DE69225407T2

DE69225407T2 - Adapter mit zusatzdichtung für proberöhre

Info

Publication number: DE69225407T2
Application number: DE69225407T
Authority: DE
Inventors: William Andrew Southbury Ct 06488 Romanauskas
Original assignee: Sorvall Products LP
Current assignee: Sorvall Products LP
Priority date: 1991-10-31
Filing date: 1992-10-29
Publication date: 1999-01-07
Anticipated expiration: 2012-10-30
Also published as: EP0609381B1; US5236409A; JPH07500534A; EP0609381A4; WO1993008920A1; EP0609381A1; DE69225407D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Adapter zum Halten eines Zentrifugen- Probengefäßes in einem Zentrifugenrotorhohlraum, insbesondere einen Adapter, in dem zwischen den Teilen eine zusätzliche Versiegelung angebracht ist, und in dem die Teile durch einen Henkel gehalten werden.
US-A-3.998.383 und US-A-4.015.775 geben Zentrifugenrotoren des Scheitelwinkeltyps bekannt. US-A-5.024.646 gibt einen Zentrifugenrotor mit nahezu senkrechten Gefäßhohlräumen bekannt, d. h. mit einem Winkel zur Rotationsachse von ungefähr 10 Grad oder weniger.
Bei solchen Rotoren verläuft die Achse der Rotorhohlräume im wesentlichen parallel zur Rotationsachse. Wenn ein Scheitelwinkelrotor bzw. ein Rotor mit nahezu senkrechtem Winkel verwendet wird, ist es notwendig, daß an der' Öffnung jedes Hohlraums ein Deckel vorgesehen ist, der eine senkrechte Rückhaltekraft auf das Gefäß im Hohlraum ausübt. Obgleich das Gefäß in einen Adapter eingefügt werden kann, der in dem Hohlraum aufgenommen wird, besteht ohne eine solche Deckelvorrichtung die Möglichkeit, daß das Gefäß während der Zentrifugation durch den Druck der Flüssigkeit platzt. US-A-3.998.383 ist ein Beispiel einer typischen Deckelvorrichtung für einen Scheitelwinkelrotor.
Solche Deckelvorrichtungen müssen einzeln in den Rotorkörper eingeführt werden. Infolgedessen stellen solche Deckelaufbauten zumindest einen umständlichen Weg zur Vermeidung des Entweichens von Aerosolen dar, die sich im Falle eines Gefäßbruchs bilden würden. Solche Deckelaufbauten sind insofern vorteilhaft, als sie die steigende Nachfrage nach zusätzlichen Versiegelungen für versiegelte Gefäße oder Behälter mit gefährlichen Biomaterialien befriedigen. Damit eine angemessene Stütze geboten werden kann, ist es jedoch notwendig, daß sich die Deckelvorrichtung in engem Berührungskontakt mit dem Gefäß befindet. Ein unsachgemäßer Zusammenbau kann so zu einem möglichen Gefäßbruch und/oder Deckelversagen führen. Aus diesen Gründen ist mit solchen Deckelvorrichtungen auch ein Nachteil verbunden.
Hauptsächlich wegen der gefährlichen Beschaffenheit vieler der verarbeiteten Materialien ist in jüngster Zeit jedoch die Nachfrage nach einer zusätzlichen Versiegelung für die in einem Gefäß innerhalb des Rotors befindliche Probe gestiegen.
Angesichts der vorstehend dargelegten Gründe wird es als vorteilhaft erachtet, einen Adapter zur Verwendung in einem Scheitelwinkelrotor bzw. einem Rotor mit nahezu senkrechtem Winkel bereitzustellen, der die Notwenigkeit eines Deckelmechanismus für den Rotorhohlraum eliminiert und gleichzeitig eine zusätzliche Versiegelung bietet, um das Entweichen gefährlicher Biomaterialien zu vermeiden.
Ein versiegeltes, für die Verwendung in Rotoren angepaßtes Zentrifugen-Probengefäß wird durch E. I. Du Pont de Nemours & Co. unter dem Namen "ULTRACRIMP"TM vertrieben. Der Abdichtungsaufbau für dieses Probengefäß wird in US-A-4.552.278 bekanntgegeben.
Weitere versiegelte Zentrifugen-Probengefäße werden in US-A-4.301.963 offenbart, heißsiegelfähig in der in US-A-4.285.504 bekanntgegebenen Weise, sowie die von Naigene Inc. hergestellten und unter dem Namen "UItraLok" verkauften Gefäße, die von Fisher Scientific Incorporated vertrieben werden.
US-A-4.306.676 offenbart einen zweiteiligen Adapter als Stütze für mehrfache mit Öffnungen versehene Gefäße in einem im voraus bestimmten Winkel zur Rotationsachse in einem senkrechten Rotorhohlraum. Zwischen den verbundenen Adapterteilen befindet sich eine Dichtung. Die Adapterteile werden durch einen Henkel zusammengehalten, dessen Hauptachse senkrecht zur Hauptachse des Adapters verläuft. Aufgrund der Art, auf die der Henkel befestigt ist, erscheint ein solcher Adapter nicht geeignet, einer senkrechten Kraft standzuhalten.
Auch US-A-3.674.197, das oben erwähnte Naigene Ultra-Lok-Gefäßsystem, und US-A- 4.692.137 offenbaren jeweils eine aus zwei eigenständigen Adaptersegmenten gebildete Adaptervorrichtung.
US-A-282 188 gibt ein zylindrisches Einmachglas mit Deckel bekannt, bei dem ein Henkel den Deckel sicher auf dem Glas hält. Der Henkel ist auf dem Mittelpunkt des Glasbodens befestigt und ragt über die Glaswand hinaus. Der. Deckel wird auf dem Glas befestigt, indem der Henkel solange nach oben geschoben wird, bis er an einer Sperrleiste des Deckels anstößt. Es gibt keine Sperrflächen auf dem Einmachglas. Der Henkel befindet sich in der eingespannten Position unter Spannung, so daß der Deckel dicht auf das Glas gedrückt wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Adapter zum Halten eines Zentrifugen- Probengefäßes in einem Zentrifugenrotor zu schaffen, bei dem die Notwendigkeit eines Deckelmechanismus für den Rotorhohlraum beseitigt sowie verhindert wird, daß bei einem defekten Zentrifugenrotor gefährliche Biomaterialien entweichen.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Merkmale der Ansprüche 1 oder 2 gelöst.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Adapter zum Anpassen eines versiegelten Zentrifugen-Probengefäßes an den Hohlraum eines senkrechten oder nahezu senkrechten Zentrifugenrotors ohne die Notwendigkeit einer separaten Hohlraumabdeckvorrichtung.
Darüber hinaus enthält der Adapter gemäß der vorliegenden Erfindung eine zusätzliche Versiegelung, die im Falle eines Gefäßbruchs im Adapter während des Rotorbetriebs ein Entweichen von biologisch gefährlichen Aerosolen verhindert.
Der Adapter besteht aus einem Körper und einem damit zusammenwirkenden Deckel, die beide eine Außenfläche haben. Im Körper und im Deckel befindet sich jeweils eine Öffnung; beide Öffnungen definieren gemeinsam eine Aussparung, die groß genug ist, um ein Zentrifugen-Probengefäß völlig zu umgeben, wenn der Deckel auf dem Körper befestigt ist. Durch den Adapter führt eine Hauptachse. Die Aussparung des Adapters kann in einem im voraus bestimmten Winkel zur Hauptachse des Adapters geneigt sein.
Auf der Außenfläche des Deckels oder des Körpers (oder auf beiden) befindet sich eine Sperrfläche. Diese verläuft vorzugsweise auf der Außenfläche des Deckels und im wesentlichen entlang der gesamten Außenfläche des Körpers. Zwischen dem Deckel und dem Körper ist eine Dichtung angebracht.
Körper und Deckel werden durch einen Klemmhenkelteil zusammengehalten, durch den eine Hauptachse verläuft. Dieser Henkel kann entweder vom Körper getrennt oder vorzugsweise in zentraler Position am Körper befestigt sein. Der Henkel läßt sich gleitend von einer offenen in eine eingespannte Position über den Körper und den Deckel schieben. In der eingespannten Position stößt der Henkel an der Sperrfläche an, wobei die Hauptachse des Henkels im allgemeinen parallel (besser weitgehend parallel und am besten kollinear) zur Hauptachse des Adapters verläuft. Wenn sich der Henkel in der eingespannten Position befindet, wird der Deckel so auf dem Körper gehalten, daß die Dichtung dazwischen zusammengepreßt wird. Der Henkel wird aus einem Material hergestellt, das stark genug ist, einer senkrechten Kraft standzuhalten, die durch den Druck einer unter Zentrifugation im Gefäß enthaltenen Flüssigkeit entsteht.
Wenn der Hohlraum des Rotors bzw. ein im voraus bestimmter Teil davon eine im voraus bestimmte nicht-runde Form hat, geben die Außenflächen des Deckels und/oder des Körpers (oder zumindest eines Teils des Körpers) dem Adapter gemeinsam eine Form, die eine Rotation des Adapters innerhalb des Hohlraums ausschließt.
Die Erfindung wird besser verstanden werden mit Hilfe der folgenden detaillierten Beschreibung in Kombination mit den begleitenden Zeichnungen, in denen:
Abb. 1 eine perspektivische Explosionszeichnung eines Adapters mit einem Körper und einem Deckel ist, die durch einen Klemmhenkelteil gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welcher der Henkel zentral am Körper befestigt ist, sicher zusammengehalten werden;
Abb. 2 eine perspektivische Explosionszeichnung einer zweiten Ausführungsform eines Adapters der vorliegenden Erfindung ist, bei welcher der Klemmhenkelteil vom Körper und Deckel getrennt ist;
Abb. 3 und 4 seitliche Rißansichten im Höhenschnitt sind, die veranschaulichen, wie die Adapter der Abb. 1 und 2 im Hohlraum eines Rotors aufgenommen werden;
Abb. 5 ein Querschnitt entlang der Schnittflächenschraffurlinien 5-5 in den Abb. 3 und 4 ist;
Abb. 6 eine perspektivische Explosionszeichnung einer Modifizierung einer Ausführungsform des in Abb. 1 gezeigten Adapters ist, die bei einem Zentrifugenrotor sinnvoll ist, welcher über einen Hohlraum mit einer im voraus bestimmten nicht-runden Konfiguration verfügt, wobei gezeigt wird, daß der Körper und/oder Deckel so konfiguriert sind, daß sie auf die Konfiguration des Rotorhohlraums abgestimmt sind;
Abb. 7 ein Querschnitt ähnlich dem in Abb. 5 ist, der den im Hohlraum eines Zentrifugenrotors aufgenommenen Adapter der Abb. 6 veranschaulicht, während Abb. 7A den Adapter der Abb. 6 in einem Hohlraum darstellt, in dem nur ein Teil eine im voraus bestimmte nicht-runde Konfiguration hat;
Abb. 8 einen Querschnitt entlang der Schnittflächenschraffurlinien 8-8 in Abb. 7 darstellt;
Abb. 9 ein Querschnitt ähnlich dem in den Abb. 3, 4 und 7 gezeigten ist, wobei der Körper des Adapters dergestalt modifiziert wurde, daß die Achse der Aussf> arung des Adapters in einem nahezu senkrechten Winkel zur Rotationsachse geneigt ist.
Bei der folgenden detaillierten Beschreibung verweisen die Bezugsziffern jeweils auf die entsprechend gekennzeichneten Elemente in allen Abbildungen der Zeichnungen.
Abb. 1 zeigt eine perspektivische Explosionszeichnung eines Adapters, der allgemein durch das Verweiszeichen 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet ist. Der Adapter 10 dient als Stütze für ein Zentrifugen- Probengefäß T innerhalb eines Hohlraums C eines Zentrifugenrotors R (Abb. 3). Das Gefäß T enthält einen Behälterteil P mit einem geschlossenen Ende E und einer Öffnung M. Der Behälterteil P verjüngt sich durch einen Übergangsbereich R und mündet in einem verengten Halsbereich N. Der Halsbereich N hat eine Öffnung M, die den Flüssigkeitsdurchlaß definiert, durch den eine Testflüssigkeit in das Gefäß T gefüllt werden kann. Das Gefäß wird vorzugsweise mit einer Deckelvorrichtung wie der in US-A-4.552.278 bekanntgegebenen verschlossen. Es sollte jedoch verstanden werden, daß eine beliebige andere Deckel- oder Dichtungsvorrichtung zur Versiegelung des Gefäßes T verwendet werden kann, solange diese Dichtung in der Lage ist, dem hohen Flüssigkeitsdruck standzuhalten, der während der Zentrifugation entsteht.
Der Adapter 10 besteht aus einem Körperteil 12, einem dazu passenden Deckel 14, einer Dichtung 16 und einem Klemmhenkelteil 18. Durch den Adapter 10 und den Henkel 18 führt jeweils eine Hauptachse 10A bzw. 18A.
Der Körper 12 ist ein langgestreckter, im allgemeinen zylindrischer Teil mit einer Außenfläche 12E und einer Öffnung nach innen 121. Der Körper 12 hat ein erstes, geschlossenes unteres Ende 12B und ein zweites, offenes oberes Ende 12T mit einer oberen Fläche 12S. Wie im weiteren entwickelt wird, entspricht zumindest die außenlastige Hälfte der Außenfläche 12E im allgemeinen der Größe und Form des Hohlraums C des Zentrifugenrotors R, in den der Adapter 10 eingesetzt ist.
Die Außenfläche 12E des Körpers 12 wird durch mindestens eine, in der bevorzugten Ausführungsform jedoch zwei Sperrflächen 22S, und 22S&sub2; unterbrochen. Die Sperrflächen 22S, und 22S&sub2; verlaufen in einer allgemeinen Axialrichtung (bezogen auf die Achse 1 OA des Adapters) entlang diametral entgegengesetzter seitlicher Teile des Körpers 12.
Vorzugsweise erstrecken sich die Sperrflächen 22S, und 22S&sub2; über weitgehend die gesamte Länge der seitlichen Teile der Außenfläche des Körpers 12. Außerdem sind in der am meisten bevorzugten Ausführungsform die Sperrflächen 22S&sub1; und 22S&sub2; so angeordnet, daß, wenn der Henkel 18 mit ihnen in Berührung kommt, die Achse 18A des Henkells kollinear an der Hauptachse 10A des Adapters ausgerichtet ist.
Es sollte jedoch verstanden werden, daß der Adapter auch dann funktionsfähig ist, wenn seine Sperrflächen in bezug auf die Hauptachse 10A des Adapters 10 geneigt sind. Für die meisten Verwendungszwecke ist es ausreichend, wenn die Achsen der Sperrflächen 22S, und 22S&sub2; im wesentlichen parallel zur Hauptachse des Adapters verlaufen. "Im wesentlichen parallel" bedeutet, daß bei einem Gefäß mit einem Verhältnis zwischen Durchmesser und Länge von ca. 1 : 2 die Achsen der Sperrflächen 22S&sub1; und 22S&sub2; in bezug auf die Hauptachse des Adapters um weniger als zwanzig Grad (20º) geneigt sind. Zudem kann es in einigen Fällen ausreichen, wenn die Achsen der Sperrflächen 22S&sub1; und 22S&sub2; im allgemeinen parallel zur Hauptachse des Adapters verlaufen. Mit "im allgemeinen parallel" ist gemeint, daß bei einem Gefäß mit einem Verhältnis zwischen Durchmesser und Länge von ca. 1 : 2 die Achsen der Sperrflächen 22S&sub1; und 22S&sub2; in bezug auf die Hauptachse 10A des Adapters 10 bis zu fünfunddreißig Grad (35º) geneigt sein können.
Neben den Sperrflächen 22S&sub1; und 22S&sub2; sind auf dem Körper 12 allgemein abgeflachte Teile definiert. Diese abgeflachten Teile definieren die Gleitflächen 24S, und 24S2, die zu einem noch zu beschreibenden Zweck vorgesehen sind. Der Körper 12 wird vorzugsweise aus einem geeigneten Kunststoffmaterial wie z. B. Polypropylen, Polyamid, Acetal, Polyphenylenoxid, Polyvinylchlorid, Polycarbonat oder Polyethylen hergestellt. Andere Materialien aus Kunststoff oder Metall (entweder homogen (unverdünnt) oder faserverstärkt) mit ähnlichen oder besseren mechanischen und chemischen Eigenschaften für die in Betracht stehende Anwendung können ebenfalls verwendet werden.
Der Deckel 14 ist ein allgemein kuppelförmiger Teil, der aus denselben Materialien gefertigt werden kann wie der Körper 12, und der abnehmbar an Körper 12 angekuppelt: werden kann. Der Deckel 14 dient zur Definition eines Verschlußdeckels für die Öffnung 121 des Körpers 12. Der Deckel 14 hat eine Außenfläche 14E, auf der sich eine Fläche 14S befindet. Ein nach unten vorstehender Flansch 14F ist in den Deckel 14 eingeformt, um die Befestigung des Deckels 14 am Körper 12 zu erleichtern. Der Flansch 14F ist mit einer peripheren Stopfbüchse oder Rille 14 G versehen. Der Deckel 14 hat eine Öffnung nach innen 141 (Abb. 3). Im besten Fall hat die Außenfläche 14E des Deckels 14 eine Sperrfläche 28S und eine angrenzende, abgeflachte Gleitfläche 305. Sowohl die Sperrfläche 28S als auch die angrenzende Gleitfläche 305 verlaufen peripher zum Deckel 114. Diese Flächen sind so auf dem Deckel 14 angeordnet, daß, wenn der Deckel 14 am Körper 12 befestigt ist, jedes Ende der Sperrfläche 28S genau auf die Sperrfläche 22S&sub1; bzw. die Sperrfläche 22S&sub2; trifft. In ähnlicher Weise verbindet sich jedes Ende der Gleitfläche 305 genau mit einer der Gleitflächen 24S&sub1; oder 24S&sub2;.
Die Öffnungen nach innen 121 und 141 im Körper 12 und im Deckel 14 bilden gemeinsam eine innere Aussparung 34 (Abb. 3). Die innere Aussparung 34 entspricht in Größe und Form weitgehend der Außenfläche des Gefäßes T. Wenn das Gefäß T in die Aussparung 34 eingesetzt wird, ist es völlig vom Körper 12 und dem Deckel 14 des Adapters umgeben und wird durch diese gestützt. Durch die innere Aussparung 34 verläuft eine Zentraliachse 34A. In der in Abb. 1 dargestellten Ausführungsform ist die Zentralachse 34A kollinear mit der Achse 10A des Adapters 10, obwohl in Abb. 9 gezeigt wird, daß eine solche Anordnung nicht unbedingt gegeben sein muß. Wie aus Abb. 9 hervorgeht, kann die interne Aussparung 34 innerhalb des Körpers 12 und des Deckels 14 so angeordnet werden, daß die durch die Aussparung 34 verlaufende Zentralachse 34A einen im voraus bestimmten Winkel 36 zur Achse 10A des Adapters 10 definiert. Obgleich der Winkel 36 vorzugsweise im "nahezu senkrechten" Bereich, d. h. im Bereich zwischen ungefähr Null bis ungefähr fünfzehn Grad (15º) liegt, kann der Winkel 36 einen beliebigen günstigen Wert haben, der mit der durchgeführten Abscheidung vereinbar ist.
Die Dichtung 16 wird normalerweise in der Stopfbüchse 14 G auf dem Flansch 14F des Deckelteils 14 eingeschlossen. Vorzugsweise wird die Dichtung mit einem Runddichtring implementiert, der entweder in einer Kolbendichtung oder einer Gleitringdichtung angeordnet ist. Der Dichtungsteil 16 wird aus einem geeigneten Elastomermaterial geformt, das mit der getesteten Flüssigkeit kompatibel ist. Die Dichtung 16 läßt sich zur Reinigung oder zum Auswechseln abnehmen.
Der Adapter 10 enthält außerdem den Klemmhenkelteil 18, durch den eine Hauptachse 18A verläuft. Der Henkel 18 ist ein geschlossener, bandähnlicher Teil, der durch zwei gegenüberliegende, im wesentlichen gerade Schenkel 18L&sub1; und 18L&sub2;, eine exakte Schleife, die den Teil 18C verbindet, und eine Achse 18X definiert wird. Die exakte Schleifenform des Konnektors 18C entspricht der Form des Deckelteils 14. In der Ausführungsfonm von Abb. 1 sind die Schenkel 18L und der verbindende Teil 18C des Henkels im Querschnitt rechtwinklig, während die Achse 18X im Querschnitt kreisförmig ist.; der Grund hierfür wird nachfolgend erläutert. Es sollte jedoch verstanden werden, daß alle Bereiche des Henkels dieselbe Querschnittskonfiguration aufweisen können.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung läßt sich der Klemmhenkelteil 18 in einer Klemmposition über dem Deckel 14 und dem Körper 12 festspannen, wenn diese zusammengefügt sind, wobei die Hauptachse 18A des Henkels zumindest allgemein parallel zur Hauptachse des Adapters verläuft (wobei größere Parallelität besser und Kollinearität am besten ist). In der Klemmposition stößt der Henkel 18 an die Sperrfläche(n) 22S&sub1; und 22S&sub2; auf dem Körper 12 sowie an die Sperrfläche 28S auf dem Deckel 14 an, wobei der Deckel 14 so am Körper 12 gehalten wird, daß die Dichtung 16 (gleichgültig, wie sie auf dem Flansch 14F angebracht ist) zwischen Körper und Deckel zusammengepreßt wird. Die Ebene, wo die Flächen 12S (auf dem Körper 12) und 14S (auf dem Deckel 14) zusammentreffen, sollte vorzugsweise senkrecht oder zumindest weitgehend senkrecht zur Achse des Adapters liegen.
In der in Abb. 1 gezeigten Ausführungsform ist der Klemmhenkelteil 16 zentral am unteren Ende 12B des Körpers 12 befestigt. Folglich ist im Boden 12B eine kreisförmige Kerbe 12 N (Abb. 3) vorgesehen. Der Achsenteil 18X, der (wie schon erwähnt) dementsprechend im Querschnitt kreisförmig ist, wird drehbar in der Kerbe 12 N aufgenommen.
Während des Betriebs ist das Gefäß T in die innere Öffnung 121 des Körpers 1 : 2 und des Deckels 14 eingesetzt, mit der Dichtung 16 dazwischen. Das Gefäß T wird somit in der Aussparung 34 aufgenommen, die durch den Körper 12 und den Deckel 14 definiert ist, und darin während der Rotation gestützt. Die Dichtung 16 auf dem Flansch 14F gleitet in die Innenfläche des Körperteils 12 in eine kolbenartige Versiegelung mit diesem (am besten zu sehen in Abb. 3).
Um die Dichtung 16 in Position zu halten, wird der Henkel 18 von einer ersten, offenen Position (in Abb. 1 gezeigt) in eine zweite, eingespannte Position in Richtung des Pfeils 42 geschoben. Während der Henkel 18 in Richtung 42 hochgeschoben wird, gleiten die Innenflächen der Schenkel 18L&sub1; und 18L&sub2; sowie die Innenfläche des Verbindungsteils 18C über die·Gleitflächen 24S&sub1; und 24S&sub2; auf dem Körperteil 12 und entlang der Gleitfläche 305 auf dem Deckel 14, bis der Henkel 18 an die jeweiligen Sperrflächen 22S&sub1;, 22S&sub2; und 28S anstößt. In dieser geschlossenen Position befestigt der Henkel 18 den Deckelteil 14 am Körperteil 12 und preßt dabei die dazwischenliegende Dichtung 16 zusammen. Dadurch entsteht eine zusätzliche Versiegelung für den Fall, daß die im Gefäß T enthaltene Flüssigkeit daraus entweichen sollte.
In der Klemmposition stützen die Sperrflächen 22S&sub1;, 22S&sub2; und 28S gemeinsam den Henkel 18 über ihre gesamte Länge. Es sollte bemerkt werden, daß es innerhalb der Betrachtung dieser Erfindung liegt, eine oder mehrere dieser Sperrflächen wegzulassen, solange auf dem Körper und/oder dem Deckel eine Sperrfläche vorgesehen ist. In einem solchen Fall (wenn der Henkel nicht über seine gesamte Länge gestützt wird), muß der Henkel stark genug sein, der durch die Zentrifugalkraft ausgeübten Krümmung standzuhalten.
Wie am besten in Abb. 2 und 3 zu sehen ist, ist der Adapter 10 so im Hohlraum C des Rotors R ausgerichtet, daß die Sperrflächen 22S&sub1;, 22S&sub2; und 28 im wesentlichen senkrecht zu einem Rotorradius r durch die Mitte des Hohlraums C liegen, in dem sich der Adapter befindet (Abb. 3).
Um diese Ausrichtung des Adapters 10 im Hohlraum C zu gewährleisten, kann es wünschenswert sein, den Adapter zu verkeilen. Eine Möglichkeit, den Adapter in bezug auf den Hohlraum zu verkeilen, ist es, die gesamte Höhe bzw. zumindest einen im voraus bestimmten Teil der Höhe des Rotorhohlraurris mit einer nicht kreisförmigen Konfiguration zu versehen. Wie die Abb. 6 bis 8 zeigen, kann der Adapter 10 für solche Fälle so modifiziert werden, daß er eine Form aufweist, die der nicht kreisförmigen Konfiguration des Rotorhohlraums entspricht.
Wie in den Abb. 6, 7 und 8 zu sehen ist, befinden sich sowohl auf dem Deckel 14 als auch auf dem Körper 12 (oder einem geeigneten Teil davon) des Adapters 10 allgemein dreieckige Verkeilungsteile 14P und 12P. Die Keile 14P und 12P dienen dem Zweck, eine Rotation des Adapters innerhalb des Hohlraums um die Achse des Adapters auszuschließen. Falls nur der oberste Teil des Hohlraums C die nicht-kreisförmige Konfiguration aufweist, ist nur der Verkeilungsteil 14P auf dem Deckel 14 erforderlich (Abb. 7A).
Wenn die Verkeilungsteile 14P und 12P sich auf der Hälfte des Deckels und/oder Körpers befinden, die der Rotationsachse näher ist (d. h. der "radial innenlastigen Hälfte" des Deckels und/oder Körpers), wie in den Abb. 7 bis 8 zu sehen ist, brauchen die Keile 14P und 12P nicht genau mit der nicht kreisförmigen Konfiguration des Rotorhohlraums C des Zentrifugenrotors R übereinzustimmen, in den der Adapter 10 eingesetzt ist, solange eine Rotation des Adapters im Hohlraum ausgeschlossen ist; dies gilt unabhängig davon, ob die Keile auf dem Deckel und/oder dem Körper angebracht sind. In einem solchen Fall muß jedoch die von der Rotationsachse distale Hälfte des Deckels und/oder Körpers (d. h. die "radial außenlastige Hälfte" des Deckels und/oder Körpers) in Größe und Form genau mit dem Hohlraum C übereinstimmen.
Wenn sich die Verkeilungsteile 14P und 12P auf der radial außenlastigen Hälfte des Deckels und/oder Körpers befinden, muß die verkeilte Außenfläche 12E in Größe und Form genau dem Hohlraum C des Zentrifugenrotors R entsprechen, in den der Adapter eingesetzt ist.
Vorausgesetzt, daß der Adapter in der dargestellten Ausrichtung in den Hohlraum eingesetzt wurde, zwingt die Zentrifugalkraft auf den Schenkeln 18L&sub1; und 18L&sub2; sowie auf dem Verbindungsteil 18C des Henkels 18 diese Teile während des Rotorbetriebs radial nach außen gegen die entsprechenden Sperrflächen 22S&sub1;, 22S&sub2; und 28S. Wenn die erwähnten Sperrflächen senkrecht zu einem Radius des Rotors durch den Rotorhohlraum ausgerichtet sind, halten sie den Henkel in der Klemmposition und stützen ihn gleichzeitig entlang seiner Gesamtlänge gegen Verbiegen.
Während der Rotor auf seine Betriebsgeschwindigkeit beschleunigt, verstärkt sich der Druck der Flüssigkeitsprobe im Gefäß. Das Gefäß, typischerweise ein dünnwandiges Gefäß aus Kunststoff, wird durch den Adapter 10 gestützt, so daß die unter Druck stehende Flüssigkeit eingedämmt wird. Der Übergangsbereich R des Gefäßes T kommt mit der entsprechenden Innenfläche der Öffnung 141 des Deckelteils 14 des Adapters 10 in Berührung. Daher wird der Deckel 14 durch die Kraft des Gefäßes nach oben gedrückt. Der Henkel 18 muß genügend Festigkeit aufweisen, um der Kraft nach oben standzuhalten, die durch den Flüssigkeitsdruck im Gefäß auf den Deckel ausgeübt wird, und den Deckel in der geschlossenen Position auf dem Körper 12 sowie die Dichtung dazwischen in ihrem zusammengedrückten Zustand zu halten.
Ob ein gegebener Henkel genügend Festigkeit aufweist und somit in den Bereich der Ansprüche der vorliegenden Erfindung fällt, kann durch verschiedene ohne weiteres feststellbare Betriebsparameter des Rotors, in dem der Adapter verwendet werden soll, und der vorgesehenen Anwendung festgestellt werden. Diese Parameter sind: das spezifische Gewicht der Flüssigkeitsprobe in dem vom Adapter aufgenommenen Gefäß, der Radius r,, welcher der minimalen Entfernung von der Rotationsachse CL zur Probe entspricht (Abb. 8), die Abmessungen der Schenkel 18L&sub1; und 18L&sub2; des Henkels 18, der Innendurchmesser des Gefäßes T und die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors R. Der Druck an einer beliebigen Stelle des Durchmessers des Gefäßes, in dem sich die flüssige Probe befindet, beträgt:
wobei P der Druck in Newton pro m² (Lb pro Quadratzoll),
ω die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors (Kreisgrade pro Sekunde),
g die Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft in Metern pro Quadratsekunde (Zoll pro Quadratsekunde),
α das spezifische Gewicht der Probe in kg pro m³ (Lb pro Kubikzoll),
r&sub0;die Entfernung vom Rotationszentrum zum Interessenpunkt x, dessen Druckwert erwünscht ist, in Metern (Zoll) und
ri die minimale Entfernung von der Rotationsachse A zur Probe in Metern (Zoll)
ist.
Die gesamte vertikale Kraft FV, welcher der Henkel standhalten muß, wird dann durch Integration dieser Druckfunktion über den Querschnittsbereich des Gefäßinneren ermittelt. Sind die Schenkelabmessungen des Henkels und die Kraft FV bekannt, kann die durchschnittliche Spannung der Schenkel des Henkels gemäß der folgenden Beziehung bestimmt werden:
wobei s die Spannung in Newton pro m² (psi),
FV die Kraft in Newton (Lbf) und
A der Querschnittsbereich jedes Schenkels des Henkels
ist.
Auf der Grundlage der Identität des in einem gegebenen Adapter verwendeten Materials kann das Elastizitätsmodul dieses Materials leicht ermittelt werden. Einen Schätzwert der vertikalen Verformung der Schenkel des Henkels findet man, indem man die anfängliche Länge des Henkels mit der durchschnittlichen Spannung geteilt durch das Elastizitätsmodul des Adaptermaterials multipliziert. Wenn die in Gleichung (2) berechnete Durchschnittsspannung kleiner als die maximale Festigkeit des Adaptermaterials und die voraussichtliche Verformung kleiner ist als eine Verformung, die ein erstes Leck indem im Adapter enthaltenen Gefäß verursacht, muß der gegebene Henkel so konstruiert werden, daß er ausreichend Festigkeit für wenigstens einen Betriebszyklus aufweist und daher in den Betrachtungsbereich der vorliegenden Erfindung fällt. Die Bestimmung ausreichender Festigkeit, wie sie vorstehend dargelegt wurde, wird dann unter Betriebsbedingungen sowohl die Analyse als auch die Schlußfolgerung über die Zulänglichkeit der Adapterstärke überprüfen.
In Anbetracht der vorstehenden Darlegungen sollte ohne weiteres verstanden werden, daß durch die Fähigkeit des Henkels 18, der nach oben gerichteten (in der Ansicht der Abb. 2) Zugkraft standzuhalten, die Notwendigkeit einer separaten Abdeckvorrichtung für den Hohlraum C beseitigt wird. Zudem hat der vorliegende Adapter den weiteren Vorteil, eine zusätzliche Versiegelung zum Schutz vor der Freisetzung potentiell gefährlicher Aerosole bereitzustellen. Das unsachgemäße Einlegen und Versiegeln des Gefäßes sowie Fertigungsmängel bei der Herstellung des Gefäßes können zum Bruch eines Gefäßes während des Rotorbetriebs führen. Die Dichtung des Adapters dient dazu, eine eventuell aus dem Gefäß entweichende Probe im Adapterinneren einzuschließen. Nach Abschluß eines Zentrifugenlaufs sollten die Adapter aus dem Rotor entfernt und unter einer Schutzhaube gegen laminare Strömung geöffnet werden, um das Gefäß auf Brüche zu überprüfen. Im Falle eines Gefäßbruchs können Adapter ohne Dichtung während des Rotorbetriebs keine ausgelaufene Probenflüssigkeit eindämmen und dadurch das Entweichen potentiell gefährlicher Aerosole in die Laborumgebung nicht verhindern.
Es sollte verstanden werden, daß der Henkel 18 fest (d. h. nichtrotierend) am unteren Ende 12B des Körpers 12 angebracht werden kann. In diesem Fall sollten die Schenkel 18L des Henkels genügend Elastizität aufweisen, um sich soweit beugen zu können, daß der Deckel auf dem Körper befestigt oder von ihm abgenommen werden kann. Ein Henkel mit Schenkeln von ausreichender Elastizität muß so konstruiert werden, daß er am Körper "zentral befestigt" ist. Der Henkel 18 kann auch zentral am Deckel 14 angebracht werden (im hier verwendeten Sinne des Begriffs).
Es liegt alternativ aber auch innerhalb der Betrachtung dieser Erfindung, den Henkel 18 als ein vom Körper und Deckel separates Element zu halten, bis er daran befestigt wird. Eine solche alternative Ausführungsform wird in den Abb. 2 und 4 gezeigt. Inh dieser Ausführungsform wird ein Teil des unteren Endes 12B des Körpers 12 unterschnitten, wie bei 44, um eine Sperrfläche 44S sowie eine Gleitfläche 46S darauf zu definieren. Während der Verwendung wird der Henkel 18 gleitbar in der Klemmposition (Abb. 4 und 5) über dem Deckel 14 und dem Körper 12 festgespannt, die zusammengefügt sind. Der Henkel 18 verfügt über ausreichende Festigkeit und hält den Deckel so auf dem Körper fest, daß die dazwischenliegende Dichtung 16 zusammengepreßt wird, wie vorstehend diskutiert wurde. Es sollte klar sein, daß die Achse 34A der Aussparung 34, die im Adapter der Ausführungsform in den Abb. 2, 4 und 5 definiert ist, alternativ auch zur Achse 10A des Adapters geneigt sein kann, wie in Abb. 9 veranschaulicht wird. Außerdem kann der Adapter der Ausführungsform in den Abb. 2, 4 und 5 die Verkeilungsvorrichtung aufweisen, die in Verbindung mit den Abb. 6 bis 8 diskutiert wurde.
Durch die Verwendung eines Adapters gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf einen Hohlraumabdeckungsaufbau mit Gewinde verzichtet werden.

Claims

1. Ein Adapter (10) als Stütze für ein einzelnes geschlossenes Zentrifugen-Probengefäß

(T) innerhalb eines Hohlraums (C) in einem Zentrifugenrotor (R); der Adapter (10) besteht aus:

einem Körper (12) mit einer äußeren Oberfläche (12E), einem offenen ersten Ende (12T) und einem geschlossenen zweiten Ende (12B),

einem Verschluß (14) mit einer äußeren Oberfläche (14E), wobei der Verschluß (14) an dem offenen Ende (12T) des Körpers angebracht werden kann und sowohl der Körper (12) als auch der Verschluß (14) je über eine Öffnung (121, 141) verfügen und diese Öffnungen so zusammenwirken, daß sie bei Anbringung des Verschlusses (14) auf dem Körper (12) eine Aussparung (34) bilden, die auf Grund ihrer Größe das Zentrifugen-Probengefäß völlig einschließt; und wobei eine Hauptachse (10A) durch den Adapter (10) läuft; sowie

einer Dichtung (16), die sich zwischen dem Verschluß (14) und dem Körper (12) befindet.

dadurch gekennzeichnet, daß

der Körper (12) über mindestens eine auf ihm befindliche erste Anschlagfläche (22S&sub1;) verfügt und diese erste Anschlagfläche (22S&sub1;) axial entlang dem Körper (12) im wesentlichen über dessen gesamte Länge verläuft, und

einem Henkel ( = henkelförmiger Draht) (18) mit einer ihn durchlaufenden Hauptachse (18A), der durch Schieben in Klemmposition über den Verschluß (14) und den Körper (12) gebracht werden kann, wobei der Henkel (18) in Klemmposition an der Anschlagfläche (22S&sub1;) anliegt und die Hauptachse (18A) des Henkels wenigstens ungefähr parallel mit der Hauptachse (10A) des Adapters verläuft, wodurch die dazwischenliegende Dichtung (16) zusammengedrückt wird.

2. Ein Adapter (10) als Stütze für ein einzelnes geschlossenes Zentrifugen-Probengefäß (T) innerhalb eines Hohlraums (C) in einem Zentrifugenrotor (R); der Adapter (10) besteht aus:

einem Verschluß (14) mit einer äußeren Oberfläche (14E), wobei der Verschluß (14) an dem offenen Ende (12T) des Körpers angebracht werden kann und sowohl der Körper (12) als auch der Verschluß (14) je über eine Öffnung (121, 141) verfügen und diese Öffnungen so zusammenwirken, daß sie bei Anbringung des Verschlusses (14) auf dem Körper (12) eine Aussparung (34) bilden, die aufgrund ihrer Größe das Zentrifugen-Probengefäß völlig einschließt; und wobei eine Hauptachse (10A) durch den Adapter (10) läuft; sowie

einer Dichtung (16), die sich zwischen dem Verschluß (14) und dem Körper (12) befindet,

dadurch gekennzeichnet, daß

zumindest der Körper (12) über eine auf ihm befindliche erste (22S&sub1;) und zweite (22S&sub2;) Anschlagfläche verfügt und diese Anschlagflächen (22S&sub1;, 22S&sub2;) einander auf dem Körper (12) genau entgegengesetzt angebracht sind und axial entlang dem Körper (12) im wesentlichen über dessen gesamte Länge verlaufen, und

einem schwenkbar am zweiten Ende (12B) des Körpers angebrachten Henkel ( = henkelförmiger Draht) (18) mit einer ihn durchlaufenden Hauptachse (18A), der durch Schwenken von der offenen Position in Klemmposition gebracht werden kann, wobei der Henkel (18) in Klemmposition an den Anschlagflächen (22S&sub1;, 22S&sub2;) anliegt und die Hauptachse (18A) des Henkels wenigstens ungefähr parallel mit der Hauptachse (10A) des Adapters verläuft und so die dazwischenliegende Dichtung (16) zusammengedrückt wird.

3. Der Adapter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptachse des Henkels (18A) im wesentlichen parallel mit der Hauptachse des Adapters (10A) verläuft, wenn sich der Henkel (18) in Klemmposition befindet.

4. Der Adapter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptachse des Henkels (18A) kollinear mit der Hauptachse des Adapters (10A) verläuft, wenn sich der Henkel (18) in Klemmposition befindet.

5. Der Adapter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich auch auf dem Verschluß (14) eine Anschlagfläche (28S) befindet.

6. Der Adapter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (34) eine sie durchlaufende Achse (34A) hat, die relativ zur Hauptachse des Adapters (10A) in einem vorgegebenen Winkel (36) geneigt ist.

7. Der Adapter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Henket (18) aus hinreichend widerstandsfähigem Material besteht, um einer bei Zeritrifugierung durch den Druck einer in dem Probengefäß (T) vorhandenen Flüssigkeit entstehenden senkrechten Kraft standhalten zu können.

8. Der Adapter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (C) des Rotors (R) über einen oberen Anteil von vorgegebener nicht kreisförmiger Form verfügt und wobei die Außenfläche (14E) des Verschlusses so geformt ist, daß sie mit dem nicht kreisförmigen Teil des Hohlraumes zusammenwirkt und dadurch eine Rotation des Adapters (10) innerhalb des Hohlraumes (C) verhindert.

9. Der Adapter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (C) des Rotors (R) von vorgegebener nicht kreisförmiger Form ist und wobei ein Anteil (12P) der Außenfläche des Körpers (12E) so geformt ist, daß sie mit dem nicht kreisförmigen Hohlraum (C) zusammenwirkt und dadurch eine Rotation des Adapters (10) innerhalb des Hohlraumes (C) verhindert.

10. Der Adapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (12) über eine zweite Anschlagfläche (22S&sub2;) verfügt, welche der ersten Anschlagfläche (22S&sub1;) genau entgegengesetzt angebracht ist und axial entlang dem Körper (12) im wesentlichen über dessen gesamte Länge verläuft.