特許 7536859 遠心分離機およびその操作方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-09

(45)【発行日】2024-08-20

(54)【発明の名称】遠心分離機およびその操作方法

(51)【国際特許分類】

   B04B 13/00 20060101AFI20240813BHJP

   B04B 9/10 20060101ALI20240813BHJP

   B04B 9/14 20060101ALI20240813BHJP

   B04B 7/08 20060101ALI20240813BHJP

【ＦＩ】

B04B13/00

B04B9/10

B04B9/14

B04B7/08

【請求項の数】 28

(21)【出願番号】P 2022507837

(86)(22)【出願日】2020-08-06

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-10-12

(86)【国際出願番号】 EP2020072200

(87)【国際公開番号】W WO2021028325

(87)【国際公開日】2021-02-18

【審査請求日】2023-07-11

(31)【優先権主張番号】102019121598.6

(32)【優先日】2019-08-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】508291836

【氏名又は名称】アンドレアス ヘティック ゲーエムベーハー アンド カンパニー カーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】110001586

【氏名又は名称】弁理士法人アイミー国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】マティアス ホルネク

(72)【発明者】

【氏名】アルベルト ルンツェ

(72)【発明者】

【氏名】アンドレアス ホルデール

(72)【発明者】

【氏名】クラウス－ギュンター エベルレ

【審査官】宮部 裕一

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００８／０２９３５５５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００９－２４０８８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０２０１２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０３４１５２３９（ＥＰ，Ａ１）

【文献】特開２００７－０９０３２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０４Ｂ １３／００

Ｂ０４Ｂ ９／１０

Ｂ０４Ｂ ９／１４

Ｂ０４Ｂ ７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジング（１２）を有する遠心分離機であって、
前記ハウジングには、遠心分離されるべき試料を受け取るためのロータ（３２）が配置されており、
前記ロータ（３２）は、駆動部に接続された駆動軸（２２）上に取り外し可能に着座し、
前記ロータ（３２）は、遠心分離機（１０）の動作中に前記駆動軸によって駆動されて回転軸線（３０）の回りに回転し、
前記ロータ（３２）は、第１の回転側トランシーバユニット（４８）を有しており、この第１の回転側トランシーバユニットは電界によって励起され、その結果第１のトランシーバユニット（４８）内に電圧を誘起し、
前記第１のトランシーバユニット（４８）は、電圧源に接続された第２のハウジング側トランシーバユニット（６２）と連携をとり、
前記２つのトランシーバユニット（４８，６２）は、それぞれトランシーバアンテナ（５２，６４）に接続され、
前記トランシーバユニット（４８，６２）および前記トランシーバアンテナ（５２，６４）は、それぞれのケース内において、前記回転軸線（３０）と同心に環状支持体（４６，６０）上に配置されており、特徴とするところは、
一方のトランシーバユニット（４８）の支持体（４６）が、他方のトランシーバユニット（６２）の支持体（６０）よりも小さな直径を有しており、
一方のトランシーバユニット（４８）のトランシーバアンテナ（５２）は、前記回転軸線（３０）に対して平行な方向において、他方のトランシーバユニット（６２）のトランシーバアンテナ（６４）と部分的に重なっていることである、遠心分離機。

【請求項2】

一方または両方の支持体の底面が金属上に載っていないことを特徴とする、請求項１に記載の遠心分離機。

【請求項3】

前記トランシーバアンテナ（５２、６４）が、回転軸線（３０）に対して平行な方向において、５０％以上重なり合うことを特徴とする、請求項１または２に記載の遠心分離機。

【請求項4】

前記ロータ（３２）は、前記第１のトランシーバユニット（４８）のための第１の支持体（４６）と、前記ロータ（３２）のための識別子としての磁石（５０）との両方を備えることを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の遠心分離機。

【請求項5】

前記第２のハウジング側トランシーバユニット（６２）のための第２の支持体（６０）は、磁石（５０）によって特定されるように前記第１の支持体（４６）のロータ識別情報を決定するための少なくとも１つのホールセンサ（６６）を備えることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の遠心分離機。

【請求項6】

前記支持体（４６、６０）は、帯状であることを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の遠心分離機。

【請求項7】

各環状支持体（４６、６０）は、トランシーバユニット（４８、６２）およびトランシーバアンテナ（５２、６４）が搭載される可撓性の帯状の回路基板材料を含むことを特徴とする、請求項１～６のいずれか１項に記載の遠心分離機。

【請求項8】

前記可撓性の帯状の回路基板材料は、ポリイミドを含むことを特徴とする、請求項７に記載の遠心分離機。

【請求項9】

前記第１のトランシーバユニット（４８）は、前記ロータ（３２）のデータが記憶されているメモリを有しており、前記メモリは、不揮発性メモリおよび読み出し－書き込みメモリの両方を備えることを特徴とする、請求項１～８のいずれか１項に記載の遠心分離機。

【請求項10】

前記第２のハウジング側トランシーバユニット（６２）は、評価ユニットおよび／または表示ユニットに接続されていることを特徴とする、請求項１～９のいずれか１項に記載の遠心分離機。

【請求項11】

前記トランシーバアンテナ（５２，６４）は、いずれの場合も、周辺領域に環状支持体（４６、６０）を備えることを特徴とする、請求項１～１０のいずれか１項に記載の遠心分離機。

【請求項12】

前記第１の支持体（４６）は、前記ロータ（３２）上に配置されたセンサからのさらなるデータを送信するために使用されることを特徴とする、請求項１～１１のいずれか１項に記載の遠心分離機。

【請求項13】

前記第１のトランシーバユニット（４８）はトランスポンダを備え、前記第２のハウジング側トランシーバユニット（６２）は関連するリーダを備えることを特徴とする、請求項１～１２のいずれか１項に記載の遠心分離機。

【請求項14】

前記トランシーバユニット（４８、６２）がＮＦＣ規格に基づくことを特徴とする、請求項１３に記載の遠心分離機。

【請求項15】

前記第１の支持体（４６）と前記第２の支持体（６０）との半径の差が、０．３ｍｍ～８ｍｍの範囲にあることを特徴とする、請求項１～１４のいずれか１項に記載の遠心分離機。

【請求項16】

トランシーバアンテナ（５２、６４）を備えた第１のトランシーバユニット（４８）の支持体（４６）および／または第２のトランシーバユニット（６２）の支持体（６０）は、保護ハウジングによって囲まれていることを特徴とする、請求項１～１５のいずれか１項に記載の遠心分離機。

【請求項17】

前記保護ハウジング（１２）は、断面がＵ字形（４４ａ）の環状チャンバ（４４）として形成されていることを特徴とする、請求項１６に記載の遠心分離機。

【請求項18】

第１の支持体（４６）のための保護ハウジング（１２）のＵ字形開口部が、回転軸線（３０）に対して平行な方向において、ロータ（３２）に向かって上方に向けられ、この側でロータ（３２）に接続されることを特徴とする、請求項１７に記載の遠心分離機。

【請求項19】

第２の支持体（６０）のための保護ハウジング（１２）のＵ字形開口部が、回転軸線（３０）に対して平行な方向において、モータハウジング（３６）に向かって下方に向けられ、この側でモータハウジング（３６）に接続されることを特徴とする、請求項１７または１８に記載の遠心分離機。

【請求項20】

支持体（４６、６０）が保護ハウジング（１２）に結合されていることを特徴とする、請求項１６～１９のいずれか１項に記載の遠心分離機。

【請求項21】

一組の異なるロータ（３２）が設けられていることを特徴とする、請求項１～２０のいずれか１項に記載の遠心分離機。

【請求項22】

前記ロータ（３２）の各第１のトランシーバアンテナ（５２）は、前記回転軸線（３０）に対して同じ高さに配置されることを特徴とする、請求項２１に記載の遠心分離機。

【請求項23】

各ロータ（３２）が、駆動モータ上に下向きに面し、駆動軸（２２）の回転軸線（３０）と同心に配置された円筒状突起（３２ａ）を有し、ロータ（３２）が駆動軸（２２）上に着座するロータ座部と、突起（３２ａ）の自由端との間の距離がそれぞれ同じであることを特徴とする、請求項２１または２２に記載の遠心分離機。

【請求項24】

請求項１～２１のいずれか１項に記載の遠心分離機を操作する方法であって、
第１のトランシーバユニット（４８）の第１の組のデータが、動作中に第２のトランシーバユニット（６２）によって読み取られ、
第２の組のデータが、第１の支持体（４６）の磁石（５０）を介して第２の支持体（６０）のセンサによって取得され、
第１の組のデータと第２の組のデータとが比較され、それらが一致する場合、遠心分離機（１０）の運転が継続することを特徴とする、遠心分離機の操作方法。

【請求項25】

前記第１および第２の組のデータが一致しない場合、遠心分離機（１０）のスイッチが切られることを特徴とする、請求項２４に記載の遠心分離機の操作方法。

【請求項26】

前記第１および第２の組のデータが一致しない場合、視覚的および／または音響的アラームがトリガされることを特徴とする、請求項２４または２５に記載の遠心分離機の操作方法。

【請求項27】

ロータ識別情報が第１のトランシーバユニット（４８）および第１の支持体（４６）の磁石（５０）の両方から読み取られ、読み取られたロータ識別情報に対応する最大速度が遠心分離機（１０）に割り当てられ、その最大速度は運転中に超えられないことを特徴とする、請求項２４～２６のいずれか１項に記載の遠心分離機の操作方法。

【請求項28】

加速度センサ（６８）によって提供されるデータに関して所定の閾値を超えると、遠心分離機（１０）のスイッチが切られることを特徴とする、請求項２４～２７のいずれか１項に記載の遠心分離機の操作方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の前提部に記載されたタイプの遠心分離機に関する。

【背景技術】

【0002】

遠心分離機のロータによってサンプル成分を分離するために生物学的または化学的サンプルを遠心分離することは、通常、ロータの高い角速度を必要とする。この目的のために、遠心分離機の基本モデルと共に使用することができる、異なるサンプル用の異なるサンプル容器およびロータも存在する。この目的のために、ロータはこの遠心分離機の駆動軸に交換可能に接続される。所与の分離プロセスに対して、ロータタイプが、この特定のロータの関連する機械的特性に基づいて選択される。種々の異なるロータタイプの利用可能性は、とりわけ、生物学的および化学的実験研究、ならびに血液バンクおよび医療研究所において使用するための遠心分離機の汎用性を増大させる。

【0003】

ロータの種類ごとに、ロータの種類とその特性を示す特定のロータ識別情報がある。例えば、安全な運転のための最大定格速度である。これは、一般に、遠心力によって引き起こされる最大許容応力と力に依存する。ロータを安全に運転するために指定された最大定格速度を超えて運転すると、ロータが故障する可能性がある。これにより、大きな損傷が発生する。したがって、遠心分離機の制御システムは、現在どのロータが使用されて遠心分離機が運転されているのかを識別することができるようにすることが極めて重要であり、また最大速度などの特定の重要な数字が、遠心分離機の運転中に、維持されることが極めて重要である。

【0004】

運転中に材料に作用する高い力のためにロータは老化作用を受けるので、許容される最大運転サイクル数、すなわちスタート回数を超えないようにすることも同様に重要である。運転サイクル数を超えると、ロータが破損し、遠心分離機が破壊されるおそれがある。

【0005】

従来公知のロータ識別システムは、主にロータ識別情報を検出するための磁気または光センサに依存している。磁気システムでは、磁石は特定の円形又は環状の配置で回転子に取り付けられる。これらの磁石には、ハウジングに設けられた磁気センサ、例えばホールセンサが割り当てられている。異なる数の磁石だけでなく、ロータの磁石の間隔も、ロータ識別情報の一部となる。磁気センサは、ロータ識別情報を検出するために使用される。ロータ識別情報に基づいて、制御システムはロータに最大許容速度を割り当てる。その結果、使用されるロータは常にある最大許容回転数で運転される。このタイプの遠心分離機は例えば、ＥＰ０６０４９１２Ｂ１から知られている。

【0006】

さらに、制御システムでは、ロータコード当たりの始動回数がカウントされ、したがって、ユーザは、１つのタイプのロータのみが常に同じ遠心分離機内に残っている限り、信頼性をもって運転サイクルの回数を監視することができる。

【0007】

このようなシステムの利点は、それらが試行および試験されてきて堅牢であることであり、またロータ上に設けられた磁石も、損傷なく多くのオートクレーブ処理に耐えるであろうことである。

【0008】

欠点はコードの数が磁石の数に依存し、したがって制限されることである。例えば、同じ設計のロータは、常に同じコードを備えている。単一の遠心分離機または複数の遠心分離機で複数の同一のロータを使用する場合、特定のロータにサイクル数を割り当てることもはや不可能である。

【0009】

ＤＥ１０２００４００２１１０Ａ１に開示されているのは、遠心分離される試料を受け入れるためにローターが配置されているハウジングを備えた遠心分離機である。ロータは駆動軸に着脱自在に取り付けられており、駆動軸は駆動装置に接続されている。遠心分離機の運転中、ロータは駆動軸によって駆動され、回転軸線の周りを回転する。ロータは、トランスポンダの形態のトランシーバアンテナを持つ第１のロータ側トランシーバユニットを有している。トランシーバアンテナは、電場を介して励起され、したがって、第１のトランシーバユニットに電圧を誘導する。トランシーバアンテナを備えたトランスポンダは、ロータの下面に平らに載置するように配置される。第１のトランシーバユニットは、電圧源に接続される第２のハウジング側トランシーバユニットと関連付けられる。

【0010】

トランスポンダは、クエリ応答原理に従って動作するトランシーバユニットである。トランスポンダによって受信された暗号化されたクエリ信号は、検出後に、クエリユニットからの他の情報に従って、解読され、評価される。続いて、クエリユニット用に選択的に向けられた暗号化された応答信号が、所望の情報を用いて自動的に生成される。

【0011】

この信号は、クエリユニットによって自動的に解読され、評価される。全てのロータ固有のデータはトランスポンダに格納され、そのようなデータは、例えば製造年、製造シリアル番号、遠心分離機の最大操作半径、最大回転数、駆動制御パラメータ、温度補償値、許容不均衡値、すなわち許容加速度値などである。さらに、動作時間、運転回数、始動回数などの追加データをトランスポンダのメモリに連続的に記憶することが可能であるべきである。

【0012】

ＤＥ１０２００４００２１１０Ａ１に開示されている遠心分離機は、操作においてかなり不満足であり、一連実験用遠心分離機としての使用に適していないという欠点を有する。信頼性のあるデータ伝送は保証されない。なぜなら、トランスポンダ、すなわちトランシーバアンテナを持つ第１のトランシーバユニットはロータの下面上に水平に取り付けられてそれに対して平らに載置するようにされており、トランシーバアンテナを持つ第２のトランシーバユニットは駆動モータの上側に水平に取り付けられてそれに対して平らに載置するようにされている。両方のトランシーバユニットは、回転軸線と同心に、環状支持体上に取り付けられているが、それらは、回転軸線の高さに関して離間されている。ロータ上および駆動モータ上へのトランシーバアンテナを備えたトランシーバユニットのこの配置では、ロータ上および駆動モータ上の第１および第２のトランシーバユニットの背後に位置する金属によって、動作が悪影響を受けることになる。更に、種々のロータタイプは異なる寸法を有し、その結果、トランシーバアンテナの間隔はロータタイプに応じて変化する。ロータのタイプの寸法が異なり、軸方向の公差の合計があるため、第１および第２のトランシーバアンテナを互いに定められた距離に配置することはできない。

【0013】

一般的な遠心分離機は特開２０１５－２０１２３号公報から知られており、この文献は、ＩＣチップを有するリング形状のデータ記憶装置を有する遠心分離機を開示している。記憶装置は遠心分離機のロータを識別し、管理するために使用される情報を記憶する。ＩＣチップメモリは不揮発性メモリであり、電源オフ時に記憶されたデータを失うことはない。ＩＣチップには、データ記憶装置４２内の配線を介した接続部が設けられている。ロータの識別及び管理に用いる情報は例えば、ロータの種類、製造番号、使用回数、累積使用期間等である。このうち、使用回数及び累積使用期間は、寿命管理用の書き換え可能なデータである。

【0014】

回転軸７ａが回転すると（ステップ１０２、図１０）、例えば運転中に停電等で電流が遮断された後、復旧によりステップ１０１で電源が再投入され、ロータ３０は慣性により回転し続けるものとする。この場合、プロセスは、ステップ１０２でロータ３０の回転が停止されるまで待機することになる。ここで使用される「停止」という用語は例えば、毎秒約１回転以下の十分に遅い回転速度にも関係し、厳密に静止した状態に限定されない。また、本実施の形態では、演算部１４ａが回転軸７ａの回転が検出されたときに後者が非通電状態（ＯＦＦ状態）となるようにアクチュエータ７０を制御するように構成されている。

【0015】

演算部１４ａは、アクチュエータ７０を非通電状態（ＯＦＦ状態）に保つことになる。回転軸７ａが回転するとき、および回転軸７ａが停止するとき、アクチュエータ７０が動作する。アダプタ４０の端子（電極）４３が接触する接続位置に端子５０及び先端５０ａを移動させるために、アクチュエータがオンにされる（ステップ１０３）。従って、回転軸７ａの回転中に、アダプタ４０の端子（電極）４３が接触する位置まで端子５０が退避する。端子５０がアダプタ４０の端子（電極）４３と接触しない位置では、端子５０及びレバー６０がロータ３０を回転させる。減損はない。そして、演算部１４ａは、データ記憶装置４２（ＩＣチップ４４）との間でデータの送受信が可能か否かを判定する。これにより、ロータ３０がカップリングユニット１２に取り付けられているか否かが判断される。端子（電極）４３は上述したように、連続した環状形状であるため、ユーザは、任意の位置でロータ３０を結合部１２に接続することができる。端子５０と端子（電極）４３とは、常に接触しており、電流の供給及びデータの送受信を行うことができる。また、端子５０の形状や大きさを適宜選択すれば、端子（電極）４３は、Ｃ字状などの短い不連続部を有することができる。

【0016】

ステップ１０４において、データ記憶装置４２（ＩＣチップ４４）との間でデータの送受信が可能であり、かつ、ロータ３０が連結部１２に接続されていると判定された場合、演算部１４ａは、ロータ３０を動作させる。すなわち、データ記憶装置４２（ＩＣチップ４４）はロータ３０の識別情報、例えば、ロータの種類、シリアル番号、ロータの使用回数、累積使用期間を含む使用記録を読み込む（ステップ１０７）。このようにして、読み取られた識別情報に基づいて、装着されたロータ３０が特定される（ステップ１０８）。

【0017】

一般にＦＲ２４２８８２１に開示されているのは、互いに近接して互いに対して同軸に配置され、装置の回転軸を中心とする２つのコイルを備える回転装置用のデジタル信号伝送装置である。一方のコイルは回転子に永久的に接続され、他方のコイルは固定子に永久的に接続される。一方のコイルには、送信される信号が供給される。もう一方のコイルは受信機の役目を果たす。コイル間の半径方向距離は、それらの直径の２５％以内である。コイルと金属塊との間の距離は十分でなければならず、コイルの直径の２５％以内であるが、コイルの直径の１％以上である。コイルは磁気損失を避けるためにプラスチック樹脂または絶縁材料に埋め込まれている。コイルはステータとロータとの間に何らの回転電気接点を伴わずに、マシンからロータに電力を供給するための変圧器として作用する。

【0018】

ＷＯ２０１１／０５４９０１は、ＲＦＩＤチップが駆動シャフト上の中央位置を占めるように駆動シャフトの上部に配置された遠心分離機を開示している。このＲＦＩＤチップは、駆動軸に装着されたロータの動作履歴に関するデータを記憶する手段である。遠心分離機の蓋は、駆動シャフト上に設けられたＲＦＩＤチップと相互作用するトランシーバ手段を有する。トランシーバ手段は、ＲＦＩＤチップ上に記憶されたデータを読み取る（受信部のための）手段と、ＲＦＩＤチップ上に記憶されるべきデータを送信する手段とを構成する。さらに、トランシーバ手段はＲＦＩＤチップとのデータ交換のために、ＲＦＩＤチップとの非接触協働を可能にする。プログラムは、以下のものを記録するのに使用される。
－サイクルの最大数に関するデータ
－遠心サイクルのパラメータのデータへの変換
－駆動シャフトのＲＦＩＤチップに送信され、そこに記憶されたデータ

【0019】

さらに、これは、ＲＦＩＤチップ上に記憶されたデータを受信し、そのようなデータを処理し、ＲＦＩＤチップ上に記憶された動作履歴データがこの最大数のサイクルに既に到達したことを示すときに遠心分離サイクルが開始されることを防止するように、あるロータについての最大数のサイクルの間、そのようなデータをデータと比較することを可能にする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0020】

【文献】ＥＰ０６０４９１２Ｂ１

【文献】ＤＥ１０２００４００２１１０Ａ１

【文献】特開２０１５－２０１２３号公報

【文献】ＦＲ２４２８８２１

【文献】ＷＯ２０１１／０５４９０１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0021】

本発明の目的は、ロータのタイプにかかわらず、データが第１および第２のトランシーバユニット間で安全かつ確実に伝送されるように、請求項１の序文に記載されたタイプの遠心分離機の設計を改善することである。これは、特に、１つの遠心分離機において異なるタイプのロータが使用される場合に保証されるべきである。特に、ロータのサイズおよび形状は、現行の設計に関して変更されるべきではない。

【課題を解決するための手段】

【0022】

この目的は、請求項１の特徴をその前提部分の特徴と組み合わせて有する遠心分離機によって達成される。

【0023】

従属請求項は、本発明の有利なさらなる実施形態に関する。

【0024】

本発明は、回転軸の方向にアンテナが重なっている、トランシーバアンテナの同心配置がデータ伝送を最適化するための設計オプションを増加させ、改善するという洞察に基づいている。

【0025】

本発明によれば、一方のトランシーバユニットの支持体は、他方のトランシーバユニットの支持体よりも小径である。トランシーバアンテナは回転軸に平行な方向に、一部の領域で重なり合う。これにより、異なるタイプのロータの設計及び寸法に関係なく、トランシーバアンテナを互いに対して常に同じように配置することができる。その結果、データ伝送品質はもはや、駆動モータと対向する側のロータ型又はロータ設計に依存せず、例えば、駆動モータの底部が駆動モータの上部からどの程度離間しているかに依存する。さらに、この新しい配置により、許容誤差の補償も容易になる。

【0026】

好ましくは、トランシーバアンテナが、少なくとも５０％、好ましくは７０％、さらに好ましくは９０％、さらに好ましくは９５％、さらに好ましくは１００％重なり合う。これにより、トランシーバユニット間のデータ伝送の品質がさらに向上し、トランシーバユニットの送受信パワーを削減することができる。さらに、特に軸方向における製造公差、データ伝送の品質にほとんど影響を及ぼさないであろう。

【0027】

本発明の一実施形態において、第１のトランシーバユニット用の第１の支持体は、ロータ用の識別手段として磁石を有する。加えて、第２のトランシーバユニット用の第２の支持体は、磁石によって提供されるように第１の支持体のロータ識別コードを検出する少なくとも１つのホールセンサを備える。したがって、これにより、データ、例えばロータ識別情報の冗長な伝送が可能になる。

【0028】

トランシーバユニットには、特にロータのオートクレーブ中に許容温度を超えた場合に、その機能に関して重大なストレスと損傷を受けたり、少なくとも損なわれる可能性のある、安全上重要な機能を有する温度に敏感な半導体が含まれる。さらに、これらの部品はまた、高い遠心加速度を受ける。従って、先行技術のトランシーバユニットで生じる不具合は、ロータを過度にストレスにさらすことになり、その結果として生じる結果をもたらす。このため、速度は、磁石に基づいて試行され試験されたいわゆるタコ符号化によって追加的に監視される。

【0029】

容易な組立を保証するために、支持体は帯状であり、支持部の溝に挿入され、ポッティングコンパウンドで固定される。

【0030】

各場合、リング形状の支持体は、トランシーバユニットおよびトランシーバアンテナが搭載される可撓性の帯状プリント回路基板材料を含んでもよい。トランシーバユニットは、好ましくは支持体内に成形される。このような可撓性プリント回路基板材料は、電子部品およびそれらを接続するラインをその上に実装するのに特に適している。

【0031】

好ましくは、可撓性プリント回路基板材料がポリイミドを含む。

【0032】

可撓性プリント回路基板の代替として、アンテナおよび導電路を有する関連電気部品は、ＭＩＯ(成形相互接続デバイス）プロセスを使用して、プラスチック支持部品に直接適用することができる。

【0033】

別の有利な実施形態では、プリント回路基板がオーバーモールドによって射出成形されたプラスチック部品に直接埋め込まれ、次いで、プラスチック部品が保護ハウジングを形成する。

【0034】

第１のトランシーバユニットは、例えば、製造年、製造シリアル番号、最大遠心動作半径、最大回転周波数、駆動制御パラメータ、温度補償値、許容不均衡値、すなわち許容加速度値などのロータのデータが記憶されるメモリを有することができ、特に、メモリは、不揮発性メモリと読出し－書込みメモリとの両方を含む。不揮発性メモリは、すべての安全関連データを記憶するために使用することができる。読取り－書込みメモリは、回転サイクルの実行およびこれらのサイクル中に優勢な回転条件に関する更新を記憶するために使用することができる。

【0035】

例えば、ロータ識別情報だけでなく他の記憶されたロータデータも容易に表示することができるように、第２のトランシーバユニットは、評価ユニット及び／又は表示ユニットを備えている。

【0036】

データ伝送のために、トランシーバユニットはそれぞれトランシーバアンテナを有する。トランシーバアンテナは好ましくはトランシーバアンテナがその周辺領域の支持体を取り囲むように、支持体内に配置される。

【0037】

ロータから更なるデータを収集する目的で、ロータ上に追加のセンサが設けられ、トランシーバユニットに接続される。温度センサは例えば、ロータ上で直接温度を測定し、それを例えばトランシーバユニットを介して表示ユニットに送信するために設けられる。

【0038】

第２のトランシーバユニットが永久的に接続され、かつ制御ユニットへの電気的接続を有するモータにおいて、不均衡検出のための加速度センサのような追加のセンサが設けられてもよく、このセンサも制御ユニットに接続される。有利な実施形態では、これらのセンサがまた、第２のトランシーバユニットのプリント回路基板上に設置される。

【0039】

本発明の一実施形態では、第１のトランシーバユニットはトランスポンダを含み、第２のトランシーバユニットは関連するリーダを含む。

【0040】

これらのトランシーバユニットは、特に短距離でのデータの干渉のない伝送に有用であると証明されているＮＦＣ規格に基づくことができる。

【0041】

第１の支持体と第２の支持体の半径の差は、０．３ｍｍ～８ｍｍの範囲である。一方で、ここでの目的は最適なデータ伝送を保証するために、支持体間の距離をできるだけ小さく保つことであり、他方で、電気部品を持つ支持体を保護された方法で取り付け、機械的損傷から保護することである。

【0042】

好ましくは、トランシーバユニット及びトランシーバアンテナを各々装備した第１及び／又は第２の支持体が、保護ハウジング内に入れられる。これにより、トランシーバユニット及びトランシーバアンテナを保護ハウジング内に保護された方法で配置することができる。これにより、トランシーバユニットおよびトランシーバアンテナの両方を機械的損傷から保護する。

【0043】

保護ハウジングは、断面がＵ字形の環状チャンバとして設計することができる。第１支持体用の保護ハウジングのＵ字状開口部は、回転軸線に平行な方向において、ロータに向かって上方に向けられ、この側のロータに接続されることができる。第２支持体用の保護ハウジングにおいて、保護ハウジングのＵ字状開口部は、回転軸線に平行な方向において、モータハウジングに向かって下方に向けられ、この側でモータハウジングに接続される。

【0044】

第１および／または第２の支持体は、保護ハウジングをロータまたはモータにしっかりと取り付けるために、保護ハウジングに結合されてもよい。次いで、完全な保護ハウジングは、例えばネジを用いて、ロータ及びモータに接続される。結合は支持体を完全に包囲し、従って、それを防水様式で埋め込む、注型樹脂のようなポッティング化合物を用いて行うことができる。オートクレーブは問題なく可能である。

【0045】

本発明の一実施形態では、一組の異なるロータがそれによって駆動され得る遠心分離機のために提供される。

【0046】

この場合、ロータの各第１のトランシーバユニットを、回転軸線に対して同じ高さに配置することもできるので、均一な伝送品質を確保することができる。

【0047】

各ロータにとって、駆動モータに向かって下方に延びる円筒状の突起を有することは有利であり、この突起は、駆動軸の回転軸線に対して同心状に配置される。ロータが駆動軸上に着座するロータ座部と、突出部の自由端との間の距離は、それぞれの場合において同じである。これは、回転軸線に対してトランシーバユニットを同じ高さに配置する方法を提供する。

【0048】

さらなる態様において、本発明は、上記のタイプの遠心分離機を操作するための方法に関する。この場合、第１のトランシーバユニットからの第１の組のデータは、運転中に第２のトランシーバユニットによって取得され、好ましくは同時に、第１の支持体の磁石に関する第２の組のデータは、第２の支持体のセンサによって取得される。次に、第１および第２の組のデータが比較される。第１および第２の組のデータが一致する場合、遠心分離機の運転は継続する。

【0049】

特に、第１および第２の組のデータが一致しない場合、遠心分離機はスイッチオフされる。それに加えて、またはその代わりに、第１および第２の組のデータが一致しない場合、視覚的および／または音響的アラームがトリガされてもよい。

【0050】

本発明の実施形態において、ロータ識別情報は、第１のトランシーバユニットと第１の支持体の磁石との両方から読み取られる。読み取られたロータ識別情報には、動作中に超過されない遠心分離機の対応する最大速度が割り当てられる。

【0051】

本発明のさらなる利点、特徴、および可能な用途は、図面に示される実施形態を参照する以下の説明から得られる。

【0052】

明細書、特許請求の範囲および図面を通して、これらの用語および関連する参照記号は、以下の参照記号のリストに記載されるように使用される。

【図面の簡単な説明】

【0053】

【図1】本発明による遠心分離機の上面斜視図であり、上方から角度をなして示している。

【図2】図１の遠心分離機の長手方向中心軸線に沿った断面図である。

【図3】図２にＸで示す遠心分離機の細部の拡大図である。

【図4】図３にＹで示す遠心分離機の細部の別の拡大図である。

【図5】アンテナを備えた帯状の支持体、および第１のトランシーバユニットを示す図である。

【図6】リングを形成するように閉じられた図５の支持体を示す図である。

【図7a】保護ハウジングを有する第１のトランシーバユニットの上面斜視図であり、上方から度をなして示している。

【図7b】図７ａの第１のトランシーバユニットの分解図である。

【図8】アンテナを備えた帯状の支持体、ホールセンサを備えた第２のトランシーバユニット、および加速度計を示す図である。

【図9】リングを形成するように閉じられた図８の支持体を示す図である。

【図10】サポートの断面図解図である。

【発明を実施するための形態】

【0054】

図面は、本発明による遠心分離機１０の実施形態を示す。遠心分離機１０は、ハウジング１２と、ハウジング１２の上部を閉鎖する蓋１４とを含む。ハウジング１２の内部では、駆動モータ１６がダンピング手段１８を介してハウジング１２に強固に接続されている。保護容器２０がハウジング１２に取り付けられている。簡単にするために、締結具は図面には示されていない。保護容器２０は、駆動軸２２に対して同心円状に配置されている。保護容器２０には、駆動モータ１６の一部が通過するための同心円状の円形凹部２４が形成されている。

【0055】

ハウジング１２には、ハウジング１２の底部２６の領域に配置された４つの脚部２８が設けられており、この脚部は実質的に矩形形状の遠心分離機１０の底部２６の角部領域に配置されている。

【0056】

駆動モータ１６の駆動軸２２は、回転軸線３０を中心として回転するようになっており、これと同心軸になっている。

【0057】

回転軸線３０に同心に配置され、従って駆動軸２２にも同心に配置され、駆動軸２２上に位置するロータ３２が設けられている。ロータ３２は、ここでは詳細には示されていないクイックリリースファスナを介して、別のロータ３２に容易に交換することができる。遠心分離機１０は、異なるタイプの試料および試料容器を遠心分離するための異なる用途のために異なるように設計された一組のロータ３２によって操作することができる。

【0058】

各ロータ３２はサンプル容器のための複数のレセプタクルを有するが、明確にするためにここでは詳細に示されていない。

【0059】

図３は図２においてＸで示された細部の拡大図であり、図４は、図３においてＹで示された細部の拡大図である。

【0060】

ロータ３２の下部は、駆動軸２２を含むペグ状の円筒状の突起３２ａを有している。ロータ３２が駆動軸２２に取り付けられ、所定の位置にしっかりと固定された後、ペグ状の突起３２ａは、駆動モータ１６の上部の肩部３４から離れた位置に配置される。駆動軸２２は、駆動モータ１６のモータハウジング３６から、モータハウジング３６の一部である肩部３４を越えて、ロータ３２のペグ状突起３２ａを通り、さらにロータ３２内に延びている。肩部３４は駆動モータ１６のモータハウジング３６の一部であり、従って、駆動モータ１６の静止部分の一部であり、一方、駆動シャフト２２は、回転軸線３０を中心に回転する駆動モータ１６の部分の一部である。

【0061】

モータハウジング３６の肩部３４には、肩部３４から上方に延び、肩部３４を横方向に画定する環状肩部３８が設けられている。肩部３４は、ロータ３２に向かって延在するモータハウジング３６の円筒状突起４０の一部である。環状肩部３８および肩部３４の両方は、駆動モータ１６に関連したベアリングシールドの一部である。

【0062】

駆動モータ１６は実質的に回転対称の設計であり、回転軸線３０に同心円状に配置されている。突出部４０は、保護容器２０を貫通して、保護容器２０と蓋１４とによって画定されたロータチャンバ４２内に延びている。保護容器２０の下方では、モータハウジング３６の残りの部分が遠心分離機１０のハウジング１２の底部２６の近くまで延びている。

【0063】

ロータ３２の突起３２ａの下面３２ｂに隣接して、断面Ｕ字状のプラスチック製の環状のチャンバ４４があり、そのＵ字状の開口４４ａがロータ３２の突起３２ａの下面３２ｂの方向に対向し、回転軸線３０に同心円状に配置されている。好ましくは、環状チャンバ４４は、ネジ止めされており、Ｕ字状の開口４４ａの脚部の端面を介してロータ３２の突起３２ａの下面３２ｂに接続されている。このようにして、環状チャンバ４４は、ロータ３２にしっかりと固定され、したがって、ロータ３２の動作中に共に回転する。円筒状突起３２ａは全ての異なるロータ３２、およびロータタイプにおいて同様であり、特に、突起３２ａの下側と肩部３４との間の直径及び距離並びに突起３２ａの下側と駆動シャフト２２上のロータ３２の座部（ここでは図示せず）との間の距離は同様である。

【0064】

環状チャンバ４４の下面は、モータハウジング３６の突出部４０のほぼ水平に延びる肩部２２ａの方を向いている。肩部２２ａの頂部と環状チャンバ４４の下面との間には、部品間の接触を防止するのに十分なクリアランスがある。

【0065】

帯状の支持体４６が環状チャンバ４４の脚部の内側に接着されており、この脚部は断面がＵ字形である。支持体４６は、可撓性を有するフィルム状の回路基板材料、すなわちポリイミドから形成されている。支持体４６の一側に配置されているのは、第１のトランシーバユニット４８であり、それから離間して複数の磁石５０が配置されている。トランシーバユニット４８はその外側の周辺領域において支持体４６を取り囲むトランシーバアンテナ５２に接続されている。図５及び図６、並びに図７ａ及び図７ｂも参照されたい。

【0066】

レセプタクル５４は、各磁石５０に関連している。支持体４６と、それぞれの関連するレセプタクル５４内の磁石５０との間には、組み立て後にポッティングコンパウンドで満たされるキャビティ５６が設けられる。使用されるポッティングコンパウンドは例えば、エポキシ樹脂であることができる。

【0067】

支持体４６は、ストリップ（帯）要素として形成される。図５では支持体４６は平坦に延ばされており、図６では支持体４６が環状の形態、すなわち、挿入されたときに想定される形状で示されている。

【0068】

第２の環状チャンバ５８（ディップリング）も環状肩部３８上に設けられ、このチャンバは断面がＵ字形である。そのＵ字形開口部５８ａは、モータハウジング３６の突出部４０の環状肩部３８の頂部３８ａの方向を向いている。環状肩部３８は回転軸線３０と同心であり、Ｕ字形開口部５８ａの脚部の端面を介してモータハウジング３６の突出部４０の環状肩部３８の頂部３８ａに接続されている。このようにして、環状チャンバ５８は、モータハウジング３６にしっかりと固定され、従って、遠心分離機１０の作動中、静止したままである。

【0069】

帯状の支持体６０が、断面がＵ字形である環状チャンバ５８の脚部の内側に接合されている。支持体６０は、可撓性を有するフィルム状の回路基板材料、すなわちポリイミドからなる。支持体６０の一側に配置されているのは、第２のトランシーバユニット６２とホールセンサ６６である。第２のトランシーバユニット６２は、周辺領域の支持体６０を囲むトランシーバアンテナ６４に接続されている。この点で、支持体６０は支持体４６と同様の設計である。

【0070】

支持体６０は同様に、ストリップ要素として形成され、その自由端に電気接続線７０を有し、この線は制御ユニットに至る。

【0071】

環状チャンバ４４および５８はそれぞれ、その中に収容された支持体４６、６０のための保護室を形成し、例えば、機械的損傷からそれらを保護する。特に、環状チャンバ４４は、オートクレーブ処理中に支持体４６の電気部品を保護するように作用するので、重要である。

【0072】

第２のトランシーバユニット６２は、遠心分離機１０用の外部ユニットおよびこれに接続された表示部を備えた制御部（ここでは詳細は図示せず）に接続されている。

【0073】

環状チャンバ５８は、回転軸線３０に関して環状チャンバ４４に対して半径方向外側に配置される。環状チャンバ４４、５８間の距離は、０．３ｍｍ～８ｍｍの範囲である。２つのトランシーバアンテナ５２、６４は、回転軸線３０に関して同じ高さに配置され、したがって１００％重なる。これにより、トランシーバアンテナ５２、６４間、したがってトランシーバユニット４８、６２間の最適なデータ伝送が保証される。

【0074】

ロータ識別情報も、送信されるデータの一部である。

【0075】

また、第２支持体６０のホールセンサ６６と第１支持体４６の磁石５０とは、回転軸線３０に関して同じ高さに配置されているので、１００％重なる。公知の方法で、磁石の数およびそれらが配置される態様によって構成されるロータ識別情報が送信される。

【0076】

ロータ識別情報および関連データはセーフティ関連データであるため、本実施形態では、それらを、ロータ側支持体４６からハウジング側支持体６０へ向けて、すなわち一方ではホールセンサ６６によって検出される磁石５０によって、またまたトランシーバユニット４８および６２によって、遠心分離機１０の制御装置に余分に送信する。

【0077】

加えて、運転サイクル、運転時間等のような運転データは、遠心分離機１０の制御装置のメモリ及びトランシーバユニット４８のメモリの両方にロータ識別のために記憶される。

【0078】

このために、第１のトランシーバユニットは、ロータのデータが記憶されたメモリ、例えばロータのタイプ、最大許容回転数、ロータの最大許容走行時間等が記憶されたメモリを備える。このデータは不揮発性メモリに保存される。さらに、運転時間サイクル、操作時間、駆動速度などの動作データが連続的に更新されるリードライトメモリ（読出し・書込みメモリ）が提供される。

【0079】

さらに、第２支持体６０上に加速度計６８が設けられている。加速度計６８は潜在的な不均衡を検出するために使用され、制御装置は必要に応じて、例えば、所定の閾値を超えた場合に、それらに反応することができる。

【0080】

第１のトランシーバユニット４８はトランスポンダを含んでもよく、第２のトランシーバユニット６２は関連するリーダを含んでもよい。

【0081】

トランシーバユニット４８、６２は、ＮＦＣ規格用に設計されている。

【0082】

遠心分離機１０の運転中、遠心分離が開始される前に、ロータ識別情報が第１のトランシーバユニットから読み取られ、遅くとも始動中に、ロータ識別情報が磁石５０を介して付加的に検出される。これらのデータセットは、プロセスにおいて互いに比較される。データまたは識別情報が一致する場合、遠心分離機１０の動作は、ロータ識別情報、最大許容速度、最大耐用年数、最大負荷変化などに関連する動作データに基づいて継続する。

【0083】

ロータ識別情報にデータの一致がない場合、遠心分離機はオフに切り換えられ、視覚的および音響的警報がトリガされる。

【0084】

所定の閾値を超えるデータが加速度センサ６８を介して検出されると、遠心分離機１０もオフに切り換えられ、ディスプレイ上のエラーメッセージなどの視覚的警報が発せられ、音響警報が発せられる。

【0085】

本発明は、トランシーバアンテナ５２、６４間の最小距離が作成され得るという事実に特徴付けられており、そこでは許容誤差がほとんど何ら悪影響を及ぼさない。トランシーバアンテナ５２、６４の重なり合う配置は、データ伝送を軸方向、すなわち駆動モータ１６に対するロータ３２の位置における可能な許容誤差を鈍感にさせる。さらに、最も小さな半径とし得る突起部であるロータ３２の円筒形突起部３２ａ上で、または最も地位ｓな半径とし得る突起部であるモータハウジング３６の突起部４０上での支持体４６，６０の同軸対向配置の結果として、トランシーバユニット４８に作用する遠心力を最小化できる。

【0086】

本発明は更に、磁界の蓄積を防止する金属が支持体の直後に存在しないことを特徴とする。

【0087】

ＮＦＣ規格を使用することは、データを送信するコスト効率が良く安全な方法である。モータ識別情報の伝送の冗長性は、動作中の遠心分離機１０の安全性を著しく増大させる。したがって、高すぎる最大速度は、容易かつ特に信頼性で回避することができる。

【0088】

環状支持体４６を異なるロータ３２と同じ高さに配置することにより、全てのロータ３２について同じデータ伝送品質が得られる。

【0089】

本発明によると、回転軸線３０の方向における支持体４６及び６０の配置は、通常金属製であるロータ３２及び同様に金属製である駆動モータ１６がトランシーバユニット４８、６２のフィールドラインと干渉しないので、最適化されたデータ伝送をもたらす。これは、図１０に概略的に示されており、ここで、力線は参照記号７２によって示されている。この構成では、どの金属も支持体４６、６０のすぐ近くに存在せず、したがって、磁場または電磁場が容易にかつ干渉なしに蓄積することが可能である。

【符号の説明】

【0090】

１０ 遠心分離機、１２ ハウジング、１４ 蓋、１６ 駆動モータ、１８ ダンピング（減衰）手段、２０ 保護容器、２２ 駆動軸、２２ａ モータハウジング３６の突出部４０の肩部，２４ 保護容器２０の同心状の円形凹部、２６ ハウジング１２の底部、２８ ハウジング１２の脚部、３０ 回転軸、３２ ロータ、３２ａ ロータ３２の突起、３２ｂ ロータ３２の突起３２ａの下側部、３４ 駆動モータ１６の肩部、３６ モータハウジング、３８ 環状肩部、３８ａ 環状肩部３８の頂部、４０ モータハウジング３６の突起、４２ ロータ室、４４ 第１環状チャンバ－ロータ側、４４ａ 環状チャンバのＵ字形開口部、４６ 第１支持体、４８ 第１のトランシーバユニット、５０ マグネット、５２ 第１のトランシーバユニット４８のトランシーバアンテナ、５４ 第１の環状チャンバ４４内の磁石５０用のレセプタクル、５６ 第１の環状チャンバ４４内のキャビティ、５８ 第２の環状チャンバ－ハウジング側、５８ａ 環状チャンバ５８のＵ字形開口部、６０ 第２の支持体、６２ 第２のトランシーバユニット、６４ 第２のトランシーバユニット６２のトランシーバアンテナ、６６ ホールセンサ、６８ 加速度計、７０ 接続ライン、７２ 磁場ライン。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7a】

【図7b】

【図8】

【図9】

【図10】