren Einsatz finden können (vgl. www.sigmalzentrifugen.de). Über den Antrieb werden die Rotoren mit den Produkten mit hohen Drehzahlen verdreht, um für die Zentrifugation der Produkte große Beschleunigungen (insbesondere Beschleunigungen von mehr als 5.000 x g, mehr als 10.000 x g oder mehr als 20.000 x g) bereitzustellen. Hierzu kann bspw. ein Antrieb des Rotors mit einer Drehzahl von mehr als 4.000 U/min, mehr als 5.000 U/min, mehr als 10.000 U/min, mehr als 15.000 U/min oder sogar mehr als 20.000 U/min erfolgen.

    [0003] Eine Steuerung oder Reglung und Überwachung des Betriebs des Zentrifugationsstrangs erfolgt durch Steuerung oder Regelung und Überwachung der elektrischen Beaufschlagung des Antriebs. Beispielsweise kann eine Steuerung oder Regelung der Antriebsdrehzahl und/oder des Antriebsmoments des Antriebs erfolgen, wobei auch vorgegebene Verläufe für die Antriebsdrehzahl oder das Antriebsmoment nachgefahren werden können. Der Zentrifugationsstrang ist über Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen gegenüber einem Gehäuse der Laborzentrifuge abgestützt. Über einen Sensor kann eine Auslenkung oder Beschleunigung des Zentrifugationsstrangs erfasst werden, um bspw. im Fall einer Unwucht des Rotors Schwingungen des Zentrifugationsstrangs gegenüber dem Gehäuse erkennen zu können.

    STAND DER TECHNIK



    [0004] Die Druckschrift DE 195 39 633 A1 beschreibt es als bekannt, in Abhängigkeit von einer Auslenkung eines federnd gelagerten Zentrifugationsstrangs ein Schaltelement zu betätigen, womit auf das Vorliegen einer Unwucht geschlossen wird. Als problematisch wird in DE 195 39 633 A1 bei einer derartigen, auf einer Auslenkung basierenden Erkennung einer Unwucht angesehen, dass bei einer sich unter Umständen erst bei einer höheren Drehzahl ergebenden Unwucht, insbesondere durch Bruch eines Proberöhrchens, die Unwucht infolge der hohen Drehzahl nicht zur Ausbildung einer großen Auslenkung führt, womit für die hohen Drehzahlen eine Erkennung der Unwucht über ein über die Auslenkung betätigtes Schaltelement nicht möglich ist. Als Grund hierfür wird genannt, dass die vom Rotor ausgehende Kreiselpräzession das Ausmaß der Auslenkung sowohl vergrößern als auch verkleinern kann, so dass eine vorzeitige oder gar keine Detektierung der Unwucht erfolgt. Des Weiteren wird an den bekannten, auf einer Auslenkung basierenden Schaltelementen der erforderliche hohe Justageaufwand kritisiert. Vor diesem Hintergrund schlägt DE 195 39 633 A1 vor, dass eine Beschleunigung des Zentrifugationsstrangs durch einen elektrischen Beschleunigungssensor erfasst wird oder eine Auslenkung des Zentrifugationsstrangs über einen Wegsensor ermittelt wird. Hieraus soll sich eine einfache Kalibrierung in der Fertigung ergeben, da unter Umständen eine Grundeinstellung oder Kalibrierung lediglich durch einen Normallauf und einen Unwuchtlauf vorgenommen werden kann. Vorzugsweise erfolgt die Auswertung des Messsignals mittels eines Bandfilters, dessen Mittenfrequenz der Drehfrequenz des Rotors entspricht. Wird mittels des Sensors eine Unwucht hinreichender Größe erkannt, wird eine Alarmeinrichtung oder eine Abschalteinrichtung betätigt. Als Wegsensor wird der Einsatz eines optoelektronischen Sensors vorgeschlagen.

    [0005] Die Druckschrift DE 10 2011 100 044 B4 schlägt vor, an einem Rotor einen Trägerkranz vorzusehen. Zwecks identifizierbarer Kennzeichnung unterschiedlicher Rotoren werden im Bereich des Trägerkranzes an unterschiedlichen über den Umfang verteilten Stellen, die für die unterschiedlichen Rotoren spezifisch sind, Magneten angeordnet. Benachbart dem Trägerkranz sind in einer Rotorkammer der Laborzentrifuge Magnetsensoren angeordnet, aus deren Messsignalen die Zahl und Umfangswinkel der jeweils an einem Rotor angeordneten Magnete bestimmt werden können und somit eine Identifikation des Rotors möglich ist. Während die zuvor erläuterte Identifikation des Rotors im Stillstand des Rotors erfolgt, schlägt DE 10 2011 100 044 B4 auch vor, dass die Magnetsensoren auch im Betrieb der Laborzentrifuge genutzt werden können, um eine Schrägstellung der Rotationsachse des Rotors, die zu einer Veränderung des Abstands zwischen den Magneten und den Magnetsensoren führt, zu erkennen, woraus dann auf das Vorliegen einer Unwucht rückgeschlossen wird.

    [0006] Die Druckschrift DE 10 2014 116 527 A1 offenbart den Einsatz eines Drehwinkelsensors, eines Wegsensors und von drei Beschleunigungssensoren, welche jeweils für eine Raumrichtung zuständig sind. Eine Erkennung einer Unwucht bei niedrigen Drehzahlen soll mittels des Wegsensors erfolgen, während bei höheren Drehzahlen oberhalb von 1.000 U/min die Erkennung auf Grundlage des Messsignals eines Beschleunigungssensors erfolgen soll. Ergänzend kann der Zentrifugationsstrang mit einem Notschalter zusammenwirken, über den eine Notabschaltung der Laborzentrifuge möglich ist. Das Messsignal eines Beschleunigungssensors oder des Wegsensors wird mit in einer Steuereinheit gespeicherten Kennlinien verglichen. Ist eine Amplitude eines Messsignals größer als ein von einer ersten Kennlinie abhängiger Grenzwert, signalisiert dies eine Unwucht, welche noch keine unmittelbare Gefahr für die Sicherheit der Laborzentrifuge oder des Nutzers darstellt. In diesem Fall kann ein akustisches oder optisches Warnsignal an den Benutzer gegeben werden. Überschreitet hingegen eine Amplitude des Messsignals einen zweiten Grenzwert, der durch eine zweite gespeicherte Kennlinie vorgegeben ist, wird dies als Indiz für eine unmittelbare Gefahr und einen unmittelbaren Handlungsbedarf gesehen, womit eine automatische Notabschaltung der Laborzentrifuge erfolgen kann. Die genannten Kennlinien können hierbei drehzahlabhängig sein. Die Steuereinheit kann einen Datenlogger aufweisen, der die Messsignale aufzeichnet. Die derart aufgezeichneten Messsignale können dann nach dem Ende des Betriebs der Laborzentrifuge über einen USB-Port ausgelesen und für eine Wartung, eine Fehlerbehebung, ein Produkt Lifecycle-Management etc. zur Verfügung gestellt werden. Die drei, für die unterschiedlichen Raumrichtungen zuständigen Beschleunigungssensoren können von einem Dreiachsen-Beschleunigungssensor ausgebildet sein, der direkt auf einem Elektronikbord montiert sein kann, welches im Bereich eines unteren Motorlagers des Antriebs nahe der Antriebswelle befestigt ist.

    [0007] Die Druckschrift DE 203 07 913 U1 offenbart die Lagerung eines Rotors einer Laborzentrifuge über Magnetlager. Über die elektrischen Betriebsgrößen der Magnetlager kann einerseits auf die Größe und Lage einer Unwucht des Rotors geschlossen werden. Andererseits kann bei derart ermittelter Unwucht auch eine aktive Regelung der von den Magnetlagern auf den Rotor ausgeübten Lagerkräfte derart erfolgen, dass eine Kompensation der Unwucht erfolgt.

    [0008] DE 10 2015 102 476 A1 offenbart die Lagerung einer einen Rotor eines Elektromotors tragenden Antriebswelle in zwei Motorlagern. Ein Motorlager ist über ein glockenartiges Gehäuse abgestützt, während das andere Motorlager über einen eine große träge Masse darstellenden Kopplungskörper an Federelementen abgestützt ist. Benachbart der beiden Motorlager erfolgt eine Messung der schwingenden Bewegung der Antriebswelle jeweils über einen Weg-, Geschwindigkeits- oder Beschleunigungssensor. Der Stator des Elektromotors weist Wicklungen auf, welche je nach den Messsignalen der Weg-, Geschwindigkeits- oder Beschleunigungssensoren so angesteuert werden, dass diese den Schwingungen der Antriebswelle entgegenwirken können. Aus einer Differenz von zwei Wegsignalen, die mittels entsprechender, im Bereich der Motorlager angeordneten Wegsensoren gemessen werden, kann auch eine Verkippung der Antriebswelle ermittelt werden. In einem einem Boden zugewandten Endbereich der Antriebswelle kann ein Drehzahlsensor angeordnet sein, wobei hier auch ein Hall-Sensor eingesetzt werden kann, der eine Drehzahl und einen Drehwinkel und eine Drehrichtung der Antriebswelle erfasst.

    [0009] CN 105 750 095 A offenbart eine Zentrifuge, die auf neigungsausgleichenden Aktuatoren gelagert ist. An der Rotorachse angeordnete Dehnungssensoren ermitteln eine Biegebelastung der Rotorwelle. Mittels der Aktuatoren wird automatisch die Neigung der Zentrifuge so angepasst, dass einer Biegebelastung der Rotorwelle entgegengewirkt wird.

    [0010] DE 10 2007 042 488 A1 offenbart einen Separator mit einer Zentrifugentrommel und einem Rotor, wobei der Rotor mit einem Dämpfungselement zur Dämpfung von Unwuchten und Schwingungen gekoppelt ist. Eine Dämpfung des Dämpfungselements ist steuer- oder regelbar, wobei eine Verschiebung oder Verkippung des Rotors, basierend auf der die Dämpfung gesteuert oder geregelt wird, mittels mindestens zweier Beschleunigungssensoren oder mittels zweier Wegsensoren gemessen wird.

    [0011] DE 31 15 590 A1 offenbart ein Verfahren zum Erfassen einer Fehlausrichtung eines Zentrifugenrotors. Der Zentrifugenrotor wird mit einem Strahlenbündel, etwa einem Lichtstrahl, bestrahlt, und eine an dem Zentrifugenrotor reflektierte Strahlung wird mit einem Sensor gemessen. Wenn der Rotor wie vorgegeben ausgerichtet ist, ist die reflektierte Strahlung an dem Sensor gleichmäßig. Im Fall einer Fehlausrichtung, bspw. infolge einer Vibration des Zentrifugenrotors, wird das Strahlenbündel so reflektiert, dass es ein ungleichmäßiges Signal an dem Sensor erzeugt.

    AUFGABE DER ERFINDUNG



    [0012] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Laborzentrifuge mit verbesserten Möglichkeiten für eine Überwachung und/oder Beeinflussung des Betriebszustands der Laborzentrifuge vorzuschlagen.

    LÖSUNG



    [0013] Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.

    BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG



    [0014] Die vorliegende Erfindung basiert insbesondere auf den folgenden Erkenntnissen:
    Ist ein Zentrifugationsstrang der Laborzentrifuge über Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen elastisch an einem Gehäuse der Laborzentrifuge abgestützt, führt sowohl eine Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs als auch eine nicht koaxiale Ausrichtung einer Längs- oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs zu der Erdbeschleunigung oder dem Schwerefeld der Erde zu einer statischen und/oder dynamischen Auslenkung des Zentrifugationsstrangs gegenüber dem Gehäuse der Laborzentrifuge. Dies kann im Folgenden anhand Extremüberlegungen zu der Federsteifigkeit und Dämpfung der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen wie folgt beispielhaft erläutert werden:
    Ist die Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs nicht parallel zur Erdbeschleunigung ausgerichtet, so ist unter Umständen der Schwerpunkt des Zentrifugationsstrangs exzentrisch zu den Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen angeordnet, woraus ein erstes Kippmoment resultiert, welches bestrebt ist, die Abweichung der Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs gegenüber der Erdbeschleunigung zu vergrößern. Dieses erste Kippmoment wirkt grundsätzlich sowohl bei Stillstand des Zentrifugationsstrangs als auch bei einer Rotationsbewegung der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs und ist unabhängig davon, ob die rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs eine Unwucht aufweisen. Grundsätzlich ändert sich die Orientierung des ersten Kippmoments mit einer Drehbewegung der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs nicht und der Betrag des ersten Kippmoments ist auch von einer Drehzahl der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs unabhängig. Andererseits ergibt sich (auch bei einer parallelen Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs) ein zweites Kippmoment infolge einer etwaigen Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs. Dieses zweite Kippmoment ist im Stillstand der rotierenden Komponenten klein und ergibt sich aus dem Produkt des Unwuchtradius (also des Abstands der Unwucht von der Rotationsachse) und der Unwuchtmasse. Das zweite Kippmoment steigt aber stark mit der Erhöhung der Drehzahl an.

    [0015] Hinzu kommt, dass die Bewegungs-, Kraft- und Momentenverhältnisse an dem Zentrifugationsstrang stark abhängig sind von der Dimensionierung der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen, über welche der Zentrifugationsstrang an dem Gehäuse der Laborzentrifuge abgestützt ist.

    [0016] Dies kann vereinfacht für extreme Auslegungen der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen erläutert werden: Für eine vernachlässigbare Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung ist der Zentrifugationsstrang für eine vereinfachte Betrachtung kardanisch aufgehängt, womit die Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs sich automatisch parallel zur Erdbeschleunigung ausrichten kann. Hingegen gewährleistet eine unendlich hohe Steifigkeit und Dämpfung der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen eine Aufrechterhaltung der Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs entsprechend der Ausrichtung der Laborzentrifuge gegenüber der Umgebung (so dass die Abweichung der Längs- und/oder Rotationsachse gegenüber der Erdbeschleunigung exakt davon abhängig ist, wie "horizontal" das Gehäuse der Laborzentrifuge und damit der Zentrifugationsstrang aufgestellt sind).

    [0017] Schließlich ist obige Betrachtung der beiden Kippmomente lediglich eine starke Vereinfachung, welche den tatsächlich vorhandenen komplexen Bedingungen nur in grober Näherung Rechnung trägt:
    Tatsächlich bilden die rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs einen Kreisel, wobei die Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen Randbedingungen des Kreisels vorgeben. Für den Extremfall der verschwindenden Steifigkeit und Dämpfung der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen bildet der Zentrifugationsstrang einen freien Kreisel, während für endliche Werte der Steifigkeit und Dämpfung der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen der Zentrifugationsstrang einen gefesselten Kreisel bildet. Die Dynamik des Kreisels ist komplex und wird durch die Eulerschen Kreiselgleichungen beschrieben. Hierbei beeinflusst die Dynamik der Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs ein Deviationsmoment (Maß für das Bestreben des Kreisels seine Rotationsachse zu verändern, wenn der Kreisel nicht um eine seine Hauptträgheitsachsen rotiert) und ein Kreiselmoment. Der Zentrifugationsstrang kann komplexe Nutationsbewegungen und Präzessionsbewegungen ausführen, wobei die Bewegung der Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs auf einem Nutationskegel und/oder Gangpolkegel erfolgen kann.

    [0018] Diesen komplexen Vorgängen tragen die aus dem Stand der Technik bekannten Sensoren und Auswerteverfahren nicht Rechnung. Vielmehr erfolgt gemäß dem Stand der Technik unabhängig von der Ursache der Abweichung der Rotationsbewegung des Rotors von einer ortsfesten Rotationsachse (also unabhängig davon, ob die Laborzentrifuge nicht exakt horizontal aufgestellt ist oder eine Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs vorhanden ist) ein Vergleich einer gemessenen Auslenkung oder der Beschleunigung des Zentrifugationsstrangs mit a-priori vorgegebenen Schwellwerten.

    [0019] Erfindungsgemäß wird erstmals ein Neigungssensor in einer Laborzentrifuge eingesetzt, der eine Ausrichtung einer Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs erfasst. Der Neigungssensor erzeugt somit ein Messsignal, bei welchem eine Änderung unmittelbar korreliert oder proportional ist zu einer Veränderung der Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs. Auf dieser Grundlage liegt erstmals ein Messsignal für die Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs vor, welches alternative oder ergänzende Auswertemöglichkeiten für statische und/oder dynamische Veränderungen der Lage und/oder Ausrichtung des Zentrifugationsstrangs bereitstellt, womit insbesondere alternative oder zusätzliche und verbesserte Möglichkeiten für eine Identifikation einer unzureichenden Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse zu der Erdbeschleunigung und/oder einer vorhandenen Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs bereitgestellt werden. Um lediglich ein die Erfindung nicht beschränkendes Beispiel zu nennen, kann die Auswertung auch die zuvor erwähnten Kreiseleffekte auf Grundlage des Messsignals des Neigungssensors berücksichtigen.

    [0020] Erfindungsgemäß ist der Neigungssensor ein Gyroskop-Sensor. Der Gyroskop-Sensor ist von einem Gehäuse des Zentrifugationsstrangs gehalten, so dass der Gyroskop-Sensor nicht mit den rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs rotiert, aber eine Neigung und damit auch eine Neigungsänderung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs erfassen kann. Ein Gyroskop, das auch als Kreiselstabilisator oder Kreiselinstrument bezeichnet werden kann, beinhaltet einen rotierenden symmetrischen Messkreisel, der so gegenüber einer Aufhängung gelagert ist, dass bei einer Verschwenkung der Aufhängung infolge einer Verschwenkung des Messkreisel relativ zur Aufhängung der Messkreisel seine Rotationsachse nicht ändert. Die Aufhängung kann bspw. eine kardanische Aufhängung sein. Eine Verschwenkung der Aufhängung gegenüber dem Messkreisel wird bei einem Gyroskop-Sensor in ein Messsignal umgewandelt. Bei einem erfindungsgemäßen Einsatz des Gyroskop-Sensors wird die Aufhängung an einem nicht rotierenden Gehäuse des Zentrifugationsstrangs, insbesondere des Antriebs des Zentrifugationsstrangs, befestigt. Modernere Ausführungsformen von Gyroskop-Sensoren, welche auch keinen rotierenden Messkreisel aufweisen können, und ebenfalls im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden können, finden heute in Smartphones, Tablets und Spielekonsolen bspw. Einsatz.

    [0021] Für eine besondere Ausgestaltung der Erfindung sind in der Laborzentrifuge zwei Neigungssensoren vorhanden. In diesem Fall ist ein Neigungssensor der Gyroskop-Sensor, der an einem Gehäuse des Zentrifugationsstrangs gehalten ist. Hingegen ist der andere Neigungssensor mit einem Permanentmagneten und einem mit dem Magnetfeld des Permanentmagneten in Wechselwirkung tretenden Magnetfeld-Sensor ausgebildet. Die beiden Neigungssensoren können hierbei redundant eingesetzt sein. Möglich ist aber auch, dass die beiden auf einem unterschiedlichen Messprinzip basierenden Neigungssensoren unterschiedliche Empfindlichkeiten und/oder Frequenzbereiche für die Aufnahme eines Messsignals aufweisen.

    [0022] Mittels eines Neigungssensors, der als Magnetfeld-Sensor ausgebildet ist, wird eine Stärke und/oder Ausrichtung eines Magnetfelds erfasst und in ein Messsignal umgewandelt. Des Weiteren weist ein solcher Neigungssensor einen Permanentmagneten auf. Der Permanentmagnet erzeugt ein Magnetfeld, dessen Stärke und/oder Ausrichtung von dem Magnetfeld-Sensor erfasst wird. Möglich ist bspw., dass der Magnetfeld-Sensor von einem Gehäuse des Zentrifugationsstrangs gehalten ist, während der Permanentmagnet benachbart dem Magnetfeld-Sensor an einem Gehäuse der Laborzentrifuge gehalten ist. Alternativ möglich ist, dass der Permanentmagnet an dem Gehäuse des Zentrifugationsstrangs befestigt ist, während der Magnetfeld-Sensor an dem Gehäuse der Laborzentrifuge gehalten ist. Kommt es dann zu einer Veränderung der Neigung des Zentrifugationsstrangs gegenüber dem Gehäuse der Laborzentrifuge, führt dies zu einer Relativbewegung zwischen Magnetfeld-Sensor und Permanentmagneten, welche eine Vergrößerung des Abstands des Magnetfeld-Sensors von dem Permanentmagneten zur Folge hat und/oder eine Veränderung der Ausrichtung des von dem Permanentmagneten erzeugten Magnetfelds gegenüber dem Magnetfeld-Sensor zur Folge hat. Somit kann bei dieser Ausgestaltung anhand der Stärke des Magnetfelds und/oder der von dem Magnetfeld-Sensor erkannten Richtung des Magnetfelds auf die Neigung des Zentrifugationsstrangs relativ zu dem Gehäuse rückgeschlossen werden.

    [0023] Basiert der Magnetfeld-Sensor für eine mögliche Ausführungsform auf der Erfassung einer magnetischen Flussdichte (sogenannte Magnetometer), so können beliebige Sensortypen (insbesondere Hall-Sensoren, Förster-Sonden) oder Saturationskern-Magnetometer oder Fluxgate-Sensoren, SMR-Sensoren, Dünnschicht-Sensoren, die unter Einfluss des magnetischen Flusses ihren Widerstand ändern, Feldplatten u. ä. verwendet werden.

    [0024] Im Rahmen der Erfindung kann (zusätzlich zu dem mindestens einen Neigungssensor) auch mindestens ein Beschleunigungssensor vorhanden sein.

    [0025] Die Signalverarbeitung eines Messsignals eines Beschleunigungssensors verfügt in der Regel lediglich über eine begrenzte Auflösung. Eine bspw. harmonische Schwingung des Zentrifugationsstrangs mit der Frequenz der Antriebsbewegung des Rotors hat eine Beschleunigung des Zentrifugationsstrangs zur Folge, die proportional zu der Auslenkung der Schwingung des Zentrifugationsstrangs und dem Quadrat der Frequenz dieser Schwingung (die in der Regel der Drehzahl des Rotors oder Sub- und/oder Superharmonischen dieser Drehzahl entspricht) ist. Somit steigt die von einem Beschleunigungssensor gemessene Beschleunigungsamplitude mit einer Erhöhung der Frequenz, d. h. mit einer Erhöhung der Antriebsdrehzahl des Rotors, stark an. Andererseits ist die von einem Beschleunigungssensor gemessene Beschleunigungsamplitude auch abhängig von einer etwaigen Resonanzfunktion oder Übertragungsfunktion des Schwingungssystems, welches mit dem Zentrifugationsstrang und dessen Abstützung über die mindestens eine Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung gebildet ist. Eine Empfindlichkeit des Beschleunigungssensors muss gemäß dem Stand der Technik für alle auftretenden Frequenzen und Amplituden angepasst oder optimiert werden. Dies kann in Verbindung mit der begrenzten Auflösung der digitalen Verarbeitung des Messsignals des Beschleunigungssensors für Drehzahlbereiche des Rotors mit kleinen auftretenden Beschleunigungen zu einer schlechten Auflösung des Messsignals und einem schlechten Signal-Rausch-Verhältnis führen. Hinzu kommt, dass bekannte Beschleunigungssensoren und/oder eine zur Auswertung verwendete Signalverarbeitung für das Messsignal des Beschleunigungssignal auch lediglich über begrenzte Frequenzbereiche verfügen können, in welchen diese mit hinreichender Genauigkeit ein Beschleunigungssignal erzeugen können.

    [0026] Für eine erfindungsgemäße Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Zentrifugationsstrang nicht lediglich einen Sensortyp eines Beschleunigungssensors aufweist, mit dem mit vorgegebener Empfindlichkeit in dem vorgegebenen Frequenzbereich dieses Sensortyps eine Erfassung der Beschleunigung des Zentrifugationsstrangs in einer oder mehreren Raumrichtungen erfolgt. Vielmehr weist der Zentrifugationsstrang mindestens zwei Beschleunigungssensoren auf, welche eine Beschleunigung des Antriebs mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten und/oder in unterschiedlichen Frequenzbereichen messen, wobei vorzugsweise die beiden Beschleunigungssensoren die Beschleunigung in dieselbe Raumrichtung messen. Erfindungsgemäß kommen somit zwei Sensoren unterschiedlicher Sensortypen zum Einsatz, mit denen in unterschiedlichen Frequenzbereichen und/oder mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten die Beschleunigung des Antriebs in dieselbe Raumrichtung gemessen wird. Dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei dem Einsatz eines einzigen Sensortyps eines Beschleunigungssensors mit vorgegebener Empfindlichkeit und vorgegebenem Frequenzbereich die Auswahl dieses Sensortyps so erfolgen muss, dass die Empfindlichkeit und der Frequenzbereich des Sensortyps so gewählt sind, dass der Beschleunigungssensor möglichst in sämtlichen relevanten Betriebssituation hinreichend gute Messsignale liefert, um die erforderliche Auswertung vornehmen zu können. Beispielsweise muss der Beschleunigungssensor hinreichend gute Messsignale sowohl bei kleinen Drehzahlen (und unter Umständen großen Auslenkungen des Zentrifugationsstrangs) als auch bei großen Drehzahlen (und unter Umständen kleinen Auslenkungen des Zentrifugationsstrangs) liefern, was nur begrenzt möglich ist. Hingegen können die erfindungsgemäß eingesetzten Sensoren unterschiedlicher Sensortypen mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten und/oder unterschiedlichen Frequenzbereichen jeweils an unterschiedliche Betriebszustände (oder einen jeweils zugeordneten Betriebszustandsbereich) der Laborzentrifuge angepasst werden. So kann bspw. ein Beschleunigungssensor so gestaltet sein, dass dieser ein Messsignal (insbesondere mit einem Messfehler von weniger als 10 %, weniger als 5 % oder weniger als 3 %) sowohl für eine Frequenz 0 (also einen Gleichanteil) als auch für niedrige Frequenzen (bspw. für Frequenzen von 0 bis 50 Hertz, 0 bis 100 Hertz, 0 bis 200 Hertz oder 0 bis 500 Hertz) erzeugt, während ein anderer Beschleunigungssensor dann ein Messsignal (insbesondere mit einem Messfehler von weniger als 10 %, weniger als 5 % oder weniger als 3 %) in einem Frequenzbereich erzeugt, welcher zumindest teilweise über dem Frequenzbereich des erstgenannten Sensors liegt und bspw. in einem Frequenzbereich oberhalb von 50 Hertz, 100 Hertz, 150 Hertz oder 200 Hertz oder 500 Hertz liegt.

    [0027] Erfasst bspw. der erste Beschleunigungssensor eine Beschleunigung in einem niedrigen Frequenzbereich, kann bereits mit dem Anlaufen der Laborzentrifuge mittels des ersten Beschleunigungssensors eine Überwachung erfolgen, ob eine Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs parallel zum Erdbeschleunigungsvektor ausgerichtet ist und/oder die rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs eine Unwucht aufweisen. Andererseits kann der zweite Beschleunigungssensor dafür zuständig sein, auch für höhere oder maximale Rotationsgeschwindigkeiten die Beschleunigung zu überwachen. Unter Umständen kann dann mittels des zweiten Beschleunigungssensors mit einer verhältnismäßig großen Empfindlichkeit detektiert werden wenn für größere oder maximale Rotationsgeschwindigkeiten ein Produkt versagt (bspw. ein Probenrohr bricht), womit sich ohne anfängliche Unwucht des Rotors erst im Betrieb der Laborzentrifuge eine Unwucht ergibt, die dann nur kurzzeitig oder auch dauerhaft wirksam sein kann. Vorteilhaft kann unter Umständen auch eine Auswertung derart sein, dass sowohl das Messsignal mindestens eines Neigungssensors als auch das Messsignal mindestens eines Beschleunigungssensors ausgewertet wird. Wird bspw. mit dem Neigungssensor erfasst, dass die Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs geneigt ist und erzeugt der Beschleunigungssensor ein bspw. harmonisch oszillierendes Messsignal in eine Raumrichtung, kann mit einer gegenüber dem Stand der Technik erhöhten Sicherheit darauf geschlossen werden, dass eine Unwucht vorliegt, welche einerseits zu der von dem Neigungssensor erfassten Neigung führt und andererseits infolge des Umlaufens der Unwucht um die Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs zu dem oszillierenden Messsignal des Beschleunigungssensors führt.

    [0028] Für eine alternative oder kumulative von der Erfindung umfasste Lösung weist der Zentrifugationsstrang einen Sensor auf, welcher auf einem Sensorprinzip basiert, welches bisher nicht für eine Laborzentrifuge Einsatz gefunden hat: Verwendet wird für diese Ausgestaltung ein Sensor, der die Ausrichtung des Antriebs gegenüber einem Magnetfeld der Erde misst. Zu diesem Zweck kann bspw. ein Hall-Sensor eingesetzt werden. Auf Grundlage eines derart ermittelten, die Ausrichtung des Antriebs gegenüber dem Magnetfeld der Erde betreffenden Messsignals kann einerseits detektiert werden, ob die Laborzentrifuge richtig (d. h. horizontal) aufgestellt worden ist, was angesichts des eingesetzten Sensorprinzips sogar im Stillstand des Rotors möglich ist. Andererseits kann über diesen Sensor auch im Betrieb der Laborzentrifuge ein Verkippen des Zentrifugationsstrangs infolge der schwingenden Abstützung desselben über die Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen gegenüber dem Gehäuse und/oder infolge einer ohne Drehung des Rotors statischen Unwucht oder einer dynamischen Unwuchtanregung bei Drehung des Rotors erkannt werden und u. U. das Ausmaß der Verkippung, eine Größe der Unwucht und/oder eine Lage der Unwucht ermittelt werden.

    [0029] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist (vorzugsweise zusätzlich zu den vorgenannten Sensoren) mindestens ein Sensor vorhanden, der einen Drehwinkel, eine Winkelgeschwindigkeit oder eine Winkelbeschleunigung eine Antriebswelle des Antriebs erfasst.

    [0030] Des Weiteren kann ein Temperatursensor vorhanden sein. Vorteilhaft ist, wenn dieser Temperatursensor eng benachbart (bspw. weniger als 10 cm, weniger als 5 cm oder weniger als 3 cm benachbart) von den anderen Sensoren angeordnet ist. Dieser Temperatursensor misst dann vorzugsweise nicht die Temperatur in der Rotorkammer oder die Temperatur im Inneren des Antriebs, sondern die Temperatur, welcher die Sensoren ausgesetzt sind.

    [0031] Schließlich ist alternativ oder kumulativ möglich, dass ein 9-Achsen-Sensor vorhanden ist.

    [0032] Auf sämtliche vorgenannten Sensoren, also insbesondere die Neigungssensoren, den Gyroskop-Sensor, den Magnetfeld-Sensor, den Permanentmagneten, die Beschleunigungssensoren, den Sensor zur Erfassung der Ausrichtung des Antriebs gegenüber einem Magnetfeld der Erde, den Sensor zur Erfassung eines Drehwinkels, einer Winkelgeschwindigkeit oder eine Winkelbeschleunigung einer Antriebswelle des Antriebs, den Temperatursensor und/oder den 9-Achsen-Sensor, wird im Folgenden mit dem gemeinsamen Oberbegriff "Sensor" Bezug genommen.

    [0033] Möglich ist, das mindestens einer der genannten Sensoren an beliebiger Stelle des Gehäuses des Antriebs oder an einem hiermit starr gekoppelten Bauelement angeordnet ist. Für einen besonderen Vorschlag der Erfindung sind die Sensoren auf einer Sensorplatine angeordnet, mit welcher diese (unter Umständen mit weiteren elektrischen und elektronischen Bauelementen) eine Baueinheit bilden. Die Sensorplatine kann dann über einen Stecker, mindestens einen Leiter, ein Bussystem und/oder eine elektrische Leistungsversorgung mit dezentral von der Sensorplatine angeordneten elektronischen Steuereinheiten, Speichern, Ausgabeeinrichtungen, Datenloggern und/oder Leistungsversorgungen verbunden sein.

    [0034] Grundsätzlich kann die Sensorplatine an beliebiger Stelle an dem Zentrifugationsstrang oder dem Gehäuse des Antriebs angeordnet sein. Vorzugsweise befindet sich diese aber auf der dem Rotor abgewandten Seite des Zentrifugationsstrangs, insbesondere des Gehäuses des Antriebs. Dies hat einerseits den Vorteil, dass sich die Sensorplatine bspw. nicht im Bereich einer Rotorkammer erstrecken muss, womit der hier erforderliche Bauraum reduziert ist. Andererseits ist für die Anordnung der Sensorplatine auf der dem Rotor abgewandten Seite des Antriebs unter Umständen auch vermieden, dass sich mit dem Betrieb der Laborzentrifuge eine sich in der Rotorkammer während des Betriebs infolge der hohen Drehzahl des Rotors ergebende Temperaturerhöhung nicht auf die Temperatur der unter Umständen empfindlichen elektrischen und elektronischen Bauelemente auf der Sensorplatine auswirkt. So kann unter Umständen auch ein Temperatureinfluss auf die Genauigkeit der Messsignale der Sensoren der Sensorplatine zumindest reduziert werden.

    [0035] Für den Fall, dass, wie zuvor erläutert, die Sensorplatine auf der dem Rotor abgewandten Seite des Antriebs angeordnet ist, ist bevorzugt der Sensor zur Erfassung der Bewegung der Antriebswelle ebenfalls auf dieser Sensorplatine angeordnet. Möglich ist, dass dann dieser Sensor auf der Sensorplatine unmittelbar benachbart zu einem Endbereich der Antriebswelle des Antriebs angeordnet ist, um die Bewegung der Antriebswelle zu erfassen. Möglich ist sogar, dass die Antriebswelle oder ein endseitiger zapfenförmiger Fortsatz, der mit der Antriebswelle rotiert, oder ein Inkrementalgeber der Antriebswelle durch eine Ausnehmung der Sensorplatine hindurchragt, während der Sensor dann den Inkrementalgeber oder den Endbereich der Antriebswelle oder den Fortsatz umgeben kann.

    [0036] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in der Laborzentrifuge eine elektronische Steuereinheit vorhanden, welche das Messsignal mindestens eines der vorgenannten Sensoren verarbeitet. Vorzugsweise ist die elektronische Steuereinheit ebenfalls auf der Sensorplatine angeordnet.

    [0037] Die elektronische Steuereinheit kann eine beliebige, zum Betrieb und zur Auswertung der Sensoren erforderliche Steuerlogik aufweisen. So kann bspw. in der Steuereinheit oder einer zugeordneten Speichereinheit ein Kalibrierfaktor, eine Kalibrierkurve oder ein Kalibrierfeld für mindestens einen Sensor vorhanden sein, mittels welchem eine Umrechnung des von dem Sensor bereitgestellten elektrischen Messsignals erfolgt. Eine Auswertung des derart umgerechneten Signals kann dann ebenfalls durch die Steuereinheit, durch eine andere Steuereinheit der Laborzentrifuge oder sogar durch eine außerhalb der Laborzentrifuge angeordnete Steuereinheit, an die das Signal drahtgebunden oder drahtlos übertragen wird, erfolgen.

    [0038] Für eine erfindungsgemäße Ausgestaltung ermittelt die Steuerlogik, ob die Laborzentrifuge so aufgestellt ist, dass die Antriebsachse des Antriebs oder eine Hauptträgheitsachse der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs in Richtung des Erdbeschleunigungsvektors ausgerichtet ist. Dies kann bspw. anhand der Erkennung eines Deviationsmomentes durch die eingesetzten Neigungssensoren erfolgen oder durch anderweitige Auswertung mindestens eines Neigungssensors und/oder eines weiteren Sensors.

    [0039] Alternativ oder zusätzlich möglich ist, dass mittels der Steuerlogik eine Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs ermittelt wird. Möglich ist hierbei, dass lediglich ein Vergleich eines Messwerts mit einem Schwellwert erfolgt, womit dann darauf geschlossen wird, dass die Antriebsachse des Antriebs oder einer Hauptträgheitsachse der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs nicht in Richtung des Erdbeschleunigungsvektors ausgerichtet ist oder eine Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs zu groß ist.

    [0040] Möglich ist aber auch, dass eine Auswertung derart erfolgt, dass das Ausmaß der Abweichung der Ausrichtung der Antriebsachse des Antriebs oder der Hauptträgheitsachse und/oder die Größe einer Unwucht der rotierenden Komponente des Zentrifugationsstrangs oder auch deren Winkellage hinsichtlich der Rotation um die Rotationsachse ermittelt wird.

    [0041] Für eine besondere Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerlogik in der Lage, auf Grundlage der von den Sensoren ermittelten Messsignale zu unterscheiden, ob die Laborzentrifuge so aufgestellt ist, dass die Antriebsachse des Antriebs oder eine Hauptträgheitsachse der rotierenden Komponente des Zentrifugationsstrangs nicht in Richtung des Erdbeschleunigungsvektors ausgerichtet ist oder eine Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs vorhanden ist. Um lediglich ein die Erfindung nicht beschränkendes Beispiel zu nennen, kann auf Grundlage dieser Unterscheidung dem Benutzer der Laborzentrifuge (unter Umständen bereits vor dem Betrieb der Laborzentrifuge, nach einem Abbruch der Zentrifugation oder auch nach der ordnungsgemäßen Beendigung der Zentrifugation) eine Rückmeldung gegeben werden, dass entweder die Antriebsachse des Antriebs oder die Hauptträgheitsachse nicht richtig ausgerichtet ist, so dass die Aufstellung der Laborzentrifuge auf der Unterlage überprüft werden muss, oder eine Unwucht der rotierenden Komponente des Zentrifugationsstrangs vorhanden ist, was auf eine nicht ordnungsgemäße Bestückung des Rotors der Laborzentrifuge mit den Produkten oder einen Defekt einer rotierenden Komponente des Zentrifugationsstrangs hindeuten kann.

    [0042] Für einen weiteren Vorschlag der Erfindung wird von der Steuerlogik der Steuereinheit ein Fehlerkriterium ermittelt. Beispielsweise kann das Fehlerkriterium vorliegen, wenn eine gemessene Beschleunigung oder Neigung oberhalb eines Schwellwerts oder einer von der Drehzahl des Rotors abhängigen Kennlinie liegt oder wenn erkannt wird, dass der Rotor nicht rotationssymmetrisch bestückt ist oder eine Unwucht aufweist oder die Laborzentrifuge nicht richtig zu dem Erdbeschleunigungsvektor ausgerichtet ist. Liegt ein derartiges Fehlerkriterium vor, erzeugt die Steuerlogik der Steuereinheit eine Fehlermeldung, bei welcher es sich um eine optische Fehlermeldung, eine akustische Fehlermeldung oder auch einen Fehlereintrag in einen Fehlerspeicher handeln kann, um lediglich einige nicht beschränkende Beispiele zu nennen. Möglich ist aber auch, dass bei Vorliegen eines derartigen Fehlerkriteriums der Betrieb der Laborzentrifuge unterbrochen wird, sofern dieser bereits begonnen wurde, oder dieser Betrieb verändert wird, was bspw. durch eine Reduktion der Drehzahl des Rotors oder ein Abbremsen entsprechend einer vorgegebenen Bremskurve erfolgen kann. Möglich ist aber auch, dass bei Vorliegen des Fehlerkriteriums eine Aufnahme des Betriebs der Laborzentrifuge, also ein Beginn des Antriebs des Rotors, unterbunden wird.

    [0043] Wird im Rahmen der Erfindung ermittelt, dass die rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs eine Unwucht aufweisen, kann mittels der Steuerlogik der elektronischen Steuereinheit eine automatische Steuerung oder Regelung einer Position einer Ausgleichsmasse zum Ausgleich der Unwucht erfolgen. Beispielsweise kann je nach erfasster Lage und/oder Größe einer Unwucht der Rotationsradius oder der Umfangswinkel einer mit dem Rotor rotierenden Ausgleichsmasse über einen Stellantrieb verändert werden. Möglich ist aber auch, dass durch die Steuerlogik der elektronischen Steuereinheit ein Lager, eine Kompensationseinrichtung, über welche mittels eines Aktuators Kräfte auf den Zentrifugationsstrang ausgeübt werden können, und/oder mindestens eine Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung so angesteuert oder geregelt wird, dass eine Auswirkung einer Unwucht und/oder eine Auswirkung einer nicht ordnungsgemäßen Ausrichtung der Antriebsachse des Antriebs zur Erdbeschleunigung zumindest gemindert wird. Um lediglich ein nicht beschränkendes Beispiel zu nennen, kann mittels der Steuerlogik eine Regelung der Federsteifigkeit und/oder Dämpfung der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung erfolgen. Ebenfalls möglich ist, dass in dem Lager, welches dann als elektromagnetisches Lager ausgebildet sein kann, oder in der Kompensationseinrichtung eine Ausgleichskraft erzeugt wird, welche der sich ergebenden Schwingung des Zentrifugationsstrangs entgegenwirkt.

    [0044] Die Erfindung schlägt des Weiteren vor, dass in der Steuereinheit Steuerlogik vorhanden ist, die ein Versagen mindestens eines Produkts und eine sich hieraus ergebende Unwucht des Rotors erfasst. Damit ist im Rahmen der Erfindung auch die Erkennung einer sich erst im Betrieb der Laborzentrifuge ergebenden Unwucht möglich. Beispielsweise wertet die Steuerlogik das Signal eines Beschleunigungssensors oder Neigungssensors bei sehr hohen Drehzahlen der Laborzentrifuge aus, um mittels eines Anstiegs des erfassten Messsignals detektieren zu können, wenn bei den hohen Drehzahlen und den hohen damit einhergehenden, auf das Produkt wirkenden Zentripetalbeschleunigungen ein Versagen des Produkts, insbesondere ein Bruch des Probenröhrchens, auftritt. Dies kann bspw. anhand einer sich abrupt ändernden Amplitude des von dem Sensor erfassten Messsignals infolge des plötzlichen Versagens des Produkts erfasst werden. Während grundsätzlich das Produkt im Vergleich zu der rotierenden Masse des Zentrifugationsstrangs eine verhältnismäßig kleine Masse besitzt und sich die Schwingung des Zentrifugationsstrangs infolge des Versagens des Produkts in eingeschwungenem Zustand lediglich geringfügig verändert, kann sich in unmittelbarer zeitlicher Umgebung des Versagens des Produkts ein transientes Einschwing- oder Übergangsverhalten ergeben, welches mittels des Sensors, insbesondere des Neigungssensors und/oder des Beschleunigungssensors, im Rahmen der Erfindung erfasst werden kann.

    [0045] In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Laborzentrifuge wird eine von einem Temperatursensor gemessene Temperatur dazu verwendet, eine Temperaturkompensation eines Messsignals mindestens eines anderen Sensors, vorzugsweise sämtlicher hier genannter Sensoren, vorzunehmen. Sind die Sensoren einschließlich des Temperatursensors auf einer Sensorplatine angeordnet, erfasst der Temperatursensor eine für die weiteren auf der Sensorplatine angeordneten Sensoren repräsentative Temperatur. Ist für die anderen Sensoren ein Temperaturgang bekannt und dieser bspw. in einer Speichereinheit der Steuereinheit abgelegt, kann über die von dem Temperatursensor gemessene Temperatur auf einfache Weise in der Steuereinheit eine Temperaturkompensation erfolgen. Auf diese Weise kann die Genauigkeit der Messsignale der Sensoren erhöht werden.

    [0046] Für eine erfindungsgemäße Ausgestaltung wird das Messsignal eines Temperatursensors nicht oder nicht ausschließlich für eine Temperaturkompensation der Messsignale der Sensoren verwendet. Vielmehr findet die von dem Temperatursensor gemessene Temperatur Berücksichtigung bei einer Ermittlung und/oder Bewertung einer Größe einer Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs. Alternativ oder zusätzlich möglich ist, dass die Temperatur Berücksichtigung bei einer Ermittlung und/oder Bewertung einer nicht parallelen Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs oder einer Hauptträgheitsachse der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs zur Erdbeschleunigung. Dies soll anhand des Folgenden, die Erfindung nicht beschränkenden Beispiels erläutert werden: Der Zentrifugationsstrang bildet infolge seiner Abstützung über die Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung wie zuvor erläutert ein Schwingungssystem, dessen Schwingungsverhalten infolge einer Anregung durch eine Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs und/oder infolge einer nicht parallelen Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs zu dem Erdbeschleunigungsvektor von einer Resonanzfunktion oder Übertragungsfunktion des schwingungsfähigen Systems abhängig ist. Diese Resonanz- oder Übertragungsfunktion ist aber wiederum abhängig von der Steifigkeit und Dämpfung der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen. Ändert sich die Steifigkeit und/oder Dämpfung der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung infolge einer Temperaturänderung im Bereich der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung, führt dies zu einer Veränderung der Resonanzfunktion oder Übertragungsfunktion. Dies bedeutet, dass für unterschiedliche Temperaturen dieselbe Unwucht oder dieselbe Abweichung der Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs von dem Erdbeschleunigungssensor zu unterschiedlichen Auslenkungen, Geschwindigkeiten oder Beschleunigungen sowie Neigungen führen kann. Um umgekehrt aus den Messsignalen der Sensoren einen Rückschluss auf die Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs oder die Unwucht zu ermöglichen, ist eine Berücksichtigung der Temperaturabhängigkeit der Resonanzfunktion oder Übertragungsfunktion und damit der Steifigkeit und Dämpfung erforderlich. Eine derartige Berücksichtigung kann durch Modellierung der Temperaturabhängigkeit der Resonanzfunktion oder Übertragungsfunktion und somit Umrechnung des Messsignals je nach bei der vorliegenden Temperatur anzuwendender Resonanzfunktion oder Übertragungsfunktion erfolgen. Im einfachsten Fall kann eine derartige Berücksichtigung aber bereits dadurch erfolgen, dass ein Vergleich des Messsignals mit einem Schwellwert erfolgt, wobei dann in diesem Fall der Schwellwert von der Temperatur abhängig sein kann. Hierbei ist jede beliebige Abhängigkeit möglich, bspw. eine stufenförmige Abhängigkeit des Schwellwerts für einzelne Temperaturbereiche, eine Abhängigkeit entsprechend einer Geraden oder einer beliebig geformten glatten, abgeknickten oder Sprünge aufweisenden Kurve oder eine funktionale Abhängigkeit oder eine Abhängigkeit von einem Kennfeld, welches die Abhängigkeit von weiteren Betriebsparameter berücksichtigen kann. Möglich ist bspw., dass ein weiterer Betriebsparameter in einem derartigen Kennfeld ein Typ eines eingesetzten Rotors und/oder unterschiedliche Bestückungsarten des Rotors sind, wobei die Erkennung des Typs oder der Bestückung automatisch erfolgen kann oder über eine Eingabe eines Benutzers an der Laborzentrifuge eingegeben wird.

    [0047] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung nimmt die Steuerlogik auf Grundlage der von den Sensoren gemessenen Messsignale und/oder Fehlerkriterien eine Anpassung einer Lebensdauer und/oder eines Serviceintervalls der Laborzentrifuge, des Antriebs oder des Rotors vor. Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem Betrieb der Laborzentrifuge mit suboptimalen Betriebsbedingungen, bspw. mit einer Kräfte auf die Lager und die mechanischen Bestandteile der Laborzentrifuge ausübenden rotierenden Unwucht, eine Beanspruchung der Bauelemente der Laborzentrifuge ansteigt, womit eine Reduzierung der Lebensdauer und/oder eines Serviceintervalls zur Gewährleistung eines zuverlässigen Betriebs der Laborzentrifuge erforderlich ist.

    [0048] Eine Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs kann sich bereits vor dem Beginn der Verdrehung des Rotors ergeben, wenn die Produkte nicht gleichmäßig über den Umfang verteilt sind, was bspw. der Fall sein kann, wenn zumindest teilweise falsche Produkte mit dem Rotor verbunden werden oder einzelne Produkte fehlen. Möglich ist auch, dass der Rotor selbst (ohne die Produkte) oder eine andere rotierende Komponente des Zentrifugationsstrangs, bspw. infolge einer Beschädigung während einer vorangegangenen Zentrifugation oder während der Bestückung, eine Unwucht aufweist. Es kann sich aber auch eine nicht rotationssymmetrische Bestückung des Rotors mit den Produkten oder und damit eine Unwucht erst im Betrieb der Laborzentrifuge mit einer Aufnahme der Zentrifugation ergeben. Dies kann bspw. der Fall sein, wenn sich in den Proben, die in den Produkten angeordnet sind, eine inhomogene Zentrifugation ergibt, oder wenn es zu einem Versagen des Produkts, insbesondere eines Probenröhrchens oder anderweitigen Probenbehälters, kommt. Möglich ist auch, dass im Betrieb der Laborzentrifuge
    • ein Teil des Rotors oder
    • ein Arm oder ein Halter, an dem ein Probenbehälter oder mehrere Probenbehälter gehalten ist/sind,
    versagt, woraus sich ein Unwucht ergeben kann.

    [0049] Im Rahmen der Erfindung kann eine Ermittlung, ob der Rotor nicht rotationssymmetrisch mit den Produkten bestückt ist, bspw. durch Auswertung eines Messsignals eines Beschleunigungssensors erfolgen, da sich bei nicht rotationssymmetrischer Bestückung des Rotors mit den Produkten eine Unwucht ergibt, welche dann zu einer (u. U. mit der Rotation in Umfangsrichtung umlaufenden) Beschleunigung und Schwingung des Zentrifugationsstrangs führt, die mittels des Beschleunigungssensors gemessen werden kann. Möglich ist in diesem Fall, dass eine gemessene Beschleunigung verglichen wird mit einem Schwellwert oder auch mit einer von der Drehzahl des Rotors abhängigen Kennlinie, wobei mit Überschreiten der Kennlinie oder des Schwellwertes darauf geschlossen wird, dass der Rotor nicht rotationssymmetrisch mit den Produkten bestückt ist und/oder eine Unwucht aufweist. Möglich ist aber auch, dass dieses ermittelt wird anhand eines Erkennens einer schwingenden Neigungsänderung des Zentrifugationsstrangs, die mittels des erfindungsgemäß eingesetzten Neigungssensors erfasst werden kann.

    [0050] Für eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist die elektronische Steuereinheit mit Steuerlogik ausgestattet, die eine Winkellage und/oder eine Größe einer Unwucht erkennt. Für sehr kleine Drehzahlen des Rotors weit unterhalb der Resonanzfrequenz des mit dem Zentrifugationsstrang und den Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen gebildeten Schwingungssystems entspricht die Winkellage der umlaufenden Auslenkung des Zentrifugationsstrangs ungefähr der Winkellage der Unwucht, was zur Folge hat, dass die Beschleunigung, die dann von einem an dem Antrieb gehaltenen Beschleunigungssensor gemessen wird, ein Minimum hat. Für realistische Drehzahlen des Rotors ergibt sich zwischen der Auslenkung (und damit auch der Beschleunigung) und der Lage der Unwucht eine Phasenverschiebung, welche für die Frequenz 0 mit 0° beginnt, in der Resonanzfrequenz 90° beträgt und für große Drehzahlen 180° beträgt. Zur Identifikation der Winkellage der Unwucht kann diese Phasenverschiebung in der Steuereinheit und einer zugeordneten Speichereinheit als Kennlinie abgelegt sein. Diese Kennlinie wird dann zur Erkennung der Winkellage der Unwucht berücksichtigt. Hierbei kann die Kennlinie auch abhängig von der gemessenen Temperatur sein.

    [0051] Ist die Laborzentrifuge schräg aufgestellt und ergibt sich ein Winkel zwischen der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs und dem Erdbeschleunigungsvektor, erfährt der Rotor (und erfahren damit die Produkte) eine oszillierende Beschleunigung in Richtung des Erdbeschleunigungsvektors, was unerwünscht ist, da diese oszillierende Beschleunigung die Zentrifugation und die angestrebte Entmischung der Probe stören.

    [0052] Um lediglich ein nicht beschränkendes Beispiels zu nennen, kann mit einem Beschleunigungssensor (bspw. für eine niedrige Antriebsdrehzahl des Rotors) die Beschleunigung des Zentrifugationsstrangs gemessen werden. Ergibt sich keine oder nur eine geringe Beschleunigung des Beschleunigungssensors, ist weder eine rotationssymmetrische Bestückung oder Unwucht des Rotors noch eine Abweichung der Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs gegenüber der Ausrichtung der Erdbeschleunigung vorhanden. Misst hingegen der Beschleunigungssensor einen konstanten Gleichanteil der Beschleunigung, korreliert dies mit einer konstanten, von der Drehung des Rotors unabhängigen Schrägstellung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs, so dass der Gleichanteil des Beschleunigungssignals mit dem Winkel zwischen der Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs und der Ausrichtung der Erdbeschleunigung über eine Abhängigkeit korreliert, welche bspw. in einem Kennfeld abgelegt sein kann. Ergibt sich hingegen eine entsprechend der Drehzahl des Rotors oszillierende Beschleunigung, korreliert die Amplitude dieser oszillierenden Beschleunigung mit der Unwucht. Möglich ist, dass über die (u. U. temperaturabhängige) Resonanzkurve oder Übertragungsfunktion des Schwingungssystems aus der Amplitude der oszillierenden Beschleunigung auf die Größe der Unwucht geschlossen werden. Möglich ist aber auch, dass für die Unterscheidung zwischen einer Unwucht des Zentrifugationsstrangs und der Abweichung der Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs von der Ausrichtung der Erdbeschleunigung unterschiedliche Sensoren Einsatz finden.

    [0053] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.

    [0054] Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Neigungssensor die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Neigungssensor, zwei Neigungssensoren oder mehr Neigungssensoren vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.

    [0055] Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.

    KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN



    [0056] Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
    Fig. 1
    zeigt in einer horizontalen Ansicht Komponenten einer Laborzentrifuge, nämlich einen Zentrifugationsstrang, der über Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen gegenüber einem Gehäuse abgestützt ist, wobei der Antrieb des Zentrifugationsstrangs eine mit mehreren Sensoren ausgestattete Sensorplatine aufweist.
    Fig. 2
    zeigt die Sensorplatine in einem Aufnahmering in einer räumlichen Ansicht schräg von oben.
    Fig. 3
    zeigt stark schematisiert die Anordnung von Sensoren und einer elektronischen Steuereinheit auf einer Sensorplatine.

    FIGURENBESCHREIBUNG



    [0057] Fig. 1 zeigt in einer horizontalen Ansicht Komponenten einer Laborzentrifuge 1. Ein Zentrifugationsstrang 2 weist einen elektrischen Antrieb 3, einen Rotor 4 und eine Antriebs- und/oder Rotorwelle 5, über die der Antrieb 3 den Rotor 4 in Rotation um eine Längs- und/oder Rotationsachse 6 versetzen kann, auf.

    [0058] Der Zentrifugationsstrang 2 ist über Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen 7a, 7b federnd und dämpfend an einem Gehäuse 8 der Laborzentrifuge 1 abgestützt. Der Zentrifugationsstrang 2 und die Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen 7 bilden ein Schwingungssystem 9. In dem Schwingungssystem 9 bildet der Zentrifugationsstrang 2 die schwingende Masse, während die Steifigkeit und die Dämpfung des Schwingungssystems 9 durch die Feder-und/oder Dämpfungseinrichtungen 7 vorgegeben werden. Die Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen 7a, 7b ermöglichen vorzugsweise Auslenkungen und damit möglicherweise schwingende Freiheitsgrade des Schwingungssystems 9 wie folgt:
    1. a) Einfederungen und Schwingungen in Richtung der Längs- und/oder Rotationsachse 6,
    2. b) Auslenkungen des Zentrifugationsstrangs 2 quer zur Längs- und/oder Rotationsachse 6 und
    3. c) Neigung der Längs- und/oder Rotationsachse 6 um einen Winkel gegenüber dem Gehäuse 8 oder gegenüber einem Erdbeschleunigungsvektor 16.


    [0059] Die Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen 7a, 7b sind im Bereich des Bodens der Laborzentrifuge 1 angeordnet und unter Umständen in einem Raum der Laborzentrifuge 1 angeordnet, welcher vollständig oder weitestgehend oder teilweise von der Rotorkammer, in welcher der Rotor 4 rotiert, getrennt ist. Hierzu können die Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen 7a, 7b an einem bodenseitigen Blech oder Träger des Gehäuses 8 der Laborzentrifuge 1 abgestützt werden. Der gegenüberliegende Fußpunkt der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen 7a, 7b ist an dem Antrieb 3 abgestützt in einem Endbereich des Antriebs 3, welcher dem Rotor 4 abgewandt ist. Zu diesem Zweck kann das Gehäuse 11 des Antriebs 3 geeignete Flansche 10a, 10b aufweisen, an denen die Feder- und/oder Dämpfungseinrichtungen 7a, 7b befestigt sind. Im Idealfall verfügt der Zentrifugationsstrang 2 hinsichtlich der Längs- und/oder Rotationsachse 6 nicht über eine Unwucht. Eine Unwucht kann sich aber bspw. durch Defekte oder Beschädigungen des Antriebs 3 oder des Rotors 4 des Zentrifugationsstrangs 2, durch eine Beschädigung mindestens eines Produkts oder durch eine nicht ordnungsgemäße oder nicht rotationssymmetrische Bestückung des Rotors 4 mit Produkten ergeben.

    [0060] Für eine Zentrifugation wird der Rotor 4 der Laborzentrifuge 1 mit Produkten bestückt, wobei zu diesem Zweck der Rotor 4 als Festwinkel-Ausschwing- oder Trommelrotor ausgebildet sein kann. Hierbei sind möglichst die Produkte rotationssymmetrisch an dem Rotor 4 anzuordnen und/oder so über den Umfang des Rotors 4 zu verteilen, dass sich keine Unwucht des Rotors 4 mit den Produkten ergibt.

    [0061] Bei einer sich im Betrieb der Laborzentrifuge 1 ergebenden Unwucht oder exzentrischen Anordnung des Schwerpunkts des Zentrifugationsstrang 2 kann es zu einer Veränderung einer Neigung der Längs- und/oder Rotationsachse 6 des Zentrifugationsstrangs 2 infolge der elastischen Abstützung des Zentrifugationsstrangs 2 kommen. Für kleine Drehzahlen des Rotors 4 ändert sich die Ausrichtung dieser Neigung entsprechend der Verdrehung des Rotors 4, so dass die Längs- und/oder Rotationsachse 6 mit der Drehzahl des Rotors auf einer Kegelfläche umläuft.

    [0062] Des Weiteren tritt für die Verdrehung des Rotors 4 bei einer Unwucht des Rotors 4 und/oder der an dem Rotor 4 gehaltenen Produkte infolge der durch die Unwucht verursachten Zentripetalbeschleunigung eine radial zur Längs- und/oder Rotationsachse 6 orientierte und mit der Rotation des Rotors 4 umlaufende Unwuchtkraft auf. Diese rotierende Unwuchtkraft führt einerseits zu einer ebenfalls umlaufenden, quer zur Längs- und/oder Rotationsachse 6 orientierten Auslenkung des Zentrifugationsstrangs 2. Andererseits führt die umlaufende Unwuchtkraft zu einer Veränderung der Neigung der Längs- und/oder Rotationsachse 6 des Zentrifugationsstrangs 2, welche ebenfalls mit der rotierenden Unwucht umläuft. Unter Berücksichtigung der drehzahlabhängigen Dynamik des Schwingungssystems 9 treten entsprechende dynamische Auslenkungen und Neigungen des Zentrifugationsstrangs 2 auf, deren Phasenverschiebungen und Amplituden von der Resonanz- oder Übertragungsfunktion des Schwingungssystems 9 abhängig sind.

    [0063] Auf der einem Boden des Gehäuses 8 zugewandten Seite oder der dem Rotor 4 abgewandten Seite des Antriebs 3 ist an einem Gehäuse 11 des Antriebs 3 eine Sensorplatine 12 gehalten. Für das hier dargestellte Ausführungsbeispiel erfolgt dies über eine mit dem Gehäuse 11 des Antriebs 3 verschraubte Aufnahme- und Befestigungseinheit 13. Von der Sensorplatine 12 erstreckt sich ein Leitungsstrang 14, der beliebig, mehradrig, uni- oder bidirektional ausgebildet sein kann, aus der Aufnahme- und Befestigungseinheit 13 heraus, was hier in horizontaler Richtung erfolgt. An dem der Sensorplatine 12 abgewandten Ende verfügt der Leitungsstrang 14 über einen Stecker 15.

    [0064] Fig. 2 zeigt in einer räumlichen Ansicht die Sensorplatine 12 mit dem hiervon ausgehenden Leitungsstrang 14 in der Aufnahme- und Befestigungseinheit 13. Die Aufnahme- und Befestigungseinheit 13 ist hier als Ringscheibe 17 ausgebildet und verfügt über über den Umfang verteilte Durchgangsbohrungen 18a, 18b, 18c. Des Weiteren verfügt die Ringscheibe 17 auf der dem Gehäuse 11 des Antriebs 3 zugewandten Seite über eine radial durchgehende Nut 19, durch welche sich der Leitungsstrang 14 erstreckt. Schließlich weist der Ring auf der radial innenliegenden Seite in Teilumfangsbereichen randoffene Ausnehmungen 20a, 20b, 20c (sowie eine weitere, durch den Leitungsstrang 14 verdeckte Ausnehmung) auf, welche so entsprechend der Außenkontur der Sensorplatine 12 an der Ringscheibe 17 angeordnet sind und deren Geometrie derart ist, dass in diesen Ausnehmungen 20a, 20b, 20c Ecken die Sensorplatine 12 mit einem Spiel, einer Spielpassung, einer Übergangspassung oder einer Presspassung aufgenommen sind. Eine Unterseite der Sensorplatine 12 stützt sich an einem Boden der Ausnehmungen 20a, 20b, 20c ab. Möglich ist, dass die Sensorplatine 12 lose in die Ringscheibe 17 eingelegt ist, wobei die Sensorplatine 12 dann mit Anschrauben der Ringscheibe 17 an dem Gehäuse 11 des Antriebs 3 zwischen dem Boden der Ausnehmungen 20 und dem Gehäuse 11 des Antriebs 3 gefangen ist. Möglich ist aber auch, dass die Sensorplatine 12 zusätzlich an der Ringscheibe 17 befestigt ist, was durch beliebige Befestigungsmittel wie einen Kleber, eine Verschraubung, ein Verclipsen u. ä. erfolgen kann. Für das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel besitzen die radial nach innen offenen Ausnehmungen 20 einen winkelförmigen Querschnitt, wobei sich die winkelförmigen Querschnitte der Ausnehmungen 20 zu einem Rechteck ergänzen, dessen Abmessungen mit einem Spiel, einer Spielpassung, einer Übergangspassung oder einer Presspassung mit den äußeren Abmessungen der Sensorplatine 12 übereinstimmen.

    [0065] Die Bestückung der Sensorplatine 12 erfolgt vorzugsweise auf der dem Gehäuse 11 des Antriebs 3 zugewandten Seite. Hierbei ist die Dicke der Ringscheibe 17 und die Tiefe der Ausnehmungen 20 derart gewählt, dass die elektronischen und elektrischen Bauelemente der Sensorplatine 12 mit einem kleinen Zwischenraum beabstandet von dem Gehäuse 11 des Antriebs 3 angeordnet sind. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel erfolgt eine Belüftung der Sensorplatine 12 aus dem Bodenbereich der Laborzentrifuge 1 durch Zwischenräume 21a, 21b, 21c, 21d.

    [0066] Fig. 3 zeigt stark schematisiert eine mögliche Bestückung der Sensorplatine 12. Demgemäß verfügt die Sensorplatine 12 über einen ersten Neigungssensor 22, einen zweiten Neigungssensor 23, einen ersten Beschleunigungssensor 24, einen zweiten Beschleunigungssensor 25, einen Temperatursensor 26, einen Magnetfeld-Sensor 27, einen Steckverbinder 28, an welchem über einen entsprechenden Stecker der Leitungsstrang 14 angeschlossen werden kann, eine elektronische Steuereinheit 29 und einen 9-Achsen-Sensor 30.

    [0067] Der Magnetfeld-Sensor 27 kann eine Neigung gegenüber einem Magnetfeld der Erde erfassen.

    [0068] Möglich ist aber auch, dass der Magnetfeld-Sensor 27 oder einer der Neigungssensoren 22, 23 das Magnetfeld eines Permanentmagneten 31 erfasst. Der Permanentmagnet 31 ist an dem Gehäuse 8 der Laborzentrifuge 1 befestigt. Für den Fall, dass, wie in Fig. 1 dargestellt, der Magnetfeld-Sensor 27 mit der Sensorplatine 12 im Bodenbereich der Laborzentrifuge 1 an dem Gehäuse 11 des Antriebs 3 angeordnet ist, ist der Permanentmagnet 31 ebenfalls im Bodenbereich der Laborzentrifuge 1 angeordnet. Beispielsweise ist der Permanentmagnet 31 an einem Bodenblech oder einer bodenseitigen Strebe der Laborzentrifuge 1 befestigt. Der Magnetfeld-Sensor 27 erfasst die Stärke oder Flussdichte des Magnetfelds des Permanentmagneten 31 oder eine Ausrichtung des Magnetfelds des Permanentmagneten 31, womit der Abstand des Magnetfeld-Sensor 27 von dem Permanentmagneten 31 und/oder die Neigung gegenüber dem Magnetfeld des Permanentmagneten 31 und damit die Neigung der Längs- und/oder Rotationsachse 6 gegenüber dem Gehäuse 8 erfasst wird.

    [0069] Im Rahmen der Erfindung kann mittels der Steuereinheit 29 auf Grundlage der Messsignale ermittelt werden, ob die Rotationsachse des Rotors 4 der Hauptträgheitsachse des Rotors 4 mit den daran gehaltenen Produkten entspricht. Abweichungen hiervon werden mittels der Steuerlogik als Unwucht detektiert, welche zu Vibrationen führt. Hierbei kann eine qualitative und/oder quantitative Erfassung der Unwucht erfolgen. Wird eine vorhandene Unwucht erkannt, erfolgt eine kontrollierte Abbremsung des Antriebs 3. Es kann eine Notbrems-Prozedur eingeleitet werden, wobei dann über die Ausgabe einer bspw. optischen oder akustischen Fehlermeldung eine Interaktion mit dem Benutzer erfolgen kann, damit ein vorhandenes Risiko infolge der Unwucht vom Nutzer oder einer übergeordneten Maschine erkannt werden kann.

    [0070] Möglich ist, dass eine Freigabe eines Deckels der Laborzentrifuge 1 für eine Ermöglichung der Öffnung der Laborzentrifuge 1 mit dem Erkennen einer Unwucht erst erfolgt bei Stillstand des Rotors 4.

    [0071] Es ist auch möglich, dass eine Warnung des Benutzers nach der Bestückung des Rotors 4 mit den Produkten vor Antrieb des Rotors 4 erfolgt, wenn im Betrieb eine Unwucht entstehen könnte. Dies kann der Fall sein bei einem fehlenden Produkt, einem Produkt an einer falschen Stelle oder einer ungleichmäßigen Bestückung des Rotors 4 mit den Produkten.

    [0072] Eine weitere mögliche Ursache des Auftretens einer Unwucht kann eine verbogene, verkippte, verkantete oder mangelnde Befestigung des Rotors 4 sein.

    [0073] Möglich ist auch, dass die gemessenen Messsignale oder auch ein Ergebnis der Auswertung derselben als Prozessparameter genutzt wird. So kann bspw. bei einer automatisiert be- und entladenen Laborzentrifuge 1 oder auch einer manuell be- und entladenen Laborzentrifuge 1 überwacht werden, dass sich für verschiedene Zyklen der Laborzentrifuge 1 mit mehreren Sätzen von Proben mit gewünschter gleicher Bestückung Messwerte oder Auswerteergebnisse innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs ergeben müssen. Hier können beispielsweise Amplituden, Signalverläufe, gleichgerichtete und integrierte Signalverläufe u. Ä. mit vorgegebenen Toleranzbereichen verglichen werden. Möglich ist auch, dass überwacht wird, ob das Ergebnis der Auswertung durch die Steuereinheit für eine ermittelte Unwucht oder eine Neigung einer Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs 2 in einem Toleranzbereich liegt. Liegt ein Messsignal oder ein Ergebnis der Auswertung außerhalb des Toleranzbereichs, kann eine Ausgabe einer Fehlermeldung oder ein Fehlereintrag erfolgen. U. U. kann auch eine geänderte Bestückung (bspw. ein anderer Rotor und/oder andere an dem Rotor angebrachte Produkte oder eine veränderte Zahl der an dem Rotor angebrachten Produkte) detektiert werden, ohne dass dies zwingend zu einer Überschreitung eines Schwellwerts für eine zulässige Unwucht führen muss. In diesem Fall kann eine Information an den Benutzer oder eine übergeordnete automatisierte Maschine gegeben werden, dass eine Überprüfung der Bestückung erfolgen sollte.

    [0074] Als Sensoren können induktive Sensoren, ein Mikrosystem (MEMS), akustische Sensoren oder optische Sensoren verwendet werden. Vorrangig werden Lagesensoren wie ein Gyroskop oder ein Magnetometer und/oder Beschleunigungssensoren verwendet, wobei diese wie zuvor erläutert unterschiedliche Empfindlichkeiten und/oder Frequenzbereiche aufweisen können.

    [0075] Eine Auswertung der Messsignale kann im Zeitbereich oder im Frequenzbereich erfolgen. Hierbei kann auch eine Koordinatentransformation zwischen Rotor- und Antriebsbewegungen erfolgen. Auch weitere Geräteparameter wie bspw. die Rotordrehzahl, die Stromaufnahme des Antriebs oder RZB können in die Auswertung einbezogen werden.

    [0076] Eine Auswertung kann auf der Sensorplatine 12 und/oder in einer Steuereinheit der Laborzentrifuge 1 oder sogar extern von der Laborzentrifuge 1 erfolgen.

    [0077] Möglich ist, dass als Schwellwert für eine gemessene Neigung oder eine gemessene Beschleunigung ein fester Schwellwert festgelegt wird, eine Berechnung eines dynamischen Schwellwerts erfolgt und/oder eine zeitliche Integration der gemessenen Neigung oder der gemessenen Beschleunigung und ein Abschalten bei einer Überschreitung eines Grenzwerts erfolgt.

    [0078] Möglich ist auch, dass bei einer Ermittlung einer Unwucht auf Grundlage eines Messsignals für die Temperatur eine Veränderung der Federsteifigkeit und/oder der Dämpfung der Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung 7, über die der Zentrifugationsstrang 2 gegenüber dem Gehäuse 8 abgestützt ist, berücksichtigt wird.

    [0079] Der 9-Achsen-Sensor kann ein Sensor sein, der Beschleunigungen in sämtliche Raumrichtungen, Neigungen in sämtliche Raumrichtungen und ein Magnetfeld in sämtliche Raumrichtungen erfasst.

    [0080] Ändert sich eine gemessene Neigung bei langsamer Verdrehung des Rotors 4 nicht, beruht diese Neigung auf einer nicht horizontalen Aufstellung der Laborzentrifuge 1. Ändert sich hingegen diese Neigung mit der Verdrehung des Rotors 4, ist hierfür die nicht rotationssymmetrische Bestückung oder eine Unwucht des Rotors 4 verantwortlich. Es kann dann eine entsprechende Fehlermeldung erzeugt werden.

    [0081] Die einzelnen Sensoren oder die Sensorplatine 12 können bereits mit einem AD-Wandler ausgestattet sein oder eine AD-Wandlung erfolgt nach Übertragung der Messsignale über den Leitungsstrang 14.

    [0082] Vorzugsweise erfolgt eine Auswertung der Messsignale zumindest teilweise über Einsatz einer Fast-Fourier-Transformation (FFT). Unter Umständen steigt in dem Ergebnis der FFT die Amplitude des Signals bei Ober- und/oder Unterwellen zu der von der Drehzahl des Rotors 4 abhängigen Grundfrequenz, so dass anhand der Spektrallinien der FFT für die Ober- und/oder Unterwellen auch auf eine Unwucht und unter Umständen auch auf deren Betrag geschlossen werden kann. Möglich ist auch, dass über eine FFT ein Gleichanteil der erfassten Signale von einem Wechselanteil getrennt wird.

    [0083] Möglich ist weiterhin, dass eine Hochpassfilterung, eine Tiefpassfilterung oder eine Bandpassfilterung der Messsignale erfolgt. Vorzugsweise findet ein Bandpass Einsatz, dessen Mittenfrequenz der sich aus der Drehzahl des Rotors 4 ergebenden Frequenz entspricht oder einer Ober- oder Unterwelle dieser Frequenz entspricht.

    [0084] Möglich ist auch, dass mittels der auf der Sensorplatine 12 angeordneten Steuereinheit 29 bereits eine Aufbereitung der Messsignale der Sensoren erfolgt, die bspw. derart erfolgen kann, dass für unterschiedliche Rotoren 4 und Sensorplatinen 12 jeweils eine Anpassung an die unterschiedlichen Typen der Rotoren und der eingesetzten Sensoren durch die Steuereinheit 29 erfolgt und dann über den Leitungsstrang 14 bereits standardisierte Ausgangssignale übertragen werden können, die dann von einer Steuereinheit der Laborzentrifuge 1 oder einer externen Steuereinheit ausgewertet werden können.

    [0085] Mit der Auswertung kann dann die automatisierte Einleitung folgender Maßnahmen erfolgen:
    1. a) Wird eine Unwucht erkannt, kann ein Zentrifugieren unterbunden werden oder eine eingeleitete Zentrifugation abgebrochen werden und/oder es kann eine Information an den Nutzer gegeben werden.
    2. b) Nach Erfassung einer nicht gewünschten Neigung im Stillstand kann eine entsprechende Mitteilung an den Nutzer erfolgen und/oder es kann der Antrieb des Rotors deaktiviert werden.
    3. c) Es kann ein entsprechender Eintrag in einem Speicher (des Rotors oder der Laborzentrifuge) erfolgen, um die Historie des Zentrifugierens und/oder des Rotors zu dokumentieren.
    4. d) Tritt ein Defekt, insbesondere ein Motordefekt, auf, kann entsprechend der Dokumentation gemäß c) eine Fehleranalyse erfolgen.
    5. e) Möglich ist eine Anpassung der Lebensdauer des Rotors und/oder der beteiligten Bauelemente je nach dokumentiertem Verlauf der Zentrifugationsprozesse. Ebenfalls möglich ist eine Anpassung etwaiger Serviceintervalle.
    6. f) Möglich ist auch, dass geeignete Maßnahmen zur Reduzierung der Auswirkungen einer etwaigen Unwucht getroffen werden. So kann beispielsweise eine Anpassung von Magnetlagern zur Lagerung des Rotors erfolgen.
    7. g) Eine Wechselwirkung mit einem Deckelschloss ist möglich, so dass beispielsweise das Öffnen des Deckels unterbunden wird, wenn eine Unwucht erkannt wird und sich der Rotor in der Laborzentrifuge noch dreht.
    8. h) Tritt eine sprunghafte Änderung des Beschleunigungssignals oder einer charakteristischen Kenngröße während des Betriebs des Rotors auf, wird dies als Indiz insbesondere für ein Versagen eines Behälters, bspw. einen Bruch eines Röhrchens, gewertet. Hintergrund ist hier, dass bei einer im Betrieb auftretenden Unwucht von bspw. 100 gr mittels bekannter Laborzentrifugen eine Notbremsung erst eingeleitet werden kann, wenn dies bereits zu spät ist, so dass es zur Zerstörung der Laborzentrifuge kommen kann. Erfindungsgemäß kann bei einem Versagen eines Behälters bereits relativ früh, also bei einer kleinen entstehenden Unwucht, ein Versagen des Behälters erkannt werden, womit eine Notbremsung früher erkannt werden kann.


    [0086] Abweichend zu der dargestellten Ausführungsform kann die Sensorplatine 12 auch in einem Seitenbereich des Gehäuses 11 des Antriebs 3 angeordnet sein oder sogar in den Antrieb 3 integriert sein.

    [0087] Sofern im Rahmen der Erfindung von einer Beschleunigung des Antriebs oder einer Ausrichtung des Antriebs die Rede ist, betrifft dies vorzugsweise eine Beschleunigung oder Ausrichtung des Gehäuses des Antriebs.

    [0088] Für eine Ausgestaltung der Erfindung erfolgt eine Auswertung der Messsignale, insbesondere für die Ermittlung einer Unwucht, in einem niedrigen Drehzahlbereich, insbesondere einem Drehzahlbereich unterhalb von 3.000 oder 4.000 U/min, mittels eines Beschleunigungssensors, während in einem Drehzahlbereich oberhalb von 3.000 U/min oder oberhalb von 4.000 U/min bis hin zu der maximalen Drehzahl der Laborzentrifuge 1 eine Auswertung aufgrund des Messsignals eines Neigungssensors erfolgt, welcher insbesondere ein transientes Einschwingverhalten im Fall eines Röhrchenbruchs erkenn kann auch bei den genannten hohen Drehzahlen.

    BEZUGSZEICHENLISTE



    [0089] 
    1
    Laborzentrifuge
    2
    Zentrifugationsstrang
    3
    Antrieb
    4
    Rotor
    5
    Antriebs- und/oder Rotorwelle
    6
    Längs- und/oder Rotationsachse
    7
    Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung
    8
    Gehäuse Laborzentrifuge
    9
    Schwingungssystem
    10
    Flansch
    11
    Gehäuse Antrieb
    12
    Sensorplatine
    13
    Aufnahme- und Befestigungseinheit
    14
    Leitungsstrang
    15
    Stecker
    16
    Erdbeschleunigungsvektor
    17
    Ringscheibe
    18
    Durchgangbohrung
    19
    Nut
    20
    Ausnehmung
    21
    Zwischenraum
    22
    erster Lage- und/oder Neigungssensor
    23
    zweiter Lage- und/oder Neigungssensor
    24
    erster Beschleunigungssensor
    25
    zweiter Beschleunigungssensor
    26
    Temperatursensor
    27
    Magnetfeld-Sensor
    28
    Steckverbinder
    29
    Steuereinheit
    30
    9-Achsen-Sensor
    31
    Permanentmagnet



    Ansprüche

    1. Laborzentrifuge (1) mit einem Zentrifugationsstrang (2), der einen Antrieb (3) und einen von dem Antrieb (3) angetriebenen Rotor (4) aufweist, wobei der Zentrifugationsstrang (2) über mindestens eine Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung (7) gegenüber einem Gehäuse (8) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Neigungssensor (22, 23) vorhanden ist, welcher eine Ausrichtung einer Längs- und/oder Rotationsachse (6) des Zentrifugationsstrangs (2) erfasst, wobei der Neigungssensor ein Gyroskop-Sensor ist und der Gyroskop-Sensor von einem Gehäuse (11) des Zentrifugationsstrangs (2) gehalten ist.
     
    2. Laborzentrifuge (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Neigungssensoren vorhanden sind, wobei

    a) ein Neigungssensor der Gyroskop-Sensor ist, der an dem Gehäuse des Zentrifugationsstrangs (2) gehalten ist, und

    b) ein Neigungssensor einen Magnetfeld-Sensor und einen ein Magnetfeld erzeugenden Permanentmagneten aufweist.


     
    3. Laborzentrifuge (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

    a) mindestens zwei Beschleunigungssensoren (24, 25) vorhanden sind, welche eine Beschleunigung des Antriebs (3) mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten und/oder in unterschiedlichen Frequenzbereichen messen und/oder

    b) mindestens zwei Neigungssensoren (22, 23) vorhanden sind, welche eine Neigung des Antriebs (3) mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten und/oder in unterschiedlichen Frequenzbereichen messen und/oder

    c) mindestens ein Sensor (27) vorhanden ist, welcher die Ausrichtung des Zentrifugationsstrangs (2) gegenüber einem Magnetfeld der Erde oder gegenüber dem Erdbeschleunigungsvektor (16) misst und/oder

    d) mindestens ein Sensor vorhanden ist, welcher einen Drehwinkel, eine Winkelgeschwindigkeit oder eine Winkelbeschleunigung einer Antriebswelle (5) des Antriebs (3) erfasst,

    e) ein Temperatursensor (26) und/oder

    f) ein 9-Achsen-Sensor (30)

    vorhanden sind/ist.
     
    4. Laborzentrifuge (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren zumindest teilweise auf einer Sensorplatine (12) angeordnet sind/ist.
     
    5. Laborzentrifuge (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren zumindest teilweise und/oder die Sensorplatine (12) auf der dem Rotor (4) abgewandten Seite des Zentrifugationsstrangs (2) oder des Antriebs (3) angeordnet sind/ist.
     
    6. Laborzentrifuge (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuereinheit (29) vorhanden ist, welche das Messsignal oder die Messsignale der Sensoren verarbeitet.
     
    7. Laborzentrifuge (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (29) mit Steuerlogik ausgestattet ist, welche

    a) ermittelt, ob die Laborzentrifuge (1) so aufgestellt ist, dass die Antriebsachse des Antriebs (3) oder eine Hauptträgheitsachse der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs (2) in Richtung des Erdbeschleunigungsvektors (16) ausgerichtet ist, und/oder

    b) eine Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs ermittelt.


     
    8. Laborzentrifuge (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (29) mit Steuerlogik ausgestattet ist, welche auf Grundlage der von den Sensoren ermittelten Messsignale unterscheidet, ob

    a) die Laborzentrifuge (1) so aufgestellt ist, dass die Antriebsachse des Antriebs (3) oder eine Hauptträgheitsachse der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs (2) nicht in Richtung des Erdbeschleunigungsvektors (16) ausgerichtet ist, oder

    b) eine Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs (2) vorhanden ist.


     
    9. Laborzentrifuge (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (29) mit Steuerlogik ausgestattet ist, welche bei Vorliegen eines Fehlerkriteriums

    a) eine Fehlermeldung erzeugt,

    b) den Betrieb der Laborzentrifuge (1) unterbricht oder verändert und/oder

    c) den Betrieb der Laborzentrifuge (1) unterbindet.


     
    10. Laborzentrifuge (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (29) mit Steuerlogik ausgestattet ist, welche

    a) eine Position einer Ausgleichsmasse zum Ausgleich einer Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs steuert oder regelt und/oder

    b) mindestens ein Lager, mindestens eine Kompensationseinrichtung und/oder mindestens eine Feder- und/oder Dämpfungseinrichtung (7) so ansteuert oder regelt, dass eine Auswirkung einer Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs und/oder einer nicht parallelen Ausrichtung der Antriebsachse des Antriebs (3) oder einer Hauptträgheitsachse der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs (2) zur Erdbeschleunigung zumindest gemindert ist.


     
    11. Laborzentrifuge (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (29) mit Steuerlogik ausgestattet ist, welche ein Versagen mindestens eines Produkts und eine sich hierdurch ergebende Unwucht des Rotors (4) erfasst.
     
    12. Laborzentrifuge (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (29) mit Steuerlogik ausgestattet ist, welche auf Grundlage einer mit einem Temperatursensor (26) gemessenen Temperatur eine Temperaturkompensation eines Messsignals eines anderen Sensors vornimmt.
     
    13. Laborzentrifuge (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (29) mit Steuerlogik ausgestattet ist, welche bei

    a) der Ermittlung und/oder Bewertung einer Größe einer Unwucht der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs und/oder

    b) einer Ermittlung und/oder Bewertung einer nicht parallelen Ausrichtung der Längs- und/oder Rotationsachse des Zentrifugationsstrangs (2) oder einer Hauptträgheitsachse der rotierenden Komponenten des Zentrifugationsstrangs (2) zur Erdbeschleunigung

    die von einem Temperatursensor gemessene Temperatur berücksichtigt.
     
    14. Laborzentrifuge (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (29) mit Steuerlogik ausgestattet ist, welche auf Grundlage

    a) der von den Sensoren gemessenen Messsignale,

    b) der Auswertung der Messsignale und/oder

    c) von Fehlerkriterien

    eine Anpassung einer Lebensdauer und/oder eines Serviceintervalls der Laborzentrifuge (1), des Antriebs (3) oder des Rotors (4) vornimmt.
     


    Claims

    1. Laboratory centrifuge (1) with a centrifugation drivetrain (2) comprising a drive (3) and a rotor (4) driven by the drive (3), the centrifugation drivetrain (2) being supported by at least one spring and/or damping device (7) on a housing (8), characterised in that at least one inclination sensor (22, 23) is provided which senses an orientation of a longitudinal and/or rotational axis (6) of the centrifugation drivetrain (2), the inclination sensor being a gyroscopic sensor and the gyroscopic sensor being held by a housing (11) of the centrifugation drivetrain (2).
     
    2. Laboratory centrifuge (1) of claim 1, characterised in that two inclination sensors are provided,

    a) one inclination sensor being a gyroscopic sensor which is held by the housing of the centrifugation drivetrain (2) and

    b) one inclination sensor comprising a magnetic field sensor and a permanent magnet generating a magnetic field.


     
    3. Laboratory centrifuge (1) of one of the preceding claims, characterised in that

    a) at least two acceleration sensors (24, 25) are provided which sense an acceleration of the drive (3) with differing sensitivities and/or in different frequency regions and/or

    b) at least two inclination sensors (22) are provided which sense an inclination of the drive (2) with different sensitivities and/or in different frequency regions and/or

    c) at least one sensor (27) is provided which senses the orientation of the centrifugation drivetrain (2) relative to a terrestrial magnetic field or relative to a vector (16) of the acceleration due to gravity and/or

    d) at least one sensor is provided which senses a rotational angle, an angular velocity or an angular acceleration of a driving shaft (5) of the drive (3),

    e) a temperature sensor (26) and/or

    f) a sensor (30) comprising 9 axes

    are/is provided.
     
    4. Laboratory centrifuge (1) of one of the preceding claims, characterised in that the sensors are at least partially arranged on a sensor circuit board (12).
     
    5. Laboratory centrifuge (1) of one of the preceding claims, characterised in that the sensors are at least partially and/or the sensor circuit board (12) is arranged on the side of the centrifugation drivetrain (2) or of the drive (3) remote from the rotor (4).
     
    6. Laboratory centrifuge (1) of one of the preceding claims, characterised in that an electronic control unit (29) is provided which processes the measurement signal or the measurement signals of the sensors.
     
    7. Laboratory centrifuge (1) of claim 6, characterised in that the electronic control unit (29) comprises control logic which

    a) determines if the laboratory centrifuge (1) has been positioned in a way such that the driving axis of the drive (3) or a main inertial axis of the rotating components of the centrifugation drivetrain (2) has an orientation as the orientation of the vector (16) of the acceleration due to gravity and/or

    b) determines an unbalanced mass of the rotating components of the centrifugation drivetrain.


     
    8. Laboratory centrifuge (1) of claim 6 or 7, characterised in that the electronic control unit (29) comprises control logic which on the basis of the measurement signals determined by the sensors distinguishes if

    a) the laboratory centrifuge (1) has been positioned in a way such that the driving axis of the drive (3) or a main inertial axis of the rotating components of the centrifugation drivetrain (2) does not have an orientation as the orientation of the vector (16) of the acceleration due to gravity or

    b) there is an unbalanced mass of the rotating components of the centrifugation drivetrain (2).


     
    9. Laboratory centrifuge (1) of one of claims 6 to 8, characterised in that the electronic control unit (29) comprises control logic which in the case of the presence of an error criterion

    a) generates an error message,

    b) changes or interrupts the operation of the laboratory centrifuge (1) and/or

    c) disables the operation of the laboratory centrifuge (1).


     
    10. Laboratory centrifuge (1) of one of claims 6 to 9, characterised in that the electronic control unit (29) comprises control logic which

    a) controls a position of a compensation mass for compensating an unbalanced mass of the rotating components of the centrifugation drivetrain and/or

    b) controls at least one bearing, at least one compensating device and/or at least one spring and/or damping device (7) in a way such that an effect of an unbalanced mass of the rotating components of the centrifugation drivetrain and/or a non-parallel alignment of the driving axis of the drive (3) or of a main inertial axis of the rotating components of the centrifugation drivetrain (2) with the acceleration due to gravity is at least reduced.


     
    11. Laboratory centrifuge (1) of one of claims 6 to 10, characterised in that the electronic control unit (29) comprises control logic which senses a failure of at least one product and an unbalanced mass of the rotor (4) resulting from this failure.
     
    12. Laboratory centrifuge (1) of one of claims 6 to 11, characterised in that the electronic control unit (29) comprises control logic which on the basis of a temperature measured by a temperature sensor (26) performs a temperature compensation of a measurement signal of another sensor.
     
    13. Laboratory centrifuge (1) of one of claims 6 to 12, characterised in that the electronic control unit (29) comprises control logic which

    a) for the determination and/or the evaluation of the effect or value of an unbalanced mass of the rotating components of the centrifugation drivetrain and/or

    b) for a determination and/or evaluation of a non-parallel alignment of the longitudinal and/or rotational axis of the centrifugation drivetrain (2) or of a main inertial axis of the rotating components of the centrifugation drivetrain (2) with the acceleration due to gravity

    considers the temperature measured by a temperature sensor.
     
    14. Laboratory centrifuge (1) of one of claims 6 to 13, characterised in that the electronic control unit (29) comprises control logic which on the basis of

    a) the measurement signals measured by the sensors,

    b) the evaluation of the measurement signals and/or

    c) error criteria

    adapts a lifetime and/or a maintenance interval of the laboratory centrifuge (1), of the drive (3) or of the rotor (4).
     


    Revendications

    1. Centrifugeuse de laboratoire (1) avec un tronçon de centrifugation (2) qui comporte un entraînement (3) et un rotor (4) entraîné par l'entraînement (3), le tronçon de centrifugation (2) étant supporté par rapport à un boîtier (8) par le biais d'au moins un système de ressort et/ou d'amortissement (7), caractérisée en ce qu'il y a au moins un capteur d'inclinaison (22, 23), lequel détecte une orientation d'un axe longitudinal et/ou de rotation (6) du tronçon de centrifugation (2), le capteur d'inclinaison étant un capteur gyroscopique, et le capteur gyroscopique étant retenu par un boîtier (11) du tronçon de centrifugation (2).
     
    2. Centrifugeuse de laboratoire (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il y a deux capteurs d'inclinaison,

    a) un capteur d'inclinaison étant le capteur gyroscopique qui est retenu sur le boîtier du tronçon de centrifugation (2), et

    b) un capteur d'inclinaison comportant un capteur de champ magnétique et un aimant permanent produisant un champ magnétique.


     
    3. Centrifugeuse de laboratoire (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que

    a) il y a au moins deux capteurs d'accélération (24, 25), lesquels mesurent une accélération de l'entraînement (3) avec différentes sensibilités et/ou dans des plages de fréquence différentes et/ou

    b) il y a au moins deux capteurs d'inclinaison (22, 23), lesquels mesurent une inclinaison de l'entraînement (3) avec différentes sensibilités et/ou dans des plages de fréquence différentes et/ou

    c) il y a au moins un capteur (27), lequel mesure l'orientation du tronçon de centrifugation (2) par rapport à un champ magnétique de la Terre ou par rapport au vecteur de l'accélération terrestre (16) et/ou

    d) il y a au moins un capteur, lequel détecte un angle de rotation, une vitesse angulaire ou une accélération angulaire d'un arbre d'entraînement (5) de l'entraînement (3),

    e) il y a un capteur de température (26) et/ou

    f) un capteur à 9 axes (30).


     
    4. Centrifugeuse de laboratoire (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les capteurs sont disposés au moins partiellement sur une platine de capteurs (12).
     
    5. Centrifugeuse de laboratoire (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les capteurs, au moins partiellement, et/ou la platine de capteurs (12) sont disposés / est disposée sur le côté du tronçon de centrifugation (2) ou de l'entraînement (3) qui est éloigné du rotor (4).
     
    6. Centrifugeuse de laboratoire (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'il y a une unité de commande (29) électronique, laquelle traite le signal de mesure ou les signaux de mesure des capteurs.
     
    7. Centrifugeuse de laboratoire (1) selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'unité de commande (29) électronique est équipée d'une logique de commande, laquelle

    a) détermine si la centrifugeuse de laboratoire (1) est installée de telle sorte que l'axe d'entraînement de l'entraînement (3) ou un axe d'inertie principal des composants rotatifs du tronçon de centrifugation (2) est orienté en direction du vecteur de l'accélération terrestre (16) et/ou

    b) détermine un balourd des composants rotatifs du tronçon de centrifugation.


     
    8. Centrifugeuse de laboratoire (1) selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que l'unité de commande (29) électronique est équipée d'une logique de commande, laquelle, sur la base des signaux de mesure déterminés par les capteurs, distingue si

    a) la centrifugeuse de laboratoire (1) est installée de telle sorte que l'axe d'entraînement de l'entraînement (3) ou un axe d'inertie principal des composants rotatifs du tronçon de centrifugation (2) n'est pas orienté en direction du vecteur de l'accélération terrestre (16), ou

    b) s'il y a un balourd des composants rotatifs du tronçon de centrifugation (2).


     
    9. Centrifugeuse de laboratoire (1) selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que l'unité de commande (29) électronique est équipée d'une logique de commande, laquelle, en présence d'un critère d'erreur,

    a) produit un message d'erreur,

    b) interrompt ou modifie le fonctionnement de la centrifugeuse de laboratoire (1) et/ou

    c) empêche le fonctionnement de la centrifugeuse de laboratoire (1).


     
    10. Centrifugeuse de laboratoire (1) selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisée en ce que l'unité de commande (29) électronique est équipée d'une logique de commande, laquelle

    a) commande ou régule une position d'une masse d'équilibrage destinée à équilibrer un balourd des composants rotatifs du tronçon de centrifugation et/ou

    b) pilote ou régule au moins un palier, au moins un système de compensation et/ou au moins un système de ressort et/ou d'amortissement (7) de telle sorte qu'une conséquence d'un balourd des composants rotatifs du tronçon de centrifugation et/ou d'une orientation non parallèle de l'axe d'entraînement de l'entraînement (3) et/ou d'un axe d'inertie principal des composants rotatifs du tronçon de centrifugation (2) par rapport à l'accélération terrestre est au moins amoindrie.


     
    11. Centrifugeuse de laboratoire (1) selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisée en ce que l'unité de commande (29) électronique est équipée d'une logique de commande, laquelle détecte une défaillance d'au moins un produit et un balourd du rotor (4) qui en résulte.
     
    12. Centrifugeuse de laboratoire (1) selon l'une des revendications 6 à 11, caractérisée en ce que l'unité de commande (29) électronique est équipée d'une logique de commande, laquelle, sur la base d'une température mesurée avec un capteur de température (26), procède à une compensation de température d'un signal de mesure d'un autre capteur.
     
    13. Centrifugeuse de laboratoire (1) selon l'une des revendications 6 à 12, caractérisée en ce que l'unité de commande (29) électronique est équipée d'une logique de commande, laquelle,

    a) lors de la détermination et/ou de l'évaluation d'une grandeur d'un balourd des composants rotatifs du tronçon de centrifugation et/ou

    b) lors d'une détermination et/ou d'une évaluation d'une orientation non parallèle de l'axe longitudinal et/ou de rotation du tronçon de centrifugation (2) ou d'un axe d'inertie principal des composants rotatifs du tronçon de centrifugation (2) par rapport à l'accélération terrestre,

    prend en compte la température mesurée par un capteur de température.
     
    14. Centrifugeuse de laboratoire (1) selon l'une des revendications 6 à 13, caractérisée en ce que l'unité de commande (29) électronique est équipée d'une logique de commande, laquelle, sur la base

    a) des signaux de mesure mesurés par les capteurs,

    b) de l'analyse des signaux de mesure et/ou

    c) de critères de défauts,

    procède à une adaptation d'une durée de vie et/ou d'un intervalle de service de la centrifugeuse de laboratoire (1), de l'entraînement (3) ou du rotor (4).
     




    Zeichnung














    Angeführte Verweise

    IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



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    In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente