Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zentrifuge mit einem Rotor zur Aufnahme von einer zu zentrifugierenden Probe, wobei der Rotor auf einer Drehwelle lösbar aufsitzt, welche mit einem Antrieb verbunden ist und dem Rotor ein Transponderund diesem an einem statischen Element eine Antenne zugeordnet ist, welche mit einer Schreib- Leseeinheit verbunden ist.
Das Zentrifugieren einer biologischen oder chemischen Probe zur Trennung der Probenbestandteile erfordert hohe Winkelgeschwindigkeiten. Es ist bekannt, dass ein Anstieg der Winkelgeschwindigkeit schnellere und/oder feiner unterteilte Trennungen ergibt. Aus diesem Grunde wird versucht, die Drehzahl des Rotors so hoch wie möglich anzusetzen.
Dabei gibt es für verschiedene Proben auch verschiedene Rotoren, die mit einem Grundmodell einer Zentrifuge betrieben werden können. Das heisst, der Rotor soll auswechselbar sein. Für einen bestimmten Trennvorgang wird ein Rotormodell auf der Grundlage der mechanischen Eigenschaften dieses Rotormodells ausgewählt. Die Verfügbarkeit einer Vielzahl von Typen von Rotoren vergrössert die Vielseitigkeit der Zentrifuge in der biologischen und chemischen experimentellen Forschung.
Jedes Rotormodell hat eine maximale, sichere Nenndrehzahl, die allgemein von den maximal zulässigen, durch Zentrifugalkräfte hervorgerufenen Beanspruchungen und Kräften abhängt. Ein Betrieb oberhalb der Drehzahl, die für einen sicheren Betrieb des Rotors festgelegt ist, kann zu einem katastrophalen Rotorausfall führen. Deshalb ist es ausserordentlich wichtig, dass von der Steuerung einer Zentrifuge erkannt wird, welcher Rotor betrieben wird.
Bisher bekannte Rotorerkennungen setzen zur Sicherung des drehenden Rotors hauptsächlich induktive oder optische Erkennungssysteme ein. Bei induktiven Systemen wird mittels am Rotor befestigter Magnete in bestimmten kreis- oder ringförmigen Anordnungen sowie verschiedenen Magnetstückzahlen und einem Hallsensor, befestigt am Motor oder Lagerhals des Antriebs sichergestellt, dass nur ein Rotor mit einer bestimmten, erlaubten Drehzahl verwendet wird. Nachteilig bei diesen Systemen sind geringe Abstandstoleranzen von Magneten und Sensorik, Störanfälligkeit bei Verschmutzung und mechanischer Belastung.
Aus der
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Zentrifuge der oben genannten Art zu entwickeln, bei der eine sichere Erkennung des Rotors und einer Vielzahl von Daten des Rotors auf einfache, sichere und geschützte Weise stattfinden kann.
Zur Lösung der Aufgabe führt, dass in die untere Planfläche des Rotors eine Nut zur Aufnahme des Transponders eingebracht ist.
Die vorliegende Erfindung kommt somit mit einem einzigen Transponder aus, dem immer an der gleichen Stelle die Antenne zugeordnet ist. Damit können bei der Zuordnung von Antenne und Transponder keine Schwierigkeiten auftreten.
Bei dem erfindungsgemässen Transponder handelt es sich um ein Empfangs-Sendegerät, das nach dem Abfrage-Antwort-System arbeitet. Ein vom Transponder empfangenes, codiertes Abfragesignal wird entschlüsselt und nach der Erkennung und sonstigen Informationen des Fragenden ausgewertet. Daraufhin wird automatisch ein codiertes, selektiv für den Anfragenden bestimmtes Antwortsignal mit den gewünschten Informationen ausgesendet, das beim Anfragenden ebenfalls automatisch entschlüsselt und ausgewertet wird.
Bevorzugt werden in dem Transponder alle rotorspezifischen Daten niedergelegt. Dies sind zum Beispiel: Baujahr, Seriennummer der Fertigung, maximaler Zentrifugenaktionsradius, maximaler Drehfrequenz, Parameter für die Antriebsteuerung, Temperatur-Kompensationswerte, zulässige Unwuchtwerte, usw. Ferner sollen in dem Transponder laufend weitere Daten eingespeichert werden können, wie beispielsweise Betriebsstunden, Laufzeiten, Anzahl der Starts, usw.
Der Transponder ist unempfindlich gegen äussere Einflüsse, wie Verschmutzung, Magnetismus, Vereisung in gekühlten Zentrifugen, viele Chemikalien, Reinigungsmittel sowie mechanischer Reibung, die durch tägliche Handhabung entstehen, ausserdem gegen Temperaturen, die bei üblicher Sterilisation in Autoklaven entstehen.
An der unteren Planfläche des Rotors in der Nut ist der Transponder weitgehende abgeschirmt. Dies gilt sowohl für mechanische Beanspruchungen als auch vor allem für mögliche Beanspruchungen durch einen Probeninhalt. Wird beim Einsetzen der Probe in entsprechende Ausnehmung in dem Rotor etwas Probeninhalt verschüttet, so gelangt dieser nicht in den Kontakt mit dem Transponder.
In die Nut kann der Transponder mit einem entsprechenden Klebstoff festgelegt werden.
Die Antenne wiederum befindet sich bevorzugt gegenüber von dem Transponder, beispielsweise auf oder in einem entsprechenden Motorflansch, welcher den Antrieb von dem Rotor trennt. Die Antenne kann ringförmige ausgestaltet sein.
Eine derartige gewählte Anordnung der einzelnen Bauelemente ist einfach und zugleich unempfindlich gegen Abstandtoleranzen. Handhabung und Montage sind einfach und aus diesem Grunde sehr wenig störanfällig.
Die Schreib-Leseeinheit erzeugt bevorzugt an der Antenne ein RF-Feld. Sobald der Rotor auf der Drehwelle montiert wird und sich damit ein Transponder in dem Feld befindet, kann der Transponder ausgelesen und/oder beschrieben werden. Die Schreib-Leseeinheit ist wiederum bevorzugt auf der Steuerplatine der Elektronik angeordnet.
Der wesentlichste Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die Zentrifugationsläufe wesentlich kürzer werden, da es nicht mehr notwendig wird, einen der Drehwelle neu aufgesetzten Rotor zum Erkennen erst anlaufen zu lassen und dann wieder abzuschalten. Dies war insbesondere bei schweren Rotoren ein erheblicher Nachteil. Gemäss der vorliegenden Erfindung wird der Rotor unmittelbar nach dem Aufsetzen und dem Befestigen auf der Drehwelle erkannt, indem die im Transponder stehenden Daten ausgelesen werden. Bei erkannter Maschinenzulassung kann sofort ein Verschliessen und Starten der Zentrifuge ohne Verzögerung auf eine eingestellte, beziehungsweise zulässige Drehzahl stattfinden.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, dass jeder neue Rotor ohne Änderung der Maschinengrundsoftware eingesetzt werden und somit jeder Anwender ohne zusätzlichen Aufwand die Rotoren austauschen kann. Auch der Lieferant des neuen Rotors braucht keine Schulung des Kunden durchzuführen, da die Zentrifuge selbst den Rotor erkennt und die Drehzahl bestimmt. Bei entsprechend niedergelegten Daten erkennt die Steuerung der Zentrifuge auch, wann ein Austausch eines Rotors erfolgen muss, beispielsweise infolge von zu hoher Unwucht oder zu hohem Alter, Betriebsdauer usw.
Die Programmierung des Transponders erfolgt im übrigen individuellen für jeden Rotor kurz vor dessen Auslieferung.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergebe sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in ihrer einzigen Figur eine teilweise geschnitten dargestellte Seitenansicht von Teilen einer erfindungsgemässen Zentrifuge.
Von einer Zentrifuge ist ein Rotor 1 gezeigt, der schräg nach aussen geneigte Aufnahmen 2 für zu behandelnde Proben aufweist. Dieser Rotor 1 sitzt auf einem konischen Bereich 3 einer Drehwelle 4 auf, wobei eine entsprechende Öffnung 5 in dem Rotor 1 entsprechend konisch ausgebildet ist. Die Festlegung des Rotors 1 auf dem konischen Bereich 3 der Drehwelle 4 erfolgt mittels einer Haube 6 und entsprechenden Befestigungselementen 7.
In eine untere Planfläche 8 des Rotors 1 ist eine Nut 9 eingeformt und in diese Nut 9 ist ein Transponder 10 eingesetzt und bevorzugt eingeklebt.
Die Drehwelle 4 wird von einem Antrieb 11 angetrieben. Bei dem Antrieb 11 handelt es sich bevorzugt um einen Elektromotor, der über eine entsprechende Leitung 12 mit einer Versorgungsquelle in Verbindung steht.
Der Planfläche 8 zugewandt, sitzt auf dem Antrieb 11 ein Motorflansch 13 auf, in dem sich, ebenfalls der Planfläche 8 zugewandt, eine Antenne 14 befindet. Diese Antenne 14 ist ringförmige ausgestaltet und sitzt in einer entsprechend geformten Nut in dem Motorflansch 13.
Die Antenne 14 steht über eine Leitung 15 mit einer Schreib-Leseeinheit 17 in Verbindung. Diese Schreib-Leseeinheit 17 ist auf der Steuerung 16 integriert.
Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
Bereits bei der Herstellung des Rotors 1 werden in dem zu diesem Rotor 1 gehörenden Transponder alle rotorspezifischen Daten abgelegt. Hierzu gehören unter anderem zulässige Unwuchtwerte und die maximale Drehzahl. Wird dieser Rotor 1 auf die Drehwelle 4 aufgesetzt und die Steuerung 16 eingeschaltet, so erkennt die Steuerung 16 über die Antenne 14 sofort diese rotorspezifischen Werte und kann damit den Antrieb 11 steuern.
Soll der Rotor 1 gegen einen anderen Rotor ausgetauscht werden, da beispielsweise eine andere Drehzahl gewünscht ist, wird dem auszutauschenden Rotor 1 über die Schreib-Leseeinheit 17 in seinen Transponder 10 die Betriebsdauer eingegeben und diese dort gegebenenfalls mit einer bereits vorhandenen Betriebsdauer aufaddiert.
Nach dem Aufsetzen des neuen Rotors werden dessen Daten von der Schreib-Leseeinheit 17 erkannt, sodass diese wieder die Steuerung des Antriebs entsprechend den neuen Daten übernehmen kann.
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